• • المحاضرة بعنوان / عيوب وصلات اللحام وطرق الفحص ـ
Causes of defects in welding joints and methods of examination
• ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
• تمهيد :
عيوب اللحام معناها انهيار جزء كبير من الصناعات , بمعنى خسارة كبيرة في الارواح والممتلكات , عيوب اللحام مصطلح يستخدم لوصف الانقطاعات أو الفجوات التي تحصل في بناء درزة اللحام ( بدء الاتصال أو الالتحام ) , وتتسبب في رفض خط اللحام , وذلك حسب المعايير والمواصفات المعتمدة لكل منشأة ..
أهمية الاختبارات والفحص لوصلات اللحام المختلفة ؟ لضمان سلامة وصلات اللحام من عيوب اللحام الشائعة والغير شائعة , وأيضا من أجل سلامة كل ما يترتب عليه من أعمال اللحام المختلفة.. من أكثر المؤسسات التي تجري تفتيش على وصلات اللحام المختلفة ؟ الصناعات النفطية , الإنشاءات المعدنية , ومع التطور التقني زادت الحاجة للحصول على لحام ذي جودة عالية ويمكن الوثوق فيها.
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
• أولاً ـ أهم الأسباب وراء عيوب وصلات اللحام:
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
أهمية وصلة اللحام أنها تكون ضمان بقاء الكثير من الصناعات المختلفة بدون انهيار جزئي أو كلي , مع ضمان جودة القدرة التصنيعية لعمليات اللحام وخاصة في الصناعات الكبرى.
• خط اللحام المعيب :
يُعرّف على أنه أي خط لحام يحتوي على عيب أو أكثر , ويلزم التنبيه هنا بأن تعريف العيب يختلف من صناعة لأخرى ، لأن الذي يتحكم في قبول أو رفض اللحام هي القوانين المنظمة لكل منشأة أو صناعة ما.
• توضيح حول عيب وصلة اللحام:
يتم رفض قبول خط لحام في أحدى الصناعات , كالصناعات النفطية أو النووية بسبب انقطاع في بناء درزة لحام , لأنه مصنف كعيب حسب قوانين هذه الصناعة , نفس العيب السابق ( انقطاع في بناء درزة لحام ) يتم قبوله في صناعة أخرى , لأنه يقع ضمن الحدود المسموح بها وغير مصنف من ضمن عيوب اللحام حسب قوانين تلك الصناعة , من أهم الاسباب لعيوب اللحام التالي :
• الظروف البيئة:
1. تأثير سرعة الرياح على عمليات اللحام , تلوث الغاز المستخدم في حماية منطقة اللحام.
2. تأثير درجة الحرارة المنخفضة أو العالية على اللحام , الارتفاعات وخطورة الأماكن التي يتم فيها اللحام
3. تأثير الضغط الجوي أثناء اللحام في مكان مغلق أو تحت الماء الجاف , طبيعية المكان ( منطقة صحراوية , منطقة جبلية , منطقة سهلية ).
• التجهيزات الفنية:
1. الخلل الفني لمعدة اللحام , عدم اختيار معدة اللحام المناسبة.
2. المعدن نفسه به عيوب تصنيع كثيرة , طول كابلات ماسك الالكترود والارضي.
3. تلوث العينة قبل اللحام ( زيت و شحم و طلاء ) , تلوث سلك اللحام المستخدم ( زيت و شحم أو رطوبة ).
4. عدم اختيار الإلكترودات المناسبة ( رطوبة , قطر ) , غير ذلك حسب موقع وطبيعة بيئة وظروف التجهيزات.
• الأخطاء الفنية البشرية :
1. الظروف الشخصية لفني اللحام , أو استخدام سلك لحام غير مناسب للوصلة.
2. عدم إحكام (الدروة) الحماية من الرياح , أو استخدام عملية لحام غير مناسب للوصلة.
3. عدم التأكد من النظافة التامة لمنطقة اللحام , عدم اتباع التسلسل المتعارف عليه لإنجاز وصلات اللحام.
4. قلة خبره فني اللحام ( أسلوب غير مناسب ) , عيوب ناتجه عن طرق اللحام , خطأ فني في إعداد وتجهيز وصلات اللحام , عيوب مقترنه بتصميم وصلات اللحام.
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
• ثانياً ـ أشكال عيوب وصلات اللحام :
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
1. عدم اكتمال انصهار المعدن , وجود مادة غريبة داخل الدرزة كطبقة الخبث.
2. وجود فجوة غازية بسبب شق أو انحباس غاز داخل الدرزة , وجود عيوب مقترنه بتصميم وصلات اللحام تشمل البنود التالية :
- عيوب مقترنه بتصميم وصلات اللحام Design related
- عيوب ناتجه عن طرق اللحام Welding process related
- عيوب ميتالورجيه Metallographic structure related
- العيوب الناتجة عن طرق اللحام تشمل التجاويف Cavities وتسمى البخبخة Porosity
• عيوب وصلات اللحام الشائعة حسب تقسيم المعهد الدولي للحام :
International Institute of Welding ــــ IIW
تحصل الانقطاعات في بناء درزة اللحام , لا تعد جميع الانقطاعات في بناء درزة اللحام عيب من عيوب اللحام , هناك انقطاعات يمكن تصنيفها كعيب ومنها لا يصنف كعيب , فالعيب يُعرّف على أنه انقطاع أو مجموعة انقطاعات , والتي بطبيعتها أو بسبب تجمع تأثيرها تتسبب في رفض قبول اللحام ومن ثم اصلاحه , تصنيف العيوب سته مجموعات هي :
1. مجموعة 111 : الشقوق Cracks مثل الشقوق الطولية والعرضية والاشعاعية.
2. مجموعة 411 : نقص الانصهار والتغلغل Incomplete fusion and Penetration .
3. مجموعة 211 : التجاويف Cavities مثل التجاويف الغازية والمسامات السطحية والداخلية والانكماش.
4. مجموعة 211 : الشكل غير التام Imperfect Shape مثل القطع السفلي والتراكب ونقص الملء وغيرها.
5. مجموعة 611 : هي العيوب المتفرقة Miscellaneous Defects مثل الطرطشة الزائدة والسطح الخشن وغيرها.
6. مجموعة 211 : العوالق الصلبة Solid Inclusions وتشمل احتجاز البودرة وطبقة الخبث الالكترود وأكاسيد المعادن وغيرها.
• عيوب وصلات اللحام الشائعة التجارية ـــ المعروفة في سوق العمل:
• قنوات محفورة بطول خط اللحام :
السبب : الأمبير العالي وزاوية ميل سلك اللحام خطأ ,الحل ضبط كمية الأمبير وضبط زاوية ميل السلك .
• الألتصاق السطحي :
السبب : استخدام قوة أمبير غير مناسبة , رطوبة السلك , الحل : ضبط كمية الأمبير المناسبة لسمك المعدن وقطر السلك , تغيير السلك.
• الطرطشة :
السبب : ارتفاع الثغرة الهوائية أثناء تنفيذ الخط أو الرطوبة الزائدة في سلك اللحام أو الاثنين معاً , الحل : الانخفاض بالثغرة الهوائية الى الحد المطلوب واستبدال سلك اللحام , البحث عن سبب آخر.
• عدم الانتظام للخط :
السبب : سرعة السير غير منتظمة والأرجحة بسلك اللحام غير مستقرة . الحل : السير بسرعة منتظمة لإنتاج أقواس منتظمة والسير بأرجحه منتظمة لإنتاج عرض ثابت بطول خط اللحام .
• فقد أو قلة التغلغل :
السبب : عدم ضبط كمية الأمبير المناسبة مع قطر السلك وسمك المعدن , أو كمية الاكسي استلين. الحل : ضبط كل ما سبق حسب الجدول المعمول به .
• تغير خواص المعدن الطبيعية والكيميائية:
السبب : الأمبير غير مضبوط أو المعدن المساعد غير مناسب , الإطالة في مدة الانصهار . الحل تجنب ما سبق
• الانصهار فوق المسموح :
1. السبب : كمية الأمبير المستخدمة أكثر من الحد المسموح , الحل : ضبط كمية الأمبير المناسب .
2. السبب : الأمبير منخفض أو الرطوبة عالية في سلك اللحام , الحل : ضبط كمية الأمبير أو تغيير السلك.
• البخبخة أو التجاويف :
هي عيب في وصلة لحام ينتج عن احتباس غازات داخل اللحام أثناء تجمد البركة المنصهرة , وتأخذ التجاويف عادة الشكل الكروي وتسمى بالمسامات ولكن يمكن أن تأخذ الشكل الاسطواني ويطلق عليها اسم الثقب الدودي.
السبب : عند انصهار المعدن تتسرب منه غازات وعند تجمد المعدن فجائيا قبل تسرب , هذه الغازات تنتج فجوات دقيقة تعرف بالبخبخة , الحل إعادة تنفيذ خط اللحام بعد مسحه بماكينة حجر الجلخ أو غير ذلك
• عيوب وصلات اللحام الغير شائعة :
• معرفة :
الصناعات الهامة تهتم جداً بعمليات ما قبل اللحام و يوجد معايير للإعداد والتجهيز للوصلات قبل اللحام. يتم حساب العمر الافتراضي لكل وصلة من وصلات اللحام بدقة , يجب أن يتم اعتماد وصلات اللحام قبل دخولها في عالم الصناعات الكبرى. في الصناعات الهامة , يتم تٌصنيف خطوط أو وصلات اللحام تحت مسمى الدرجة الحرجة أو الخطيرة , ويجب الحصول على الجودة المطلقة أو المطلوبة حسب القوانين واللوائح لهذه الصناعة , يتم الكشف عن عيوب اللحام بطرق حديثة جداً ومتقدمة , وكذلك يتم معالجتها بطرق حديثة , وأهم العيوب هي :
• الشقوق :
1. لا يتم قبول وصلات اللحام ذات الشقوق , البعض منها ينفع فيه الاصلاح والبعض الاخرى يحتاج تغيير , من أخطر أنواع العيوب , لأنها يمكنها التحرك والانتشار حيث أن شكلها الانسيابي يعطيها القدرة على التحرك بأقل طاقة ممكنة.
2. تتُسبب الشقوق في حدوث انهيار فجائي للوصلة , وتزداد خطورة الشقوق مع التحميل التصادمي مثل الطائرات لحظة هبوطها أو السيارات , وكذلك عندما يكون اللحام مصمماً للخدمة في ظروف باردة
3. بعض أسباب الشقوق هو تعرض اللحام لاختلافات سريعة في درجات الحرارة ( تبريد , تسخين ) , أو عدم اتباع تعليمات لحام الوصلة , وترك الدرزة تبرد قبل اكتمال اللحام , استعمال الإلكترود الخاطئ من الحلول التي تتم مع عدم التبريد السريع , عدم التسخين المسبق لمنطقة اللحام , استعمال الإلكترود المناسب , تجنب كل ما سبق.
• الكسور :
تعتبر الكسور من أخطر عيوب اللحام ويمكن تقسيمها حسب المكان أو المنطقة التي تحدث فيها كما يلي ( كسور معدن اللحام , كسور المنطقة المتأثرة بالحرارة ) , كما يمكن تقسيم الكسور اعتمادا على وقت حدوثها , أو درجات الحرارة التي تحدث فيها إلى الاتي :
1. كسور ساخنة:
تبدأ في المناطق المحكومة" المقيدة" بالإجهادات المسلطة على معدن اللحام مما يسبب تلف الصلابة والممطولية .
2. كسور باردة:
تحدث في درجات أقل من ( 200°م ) وتحدث من فقدان المنطقة المتأثرة بالحرارة للدونتها وذلك بفعل التقسية التي تحدث في هذه المنطقة.
• يلعب الهيدروجين دورا بارزا في إحداث الكسور والاجهادات المقيدة كما يمكن تقسيم الكسور الباردة إلى ( كسور جذرية " تمزقية , كسور طرفيه " على الجوانب " , كسور تحتيه " تحت درذة اللحام " ). لتفادى هذه العيوب لابد من المعالجة الحرارية للأجزاء الملحومة عن طريق التسخين المتقدم والحرارة المغطاة والتسخين اللاحق بعد عملية اللحام بواسطة التخمير وخاصة لصلب السبائك وحديد الزهر .
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
• ثالثاً : المعايير المهنية للقبول أو الرفض للوصلات الملحومة:
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
1. نتيجة الكشف الأولي , التقرير الفني للفحص والتوصيات.
2. معرفة أسباب العيوب ( بشرية , فنية ) , معايير الرفض أو القبول حسب قوانين النشاط الصناعي.
• القبول أو الرفض لوصلات اللحام:
• المبدئي :
يتم ذلك عن طريق استخدام أدوات ( فحص يدوي ) بسيطة من قبل فني اللحام ( الكشاف . عدسة مكبرة . المرآه للأماكن الضيقة ) . مع بعض الأدوات الاخرى مثل منشار حدادي , مطرقة , آجنه صلب , غير ذلك من الأدوات المستخدمة .
• النهائي:
يتم ذلك عن طريق استخدام أدوات ( المعامل ) من قبل فني المعمل ( أنواع طرق الاختبار أو الفحص الإتلافيه والغير اتلافيه ).
1. الاختبارات تبدأ من مرحلة التصميم إلى القبول النهائي لوصلات اللحام , ( قبل , أثناء , بعد ).
2. الكشف عن عيوب اللحام المختلفة , يتم عن طريق طرق إتلافيه وغير إتلافيه للتأكد من قوتها ومتانتها.
3. أماكن تقنية فحص وصلات اللحام , داخل المعامل عن طريق المتخصصين , أو خارج المعامل عن طريق المتخصصين والاجهزة.
4. يوجد معايير واشتراطات دولية لكل اختبار أو فحص , تم الاتفاق عليه ووضعه من قٍبل المنظمة العالمية مثل الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد Society for Testing and Materials American
5. يوجد طرق للفحص الائتلافي (اختبار مدمر DT ) DESTRUCTIVE TESTING تعطي هذه الاختبارات المتلفة معلومات كمية.
6. يوجد طرق للفحص غير متلفة (اختبار غير مدمرNDT )NON DESTRUCTIVE TESTING تعطي أو تدل الاختبارات الغير متلفة على الجودة وحدها .
7. الاختبارات والفحص يهتم بالحصول على لحام مثالي خالي من العيوب تماماً , مع التركيز على جودة تنفيذ وصلات ( خطوط ) اللحام , للوصول إلى للخدمة المطلوبة.
8. كما يتم اختبارات لمواد التصنيع , وهو قياس خصائص المواد وسلوكها في شروط وظروف شتى , تفيد النتائج المستخلصة من هذا القياس في تحديد المواد وصفاتها المميزة في مختلف الاستعمالات.
• الاختبارات بالطرق ( الائتلافية ) للوصلات .
قد تتضمن هذه الاختبارات الإتلافيه تحطيم ملحومة بأكملها أو قد تتطلب عينات مقطوعة من وحدة ملحومة يتم اختيارها لتمثل باقي الوحدات , عند لحام الوصلات الاختبارية يجب ان تكون الظروف التحضير للحام وتركيب المعدن الاساسي ومواد اللحام وأنظمة اللحام والمعالجة الحرارية تماماً كما هي عند لحام المنشأة المطلوب اختبارها .
• الاختبار الميكانيكي ( الانحناء ) Bending test
هذا الاختبار فعال بالأخص للكشف عن النقص في التغلغل وعن متانة جدر اللحام , يستخدم اختبار الانحناء عادة للأهداف التالية : ملاحظة خلو منطقة اللحام من العيوب . قياس مدى الاستحكام في وصلة اللحام . يستخدم لتحديد مطلية (ممطوليه ) الوصلة الملحومة.
• الاختبار الميكانيكي ( الشد ) Tensile test
يستخدم للكشف عن عما أذا كانت الوصلة امتن من معدن الاساس أو اضعف منه . أذا حدث الانهيار خارج اللحام والمنطقة المتأثرة بالحرارة , أذا معدن اللحام امتن من معدن الاساس. أذا حدث الانهيار في اللحام والمنطقة المتأثرة بالحرارة , أذا معدن الأساس امتن من معدن اللحام. يعتبر اختبار الشد الطولي هو احسن الاختبارات لأنه عندما يصل اقصى قيمة له , وكان اللحام اقوى تحدث مطلية للحام واذا كان اللحام ضعيف يحدث له انهيار .
• الاختبار الميكانيكي ( الصلادة ) Hardness test
يستخدم للحكم على صلادة المعدن , تتأثر صلادة الوصلات الملحومة بعدة عوامل مثل : المعامل الحراري. تشغيل المعدن على البارد. معدن الحشو والتحليل الكيميائي لمعدن الاساس. ويفضل غالباً وضع حد لنطاق الصلادة في منشأة ما وخصوصاً في حالة انواع الصلب السبائكي المنخفض , توجد طرق عديدة لقياس الصلادة مثل طرق ( برينيل ) و ( روكويل ) و ( فيكرز ) وطرق اخرى والطرق المذكورة هي الأكثر استعمالاً وانتشاراً .
• الاختبار الميكانيكي ( الكسر المفاجئ ) Nick break test
يجري هذا الاختبار في الوصلات التناكبية للأنابيب أو التناكبية للألواح الحديدية , وذلك لمراجعة سلامة الوصلة , يتم تجهيز القطعة المراد فحصها بالأبعاد والمواصفات المحددة , يسلط على العينة حمل فجائي بواسطة مطرقة الاختبار ( hammer ) مرة أو عدة مرات حتى تكسر العينة يفحص سطح الكسر وذلك لتحديد العيوب الداخلية مثل المسامات والبخبحة أو عدم التصاهر , كما يوجد العديد من الاختبارات المعملية الداخلية والخارجية .
• الاختبارات بالطرق ( الغير إتلافيه ) للوصلات:
جميع الاختبارات السابقة هي اختبارات مخربِّة destructive إذ تتلف العينة في أثناء عملية جمع المعلومات الاختبارية ، ولهذا تكون مثل هذه الاختبارات مقبولة فقط في حالات وجود مصدرٍ لكثير من العينات ، وتفضل الاختبارات غير المخرّبة عندما تكون العينة مرتفعة النفقة اقتصادياً أو عندما يكون تصنيعها مرتفع النفقة ومجهداً , الاختبارات الغير إتلافيه : DESTRUCTIVE TESTING
تصوير أشعة مقطعية. تصوير شعاعي رقمي. اختبار تصوير نيوتروني. اختبار الانبعاث الصوتي. اختبار بالأمواج الفوق صوتية. اختبار الصبغة المتوغلة DPT . اختبار بالأشعة تحت الحمراء. اختبار الموجات الفوق صوتية UT اختبارات التصوير الإشعاعي RT اختبار الجسيمات المغناطيسية MT . اختبار اختراق السائل .
• الفحص الحديث :يتم عن طريق نظام المحاكاة وبرامج متخصصات داخل أجهزة الحاسب الالي , عن طريق مهندسين متخصصين.
• ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ إعداد / بدرالدين أحمد
مقالة عيوب اللحام مشتركة بين أعمال الانشاءات المعدنية وأعمال اللحام التقليدية
ردحذف