1. الخلفية: اختناقات لحام الألواح السميكة التقليدية في بناء السفن
تستخدم سفن الحاويات الكبيرة فولاذًا سميكًا للغاية وعالي القوة للأجزاء الهيكلية المتوسطة بسبب خصائص حمل الضغط العالي. يدعم اللحام الكهربائي بالغاز التقليدي ذو السلك الواحد (EGW) فقط أقصى سماكة للوحة تبلغ 32-33 مم، وهو ما لا يمكنه تلبية متطلبات المعالجة للألواح الفولاذية فائقة السُمك. على الرغم من أن EGW ذو السلك المزدوج يمكن أن يصل إلى نطاق سمك 70 مم، إلا أنه يجلب مدخلات حرارية عالية للغاية، ولا يمكن إلا للفولاذ المقاوم للحرارة العالية أن يطابق هذه العملية، مما يزيد بشكل كبير من تكلفة شراء المواد.
إذا تم اعتماد اللحام القوسي التقليدي ذو القلب المتدفق (FCAW) متعدد الطبقات متعدد التمريرات للمفاصل الرأسية السميكة بدون ألواح فولاذية خاصة، فإن دورة الإنتاج ستكون طويلة للغاية وتؤخر تقدم البناء بشكل خطير. لحل التعارض بين حد السُمك وقابلية المواد للتكيف وكفاءة اللحام، تم تطوير تقنية لحام مدمجة FCAW+EGW جديدة للألواح الفولاذية الثقيلة مقاس 34-80 مم.
تدفق العملية: إكمال التشكيل أحادي الجانب بواسطة FCAW على السطح الهيكلي أولاً، ثم تنفيذ لحام EGW على السطح غير الهيكلي، والجمع بين ميزة التشكيل الخلفي لـ FCAW وكفاءة الترسيب العالية جدًا لـ EGW.
2 المواصفات الفنية الأساسية للحام المشترك FCAW+EGW
2.1 نطاق سماكة اللوحة المطبق
تستهدف هذه العملية الهجينة ألواح فولاذية بسمك 34-80 ملم. الحد الأدنى هو الحد الأقصى لسمك سلك واحد قياسي EGW، ويتطابق الحد العلوي مع ألواح الهيكل الجانبية الأكثر سمكًا المستخدمة في سفن الحاويات الرئيسية، والتي تغطي معظم سيناريوهات اللحام الهيكلي الثقيل في بناء السفن.
2.2 مبدأ مطابقة السماكة
عند تصميم تخطيط اللحام ذو الطبقات، يجب موازنة عاملين أساسيين: زيادة مزايا الكفاءة العالية لـ EGW، والتحكم في اختلاف إجمالي حجم المعدن المترسب على كلا الجانبين ضمن نطاق معقول لتجنب تشوه اللحام غير المتماثل الشديد.
2.3 التصميم الأمثل للمفاصل والأخدود
زاوية الأخدود: يستخدم جانب FCAW أخدودًا ضيقًا إلى حد ما (X±5°) لتقليل حجم التعبئة؛ يحدد جانب EGW زوايا متغيرة بناءً على سماكة اللوحة: Y±5° للألواح مقاس 30-50 مم، Z±5° للألواح مقاس 51-80 مم لتقليل استهلاك حشو اللحام.
فجوة الجذر: التسامح الموحد للفجوة G±2mm لتلبية متطلبات التشغيل لكلتا عمليتي اللحام في وقت واحد.
شريط الدعم: شرائط الدعم المثلثة التقليدية غير متوافقة مع هيكل الأخدود هذا؛ يلزم وجود شرائط داعمة للقضبان المستديرة، مع تحديد القطر وفقًا لتخليص التجميع الفعلي.
2.4 قواعد عملية البناء في الموقع
تدريب خاص للمشغل: حتى الفنيين ذوي الخبرة الناضجة في لحام EGW للألواح المتوسطة يحتاجون إلى تدريب موجه. يختلف منطق التحكم في حوض السباحة المنصهر ومنطق تشغيل تأرجح الأسلاك بشكل كبير عند لحام الألواح السميكة للغاية.
الفحص غير المدمر النهائي: يجب فحص جميع مقاطع بدء/إيقاف اللحام بواسطة RT أو UT. يجب إزالة العيوب التي تم العثور عليها عن طريق تلاعب الهواء وإصلاحها باستخدام FCAW أو SMAW.
شريط التشغيل والتشغيل: يجب أن يبلغ طول علامات التبويب 50 مم على الأقل، وأن تكون ذات سماكة وأخدود متماثلين متطابقين مع المعدن الأساسي لتجنب العيوب النهائية.
حماية ضد الرياح: يزعج تدفق الهواء الغاز الواقي ويدخل النيتروجين إلى حوض السباحة المنصهر، مما يتسبب في المسام وتدهور الخصائص الميكانيكية للمفاصل. حواجز الرياح إلزامية أثناء البناء.
3 معيار اختبار تأهيل العملية
3.1 شروط الاختبار
تتوافق جميع قطع الاختبار والمواد الاستهلاكية المطابقة للحام مع معايير بناء السفن؛ موضع اللحام عمودي 3G، ويتم الاحتفاظ بسجلات المعلمات الكاملة. يتم الإشراف على الاختبارات من قبل مساحين من جمعيات تصنيف LR وCCS.
3.2 نتائج الاختبارات غير المدمرة
PT: حواف سطح اللحام ناعمة، خالية من الشقوق السطحية أو المسام أو العيوب.
UT: جميع اللحامات الاختبارية تصل تمامًا إلى معيار القبول ISO 5817 Grade B.
MT: لم يتم اكتشاف أي عيوب خطية تحت السطح أو السطح على أسطح اللحام الأمامية والخلفية.
3.3 بيانات اختبار الخصائص الميكانيكية
يتم إجراء اختبارات الشد والانحناء الجانبي وتأثير درجات الحرارة المنخفضة والصلابة بما يتوافق تمامًا مع متطلبات المواصفات البحرية:
اختبار الشد: تصل أربع عينات اختبار إلى قوة شد تتراوح بين 580 و595 ميجا باسكال، وكلها كسور في المعدن الأساسي بدلاً من وصلة اللحام.
اختبار الانحناء الجانبي (D=40mm، انحناء 180°): تم اجتياز جميع العينات الأربعة بدون شقوق.
متانة الصدمات -20 درجة مئوية: مركز اللحام، خط الصهر وخط الصهر الخارجي 2/5 مم جميعها تتجاوز الحد الأدنى المطلوب للقيمة 34J، مما يظهر مقاومة ممتازة للتشقق في درجات الحرارة المنخفضة.
تتوافق جميع مؤشرات الاختبار الميكانيكية وغير المدمرة مع معايير LR وCCS البحرية، وتجتاز عملية اللحام المجمعة FCAW+EGW مؤهلات الإجراءات الرسمية.
4 مقارنة كفاءة اللحام
خذ اللحام العمودي بطول متر واحد ككائن المقارنة:
اللحام التقليدي FCAW متعدد التمريرات على الوجهين: إجمالي وقت العمل 250 دقيقة
عملية FCAW+EGW المدمجة: قسم FCAW 125 دقيقة + قسم EGW 18 دقيقة = إجمالي 143 دقيقة
تعمل التقنية الهجينة المبتكرة على تقليل وقت البناء بنسبة 43% تقريبًا، مما يزيد بشكل كبير من إنتاجية ورش الهياكل السميكة.
5 الاستنتاج
تعمل عملية اللحام المدمجة FCAW+EGW على حل نقاط الألم الثلاث الرئيسية للحام الرأسي للوحة السميكة: تحديد سمك EGW الفردي، وتقييد المواد المدخلة للحرارة العالية، وانخفاض كفاءة اللحام الكامل متعدد الطبقات FCAW. إنه يحتفظ بقدرة التشكيل الخلفي المستقرة للحام الأسلاك ذات القلب المتدفق مع الاستفادة من معدل الترسيب العالي للغاية للحام الغاز الكهربائي، مما يحقق مكاسب مزدوجة لكفاءة الإنتاج والأداء المشترك.
في إنتاج السفن الفعلي، يعد التحكم الصارم في دقة معالجة الأخدود، وتخليص التجميع، ومطابقة المواد الاستهلاكية للحام ومعلمات التشغيل الموحدة شرطًا أساسيًا للتطبيق الشامل المستقر لهذه العملية. إذا كنت بحاجة إلى مخططات عملية لحام هجينة للألواح السميكة مخصصة لبناء السفن أو مشاريع الهياكل الفولاذية الثقيلة، فاتصل بالفريق الفني على heavth.com لمطابقة المعلمات الكاملة وتوجيهات العملية.
