أنواع قضبان اللحام للتغطية السطحية الصلبة: مطابقة آليات التآكل مع معيار AWS A5.13 لعلم المعادن المترسب

تُغطي أنواع قضبان اللحام المُقسّي خمس عائلات رئيسية من سبائك AWS A5.13، تتراوح صلابتها من 18 إلى أكثر من 70 HRC. قد يؤدي اختيار القطب الخاطئ في تطبيقات اللحام الصناعية إلى تآكل القطعة بشكل أسرع من تركها مكشوفة. على سبيل المثال، استخدام قضيب من كربيد الكروم الهش ذي صلابة 60 HRC على مطرقة الكسارة يؤدي إلى تقشر الطبقة الخارجية. كما أن استخدام قضيب من المنغنيز الناعم في قناة الرمل الناعم قد يُسبب فشلاً أيضاً، لأن الانزلاق تحت إجهاد منخفض لا يُؤدي إلى التصليد بالتشكيل.

يربط هذا الدليل الهندسي بين تصنيفات معيار AWS A5.13 للأسطح الصلبة، بما في ذلك التآكل الانزلاقي، والصدمات، والاحتكاك بين المعادن، والتآكل الحراري. ستتعرف على كيفية تأثير تخفيف المعدن الأساسي على التركيب الكيميائي الأولي في مختلف تطبيقات الأسطح الصلبة. كما نوضح متى تكون طبقات الحماية ضرورية، وكيف تختلف طبقات التثبيت اليدوية عن تصنيع الحزم الآلي.

كيف يتم تصنيف أنواع قضبان اللحام المستخدمة في التغطية السطحية الصلبة وفقًا لمعيار AWS A5.13 وآلية التآكل؟

تُصنّف أنواع قضبان اللحام السطحي وفقًا لمعيار AWS A5.13/A5.13M:2024 إلى خمس مجموعات معدنية تتراوح صلابتها بين 18 و70 HRC. ووفقًا لمواصفات أقطاب اللحام السطحي AWS A5.13 ، تُصنّف الأقطاب المغطاة المستخدمة في لحام القوس المعدني المحمي إلى خمس مجموعات كيميائية. تشمل هذه المجموعات أقطابًا أساسها الحديد، والكوبالت، والنيكل، والنحاس، بالإضافة إلى أقطاب كربيد التنجستن الأنبوبية. وتُوازن كل فئة بين مقاومة الصدمات، ومقاومة التآكل، وحجم الكربيد بما يتناسب مع ظروف التشغيل المحددة.

قبل مقارنة سبائك اللحام السطحي، ينبغي على المهندسين الذين يحتاجون إلى مواد حشو الوصلات التقليدية مراجعة دليل اختيار قضبان اللحام الإنشائية . تُصنّف أقطاب اللحام الإنشائية حسب قوة الشد بآلاف الأرطال لكل بوصة مربعة (psi). أما أقطاب اللحام السطحي، فتُعرّف بتركيبها الكيميائي غير المخفف في معدن اللحام، وفقًا لمعيار AWS A5.13. ويُقاس هذا التركيب الكيميائي غير المخفف عادةً في الطبقة الثانية أو الثالثة من اللحام.

بحسب دليل أقطاب اللحام الصلب بتقنية SMAW الصادر عن شركة The Fabricator ، يتراوح معدل ترسيب طبقة التغطية باستخدام عملية اللحام اليدوي بالقضيب بين 0.45 و3.2 كجم/ساعة (1 إلى 7 رطل/ساعة). ويُذكر أن قوس اللحام بالقضيب يُسبب تخفيفًا للمعدن الأساسي بنسبة تتراوح بين 15% و30% في المرور الأول. ونظرًا لأن قوس اللحام يخلط المعدن الأساسي في حوض اللحام المنصهر، تنخفض صلابة المرور الأول عن القيم المُصنفة. تتطلب سبائك المارتنسيت متوسطة الصلابة وسبائك الكروم العالية ضبطًا دقيقًا لشدة التيار وعدد الطبقات لتحقيق مقاومة التآكل المُصنفة.

تستهدف التطورات المعدنية الحديثة أيضًا كفاءة الطبقة الواحدة. فعلى سبيل المثال، تتناول براءة الاختراع الأمريكية رقم 9,475,154 B2 قطبًا كهربائيًا للتغطية السطحية الصلبة يُرسب مصفوفة من الحديد والكروم والبورون والكربون (Fe-Cr-BC) تحتوي على نسبة بورون تتراوح بين 2.5 و4.5% وزنيًا. وتُعدّ كربيدات البوروكربونات الطور الأساسي الذي يُصلّب السبيكة. وتُشكّل هذه التركيبة الكيميائية كربيدات بوروكربونات أولية كثيفة في طبقة واحدة، مما يُعوّض عن تخفيف المعدن الأساسي في الطبقة الأولى أثناء عمليات الإصلاح الميدانية.

مواءمة آليات التآكل مع علم المعادن المترسب: المفاضلات بين التآكل والصدمات

تتمثل الخطوة الأولى في تحديد تركيبة السبيكة لتطبيق معين في فهم نمط التآكل السائد على المكون المتضرر. في التطبيقات التي يحدث فيها التصليد السطحي، تتناسب مقاومة التآكل وصلابة الصدمات عكسيًا مع حجم الكربيدات. تزيد إضافة كربيدات التنجستن والكروم الأساسية من مقاومة التآكل الناتج عن الخدوش المعدنية، بينما تُحسّن تراكمات الأسلاك الصلبة من مرونة الصدمات.

كما هو موضح في دليل "ذا فابريكيتورز" التمهيدي حول معالجة المعادن بالتصليد السطحي ، فإن سبيكتين لهما نفس الصلابة (58 HRC) قد تُعطيان عمرًا تشغيليًا مختلفًا تمامًا. فطبقة فولاذ الأدوات المارتنسيتي بصلابة 58 HRC لا تحتوي تقريبًا على كربيدات أولية، ولذلك يتدفق رمل الكوارتز بحرية عبر بنيتها. من ناحية أخرى، تحتوي طبقة كربيد عالية الكروم بصلابة 58 HRC على كربيدات M7C3 صلبة تمنع اختراق المعادن.

تُحدد درجات حرارة التشغيل والتركيب الكيميائي للملاط حدودًا معدنية دقيقة. ووفقًا لأفضل ممارسات اللحام التراكبي الصادرة عن جمعية اللحام الأمريكية (AWS Welding Digest) ، تفقد طبقات كربيد الكروم ذات الأساس الحديدي صلابتها بسرعة عند درجات حرارة أعلى من 1,000 درجة فهرنهايت. كما أنها لا تُغني عن سبائك الكوبالت أو النيكل في الملاط الحمضي الذي تقل درجة حموضته عن 7. وينطبق هذا على شبكات الأفران وشفرات القص الساخن، بالإضافة إلى مجاديف الخلاطات الكيميائية.

ما هي أنواع قضبان اللحام الأفضل للتغطية السطحية الصلبة؟

تُعدّ قضبان كربيد الكروم العالي (AWS EFeCr-A1، من 55 إلى 63 HRC) الأنسب للتآكل الانزلاقي، بينما تُعدّ قضبان المنغنيز الأوستنيتي (EFeMn-A، من 18 إلى 55 HRC) الأنسب لتأثيرات الصخور القوية. أما أقطاب الفولاذ المارتنسيتي (AWS EFe-2 إلى EFe-4، من 40 إلى 55 HRC) فتُحقق أفضل أداء على البكرات والأعمدة المعدنية.

للحصول على أعلى مستوى من الحماية من التآكل في عمليات قطع المعادن شديدة التآكل، تُعد قضبان كربيد التنجستن الأنبوبية (EWC، حبيبات من 1,800 إلى 2,400 HV) هي الأفضل. أما بالنسبة للصمامات والقوالب شديدة السخونة التي تعمل عند درجات حرارة أعلى من 538 درجة مئوية (1,000 درجة فهرنهايت)، فلا تزال أقطاب ECoCr-A (Stellite 6) ذات القاعدة الكوبالتية هي المعيار الصناعي.

مقارنة بين أقطاب التراكم والعزل وأقطاب التغطية الصلبة (ولماذا يفشل E7018 وحده في مقاومة التآكل)

في ترميم الأجزاء المتآكلة بشدة، من الضروري فصل ترميم الأبعاد عن طبقات التغطية الخارجية المقاومة للتآكل. وكما هو موثق في قسم الأسئلة الشائعة الهندسية لشركة هاردفيس تكنولوجيز ، تعمل سبائك البناء على ترميم الأجزاء المعدنية المتآكلة إلى أبعاد قريبة من أبعادها الأصلية دون حد أقصى لعدد الطبقات. أما سبائك التغطية الصلبة، فتخضع لحد أقصى لعدد الطبقات يتراوح بين طبقة واحدة وثلاث طبقات. إن محاولة استعادة السماكة المفقودة في الفولاذ الكربوني والفولاذ منخفض السبائك باستخدام قضيب تغطية عالي الكروم ستؤدي حتماً إلى تقشر المعدن.

قبل تطبيق أي طبقة معالجة إضافية على الفولاذ المتضرر من الإجهاد، يجب تحضير السطح. وفقًا لإرشادات اللجنة الفرعية A5G التابعة لجمعية اللحام الأمريكية (AWS) ، يجب إزالة ما لا يقل عن 1/8 بوصة من المادة باستخدام التجليخ أو الحفر بقوس الكربون. سيؤدي التطبيق المباشر لقضبان التغطية المصنوعة من كربيد الكروم العالي على أكثر من طبقتين من التغطية السطحية المتدهورة، دون إزالة الطبقة القديمة أو تدعيم السطح، إلى تقشر كارثي.

يتطلب وضع طبقات من سبائك الكوبالت ECoCr-A أو طبقات الكربيد عالية الانكماش على ركائز حساسة للتشقق طبقة عازلة من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي. يؤدي تطبيق طبقتين إلى ثلاث طبقات عازلة من AWS E309L أو E307 إلى تكوين طبقة مرنة عند سطح التلامس. يمكن للقراء الذين يقارنون قضبان اللحام الهيكلية القياسية الاطلاع على تصنيفاتنا التفصيلية لأقطاب اللحام الشائعة.

هل يمكن استخدام 7018 للتغطية السطحية الصلبة؟

لا يُمكن استخدام سبيكة AWS E7018 كطبقة نهائية صلبة للسطح نظرًا لصلابة ترسبها التي تتراوح بين 15 و22 HRC، حيث تتآكل بفعل الاحتكاك المعدني. أما سبيكة E7018 منخفضة الهيدروجين، فيُمكن استخدامها كطبقة أساسية مالئة على أجزاء الفولاذ الطري في ظل الاحتكاك الانزلاقي الخفيف. ولكن مع الأحمال الضاغطة أو الصدمية العالية، تتشوه سبيكة E7018 تشوهًا لدنًا (تتشكل على هيئة فطر) وتخضع للتشوه تحت السطح الصلب، مما يؤدي إلى تشقق الطبقة الخارجية الهشة وانفصالها.

عند إعادة بناء البكرات أو الأعمدة أو حواف الجرافات تحت ضغط انضغاطي عالٍ، استبدل قطب E7018 بقطب بناء مخصص (AWS EFe-1، من 28 إلى 35 HRC). قم بتطبيقه بعد اكتمال عملية البناء الأبعاد.

أقطاب التصليد السطحي ذات القاعدة الحديدية: الفولاذ المارتنسيتي، والمنغنيز الأوستنيتي، وكربيد الكروم

تُشكّل سبائك التصليد السطحي ذات الأساس الحديدي غالبية عمليات اللحام بالقضيب المستخدمة في الصيانة، وذلك بفضل نسبة التكلفة إلى الأداء. ويعتمد اختيار نوع السبائك، سواءً كانت سبائك التصليد السطحي المارتنسيتية، أو قضبان الصلب المنغنيزي الأوستنيتي، أو سبائك الكربيد عالية الكروم، على كيفية امتصاص كل بنية مجهرية للطاقة.

تُشكّل أقطاب الفولاذ المارتنسيتي (من AWS EFe-2 إلى EFe-4) بنية مارتنسيتية صفائحية أو شريطية عند التبريد بالهواء. تتصلب هذه الرواسب لتصل صلابتها إلى ما بين 40 و55 HRC (وفقًا لمواصفات أقطاب اللحام بالقوس المعدني المحمي من شركة The Fabricator). ولأنها تتصلب دون الحاجة إلى فحص متبادل، فإنها تتحمل قدرًا معتدلًا من الاحتكاك والصدمات حتى طبقتين أو ثلاث طبقات.

تحتوي أقطاب المنغنيز الأوستنيتي (AWS EFeMn-A و EFeMn-B) على نسبة منغنيز تتراوح بين 11% و 14% مثبتة بالنيكل أو الموليبدينوم. ووفقًا لمواصفات أقطاب اللحام بالقوس المعدني المحمي (SMAW) الصادرة عن شركة The Fabricator ، فإن رواسب المنغنيز الأوستنيتي تكون لينة نسبيًا (18-24 HRC) بعد اللحام، وتزداد صلابتها عند التشغيل لتصل إلى 45-55 HRC تحت تأثير الصدمات الصخرية. ولكن إذا قام اللحام بتطبيق سبائك أوستنيتية داخل قناة فحم دون تعرضها للصدمات، فإن المعدن يبقى لينًا ويتآكل بسرعة.

تُكثّف أقطاب كربيد الكروم العالي (من AWS EFeCr-A1A إلى EFeCr-A8) كميات كبيرة من الكروم والكربون في معدن اللحام لتشكيل كربيدات M7C3 سداسية كثيفة. ووفقًا لمجلة AWS Welding Digest ، يُؤدي التخفيف المُتحكّم به إلى تكوين منطقة انتقالية مرنة في حوالي 25% من سُمك اللحام الكلي. وهذا يُبقي ثلاثة أرباع اللحام العلوية عبارة عن كربيد كروم أساسي يُوقف بشكل فعّال التآكل الانزلاقي المعدني الشديد.

سبائك الخدمة الشاقة: قضبان أنبوبية من كربيد التنجستن، وسبائك أساسها الكوبالت (ستيليت)، وسبائك أساسها النيكل

عندما تتجاوز صلابة المعادن الكاشطة 1,200 وحدة فيكرز أو ترتفع درجات حرارة التشغيل إلى ما يزيد عن 538 درجة مئوية (1,000 درجة فهرنهايت)، تصل منتجات التصليد السطحي المصنوعة من كربيد الحديد إلى حدودها القصوى. في الظروف القاسية للغاية، مثل التآكل الكاشط، تُستخدم غالبًا أقطاب لحام أنبوبية من كربيد التنجستن أو الكوبالت أو النيكل لحماية المكونات. ويمنع اختيار عملية اللحام وشدة التيار الكهربائي المناسبين لهذه الأقطاب المتخصصة حدوث تلف معدني مكلف.

تتكون أقطاب كربيد التنجستن الأنبوبية من أنبوب فولاذي طري مملوء بحوالي 60% وزناً من جزيئات كربيد التنجستن المصبوبة (WC/W2C) أو جزيئات كربيد التنجستن البلورية الكبيرة. هذا التركيب المركب موثق في براءة الاختراع الأمريكية رقم 4,923,511 A. وفقًا للجدول 4 من معيار AWS A5.13 ، تُحدد تسميات مثل EWC-12/30 وEWC-20/30 وEWC-30/40 وEWC-40/120 حجم حبيبات التنجستن. تُشكل الحبيبات الخشنة بحجم 12/30 حافة قطع مسننة على رؤوس حفر الآبار. أما الحبيبات الدقيقة بحجم 40/120 فتتوزع بالتساوي لمقاومة التآكل الناتج عن الانزلاق على الحجر الرملي.

يجب على اللحامين الذين يستخدمون قضبان كربيد التنجستن تشغيلها بأقل شدة تيار ممكنة للحفاظ على قوس لحام سلس. يؤدي التيار الزائد إلى إذابة حبيبات كربيد التنجستن (1,800 إلى 2,400 فولت) في بركة الحديد. ينتج عن الذوبان الحراري للحبيبات مادة غير متبلورة وهشة من الحديد والتنجستن تتشقق عند التلامس. تحافظ خرزات اللحام المتماسكة، دون تذبذب واسع، على تعليق حبيبات كربيد التنجستن الكثيفة.

تُهيمن أقطاب اللحام المصنوعة من الكوبالت (مثل AWS ECoCr-A، المعروفة باسم Kennametal Stellite 6) وسبائك النيكل (AWS ENiCr-B وENiCr-C) على التطبيقات التي تتطلب درجات حرارة عالية. ووفقًا لمجلة AWS Welding Digest ، تتطلب سبائك الكوبالت تسخينًا مسبقًا بين 315 درجة مئوية (600 درجة فهرنهايت) و482 درجة مئوية (900 درجة فهرنهايت) على طبقتين أو ثلاث طبقات عازلة. كما تتطلب تبريدًا بطيئًا باستخدام أغطية عازلة. وتحافظ سبائك الكوبالت على صلابتها عند درجات الحرارة العالية في صمامات البخار وقوالب البثق الساخن. وغالبًا ما تستخدم مقاعد الصمامات الدقيقة قضبان لحام TIG مصنوعة من نفس سبيكة الكوبالت.

توافق المعادن الأساسية: الفولاذ الكربوني، منغنيز هادفيلد، صفيحة مقاومة للتآكل، والحديد الزهر

يُحدد تركيب المعدن الأساسي درجة التسخين المسبق أو قيود الحرارة الصارمة قبل تطبيق التصليد السطحي. وقد كشف تحليلنا الأساسي باستخدام خمسة محركات، عبر 24 استعلامًا مباشرًا، أن الجداول العامة تُغفل قاعدة التسخين المسبق العكسي بين الفولاذ متوسط ​​الكربون (يتطلب تسخينًا مسبقًا من 150 إلى 260 درجة مئوية) وفولاذ هادفيلد الذي يحتوي على 12-14% منجنيز (لا يتطلب تسخينًا مسبقًا، ودرجة حرارة بين الطبقات أقل من 260 درجة مئوية / 500 درجة فهرنهايت)، مما يُسلط الضوء على هذا الخطر في ورش العمل. إن التعامل مع كل قطعة فولاذية مصبوبة كما لو كانت فولاذًا طريًا يُعد من أسرع الطرق لكسر قطعة تعدين باهظة الثمن.

بحسب قسم الأسئلة الشائعة حول التسخين المسبق في موقع Hardface Technologies ، تتطلب سبائك الصلب مثل 4130 تسخينًا مسبقًا إلى حوالي 200 درجة مئوية، بينما تتطلب قضبان الصلب عالية الكربون تسخينًا مسبقًا إلى ما بين 315 و370 درجة مئوية. يُبطئ التسخين المسبق معدل التبريد في المنطقة المتأثرة بالحرارة، مما يمنع تكوّن المارتنسيت الهش غير المُقسّى والتشققات الناتجة عن الهيدروجين أسفل اللحام.

يتطلب فولاذ هادفيلد الأوستنيتي المنجنيزي (11% إلى 14% منجنيز) بروتوكولًا حراريًا معاكسًا تمامًا. إن تسخين فولاذ هادفيلد المنجنيزي مسبقًا أو السماح لدرجات حرارة ما بين اللحامات بتجاوز 500 درجة فهرنهايت يؤدي إلى هشاشة المسبوكات نتيجة لتكوّن كربيدات على حدود الحبيبات، كما ورد في نشرة AWS Welding Digest . وكما ورد في النشرة نفسها، إذا كانت درجة حرارة مسبوكات المنجنيز أقل من درجة التجمد في الشتاء، فيجب تسخينها إلى 80 درجة فهرنهايت فقط، مع الحرص على إبقاء درجة حرارة ما بين اللحامات أقل من 500 درجة فهرنهايت.

ما نوع السلك الذي يجب استخدامه للحام على الأسطح الصلبة؟

استخدم قطبًا عازلًا من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي (AWS E309L أو E307) أو سلك لحام FCAW بدون غاز ذي قلب E309LT0-3 بعد إزالة الطبقة السطحية الصلبة القديمة. تجنب تمامًا لحام أي ملحق هيكلي أو حافة تآكل بديلة مباشرةً على طبقة كربيد الكروم أو كربيد التنجستن الموجودة. ستتكسر طبقة الكربيد الهشة أسفل الوصلة الهيكلية. احرص دائمًا على كشط منطقة الوصلة بقوس الكربون أو طحنها حتى الوصول إلى المعدن الأساسي السليم قبل اللحام باستخدام معدن الحشو E309L أو AWS E7018.

حسابات التخفيف، وحدود الطبقات القصوى، وفحص التضاريس، واختيار نمط الخرز

يتحكم كل من الاختراق والتخفيف في مدى تحقيق قضيب اللحام المُقسّى لمقاومته للتآكل المُعلنة في ظروف التشغيل الفعلية. وتشير التقديرات إلى أن ما بين 15% و30% من الطبقة الأولى من خرزة اللحام تتكون من المعدن الأساسي المنصهر أثناء لحام القوس المعدني المحمي. وتُظهر اختبارات التآكل المقارنة في دراسات الترقيع السطحي للمعادن، المنشورة في مجلات علمية محكمة، أن وزن عينات اللحام الأساسية في المختبر يتراوح بين 96 و98 غرامًا، ويرتفع إلى ما بين 103 و108 غرامات بعد ترسيب طبقة الترقيع السطحي.

لفهم سبب الحاجة إلى تمريرتين، لنأخذ مثالًا توضيحيًا عمليًا يفترض نموذج توازن الكتلة لتخفيف اللحام القوسي المعدني المحمي (SMAW) بتمريرتين، موضحًا كيف يؤدي تخفيف التمريرة الأولى بنسبة 30% في الفولاذ الطري بنسبة 0.18% كربون إلى تقليل نسبة رواسب EFeCr-A1 من 28.0% كروم / 4.5% كربون إلى 19.6% كروم / 3.18% كربون في التمريرة الأولى (46-48 HRC)، ثم استعادة 25.5% كروم / 4.11% كربون في التمريرة الثانية (57-60 HRC)، مما يفسر سبب وصول طبقة التغطية المكونة من تمريرتين إلى أقصى مقاومة للتآكل، بينما تتجاوز التمريرة الثالثة عتبة إجهاد التقشر. باستخدام معادلة توازن الكتلة C_deposit = (D × C_base) + ((1 − D) × C_filler)، تتصلب التمريرة الأولى بالقرب من الحد اليوتكتيكي مع انخفاض نسبة الكربيدات الأولية. في المرحلة الثانية، تعود الكربيدات الأولية M7C3 فائقة التصلب إلى كثافتها الكاملة.

تتحكم هندسة خرزة اللحام في عمر التآكل. ووفقًا لمجلة "ذا فابريكيتور "، يجب ألا يتجاوز قطر خرزات اللحام المنسوجة ثلاثة إلى أربعة أضعاف قطر سلك قلب الإلكترود. ونظرًا لسيولة خبث التغطية السطحية، يجب وضع البكرات الأسطوانية والأعمدة والدلاء في الوضع الأفقي 1G. وتستخدم ورش اللحام أجهزة تحديد موضع اللحام الدورانية من النوع L للتغطية في الوضع الأفقي لمنع ترهل حوض اللحام.

يؤدي توجيه خرزة اللحام بالنسبة لتدفق المادة إلى قلب الوسط الكاشط ضد نفسه، كما هو موضح في إرشادات نمط الخرزة الخاصة بشركة Hardface Technologies :

• تُعدّ الخرزات العمودية الموجهة بزاوية 90 درجة مع اتجاه التدفق هي الأنسب للصخور الكبيرة والخشنة التي تنزلق أسفل المنحدرات. تنزلق الصخور الكبيرة فوق قمم الخرزات دون إحداث خدوش في المادة الأساسية.
• تُعدّ الخرزات المتوازية، الموجهة بزاوية صفر درجة بالنسبة للتدفق، الأنسب لجزيئات الأسمنت سهلة التدفق. تنزلق الجزيئات الدقيقة بسلاسة دون حدوث تآكل بفعل التيارات الدوامية بين مرات المرور.
• تُعدّ أنماط الشبكة المتقاطعة أو المربعة الأنسب للتربة والطين أو مزيج الصخور والتربة، ويجب أن تكون المسافة بينها من 38 إلى 64 ملم (من 1.5 إلى 2.5 بوصة). تعمل هذه الشبكة على ضغط طبقة ثابتة من التربة، والتي تتآكل بدورها عند احتكاكها بالصخور.
• بالنسبة للحواف القاطعة الرقيقة، وسبائك المنغنيز، وألواح التآكل المصنوعة من فولاذ AR400 الحساس للحرارة، فإن أنماط النقاط المصنوعة من أزرار اللحام المتباعدة هي الأفضل. تمنع النقاط المتباعدة تراكم الحرارة المستمر على طول الحواف الرقيقة.

هل يمكن استخدام قيم الصلابة للتنبؤ بمقاومة التآكل؟

لا، لا يمكن الاعتماد على صلابة روكويل (HRC) وحدها للتنبؤ بمقاومة التآكل بين مختلف أنواع السبائك. وكما لوحظ في اختبار ASTM G65 باستخدام عجلة مطاطية في الرمل الجاف، وفي المقارنات المعدنية التي أجرتها مجلة The Fabricator ، فإن طبقة كربيد الكروم ذات صلابة 58 HRC تدوم أطول من طبقة الفولاذ المارتنسيتي ذات صلابة 58 HRC بثلاثة إلى خمسة أضعاف في رمل السيليكا.

لا تتنبأ الصلابة الكلية بعمر التآكل إلا عند مقارنة طبقتين من نفس العائلة المعدنية. على سبيل المثال، سيتفوق قضيب فولاذي مارتنسيتي ذو صلابة 52 HRC على قضيب فولاذي مارتنسيتي ذو صلابة 45 HRC في عمر التآكل تحت نفس الاحتكاك الدوراني.

مصفوفة اختيار المكونات: من دلاء الحفارات وفكوك الكسارات إلى تصنيع الهياكل الثقيلة

يُجنّب ربط أجزاء المعدات الصناعية بمزيج الحشو المناسب التآكل المبكر والتشقق الناتج عن الحرارة. ويمكن لمهندسي الصيانة تطبيق أداة اختيار قضيب التآكل المكونة من 4 خطوات قبل إصدار أوامر العمل في الورشة.

في مصانع تصنيع الهياكل الفولاذية الثقيلة، تقتصر جدوى استخدام أقطاب اللحام اليدوي بتقنية SMAW على الإصلاحات الميدانية وإنتاج كميات صغيرة من المكونات. ولا يُمكن لمعدل ترسيبها الذي يتراوح بين 0.45 و3.2 كجم/ساعة أن يُضاهي خطوط اللحام الآلية بتقنية SAW أو FCAW على العوارض الهيكلية الطويلة. وكما تُشير مجلة The Fabricator ، تتراوح كفاءة ترسيب اللحام بتقنية SMAW بين 60% و65%، بينما تصل كفاءة سلك اللحام بتقنية FCAW ذات القوس المفتوح إلى 87%، ويصل اللحام الآلي بتقنية القوس المغمور إلى ما بين 95% و99%.

بينما تستخدم بعض فرق الصيانة أقطاب اللحام التقليدية لإعادة تسوية أسطوانات السيور الناقلة، يعتمد تصنيع العوارض بكميات كبيرة على أنظمة خطوط اللحام الآلية للعوارض على شكل حرف H. يمكن للمنشآت التي تسعى إلى زيادة إنتاجية تجميعها الهيكلي مراجعة نظام تجميع العوارض على شكل حرف H للخدمة الشاقة ونظام اللحام بالقوس المغمور . كما يمكن للورش استخدام نظام تتبع اللحام الآلي لضمان تكرار عمليات اللحام المتراكب لألواح التآكل المتكررة.

قائمة التحقق من المراجع التجارية، وأقطار الأقطاب الكهربائية، وقائمة التحقق من المشتريات

كثيرًا ما تصادف فرق المشتريات أسماء تجارية خاصة بشركات مثل Lincoln Electric وStoody وESAB وHobart Brothers، بدلًا من رموز AWS A5.13 المجردة. كما يستخدم موردون مثل Postle Industries وHardface Technologies أسماءهم التجارية الخاصة. ويمكن الاعتماد على مواصفات AWS A5.13 ومحتوى السبائك، أو على المراجع المرجعية التي توفرها منتجات اللحام التجارية، لتجنب شراء درجة غير متوافقة من Airgas وموردين آخرين.

يوجد نطاق محدد وهام للمعدات المراد تصنيعها. شركة ووشي تشو شيانغ لتصنيع معدات اللحام المتكاملة المحدودة (تأسست عام ١٩٩١) تُصنّع معدات اللحام الصناعية الثقيلة، وخطوط إنتاج عوارض H، وآلات القطع CNC، وأجهزة تحديد موضع اللحام الدوراني. لا نقوم بتصنيع أو بيع أقطاب اللحام السطحي القابلة للاستهلاك. جدول المقارنة المرفق مُعدّ لغرض التقييم الهندسي المستقل من قِبل مشتري خدمات الصيانة والتصنيع.

يمنع اختيار القطر المناسب لقطب اللحام ونطاق التيار المناسبين التخفيف المفرط للطبقة الأولى. تتعرض الطبقة الأولى لتخفيف بنسبة تتراوح بين 25% و30% من المعدن الأساسي، بينما تنخفض هذه النسبة في الطبقة الثانية إلى ما بين 10% و15%. ويحافظ تشغيل أقطاب اللحام في النصف الأدنى من نطاق التيار على كثافة كربيد أعلى.

• بالنسبة للأقطاب الكهربائية ذات القطر 3.2 مم (1/8 بوصة)، استخدم تيارًا يتراوح بين 90 و140 أمبير (تيار مستمر موجب القطبية أو تيار متردد). يُعد هذا القطر مناسبًا للحواف الرقيقة، مثل تلك الموجودة على شفرات المثاقب الحلزونية ولحامات الفولاذ المنغنيزي الحساسة للحرارة.
• بالنسبة للأقطاب الكهربائية ذات القطر 4.0 مم (5/32 بوصة)، استخدم تيارًا يتراوح بين 130 و190 أمبير (تيار مستمر ذو قطبية موجبة أو تيار متردد). يُستخدم هذا الحجم لحواف الجرافات وبطانات القنوات، ولعمليات التراكم متعددة المراحل باستخدام البكرات.
• بالنسبة للأقطاب الكهربائية بقطر 5.0 مم (3/16 بوصة)، استخدم تيارًا يتراوح بين 170 و250 أمبير (تيار مستمر موجب القطبية أو تيار متردد). صُمم هذا القضيب السميك خصيصًا لترسيب طبقات رقيقة على الأسطح المستوية لفكوك الكسارات الثقيلة وألواح التآكل السميكة.

تتسبب الرطوبة في هواء ورشة العمل في تراكم الهيدروجين المنخفض، مما يجعل قضبان اللحام المارتنسيتية تمتص الرطوبة بسرعة. لذا، يُنصح بإعادة تسخين الأقطاب الكهربائية الحساسة للرطوبة عند درجة حرارة تتراوح بين 250 و300 درجة مئوية (482 إلى 572 درجة فهرنهايت) لمدة ساعة إلى ساعتين قبل لحام الفولاذ الطري. تأكد من تجهيز ورشتك بكابلات لحام القوس الكهربائي الأساسية، وحوامل الأقطاب الكهربائية، وأفران التجفيف المصممة للعمل المتواصل.