منع تشققات اللحام في أنابيب الصلب الملحومة بتردد عالٍ

In أنابيب فولاذية ملحومة بتردد عالٍ ذات درز مستقيمقد تظهر الشقوق على شكل شقوق كاملة الطول، أو شقوق دورية موضعية، أو شقوق متقطعة غير منتظمة. قد لا تظهر الشقوق على سطح بعض الأنابيب بعد اللحام، ولكنها قد تظهر بعد التسطيح أو التقويم أو الاختبار الهيدروستاتيكي.

العوامل المؤثرة على التشققات في أنابيب الصلب الملحومة بتردد عالٍ
1. رداءة جودة المواد الخام:
في إنتاج أنابيب الصلب الملحومة، تُعدّ النتوءات الكبيرة على حواف المادة الخام والعرض الزائد من المشاكل الشائعة. يمكن أن تتسبب النتوءات الخارجية أثناء اللحام بسهولة في حدوث تشققات متقطعة على طول الأنبوب. كما أن العرض الزائد والتعبئة المفرطة لطبقة أسطوانة البثق قد يؤديان إلى ظهور نتوءات في اللحام، وندوب لحام خارجية كبيرة، وأضلاع لحام داخلية صغيرة أو حتى معدومة، مما يؤدي إلى حدوث تشققات بعد عملية التمليس.

2. حالة حواف أنابيب الصلب:
تُعدّ وصلات اللحام الزاوية على حواف أنابيب الصلب الخام مشكلة شائعة في إنتاج أنابيب الصلب الملحومة. وكلما صغر قطر الأنبوب، زادت حدة هذه الوصلات. ويُعدّ التشكيل والضبط غير السليمين شرطًا أساسيًا لظهورها. كما يُعدّ تصميم مسار الدرفلة غير المناسب، ووجود نتوءات خارجية كبيرة، وضبط الدرفلة بزاوية، من العوامل الرئيسية المؤثرة على لحامات الزاوية. ولا يُمكن لمسار الدرفلة ذي نصف القطر الواحد أن يُزيل مشاكل لحام الزاوية الناتجة عن سوء التشكيل. وقد يؤدي زيادة ضغط البثق أو تآكل مسار الدرفلة ليُصبح بيضاويًا رأسيًا في المراحل الأخيرة من الإنتاج إلى تفاقم اللحام ذي الحواف الحادة، ما يُؤدي إلى لحامات زاوية حادة. وتتسبب لحامات الزاوية في تدفق معظم المعدن من الأعلى، ما يُؤدي إلى عملية انصهار غير مستقرة. وينتج عن ذلك تناثر كبير للمعدن وارتفاع درجة حرارة بنية اللحام. وتكون النتوءات الخارجية ذات حرارة عالية وغير منتظمة وكبيرة الحجم، ما يجعل إزالتها صعبة. أما النتوءات الداخلية فهي قليلة، حتى أن أدنى خطأ في التحكم بسرعة اللحام قد يُؤدي إلى "لحامات زائفة". تؤدي الحواف الخارجية الكبيرة على البكرات إلى عدم كفاية ملء قالب الأنبوب الفولاذي داخلها، مما يُغير تلامس الحواف من متوازي إلى شكل حرف "V"، وينتج عنه لحام مفقود في الأنبوب الداخلي. كما أن التآكل المطول لمحاور البكرات، بالإضافة إلى تآكل محامل القاعدة، يُؤدي إلى ميلان البكرة بين المحورين، مما ينتج عنه ضغط بثق غير كافٍ، ولحامات بيضاوية رأسية، ولحامات زاوية شديدة.

3. اختيار غير معقول لمعايير عملية تصنيع الأنابيب الفولاذية
تشمل معايير عملية إنتاج أنابيب الصلب الملحومة عالية التردد سرعة اللحام (سرعة الوحدة)، ودرجة حرارة اللحام (طاقة عالية التردد)، وتيار اللحام (تردد عالي التردد)، وضغط البثق (تصميم القالب ومادته)، وزاوية الفتح (تصميم القالب ومادته، وموضع ملف الحث)، والمحث (مادة الملف، واتجاه اللف، والموضع) وحجم المعاوقة وموضعها.
(1) تعتبر الطاقة عالية التردد (المستقرة والمستمرة) وسرعة اللحام وضغط بثق اللحام وزاوية الفتح أهم معايير العملية ويجب مطابقتها بشكل معقول؛ وإلا فإن جودة لحام الأنابيب الفولاذية ستتأثر.
① السرعة العالية جدًا أو المنخفضة جدًا ستؤدي إلى عدم اكتمال اللحام بدرجة حرارة منخفضة والاحتراق الزائد بدرجة حرارة عالية، وسيتشقق لحام الأنبوب الفولاذي بعد تسويته.
٢- عندما يكون ضغط البثق غير كافٍ، لا يمكن ضغط معدن الحافة الملحومة بالكامل، ويصعب التخلص من الشوائب المتبقية في لحام الأنبوب الفولاذي، مما يقلل من قوة اللحام. أما عندما يكون ضغط البثق مرتفعًا جدًا، تزداد زاوية تدفق المعدن، ويسهل التخلص من البقايا، وتضيق المنطقة المتأثرة بالحرارة، وتتحسن جودة اللحام. مع ذلك، إذا كان الضغط مرتفعًا جدًا، فسيتسبب ذلك في تناثر شرارات كبيرة، مما يؤدي إلى انضغاط الأكسيد المنصهر وجزء من طبقة المعدن اللدن معًا. بعد الكشط، يصبح لحام الأنبوب الفولاذي رقيقًا، مما يقلل من قوة اللحام ويسبب تشققات. يُعد ضغط البثق المناسب شرطًا أساسيًا لجودة لحام الأنبوب الفولاذي.
٣- إذا كانت زاوية الفتح كبيرة جدًا، سيقل تأثير التقارب عالي التردد، وسيزداد فقد التيار الدوامي، وستنخفض درجة حرارة اللحام. وإذا تم الحفاظ على سرعة اللحام عند سرعتها الأصلية، فستتولد شقوق؛ أما إذا كانت زاوية الفتح صغيرة جدًا، فسيكون تيار اللحام غير مستقر، وستحدث انفجارات صغيرة عند نقطة البثق (تُعرف بصريًا بظاهرة التفريغ)، مما يؤدي إلى تشكل شقوق.
(2) يُعدّ المحث (الملف) المكون الرئيسي في عملية لحام الأنابيب الفولاذية بالتردد العالي. وتؤثر الفجوة بينه وبين كتلة الأنبوب الفولاذي، بالإضافة إلى عرض الفتحة، تأثيراً كبيراً على جودة لحام الأنبوب الفولاذي.
① إذا كانت الفجوة بين المحث وقضيب الأنبوب الفولاذي كبيرة جدًا، فإن كفاءة المحث ستنخفض بشكل حاد؛ وإذا كانت الفجوة بين المحث وقضيب الأنبوب الفولاذي صغيرة جدًا، فمن السهل حدوث تفريغ كهربائي بين المحث وقضيب الأنبوب الفولاذي، مما يتسبب في تشققات اللحام، كما أنه من السهل أيضًا أن يتضرر من قضيب الأنبوب الفولاذي.
٢- تؤدي فتحات المحث الواسعة للغاية إلى خفض درجة حرارة اللحام عند حافة وصلة اللحام التناكبي لأنبوب الصلب. وهذا قد يؤدي بسهولة إلى لحامات خاطئة عند سرعات اللحام العالية، مما قد يتسبب في حدوث تشققات بعد عملية التقويم.

في إنتاج أنابيب الصلب الملحومة بالتردد العالي، توجد عوامل عديدة قد تتسبب في تشقق اللحام، وتختلف التدابير الوقائية. تتضمن عملية اللحام بالتردد العالي متغيرات كثيرة، وأي خلل في أي مرحلة قد يؤثر سلبًا على جودة اللحام. ما سبق ذكره بعض العوامل الشائعة.