كيفية إصلاح شقوق اللحام في الهياكل الفولاذية

يُعد إصلاح شقوق اللحام في الهياكل الفولاذية مهمةً بالغة الأهمية، تتطلب تخطيطًا وتنفيذًا وفحصًا دقيقًا لضمان استعادة سلامة الهيكل ومنع عودة الشقوق. وتُعدّ هذه المهمة من المهام الأساسية للهياكل الحرجة، ويجب أن يُنفّذها دائمًا لحامون مؤهلون، باتباع إجراءات معتمدة، وتحت إشراف مهندسين أو مفتشين ذوي خبرة.

إصلاح الشقوق في لحامات الهياكل الفولاذية

1. التقييم والتخطيط:

السلامة أولاً: نفّذ جميع احتياطات السلامة اللازمة. يشمل ذلك معدات الوقاية الشخصية المناسبة (قناع اللحام، والقفازات، والملابس الجلدية، وجهاز التنفس الصناعي إذا لزم الأمر)، ومراقبة الحرائق، والتهوية، وتصاريح العمل في درجات حرارة عالية، وإجراءات الإغلاق/التعليق في حال وجود آلات بالقرب من الشق، وتأمين المنطقة.

تحديد الشق: حدد موقع الشق بدقة. حدد امتداده الكامل (الطول، والعمق، وما إذا كان يمتد عبر السُمك). غالبًا ما تكون طرق الاختبار غير الإتلافي (NDT) مثل اختبار الجسيمات المغناطيسية (MT)، واختبار اختراق السوائل (PT)، والاختبار بالموجات فوق الصوتية (UT) ضرورية لتحديد أطراف الشق بدقة.

تحديد السبب (ضروري!): هذه هي الخطوة الأهم لمنع تكرار حدوثه. لماذا تكوّن الشق؟

الإجهاد: التحميل الدوري الذي يؤدي إلى بدء الشق وانتشاره.

الإجهاد المتبقي المرتفع: من عملية اللحام أو التصنيع الأصلية.

هشاشة الهيدروجين: الهيدروجين المحبوس في منطقة اللحام/المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ). غالبًا ما يُسبب تشققات متأخرة (ساعات أو أيام بعد اللحام).

جودة لحام رديئة: ضعف الانصهار، ضعف الاختراق، المسامية، شوائب الخبث التي تعمل كعوامل رفع للإجهاد.

إجراء لحام غير صحيح: مواد استهلاكية غير مناسبة، درجة حرارة تسخين مسبق/تداخل غير صحيحة، معايير خاطئة.

تصميم رديء للوصلة: يُسبب تركيزات إجهاد.

الحمل الزائد: تعرض الهيكل لأحمال تتجاوز قدرته التصميمية.

عيوب المعادن الأساسية: وجود رقائق أو شوائب في الفولاذ نفسه.

راجع القوانين والمعايير: راجع قوانين اللحام ذات الصلة (مثل AWS D1.1 قانون اللحام الهيكلي - الفولاذ، Eurocode 3، إلخ) ومواصفات المشروع لمعرفة متطلبات إصلاح الشقوق.

وضع إجراء إصلاح: بناءً على السبب، ونوع المادة، وسمكها، وموقعها، ومتطلبات القانون، يجب وضع أو اختيار مواصفة مفصلة لإجراءات اللحام (WPS) للإصلاح. تُحدد هذه المواصفة:

طريقة إزالة الشقوق.

تفاصيل تحضير الوصلة.

عملية اللحام (SMAW، FCAW، GMAW، SAW).

نوع وحجم معدن الحشو.

متطلبات التسخين المسبق.

التحكم في درجة حرارة اللحام الداخلي.

المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) عند الحاجة.

متطلبات الفحص غير التدميري (NDT) قبل وأثناء وبعد الإصلاح.

الموظفون المؤهلون: تأكد من تأهيل اللحامين الذين يقومون بالإصلاح وفقًا لمعايير WPS المحددة والأكواد ذات الصلة. تأكد من إشراك فنيي ومفتشين مؤهلين في الفحص غير التدميري.

2. تنفيذ الإصلاح:

إزالة الشقوق: يجب إزالة الشق بالكامل، بما في ذلك أطرافه. يتم ذلك عادةً من خلال:

الحفر: يُعدّ حفر قوس الكربون الهوائي (CAC-A) شائعًا وفعالًا، ولكنه يتطلب الحذر لتجنب إدخال كمية زائدة من الكربون في المعدن الأساسي (عادةً ما يتبعه الطحن). يُعدّ حفر قوس البلازما (PAG) خيارًا آخر.

الطحن: باستخدام عجلات كاشطة. طريقة أكثر تحكمًا ولكنها أبطأ، ومناسبة للشقوق الصغيرة أو التشطيب بعد الحفر.

(اختياري) إيقاف الحفر: في بعض الأحيان، تُحفر ثقوب صغيرة في أطراف الشق قبل الحفر للمساعدة في تخفيف الضغط ومنع المزيد من الانتشار أثناء الإزالة. ومع ذلك، فإن الطريقة الأساسية هي الحفر الكامل.

التحقق من إزالة الشق: بعد الحفر، قم بإجراء فحص غير تدميري (عادةً ما يكون MT أو PT) على المنطقة المحفورة/الأرضية للتأكد من إزالة الشق تمامًا. إذا بقيت أي علامات، فتابع الإزالة وأعد الفحص.تحضير الوصلة: شكّل المنطقة المحفورة على شكل أخدود لحام مناسب (مثل أخدود على شكل حرف V أو أخدود على شكل حرف U) كما هو محدد في دليل اللحام (WPS). تأكد من سلاسة الانتقالات ونظف الأسطح. نظّف المنطقة جيدًا (عادةً بالطحن) حتى يصبح المعدن لامعًا، مع إزالة جميع الأكاسيد والخبث والزيوت والشحوم والرطوبة لعدة بوصات حول منطقة الإصلاح.

التسخين المسبق (عند الحاجة): سخّن مسبقًا إلى درجة الحرارة المحددة (من دليل اللحام) باستخدام المشاعل أو التسخين الحثي. قِس درجة الحرارة بشكل صحيح (باستخدام عصي قياس الحرارة، وأجهزة قياس الحرارة) على السطح المجاور لمنطقة اللحام. حافظ على التسخين المسبق طوال عملية اللحام. يُبطئ التسخين المسبق معدل التبريد، مما يقلل من الصلابة وخطر تشقق الهيدروجين.

اللحام:

استخدم عملية اللحام، والمعلمات (الأمبير، الفولت، سرعة الحركة)، والمواد الاستهلاكية المحددة في دليل اللحام (WPS) المعتمد.

استخدم ممارسات اللحام منخفض الهيدروجين عند الحاجة (خاصةً للمقاطع السميكة أو الفولاذ عالي القوة)، بما في ذلك التخزين والتعامل السليم مع أقطاب/أسلاك اللحام منخفضة الهيدروجين.

استخدم تقنيات لحام مناسبة. فكّر في استخدام تقنيات مثل اللحام الخلفي أو تسلسلات الترسيب المُتحكّم بها للتحكم في مدخلات الحرارة وتقليل الإجهاد المتبقي.

نظّف اللحام جيدًا بين مراحل اللحام (أزل جميع الخبث).

حافظ على الحد الأدنى لدرجة الحرارة المحددة بين مراحل اللحام. لا تدع اللحام يبرد إلى ما دون الحد الأدنى لدرجة حرارة التسخين المسبق/المرحلة بين مراحل اللحام إلا إذا سمحت بذلك وحدة اللحام (WPS) (وهو أمر نادر الحدوث خلال مراحل اللحام الرئيسية).

معالجة ما بعد اللحام (عند الحاجة):

التبريد المُتحكّم به: اترك اللحام يبرد ببطء. تُستخدم أحيانًا بطانيات حرارية.

التشكيل: قد يُحدّد أحيانًا (بتحكم دقيق) لإحداث إجهادات ضغط مفيدة، ولكن يجب أن يكون جزءًا من الإجراء المُعتمد.

معالجة الحرارة بعد اللحام (PWHT): إذا كان ذلك مطلوبًا بموجب الكود أو WPS (غالبًا للمقاطع الأكثر سمكًا أو درجات فولاذية معينة أو ظروف الخدمة)، قم بتسخين منطقة اللحام بأكملها أو المكون إلى درجة حرارة محددة لمدة محددة وقم بتبريده في ظروف خاضعة للرقابة لتخفيف الضغوط المتبقية وتلطيف البنية الدقيقة.

3. التفتيش والتشطيب:

الفحص البصري (VT): بعد التبريد، يُجرى فحص بصري شامل للحام المكتمل بحثًا عن أي عيوب مثل التجويف، والتداخل، ومسامية السطح، والشقوق، والشكل المناسب.

الاختبار غير الإتلافي (NDT): يُجرى الفحص غير الإتلافي المحدد في WPS أو الكود (غالبًا MT، أو PT، أو UT، أو أحيانًا RT) بعد أن يبرد اللحام (وبعد PWHT، إن وجد). يتحقق هذا من السلامة الداخلية والسطحية للحام الإصلاحي. تُحدد معايير القبول وفقًا للكود/المواصفات الحاكمة.

الطحن/التشطيب: إذا لزم الأمر لأسباب هيكلية أو جمالية، يُطحن اللحام ليصبح ناعمًا أو وفقًا للمحيط المحدد.

الطلاء الواقي: يُعاد وضع الطلاء أو أي طلاء واقي آخر حسب الحاجة لمطابقة الهيكل المحيط ومنع التآكل.

4. التوثيق:

احتفظ بسجلات مفصلة لعملية الإصلاح بأكملها:

موقع الشق الأصلي ووصفه.

تقارير الفحص غير التدميري (قبل، أثناء، بعد الإزالة، بعد اللحام).

نتائج تحليل السبب.

إصلاح جهاز WPS المستخدم.

تحديد هوية اللحام ومؤهلاته.

أنواع المواد الاستهلاكية وأرقام الدفعات.

تسجيل درجات حرارة التسخين المسبق والتداخل.

مخططات PWHT (إن وجدت).

تقارير الفحص النهائي والموافقات.

الاعتبارات الرئيسية:

السبب الجذري: إن مجرد اللحام فوق الشق أو عدم إزالته بالكامل يضمن عودته، وغالبًا ما يكون أسوأ من ذي قبل. معالجة السبب الجذري (مثل تعديل التصميم، وتقليل الحمل، وتحسين إجراءات اللحام) أمر بالغ الأهمية.

المادة: تتطلب أنواع الفولاذ المختلفة إجراءات مختلفة (على سبيل المثال، الفولاذ عالي القوة أكثر حساسية لتشقق الهيدروجين ويتطلب تحكمًا دقيقًا في التسخين المسبق/الاستهلاك).

القيود: غالبًا ما يتطلب اللحام على هيكل قائم قيودًا أعلى من اللحام أثناء التصنيع الأولي، مما يزيد من الإجهاد المتبقي وخطر التشقق إذا لم تتم إدارته بشكل صحيح.

يُعد إصلاح شقوق اللحام مهمة هندسية معقدة. لذا، احرص دائمًا على إعطاء الأولوية للسلامة، والتزم بالقوانين والإجراءات المعمول بها، واستعن بفنيين مؤهلين.