عملية اللحام بالقوس الكهربائي الكامل لأنابيب الصلب ذات الأقطار الكبيرة

تُصنع معظم خطوط الأنابيب الحرارية ذات الأقطار الكبيرة حاليًا من أنابيب حلزونية من الفولاذ منخفض الكربون. ويتمثل الشرط العام في أن تصل جودة اللحام في كل من اللحام الدوار واللحام الثابت إلى المستوى الثاني أو أعلى. وفيما يلي شرح لعملية الفحص:

أولاً، التحضير قبل لحام الأنابيب الفولاذية ذات القطر الكبير
مادة الأنبوب الفولاذي هي Q235، ومواصفاته أنبوب ملحوم حلزونيًا بأبعاد 820 مم × 10 مم. استخدم ماكينة لحام القوس الكهربائي ZX7-500 AC وقضبان لحام E4303. جفف الأنبوب عند درجة حرارة 150 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة قبل الاستخدام. تعامل معه بحرص قبل الاستخدام. قبل اللحام، يجب تنظيف سطح الأنبوب بعرض 60 مم من كلا جانبي التجويف لإزالة الأوساخ والزيوت والصدأ والرطوبة وغيرها، وذلك لإبراز اللمعان المعدني.

ثانيًا، لحام وصلات الأنابيب الفولاذية الدوارة
١. التجميع والتحديد: يُعدّ تجميع وتحديد موضع لحام وصلات الأنابيب الفولاذية أمرًا أساسيًا لضمان جودة اللحام وتعزيز التشكيل الخلفي الجيد لهذه الوصلات. فإذا لم يكن شكل الأخدود وفجوة التجميع وحجم الحافة غير الحادة مناسبًا، فمن السهل حدوث عيوب مثل التقعر، وعُقد اللحام، وعدم اكتمال الاختراق. عند تحديد موضع اللحام، يتم توزيع ٨ إلى ١٠ صفائح تحديد موضع (٢٠٠ مم × ٨٠ مم × ١٠ مم) بالتساوي حول الأنبوب، وفقًا لحالة وصلة الأنبوب الفولاذية، مع ترك فجوة تجميع ٤ مم. عند تحديد الموضع، يجب ضمان التمركز بين الأنابيب، وأن يكون عدم المحاذاة أقل من ١.٥ مم. عند لحام صفيحة تحديد الموضع، يجب أن يكون اتجاه اللحام الزاوي للصفيحة هو نفسه اتجاه لحام الزاوية للأنبوب لتسهيل إزالتها.
٢. لحام طبقة اللحام الأساسية. يتم ذلك باستخدام لحام القوس الكهربائي أحادي الجانب وثنائي الجانب. يُستخدم قضيب لحام بقطر ٣٫٢ مم، ويتم اللحام بتقنية كسر القوس. تيار اللحام من ١١٥ إلى ١٢٥ أمبير. أثناء اللحام، يُراعى مبدأ "بدء القوس من المنتصف وإخماده على الجانب الأيمن" (أي بعد أن يبدأ القوس الكهربائي في منتصف فجوة الأخدود، يتحرك بسرعة أفقيًا إلى يسار الأخدود، ثم يعود إلى يمينه لإخماد القوس لأسفل). تستغرق كل عملية لحام حوالي ١٫٥ ثانية. خلال عملية اللحام، يتم ضبط وضع اللحام للحصول على أفضل حالة تشغيل عن طريق تدوير وصلة الأنبوب، أي يتم ذلك دائمًا بين الساعة ٨:٣٠ و ١٠:٣٠ (من ٤:٣٠ إلى ٢:٣٠) من وصلة الأنبوب الفولاذي، وتُزال لوحات التثبيت واحدة تلو الأخرى مع امتداد اللحام.
3. لحام طبقة الحشو. استخدم قضيب لحام بقطر 3.2 مم، وتيار لحام يتراوح بين 115 و130 أمبير، ولحامًا بالقوس الكهربائي المستمر. قبل اللحام، نظّف طبقة اللحام الأساسية من الخبث، ثم ثبّت موضع اللحام بين الساعة 9 و11 (من الساعة 3 إلى الساعة 1) بتدوير وصلة الأنبوب. أثناء اللحام، يُحرّك قضيب اللحام على شكل الرقم "8" مع مراعاة مبدأ اللحام البطيء قليلاً على الجانبين واللحام السريع في المنتصف. تضمن هذه الطريقة استواء لحام طبقة الحشو، وتجنب ظهور أخاديد عميقة (زوايا) على جانبي الأخدود، مما يمنع حدوث عيوب مثل شوائب الخبث بين الطبقات. يجب أن يكون قوس اللحام قصيرًا وأن يُحرّك قضيب اللحام بانتظام لرفع درجة حرارة حوض اللحام المنصهر وإتاحة الفرصة للخبث والمسام الموجودة في اللحام السابق لإعادة الانصهار، وذلك لتجنب عيوب مثل شوائب الخبث والمسام، مما يُحسّن لحام الطبقة السطحية. يجب أن يكون السطح العلوي للحام طبقة الحشو أقل من سطح الأنبوب بمقدار 0.5 إلى 1.5 مم، مع الحفاظ على شكل الأخدود.
٤. لحام الطبقة العلوية: استخدم قضيب لحام بقطر ٤ مم وتيار لحام يتراوح بين ١٥٠ و١٦٠ أمبير. تتم عملية اللحام بنفس طريقة لحام الطبقة السفلية. يجب تحريك قضيب اللحام بشكل متساوٍ لضمان الحصول على لحام متقن. يجب أن يتجاوز جانبا اللحام حافة التجويف بمقدار ٢ مم، وأن يكون ارتفاع اللحام الزائد حوالي ٢ مم.
5. لحام الطبقة السفلية: بالنسبة للجانب الخلفي الذي يعاني من ضعف في التشكيل أو متطلبات فنية غير مناسبة، يُستخدم قضيب لحام بقطر 4 مم وتيار لحام يتراوح بين 160 و180 أمبير لإعادة صهر اللحام داخل الأنبوب وإجراء اللحام السفلي. يضمن ذلك تناسق عرض وارتفاع اللحام داخل الأنبوب، وجمال الشكل، وسلاسة الانتقال. كما يُزيل العيوب مثل التجاويف، وعُقد اللحام، وثقوب الانكماش في اللحام داخل الأنبوب، ويلبي المتطلبات الفنية للرسومات.

ثالثًا، لحام وصلات أنابيب الصلب الثابتة
يتشابه شكل أخدود وصلة الأنابيب الفولاذية الثابتة مع شكل أخدود وصلة الأنابيب الفولاذية الدوارة. ويكمن الاختلاف في أن الوصلة تُخمد القوس الكهربائي لأعلى على الجانب الأيمن، بحيث يتم لحام القوس الكهربائي المتقطع بالتناوب بين الجانبين الأيمن والأيسر. ويمكن إخماد القوس حتى يتجاوز 12 نقطة و10 مم. أثناء عملية اللحام، يجب ألا تكون سرعة اللحام عالية جدًا، وإلا سيؤثر ذلك على تشكيل الأنبوب من الداخل، وقد يتسبب أيضًا في عيوب مثل شوائب الخبث وثقوب الانكماش. عند تغيير وصلة قضيب اللحام، تكون العملية مماثلة لعملية لحام الأنبوب الدوار. يُعد الاستخدام الصحيح لزاوية قضيب اللحام والتحكم في طول القوس الكهربائي مفتاحًا لضمان جودة اللحام. زوايا أقطاب الطبقة الأساسية وطبقة الحشو وطبقة التغطية متشابهة بشكل أساسي، لكن طول القوس الكهربائي وطريقة تغذية القضيب تختلف. ويتحكم طول القوس الكهربائي وطريقة تغذية القضيب بشكل رئيسي في شكل حوض اللحام المنصهر. يتم إكمال لحام الأنبوب في نصف دائرتين، ويتم اختيار نقاط بداية القوس ونهايته على بعد 10 مم أمام مركز نصف دائرة الأنبوب.

1. طريقة تشغيل الطبقة الأساسية
① لحام النصف الأول من وصلة الأنبوب الفولاذي: استخدم قضيب لحام بقطر 3.2 مم وتيار لحام يتراوح بين 115 و125 أمبير. عند اللحام، سخّن نقطة البداية (10 مم قبل الساعة السادسة) بقوس كهربائي طويل. عندما يظهر الحديد المنصهر في التجويف، اخفض القوس بسرعة، وحرّكه أفقيًا من اليمين إلى اليسار، ثم من اليسار إلى اليمين، وأطفئ القوس لأسفل لتشكيل أول حوض من الحديد المنصهر. عند إعادة تشغيل القوس، ولتجنب حدوث انبعاج في الجزء الخلفي من جدار الأنبوب، يجب محاذاة القوس مع الزاوية الداخلية للتجويف، ودفع قضيب اللحام لأعلى قدر الإمكان لضمان وصول القوس إلى جدار الأنبوب بالكامل. من الساعة الثالثة إلى الواحدة أو من التاسعة إلى الحادية عشرة، يكون وضع اللحام عموديًا مع رفع مستوى اللحام، ويجب تغيير طول القوس إلى 2-3 مم (من السطح الداخلي للأخدود)، وإلا سيتشكل عيب لحام كبير في جدار الأنبوب. من الساعة الحادية عشرة إلى الثانية عشرة (من الواحدة إلى الثانية عشرة) يكون الوضع قريبًا من وضع اللحام الأفقي، ويجب أن تكون عملية اللحام عبارة عن لحام متناوب بين اليسار واليمين مع كسر القوس، أي بدء القوس أولًا على الجانب الأيسر، وعند انصهار الأخدود الأيسر، يتم إطفاء القوس فورًا لأعلى على الجانب الأيسر، ثم بدء القوس على الجانب الأيمن، وعند انصهار الأخدود الأيمن، يتم إطفاء القوس فورًا على الجانب الأيمن، مع الحفاظ على حجم الفتحة المنصهرة متساويًا تقريبًا (من الأفضل صهر حوالي 2 مم على جانبي الأخدود)، ويكون ميل القطب مشابهًا لميل اللحام العمودي (مائلًا لأسفل بزاوية 80-85 درجة). عند تغيير وصلة القطب، يجب أن تكون السرعة عالية. أولًا، قم بتمديد القوس الكهربائي لتسخين الأنبوب مسبقًا. عند ملاحظة تكثف المعدن المنصهر، اخفض القوس بسرعة للحام. عندما يصل القطب إلى مركز التجويف، اضغط القوس للداخل بوعي لمدة ثانيتين تقريبًا. بعد سماع صوت "النفخة"، استأنف لحام القوس الكهربائي بشكل طبيعي. هذا يمنع بشكل فعال حدوث عيوب مثل الحفر أو الوصلات غير المتقنة في لحام وصلة الأنبوب الفولاذي. عند إحكام إغلاق الوصلة، انتبه جيدًا لأمرين: قم بتسوية بداية اللحام المحيطي بشكل مائل؛ تجنب وجود وصلة أخرى على بعد 20 مم تقريبًا من الوصلة المغلقة.
٢- لحام النصف الثاني من الدائرة: قبل اللحام، استخدم عجلة تجليخ يدوية لتنعيم طرفي النصف الأول من اللحام بميل طفيف، مع إزالة ٥-١٠ مم من البداية والنهاية، مع الحرص على عدم إتلاف حافة التجويف. تتم عملية اللحام بنفس طريقة النصف الأول من الدائرة. مع ذلك، يجب الانتباه إلى أنه عند لحام النصف الثاني لمسافة ١٠ مم تقريبًا من نهاية النصف الأول وإغلاق الطرف، يجب عدم إطفاء القوس الكهربائي. عند إغلاق اللحام، اضغط برفق على القطب الكهربائي. عند سماع صوت "الخفقان"، فهذا يعني أن جذر اللحام قد انصهر تمامًا وأن رأس اللحام قد تم توصيله. في هذه الحالة، يجب عدم إطفاء القوس الكهربائي. حرّك القطب الكهربائي ذهابًا وإيابًا عند الوصلة لإطالة مدة اللحام وملء الحديد المنصهر لضمان انصهار اللحام بالكامل وتجنب حدوث انكماش.
2. لحام طبقة الحشو: يتغير قطب لحام طبقة الحشو بتغير قطر الأنبوب. أما تقنيات اللحام بالقوس المستمر، وتيار اللحام، وحركة قضيب اللحام فهي نفسها المستخدمة في لحام الأنابيب الدوارة.
3. لحام الطبقة الخارجية: لحام الطبقة الخارجية هو نفسه لحام طبقة الحشو بشكل أساسي.
4. لحام الطبقة السفلية: يختلف لحام الطبقة السفلية عن لحام الأنابيب الدوارة ويتطلب لحامًا كاملًا في الوضع.

رابعاً، المعالجة اللاحقة للحام
بعد لحام خط الأنابيب الحراري، يتم إجراء فحص بالأشعة السينية للكشف عن العيوب، ثم اختبار ضغط الماء، ثم معالجة وصلة اللحام ضد التآكل، ثم إعادة ملء الفراغات بعد إزالة طبقة الحماية أو العزل الخارجي. تُستخدم هذه الطريقة في لحام خطوط الأنابيب الحرارية، وهي بسيطة وسهلة التعلم، وتتميز بكفاءة لحام عالية، وانخفاض معدل إصلاح اللحام، وجودة لحام ممتازة، وسهولة في الترويج.

خامساً، ملخص
١. يكمن سرّ اللحام الأساسي في ضمان جودة التشكيل الداخلي للأنبوب من خلال التحكم في حجم فتحة اللحام. فإذا كانت كبيرة جدًا، يسهل ظهور نتوءات اللحام؛ وإذا كانت صغيرة جدًا، يسهل حدوث عيوب مثل عدم اكتمال الاختراق. يُعدّ قطر فتحة اللحام = المسافة بين المجموعات + ٣ مم (١.٥ مم منصهرة على كل جانب من جوانب الأخدود) مناسبًا.
٢. عند لحام القاعدة، لا يُسمح مطلقًا بتحديد موضع قطب إطفاء القوس الكهربائي في منتصف الفجوة الموجودة في الأخدود. يجب تحديده على أي جانب من جوانب الأخدود أو على منطقة اللحام بعد اللحام لتجنب وجود تجويف انكماش عند الجذر.
3. يُنصح باستخدام طريقة القضيب ذي الشكل "8" في لحام طبقات التعبئة. فهذه الطريقة تُتيح لحامًا ناعمًا ومرتبًا دون زوايا على جانبي الأخدود، كما تُجنّب العيوب مثل شوائب الخبث والمسام بين الطبقات.
4. من أجل الحصول على انتقال سلس ولحام جميل الشكل، يُنصح باستخدام شريط لحام على شكل هلال لطبقة التغطية، وإكماله بسرعة لحام مناسبة (حيث تكون طبقة الحشو عالية، تكون سرعة اللحام أسرع قليلاً، وحيث تكون طبقة الحشو منخفضة، تكون سرعة اللحام أبطأ قليلاً).
5. عند لحام الجزء السفلي، انتبه إلى إجراءات التهوية.