10 مشاكل خطيرة في لحام الهيكل الفولاذي واستكشاف الأخطاء وإصلاحها بشكل كامل

1. مزايا وعيوب المفاصل الفولاذية الملحومة

وصلة اللحام هي الشكل المشترك الأكثر استخدامًا على نطاق واسع للهياكل الفولاذية الحديثة، ولكن لها إيجابيات وسلبيات متأصلة يجب مراعاتها بالكامل في التصميم:

المزايا الأساسية

1. تصميم هيكلي بسيط، بدون قطع ثقب الترباس، الاحتفاظ الكامل بالقسم العرضي، معدل استخدام فولاذي أعلى

2. صلابة إجمالية عالية وأداء محكم جيد، مناسب للحاويات وخطوط الأنابيب والأجزاء الهيكلية المختومة

3. عمليات اللحام المتنوعة بما في ذلك SAW وMIG/MAG وMMA، تجعل من السهل تحقيق اللحام الآلي الآلي للإنتاج الضخم

4. شكل اتصال مرن، قادر على الربط الهيكلي غير النظامي المعقد

العيوب الرئيسية والمخاطر الخفية

1. يشكل التسخين غير المتساوي مناطق متأثرة بالحرارة (HAZ)، مما يغير بنية الحبوب المعدنية ويسبب التقصف الموضعي

2. إجهاد الشد المتبقي الكبير والتشوه الدائم بعد التبريد، مما يقلل من قدرة تحمل أعضاء الضغط

3. حساسية عالية للكراك. تتوسع الشقوق الداخلية الصغيرة بسهولة تحت الحمل، مما يؤدي إلى فشل هيكلي عام

4. خطر هشاشة بارد واضح في درجات الحرارة المنخفضة، وهو غير مناسب للهياكل الخارجية ذات درجات الحرارة المنخفضة للغاية دون تحسين العملية

2. معيار تقييم قابلية لحام الفولاذ ومكافئ الكربون

تحدد قابلية لحام الفولاذ ما إذا كان من الممكن الحصول على لحام عالي الجودة وخالي من العيوب في ظل ظروف البناء العادية، والتي تتأثر بشكل أساسي بالتركيب الكيميائي وتكنولوجيا الدرفلة وسمك اللوحة.

مكافئ الكربون (Ceq) هو مؤشر التقييم الأساسي:

• قيمة Ceq منخفضة: ميل منخفض للتصلب، قابلية لحام ممتازة، لا حاجة للتسخين المسبق للألواح الرقيقة

• قيمة Ceq عالية: خطر التصلب الشديد، وعرضة للتشققات الباردة؛ التسخين المسبق الإلزامي والتبريد البطيء اللازم للألواح السميكة

يجب على المصممين حساب مكافئ الكربون قبل صياغة إجراءات اللحام لتتناسب مع درجة حرارة التسخين المسبق وأسلاك اللحام ومواد التدفق.

3. اللحام والإجهاد المتبقي والتشوه: آلية التوليد وإجراءات التحكم

اللحام عبارة عن دورة تسخين وتبريد سريعة غير متساوية: تتوسع منطقة اللحام بشكل حاد تحت درجة حرارة عالية بينما يظل المعدن الأساسي باردًا، ومقيدًا بالفولاذ المحيط أثناء التبريد، مما يشكل إجهاد انكماش طولي وعرضي وتشوه هيكلي للانحناء/الالتواء.

تدابير تحسين التصميم

1. تفريق تخطيط اللحام، وتجنب تقاطع ثلاثي الأبعاد متعدد اللحام لمنع تركيز الإجهاد

2. تقليل حجم اللحام الزائد، والتحكم في حمل اللحام بشكل معقول

3. قم بتعيين فتحات تخفيف في مواضع تقاطع التقوية لفصل اللحامات الثانوية وتجنب إجهاد الانكماش المتراكب

طرق التحكم في العمليات في الموقع

1. تحسين تسلسل اللحام: اللحام التخطي، واللحام الخلفي المجزأ، واللحام متعدد الطبقات لموازنة قوة الانكماش

2. تم ضبط إزاحة التشوه العكسي مسبقًا لمواجهة انكماش اللحام الطبيعي

3. قم بتنفيذ التسخين المسبق قبل اللحام والتلطيف بعد الحرارة لتحرير الضغط الداخلي المتبقي

4. ثلاث عمليات لحام رئيسية لتصنيع الهيكل الصلب

1) اللحام بالقوس المعدني اليدوي (MMA)

تكلفة منخفضة للمعدات، وتشغيل مرن في الوضع الكامل للمكونات الصغيرة المعقدة. يؤدي طلاء قضبان اللحام إلى توليد خبث وغاز وقائي لعزل الهواء. العيوب: كفاءة منخفضة، تشكيل يدوي غير مستقر، يستخدم بشكل رئيسي للتجميع في الموقع وإصلاح اللحام.

2) اللحام القوسي المغمور (SAW)

يحترق القوس تحت التدفق الحبيبي، والحرارة المركزة، والاختراق العميق، والحد الأدنى من التشوه، وكفاءة عالية للغاية للحام الطويل السميك والمستقيم. يتم تطبيقه على نطاق واسع على شعاع H، وربط الألواح الفولاذية الكبيرة في المصانع، فقط اللحام المسطح/الأفقي المناسب مع التركيبات المساعدة.

3) اللحام بالقوس المعدني الغازي (GMAW/MIG/MAG)

يقوم غاز الدرع بعزل حوض السباحة المنصهر، والقوس المستقر، وسطح اللحام الأملس، ويدعم اللحام في جميع المواضع. وضعين للتشغيل:

• اللحام بالدفع (للأمام): اختراق سطحي، وخرزة مسطحة واسعة، وقولبة جميلة

• لحام السحب (للخلف): اختراق عميق، تقوية عالية ضيقة، لحام جذر اللوحة السميكة

5. رموز اللحام القياسية وقواعد رمز الوصلة/الجيب

تعمل رموز اللحام الدولية الموحدة على توحيد التواصل بين المصممين والفنيين والمفتشين، وتغطي موضع اللحام وشكل الوصلة ونوع الأخدود:

1. كود موضع اللحام: F (مسطح)، H (أفقي)، V (عمودي)، O (علوي)

2. رمز المفصل الرئيسي: B(مؤخرة)، T(مفصل T)، C(ركن)، L(Lap)، X(Cross)

3. رمز الأخدود: I، V، X، K، U، J (أخدود U/J للألواح التي يزيد سمكها عن 50 مم)

6. ست فئات رئيسية لعيوب لحام الفولاذ وأسبابها وحلول الإصلاح

جميع عيوب اللحام تقلل بشكل مباشر من السلامة الهيكلية؛ فيما يلي الأخطاء الأكثر شيوعًا في ورش الصلب:

1) الشقوق (الكراك الساخن والكراك البارد)

• الشق الساخن: حرارة اللحام المفرطة، محتوى الشوائب العالي، إجهاد الانكماش المركز

• الكراك البارد: فولاذ مكافئ عالي الكربون، تسخين مسبق غير كافٍ، سرعة تبريد سريعة

• الإصلاح: قم بحفر فتحات إيقاف الشقوق في كلا الطرفين، وإزالة المعدن المتصدع بالكامل ثم إعادة اللحام

2) الفراغات (المسامية وتجويف انكماش الحفرة)

يحدث بسبب الصدأ/الزيت على سطح قطعة العمل، والمواد الاستهلاكية الرطبة للحام، وسرعة السفر المفرطة. إزالة الطبقة المسامية وإجراء لحام التصحيح.

3) الادراج الصلبة (إدراج الخبث وإدراج التنغستن)

لحام متعدد الطبقات بدون تنظيف الخبث، تيار لحام صغير جدًا. احفر منطقة التضمين قبل إعادة اللحام.

4) عدم الانصهار / عدم الاختراق

سرعة سفر سريعة جدًا، فجوة أخدود ضيقة، مدخلات حرارة لحام منخفضة. التلاعب الخلفي واللحام على الوجهين للمفاصل الحرجة.

5) عيوب الشكل (تقويض، تداخل، اختلال)

زاوية البندقية غير مناسبة، والتيار/الجهد غير متطابقين. طحن المنطقة المعيبة ولحام إصلاح مستحضرات التجميل.

6) حرق من خلال، تجاوز حبة اللحام

تيار لحام مفرط، لوحة قاعدة رفيعة، سرعة سير بطيئة جدًا. املأ وصقل بعد إزالة المعدن الزائد.

7. تدابير الوقاية من تمزق الصفائح الفولاذية السميكة

يحدث التمزق الصفائحي على المفاصل T/المتقاطعة بسماكة اللوحة ≥20 مم، الناتجة عن إجهاد انكماش الشد في اتجاه السماكة. مخططات التحسين القياسية:

1. اعتماد أخدود V/K ضيق لتقليل حجم تعبئة اللحام وقوة الانكماش

2. استخدم أخدودًا متماثلًا على الوجهين بدلاً من أخدودًا غير متماثل أحادي الجانب

3. تمديد نهاية الفولاذ المجهد خارج منطقة اللحام لنقل إجهاد الشد

4. استبدل الوصلات المتقاطعة بقطاعات انتقالية من الفولاذ المصبوب لتجنب تراكب الإجهاد متعدد الاتجاهات

8. اثنين من التقنيات الرئيسية لفحص جودة اللحام

1) الفحص البصري (VT)

فحص الخطوة الأولى: التحقق من حجم اللحام، وتقويض السطح، والشقوق، والمسامية، وعدم المحاذاة بالعين المجردة أو العدسة المكبرة. يجب أن تمر جميع المشاريع قبل اكتشاف الخلل الداخلي.

2) الاختبارات غير المدمرة (NDT)

1. اختبار الموجات فوق الصوتية (UT): فحص العيوب الداخلية السائد، والكشف السريع، والتكلفة المنخفضة، وتحديد موضع الخلل وعمقه عبر الشكل الموجي، ويستخدم على نطاق واسع لفحص الهيكل الفولاذي في الموقع

2. اختبار التصوير الشعاعي (RT): تخترق الأشعة السينية/γ اللحام لتكوين صور معيبة على الفيلم، مما يتيح تحديدًا دقيقًا لنوع الخلل. الأشعة السينية للألواح التي يقل قطرها عن 30 مم؛ γ-ray للمكونات فائقة السُمك.

9. معيار القبول لفحص عينات اللحام العشوائي

تتبع هندسة الهياكل الفولاذية قواعد حكم أخذ العينات الموحدة:

1. معدل غير مؤهل أقل من 2%: تم قبول الدفعة بأكملها

2. معدل غير مؤهل > 5%: تم رفض الدفعة بأكملها، ويلزم إجراء فحص كامل

3. معدل غير مؤهل 2%~5%: اختبار أخذ العينات المزدوج؛ إجمالي التمريرات غير المؤهلة ≥3%، وإلا سيتم رفضها

4. تم اكتشاف أي صدع: إعادة الفحص المزدوج؛ تم العثور على صدع ثانوي → فحص كامل لجميع اللحامات

10. الاستنتاج

يتضمن لحام الهيكل الفولاذي تحكمًا منهجيًا بدءًا من رسم التصميم واختيار المواد وعملية اللحام وحتى مرحلة ما بعد الفحص. يمكن أن يؤدي التحسين المستهدف لتخطيط اللحام ومعلمات التسخين المسبق وتسلسل اللحام ومعايير الفحص إلى القضاء على أكثر من 95% من العيوب الشائعة بما في ذلك التشوه والشقوق وتمزيق الصفائح. إجراءات البناء الموحدة هي الضمان الأساسي للسلامة الهيكلية على المدى الطويل.

إذا كنت بحاجة إلى مخططات مخصصة لعملية اللحام، أو استكشاف الأخطاء وإصلاحها أو تحويل اللحام الآلي لتصنيع الفولاذ، فاتصل بالمهندسين المحترفين على heavth.com للحصول على الدعم الفني للعملية الكاملة.