يُعدّ الهيدروجين عنصرًا يُلحق ضررًا بالغًا بأداء اللحامات. فوجوده قد يُسبب عيوبًا مثل التقصّف الهيدروجيني، والبقع البيضاء، والمسام، والتشققات في اللحامات، ما قد يؤدي في الحالات الشديدة إلى انهيار الهياكل الملحومة. لذا، يجب التحكم في محتوى الهيدروجين في بعض اللحامات المهمة. ونظرًا لارتفاع ضغط التشغيل في خطوط أنابيب النفط والغاز ذات الأقطار الكبيرة، تتعرض اللحامات لإجهاد شدّ كبير. خلال عملية الإنتاج، تُستخدم تقنية اللحام الآلي بالقوس المغمور، ويتم اختيار مواد لحام منخفضة الهيدروجين لضمان انخفاض محتوى الهيدروجين في اللحامات. مع ذلك، في عملية إنتاج الأنابيب الملحومة بالقوس المغمور ذات اللحام المستقيم، قد تظهر في بعض اللحامات عيوب طفيفة مرتبطة بالهيدروجين. ويُعدّ تحديد مصدر الهيدروجين في اللحام والقضاء عليه المهمة الرئيسية لمنع العيوب الناجمة عن الهيدروجين في الأنابيب الملحومة بالقوس المغمور ذات اللحام المستقيم.
تحليل الأسباب
ترتبط العيوب الناتجة عن الهيدروجين في اللحامات بكمية الهيدروجين الموجودة فيها. فعندما تكون نسبة الهيدروجين في اللحام منخفضة، يحدث تقصف هيدروجيني؛ وعندما تكون نسبة الهيدروجين في اللحام مرتفعة، تظهر بقع بيضاء غالبًا على منطقة الشد أو الانحناء؛ وعندما يمتص حوض اللحام المنصهر كمية كبيرة من الهيدروجين، تظهر مسامات في اللحام؛ وعندما تكون نسبة الهيدروجين المنتشر في اللحام مرتفعة، يكون إجهاد الشد كبيرًا وتتولد شقوق باردة.
تتمثل التدابير اللازمة للتحكم في الهيدروجين في اللحام فيما يلي:
أولاً، قلل من محتوى الهيدروجين في مادة اللحام؛
ثانياً، قم بإزالة الصدأ والزيت والماء الممتص وما إلى ذلك من على سطح سلك اللحام وأخدود اللحام قبل اللحام؛
ثالثًا، تقليل محتوى الهيدروجين في اللحام من خلال المعالجة المعدنية؛ رابعًا، ضبط معايير عملية اللحام؛ خامسًا، معالجة إزالة الهيدروجين بعد اللحام. في عملية إنتاج الأنابيب الملحومة بالقوس المغمور ذات اللحام المستقيم، يُتحكم بمحتوى الهيدروجين في اللحام بشكل أساسي من خلال الإجراءين الأولين.
① لضمان فعالية الكشف بالموجات فوق الصوتية عن عيوب الصفائح الفولاذية، تُستخدم كمية كبيرة من الماء كماء ربط. عند سرعة دورة الإنتاج، لا يجف الماء المتبقي على سطح الصفيحة الفولاذية عند وصولها إلى مرحلة التشكيل. بعد التشكيل، يبقى الماء داخل الأنبوب الفولاذي. ولأن اللحام الداخلي يُجرى عند موضع الساعة السادسة أسفل أخدود الأنبوب الفولاذي بعد دورانه إلى الأسفل، يتدفق الماء الموجود في الأنبوب إلى داخل الأخدود، مما يؤدي إلى تكوّن مسامات بعد اللحام.
٢- بسبب ارتفاع درجة الحرارة في الصيف، تتبدد الحرارة ببطء في المحطة الهيدروليكية لآلة التشكيل، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الزيت، وتسرب الزيت من الأسطوانة الهيدروليكية، وسقوط بعض الزيت في أو بالقرب من أخدود اللحام الداخلي، مما ينتج عنه مسامات في اللحام الداخلي أثناء اللحام؛ ولأن موقع المسامات قريب من جذر اللحام الداخلي، فإن جذر المسامات يخترقه المعدن المنصهر بسهولة أثناء اللحام الخارجي، ويتدفق المعدن إلى المسامات مكونًا خرزات؛ وعندما تصل المسامات في اللحام الداخلي إلى سطح اللحام، يتم اختراق جذر المسامات ويتدفق المعدن السائل إلى سطح اللحام مكونًا عقيدات اللحام.
٣- يتميز التدفق الداخلي للحام في الأنابيب الملحومة بالقوس المغمور ذات اللحام المستقيم بمسافة نقل طويلة، ويتم نقله بواسطة الهواء المضغوط. ولأن الهواء المضغوط يحتوي على رطوبة، يُستخدم مجفف تجديد بدون حرارة لإزالة الماء باستخدام كلوريد الألومنيوم الكروي كمادة مجففة، وذلك لمنع تأثير الماء الموجود فيه على اللحام. بعد الاستخدام المطول، تنخفض قدرة امتصاص المادة المجففة بشكل كبير أو حتى تصبح غير فعالة. في فصل الصيف، ترتفع درجة حرارة الهواء ومحتوى الرطوبة في الهواء المضغوط. ومع ذلك، لا يزال الهواء المضغوط المعالج بالمجفف يحتوي على كمية كبيرة من الرطوبة. على الرغم من تجفيف التدفق بدقة قبل الاستخدام، إلا أنه يمتص الرطوبة أثناء النقل. تدخل الرطوبة الموجودة في الهواء المضغوط إلى التدفق، ومن ثم إلى حوض اللحام، مما يؤدي في النهاية إلى تقصف الهيدروجين في اللحام.
④ يُستخدم الزيت المُلصق على خطاف الرافعة لتسهيل تحميل وتفريغ ألواح الصلب أثناء نقلها. ولا يُزال هذا الزيت أثناء التحميل. يقوم حزام التنظيف بجمع الزيت على حافة لوح الصلب عند تنظيف سطحه قبل عملية الثني المبدئي. وعندما يمر لوح الصلب عبر بكرة التمركز، يلتصق الزيت الموجود على الحافة بها. وعند إعادة لوح الصلب الذي تم فصله عن خط الإنتاج إلى مكانه، تلامس حافته بكرة التمركز، فيلتصق الزيت الموجود على البكرة بالسطح السفلي، مما يؤدي إلى ظهور مسامات في اللحام الخارجي.
⑤ كمية الزيت المتساقطة من الرافعة قليلة، مما يؤدي إلى تقصف الهيدروجين في اللحام. عند اكتشاف مسامات في اللحامات المجاورة وإصلاحها، يزداد إجهاد الشد الموضعي، مسببًا تشققات باردة في اللحام. تُظهر الحالات السابقة أنه في عملية الإنتاج طويلة الأمد، قد يؤدي خلل في المعدات ذات الصلة إلى وجود الماء أو الزيت بالقرب من أخدود اللحام، مما يتسبب في عيوب ناتجة عن الهيدروجين في اللحام. لا يمكن منع هذه العيوب في اللحام إلا من خلال معالجة أعطال المعدات في الوقت المناسب والقضاء على مصدر الهيدروجين.
ترتبط العيوب الناتجة عن الهيدروجين في الأنابيب الملحومة بالقوس المغمور ذات اللحام المستقيم ببقع الزيت والماء الممتص بالقرب من أخدود اللحام. ويُعدّ منع دخول الماء والزيت إلى حوض اللحام المنصهر الإجراء الرئيسي للوقاية من هذه العيوب. ويمكن التحكم في بقع الزيت والماء الممتص بالقرب من أخدود اللحام من خلال النقاط التالية:
① يجب إزالة الماء المتجمع على سطح الصفيحة الفولاذية بالكامل بعد اكتشاف العيوب، ويجب منع سطح الصفيحة الفولاذية من التجمد في فصل الشتاء؛
② منع تسرب زيت آلة التشكيل بالقرب من أخدود الصفيحة الفولاذية؛
③ قبل اللحام، تحقق من وجود زيت أو ماء أو صدأ بالقرب من مجرى الأنبوب الفولاذي. إذا وُجدت، فيجب إزالتها قبل اللحام؛ ويجب استبدال مادة التجفيف في مجفف الهواء المضغوط بانتظام؛
④ يجب ألا تتلامس الصفيحة الفولاذية مع الزيت أثناء النقل، ويجب إزالة بقع الزيت الموجودة على سطح الصفيحة الفولاذية عند التحميل؛
⑤ يجب أن تبقى الرافعة العلوية في منطقة اللحام في وضعها بعد اللحام الخارجي قدر الإمكان.
تاريخ النشر: 6 نوفمبر 2024