المعالجة الحرارية للحام

يمكن أن تسهم المعالجة الحرارية لللحام (PWHT) في تعزيز سلامة اللحام من خلال إذابة ودمج الطبقات المعدنية المجاورة له، مما يقلل من مخاطر التآكل أو تراكم الإجهاد في اللحامات المستقبلية، ويزيد من قوة الهيكل.

كما يمكن للتسخين أن يخفف من الإجهادات المتبقية عن طريق تسخين نوع الفولاذ ببطء وبشكل متجانس، حيث تعتمد المدة ودرجات الحرارة على تركيبته.

التسخين المسبق

يحدث التسخين المسبق عندما يتم تسخين قطع الفولاذ أو المعدن المراد لحامها قبل ربطها بواسطة عمليات اللحام، وذلك بهدف تقليل معدل تبريدها، مما ينتج عنه هياكل أكثر ليونة تتمتع بمقاومة أعلى للتشقق ومعدلات تشقق أقل. كما يساهم التسخين المسبق في طرد الهيدروجين الذي قد يتسبب في هشاشة اللحام الناتجة عن الغازات، فضلاً عن تقليل إجهادات الانكماش في الوصلات شديدة التقييد.

يمكن إجراء التسخين المسبق باستخدام أنواع مختلفة من معدات التسخين، بما في ذلك مشاعل الغاز، ولهب الأكسجين والغاز، وسخانات الحث الكهرومغناطيسي، والبطانيات الكهربائية. وبغض النظر عن الطريقة المستخدمة في التسخين المسبق، يجب أن تكون درجة الحرارة متجانسة عبر جميع السماكات، حيث إن أي تباين قد يؤدي إلى زيادة الإجهادات المتبقية، أو التشوه، أو حدوث تغيرات معدنية غير مرغوب فيها.

تنص معظم قواعد اللحام على درجة حرارة تسخين مسبق دنيا لأي معدن أساسي وعملية لحام وسماكة مقطع معينة. ومع ذلك، في حالة عدم وجود حد أدنى من هذا القبيل، يتعين على مهندس اللحام أن يقرر ما إذا كان التسخين المسبق ضروريًا وما هي الإعدادات المناسبة في أي حالة معينة.

التسخين اللاحق

يهدف التسخين اللاحق خلال المعالجة الحرارية لللحام إلى تقليل مخاطر حدوث التشقق البارد الناتج عن الهيدروجين إلى أدنى حد ممكن، وذلك عادةً عن طريق زيادة درجة حرارة التسخين المسبق والحفاظ عليها لفترة من الوقت بعد اللحام. وتساعد هذه الطريقة على انتشار أي هيدروجين متراكم بين المعدن الأصلي ومعدن اللحام وإعادته إلى الحالة الأوستنيتية، مما يقضي على مخاطر التشقق المحتملة.

تُستخدم المعالجة الحرارية لتخفيف الإجهادات من أجل تخفيف وإعادة توزيع الإجهادات المتبقية الناتجة عن عملية اللحام، وذلك عن طريق خفض مقاومة الخضوع لمعدن اللحام وزيادة درجة انصهار المادة الأصلية.

يمكن عادةً تحقيق التسخين الموضعي بعد اللحام باستخدام سخانات الحصائر الخزفية — التي تتألف عادةً من أسلاك مقاومة منسوجة عبر حبيبات خزفية يتم التحكم فيها بواسطة وحدة تحكم إلكترونية — والتي يتم وضعها بعد اللحام. وهي مثالية للمكونات الكبيرة مثل اللحامات المحيطية على الأنابيب أو لحامات الإغلاق في أوعية الضغط الطويلة.

تخفيف التوتر

تُعد المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) عملية معالجة حرارية تُجرى بعد اللحام وتُستخدم لتخفيف الإجهادات الداخلية الناتجة عن عملية اللحام. ويتم تحقيق ذلك عن طريق غمر الأجزاء الفولاذية في درجات حرارة أعلى بكثير من درجات انصهارها لفترة زمنية تُحسب على أساس ساعة واحدة لكل بوصة من السُمك.

وبشكل أساسي، يؤدي ذلك إلى تخفيف الضغوط المتبقية في المادة من خلال التشوه البلاستيكي، مما يؤدي إلى انخفاض القيم القصوى للضغط وإعادة توزيعه حول الشقوق ومراكز تركيز الضغط.

تتطلب بعض السبائك هذه الخطوة كجزء من عملية اللحام للحفاظ على سلامتها. فبدون تخفيف مستويات الإجهاد العالية، قد يحدث تشوه أثناء المعالجة الآلية، بل وقد يتعرض الفولاذ الكربوني والفولاذ منخفض السبائك للكسر. ولذلك، تتطلب العديد من معادن الحشو المعتمدة من الجمعية الأمريكية لللحام إجراء اختبارات التصنيف في حالة PWHT، أو حالة تخفيف الإجهاد، قبل أن يتم إجراء اختبارات التصنيف.

الشيخوخة

يمكن أن تساعد المعالجة الحرارية عند درجة حرارة منخفضة مباشرة بعد اللحام على تسريع انتشار الهيدروجين خارج منطقة اللحام والمنطقة المتأثرة بالحرارة، مما يقلل من خطر حدوث التشقق البارد الناتج عن الهيدروجين — لا سيما في حالة الفولاذ شديد الحساسية للتشقق والوصلات السميكة.

تعد المعالجة الحرارية بعد اللحام خطوة أساسية لضمان الموثوقية طويلة الأمد للمكونات الملحومة. فهي تعمل على تخفيف الإجهادات المتبقية مع مواءمة خصائص اللحام مع خصائص الركيزة المعدنية الأساسية، مما يؤدي إلى زيادة الليونة والقوة ومقاومة التعب ومقاومة التآكل وقابلية التشكيل وسلامة الشد.

تعتبر المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) أمرًا ضروريًا عند اللحام في ظروف صعبة، مثل استخدام معادن ملء بأشكال مختلفة. تقدم شركة Hobart Brothers استشارات معدنية متخصصة حول اختيار معادن الملء المصممة خصيصًا لتطبيقك، بالإضافة إلى إرشادات حول عملية المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) الأنسب ومعدلات التسخين/التبريد لتجنب الصدمة الحرارية أو التشوه أو التخلص غير المتساوي من الإجهاد. لمزيد من المعلومات حول المعالجة الحرارية لللحام، قم بتنزيل سلسلة “المعرفة المهنية” الخاصة بنا بعنوان «PWHT للإنشاءات الملحومة».”