لحام الفولاذ المقاوم للصدأ

يتطلب لحام الفولاذ المقاوم للصدأ اهتمامًا إضافيًا بخصائص المواد والتحكم في الحرارة والنظافة لتجنب العيوب مثل التشويه والتشقق والحساسية. أثناء اللحام، تصل درجات حرارة الفولاذ المقاوم للصدأ المجاورة لمستويات اللحام التي تحدث فيها التحولات الهيكلية الدقيقة، وبالتالي فإن لحام TIG هو الأسلوب الأكثر شيوعًا نظرًا لدقته وملاءمته لخصائص الفولاذ المقاوم للصدأ.

 

وصف

 

يتم تصنيف الفولاذ المقاوم للصدأ إلى أنواع مختلفة بناءً على بنيته الدقيقة وتكوينه، مما يؤثر على خواصه الميكانيكية، ومقاومته للتآكل، وقابلية اللحام. الأنواع الرئيسية هي الفولاذ الأوستنيتي، والفيريتيك، والمارتنسيتي، والمزدوج، والترسيب-والفولاذ المقاوم للصدأ المتصلب، ولكل نوع اعتبارات لحام محددة وتقنيات لحام مناسبة بسبب الاختلافات في التوصيل الحراري، والتمدد الحراري، والقابلية للعيوب مثل التشقق أو التحسس.

 

 

أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ وتقنيات اللحام

 

الفولاذ المقاوم للصدأ عبارة عن سبائك-حديدية تحتوي على 15% أو أكثر من الكروم مع نسبة معينة من النيكل، والتي يمكن أن توفر خصائص مقاومة للتآكل-غير عادية. يمكن تعديل محتوى الكروم مع عناصر صناعة السبائك الأخرى لتلبية الاستخدام النهائي المحدد أو متطلبات التصنيع، وفيما يلي نظرة عامة على أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ الأكثر شيوعًا.

 

• √الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ

نسبة عالية من الكروم (16-26%) والنيكل (6-22%)، غالبًا مع الموليبدينوم (على سبيل المثال، 304، 316). إنها غير مغناطيسية، ومقاومة ممتازة للتآكل، وقابلية جيدة للتشكيل، وهي عرضة للحساسية (ترسيب الكربيد) إذا تعرضت لدرجة حرارة 450-850 درجة لفترات طويلة، مما يؤدي إلى التآكل الحبيبي. بالإضافة إلى ذلك، فهو يتمتع بتمدد حراري عالي وموصلية حرارية منخفضة، مما يزيد من خطر التشوه. الدرجات الشائعة هي 304، 304L (منخفض الكربون)، 316، 316L (منخفض الكربون)، 321 (مثبت بالتيتانيوم). نظرًا لخصائصها الجيدة المقاومة للتآكل، فإنها تستخدم على نطاق واسع في معدات تجهيز الأغذية، والخزانات الكيميائية، والأنابيب، والبناء، والبنية التحتية، والاتصالات والصناعات الطبية.

تقنيات اللحام المناسبة

1. 1. يوصى بشدة باستخدام لحام TIG (GTAW) للمقاطع الرقيقة والتطبيقات المهمة بسبب التحكم الدقيق في الحرارة، وتقليل الحساسية والتشويه. استخدم غاز الأرجون أو الأرجون-غاز الهيليوم للتدريع.
2. 2. يعد اللحام MIG/MAG (GMAW) أكثر ملاءمة للمقاطع الأكثر سمكًا والإنتاج الأسرع، وذلك باستخدام مزيج ثلاثي من الغاز - (الأرجون والهيليوم وثاني أكسيد الكربون) لتثبيت القوس ويمكن أن يقلل من التناثر.
3. 3. يُستخدم اللحام بالعصا (SMAW) عادةً في الإصلاحات الميدانية أو التطبيقات غير -الحرجة ذات الأقطاب الكهربائية المنخفضة-من الكربون (على سبيل المثال، E308L لـ 304L).

•  
• √الفولاذ المقاوم للصدأ الحديدي

الكروم العالي (10.5-30%)، والنيكل المنخفض، والكربون المنخفض (على سبيل المثال، 430)، وهو مغناطيسي، ومقاومته للتآكل معتدلة، وتكلفة أقل من الدرجات الأوستنيتي. وفي الوقت نفسه، فهو أقل عرضة للحساسية ولكنه عرضة لنمو الحبوب والتقصف عند درجات الحرارة المرتفعة، وله تمدد حراري أقل من الدرجات الأوستنيتي، مما يقلل من خطر التشوه. الدرجات الشائعة هي 409، 430، 439، وقد تم استخدام هذا النوع من المعدن الحديدي على نطاق واسع في أنظمة عوادم السيارات وأدوات المطبخ والمعدات الصناعية.

تقنيات اللحام المناسبة:

1. 1. يعتبر لحام TIG (GTAW) مناسبًا للمقاطع الرقيقة واللحامات عالية الجودة-، والتي يمكن أن توفر تحكمًا جيدًا في مدخلات الحرارة لمنع نمو الحبوب.
2. 2. لحام MIG/MAG (GMAW) فعال للمواد السميكة واللحام الأسرع. استخدم غاز التدريع القائم على الأرجون- مع نسبة منخفضة من ثاني أكسيد الكربون لتجنب الأكسدة المفرطة.
3. 3. اللحام بالعصا (SMAW) مقبول للتطبيقات غير -الحرجة باستخدام الأقطاب الكهربائية المناسبة (على سبيل المثال، E430).

 

• √الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي

كروم عالي (11.5-18%)، كربون معتدل، ونيكل منخفض (على سبيل المثال، 410)، وهو مغناطيسي وقوي وصلابة عالية ولكنه أقل مقاومة للتآكل مقارنة بالأنواع الأخرى. لذلك، فهو عرضة للتشقق الناتج عن الهيدروجين ويتطلب التسخين المسبق والمعالجة الحرارية بعد اللحام لتجنب الهشاشة. لديها الموصلية الحرارية العالية والتمدد الحراري المنخفض. الدرجات الشائعة هي 410، 420، 440، وهي تستخدم على نطاق واسع للأدوات الجراحية وشفرات التوربينات.

تقنيات اللحام المناسبة:

1. 1. لحام TIG (GTAW)، مناسب للدقة والتحكم في مدخلات الحرارة باستخدام غاز التدريع الأرجون.
2. 2. اللحام بالعصا (SMAW)، يستخدم على نطاق واسع للإصلاحات أو المقاطع الأكثر سمكًا باستخدام الأقطاب الكهربائية المطابقة (على سبيل المثال، E410).
3. 3. لحام MIG/MAG (GMAW)، أقل شيوعًا ولكن يمكن استخدامه للمواد السميكة ذات المعلمات الخاضعة للتحكم.

 

• √دوبلكس ستانلس ستيل

مزيج متوازن من الأوستينيت والفريت مع نسبة عالية من الكروم (20-30%) والموليبدينوم والنيتروجين (على سبيل المثال، 2205)، ويجمع بين القوة العالية والمقاومة الممتازة للتآكل، خاصة في بيئات الكلوريد. في حين أنها عرضة لتكوين مرحلة سيجما (معدنية هشة) إذا تم لحامها بشكل غير صحيح عند درجات حرارة عالية. لديها تمدد حراري وموصلية معتدلة. الدرجات الشائعة هي 2205، 2507 وما إلى ذلك، وهي تستخدم على نطاق واسع في خطوط أنابيب النفط والغاز، والمعالجة الكيميائية، والبيئات البحرية.

تقنيات اللحام المناسبة:

1. 1. لحام TIG (GTAW)، مثالي لعمليات اللحام-عالية الجودة مع إدخال حرارة يتم التحكم فيه لتجنب تكوين مرحلة سيجما باستخدام غاز الأرجون أو غاز التدريع النيتروجيني-الأرجون.
2. 2. لحام MIG/MAG (GMAW)، مناسب للمقاطع الأكثر سمكًا مع غاز التدريع المناسب (مزيج الهيليوم -الأرجون مع ثاني أكسيد الكربون المنخفض).
3. 3. اللحام بالعصا (SMAW) للحام الميداني بأقطاب كهربائية محددة - مزدوجة (على سبيل المثال، E2209).

 

• √هطول الأمطار-تصلب الفولاذ المقاوم للصدأ

تحتوي على عناصر صناعة السبائك مثل الألومنيوم أو النحاس أو النيوبيوم للتقوية من خلال المعالجة الحرارية (على سبيل المثال، 17-4 PH)، وتتميز بقوة عالية ومقاومة متوسطة للتآكل، مما يتطلب لحامًا متحكمًا لتجنب -التقادم الزائد أو فقدان الخواص الميكانيكية. الدرجات الشائعة هي 17-4 PH، 15-5 PH، وهي تستخدم على نطاق واسع لمكونات الطيران والمفاعلات النووية والمثبتات عالية القوة.

تقنيات اللحام المناسبة:

1. 1. لحام TIG (GTAW) للدقة والحد الأدنى من إدخال الحرارة للحفاظ على الخواص الميكانيكية.
2. 2. لحام MIG/MAG (GMAW)، مناسب للاستخدام في المقاطع السميكة ذات المعلمات الخاضعة للتحكم.

 

 

اعتبارات لحام الفولاذ المقاوم للصدأ

 

يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ بموصلية حرارية عالية وتمدد حراري منخفض، مما يؤدي إلى زيادة خطر التشوه والتزييف أثناء اللحام. بالإضافة إلى ذلك، فهو عرضة للحساسية (فقدان مقاومة التآكل) إذا تعرض لدرجات حرارة عالية لفترة طويلة جدًا، خاصة في الدرجات الأوستنيتي مثل 304 و316. ولتجنب عيوب اللحام هذه، يحتاج عامل اللحام إلى مراعاة الجوانب التالية:

 

• √ما قبل-التنظيف

تنظيف وصلة اللحام من الملوثات مثل الدهانات والزيوت والشحوم والبرايمر ومركبات القطع وغيرها من الهيدروكربونات. مثل هذه الملوثات يمكن أن تدخل الكربون إلى اللحام، وتضعف مقاومة التآكل، وتضعف المفصل. ملحوظة مهمة جدًا هي أن عامل اللحام يحتاج إلى استخدام فرشاة مخصصة من الفولاذ المقاوم للصدأ لتنظيف الوصلة، وتأكد من عدم استخدام الفرشاة، التي كانت تستخدم سابقًا في الفولاذ الكربوني لأن ذلك قد يؤدي إلى تلويث قطعة العمل المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ.

• √اختيار الحشو

يتم اختيار مادة الحشو المناسبة حسب نطاق العمل، ويجب أن تكون مطابقة لدرجة الفولاذ المقاوم للصدأ، وتحقق نفس الخصائص تقريباً.

• √لحام التصميم المشترك

يكمل تصميم وصلة اللحام هيكل اللحام وتقنية اللحام والمادة، وهو أحد العوامل الرئيسية التي ستحدد قوة وجودة اللحامات. ولذلك، فمن الأهمية بمكان أن نفهم القوى المطبقة على اللحامات، ودمج ذلك في التصميم المشترك سيمنع الفشل الهيكلي.

• √اختيار الصف

اختيار الدرجة، تتصرف الدرجات المختلفة (على سبيل المثال، الأوستنيتي، الحديدي، المارتنسيتي، المزدوج) بشكل مختلف، درجات الكربون المنخفضة - (على سبيل المثال، 304L، 316L) يمكن أن تقلل من خطر ترسيب الكربيد والتآكل بين الحبيبات.

• √التحكم في مدخلات الحرارة

التحكم في مدخلات الحرارة، الحرارة الزائدة يمكن أن تسبب نمو الحبوب وتشوهها وفقدان مقاومتها للتآكل، ومن الحكمة استخدام مدخلات حرارة منخفضة وتجنب التعرض لفترات طويلة لدرجات الحرارة المرتفعة. بشكل عام، يجب أن يكون تيار اللحام أقل بنسبة 20% تقريبًا من الفولاذ الكربوني لمنع التآكل.

• √التدريع الغاز

غاز التدريع، يعد اختيار غاز التدريع في عمليات مثل لحام MIG وTIG أمرًا بالغ الأهمية في حماية حوض اللحام من التلوث. إن التركيب الصحيح لغاز التدريع سوف يقلل من مخاطر عيوب اللحام ويحسن النتيجة الإجمالية للحام.

 

لذلك، من أجل إجراء لحام سليم، يحتاج اللحام ذو الخبرة إلى أخذ معلمة شاملة في الاعتبار بما في ذلك درجة الفولاذ المقاوم للصدأ، وتقنية اللحام، ومدخلات الحرارة، وغاز التدريع، وإمدادات الطاقة، وزاوية الشعلة، وسرعة السير، ومعدل الترسيب. فقط باستخدام معلمات اللحام هذه بشكل فعال، يمكن لعامل اللحام تحقيق اللحامات عالية الجودة والمتسقة.

 

العيوب والوقاية

 

تشمل عيوب اللحام الأكثر شيوعًا في الفولاذ المقاوم للصدأ الشقوق، والمسامية، وشوائب الخبث، ونقص الانصهار، والاختراق غير الكامل، والتقطيع، والترشيش، والتشويه، إلى جانب التلوث من جزيئات الحديد، والصبغات الحرارية، واضمحلال اللحام. تقلل هذه العيوب من الخواص الميكانيكية للحام ومقاومته للتآكل، ويمكن أن تنجم عن التنظيف غير المناسب، أو إعدادات القطب/الغاز غير الصحيحة، أو إدخال الحرارة الزائدة، أو التوصيل الحراري المنخفض.

 

• √تزييفها

يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ بموصلية حرارية منخفضة وتمدد حراري عالي، مما يجعله عرضة للتشويه. الحرارة المفرطة أثناء اللحام أو التغير السريع في درجة الحرارة يضع المعدن تحت الضغط، مما يؤدي إلى تشويهه أثناء تبريده. الحل الأكثر شيوعًا هو تقليل مدخلات الحرارة مع تجنب سوء جودة اللحام بسبب الدمج غير الكامل بين قطع العمل، والحل الآخر هو إنشاء مشتت حراري عن طريق تثبيت النحاس أو النحاس خلف أو بجوار خط اللحام، مما يمتص الحرارة غير الضرورية.

 

• √تكسير

يمكن أن يحدث التشقق أثناء اللحام أو بعده ويمكن أن يتأثر بالإجهاد الحراري العالي أو معدلات التبريد غير المناسبة.

هناك نوعان رئيسيان من التكسير: التكسير الساخن والتكسير البارد. يحدث التشقق الساخن أثناء تصلب عملية اللحام بسبب وجود كمية زائدة من الشوائب مثل الكبريت أو الفوسفور في اللحام، والتي يمكن أن تقلل من نقطة الانصهار في مناطق معينة، مما يتسبب في تكوين الشقوق عندما يتصلب المعدن. يحدث هذا غالبًا في مناطق اللحام ذات درجات الحرارة المرتفعة-. يحدث التشقق البارد بعد أن يبرد اللحام لبعض الوقت يتراوح بين بضع ساعات إلى بضعة أيام، وغالبًا ما يكون سببه الإجهاد المتبقي المتبقي في المعدن بعد اللحام أو بسبب الهيدروجين الذي يتم امتصاصه في اللحام. لمنع التشقق، من الحكمة استخدام مواد الحشو المناسبة والتحكم في معدل التبريد بعناية شديدة، وفي الوقت نفسه يمكن أن يكون التسخين المسبق للمادة الأساسية طريقة جيدة لتقليل الضغط الحراري قبل اللحام.

 

• √المسامية

وهو عيب حيث تنحصر جيوب الغاز في اللحامات، مما يؤدي إلى فراغات أو تجاويف صغيرة، وغالبًا ما يكون سببه الملوثات مثل الأوساخ والزيوت والصدأ، والتي يمكن أن تدخل الغازات في اللحام. يتم بعد ذلك حبس هذه الغازات في حوض اللحام المنصهر، مما يشكل فراغات عندما يبرد المعدن. يمكن أن يؤدي استخدام غاز التدريع غير المناسب أيضًا إلى حدوث مسامية. يمكن أن تتبخر الرطوبة الموجودة على المواد الأساسية أو الحشوات أثناء اللحام، مما يؤدي إلى تكوين فقاعات غاز في اللحام. لذلك، من المهم الحفاظ على المادة الأساسية وقضبان الحشو نظيفة وجافة، واستخدام غاز التدريع الصحيح للحفاظ على تدفق ثابت طوال عملية اللحام.

 

• √الانصهار الفقراء

يحدث الانصهار السيئ عندما لا يندمج معدن اللحام بشكل صحيح مع المادة الأساسية، ويخلق نقاط ضعف في المفصل حيث لا يتم ربط المادتين بشكل كامل. هذا يمكن أن يقلل بشكل خطير من القوة الإجمالية للحام ويزيد من خطر الفشل. غالبًا ما يحدث هذا العيب بسبب عدم كفاية الحرارة وزاوية اللحام غير الصحيحة وسرعة السفر السريعة.

 

• √رشاشات اللحام

وهي عبارة عن قطرات صغيرة من المعدن المنصهر يتم دفعها خارج حوض اللحام أثناء اللحام، ولا تؤدي إلى إضعاف اللحام حقًا. ومع ذلك، فهي تؤثر على المظهر، مما قد يؤدي إلى أعمال غير ضرورية بعد العلاج. غالبًا ما يكون سبب التناثر هو إعدادات التيار العالي التي يمكن أن تنتج تناثرًا مفرطًا حيث يتم إخراج المعدن المنصهر بعنف من حوض اللحام. يمكن أيضًا أن يتسبب طول القوس غير الصحيح وغاز التدريع غير المناسب في حدوث تناثر أثناء لحام الفولاذ المقاوم للصدأ. لذلك، من المهم تقليل التناثر وضبط الإعدادات الحالية والحفاظ على قوس ثابت أثناء استخدام غاز التدريع الصحيح مع تدفق ثابت في جميع أنحاء اللحام.

 

 

يتطلب لحام الفولاذ المقاوم للصدأ الانتباه إلى العديد من المعلمات مثل خصائص المواد وغاز التدريع والحشو ومدخلات الحرارة والنظافة لتجنب العيوب مثل التشويه والتكسير والحساسية. يتبع عمال اللحام ذوو الخبرة لدى Fabmann أفضل الممارسات لضبط الماكينة على الجهد الكهربي والأمبيرية الصحيحين، وهم يعرفون كيفية اللحام بسرعة السير الصحيحة بناءً على سمك مادة الفولاذ المقاوم للصدأ ونوع الفولاذ المقاوم للصدأ لتحقيق لحامات عالية الجودة مقاومة للتآكل-. تقوم شركة Fabmann بتزويد أقواس مخصصة عالية الجودة من الفولاذ المقاوم للصدأ لصناعة الطاقة الشمسية وقطع غيار الآلات وأغطية التهويةلقطاع بناء المنازل.