هل يسهل لحام صفائح الفولاذ اللين في الاستخدام الصناعي؟

ما هو صفيحة الفولاذ اللين ولماذا يهم محتوى الكربون؟

تشير صفيحة الفولاذ اللين إلى صفائح الفولاذ منخفضة الكربون التي يتراوح محتواها من الكربون عادةً بين ٠٫٠٥٪ و٠٫٢٥٪. ويُعَد هذا المحتوى المنخفض من الكربون السبب الرئيسي في اعتبار صفيحة الفولاذ اللين إحدى أكثر المواد الحديدية قابِليةً للحام المتاحة للاستخدام في التصنيع الصناعي. أما فولاذات الكربون العالية فهي تتطلب تسخينًا مبدئيًّا، ومعالجة حرارية بعد اللحام، واستخدام أسلاك لحام متخصصة لتفادي التشقق في منطقة اللحام. وبالمقابل، يمكن لصفيحة الفولاذ اللين أن تُلحَم باستخدام عمليات اللحام القوسي القياسية دون الحاجة إلى تحضير حراري موسَّع، ما يجعلها الخيار الافتراضي لإطارات الهياكل وأساسات الآلات والتركيبات الصناعية العامة. وتزود مجموعة «غاوستيل» (Gaosteel Group) صفيحة الفولاذ اللين بدرجتي الجودة Q195 وQ235، اللتين تتوافقان مع نظيرتيهما المعروفتين دوليًّا، وتُستخدمان على نطاق واسع في قطاعات البناء والتصنيع.

خصائص قابلية اللحام لدرجتي الجودة Q195 وQ235

في نظام المعايير الصينية GB، يُعَدّ كلٌّ من Q195 وQ235 أكثر درجتين شائعتين من صفائح الفولاذ اللدن. ويحتوي Q195 على ما يقارب ٠٫٠٦ إلى ٠٫١٢ في المئة من الكربون، ويتميّز بقابليته العالية للتشكيل إلى جانب سهولة لحامه. وهو مناسب لمكونات الهياكل الخفيفة، والدعامات، والغلاف الخارجي، حيث لا تشكّل مقاومة الشد العالية شرطًا أساسيًّا. أما Q235 فيحتوي على ما يقارب ٠٫١٢ إلى ٠٫٢٢ في المئة من الكربون، ويوفّر مقاومة شد أعلى تتراوح بين ٣٧٥ و٥٠٠ ميجا باسكال، مع الحفاظ على قابلية جيدة للحام باستخدام معظم طرق الربط الصناعية. ويمكن لحام كلا الدرجتين باستخدام عمليات لحام القوس المعدني المحمي (SMAW)، ولحام القوس المعدني الغازي (GMAW)، ولحام القوس ذي القلب المليء بالفلوكس (FCAW)، دون الحاجة إلى تسخين مبدئي عند درجة حرارة محيطة تزيد عن نقطة التجمد. وللمشترين الذين يقارنون بين درجات صفائح الفولاذ اللدن، فإن الاختيار بين Q195 وQ235 يعتمد عادةً على التوازن بين سهولة التصنيع والمتطلبات المتعلقة بتحمل الأحمال في التطبيق النهائي.

طرق اللحام الشائعة لصفائح الفولاذ اللدن

تستجيب صفائح الفولاذ المقاوم للصدأ بلطف جيدًا لجميع عمليات اللحام الصناعية الشائعة. ويُوفِّر اللحام اليدوي المدرع (SMAW) باستخدام أقطاب كهربائية من النوع E6013 أو E7018 اختراقًا موثوقًا وتغطيةً جيدةً بالخبث في عمليات التصنيع الميداني حيث تكتسي قابلية النقل أهميةً بالغة. أما اللحام القوسي المعدني الغازي (GMAW) باستخدام سلك ER70S-6 وغاز واقي من ثاني أكسيد الكربون أو غاز واقي مختلط فيُحقِّق معدلات ترسيب عالية ومظهرًا نظيفًا للوصلات اللحامية في الإنتاج المصنعي لقطع صفائح الفولاذ المقاوم للصدأ بلطف. ويُعَدُّ اللحام القوسي المدرّع بالأسلاك المجوفة (FCAW) باستخدام سلك E71T-1 ذا القلب الفلّاحي حلاً عمليًّا يوازن بين الاختراق الجيد وسرعة السير الأسرع مقارنةً باللحام اليدوي المدرع (SMAW). كما أن اللحام النقطي بالمقاومة واللحام بالليزر خياران قابلان للتطبيق أيضًا على صفائح الفولاذ المقاوم للصدأ بلطف ذات السماكة أقل من ٣ مم، عند الحاجة إلى عمليات وصل سريعة جدًّا. وبفضل تنوع صفائح الفولاذ المقاوم للصدأ بلطف هذا عبر مختلف هذه العمليات، يمكن لدرجة واحدة من المادة أن تخدم خطوط إنتاج متعددة دون الحاجة لتغيير إعدادات اللحام، مما يبسّط عملية الشراء ويقلل تكاليف الأدوات.

أفضل الممارسات الخاصة بلحام صفائح الفولاذ المقاوم للصدأ بلطف في البيئات الصناعية

على الرغم من أن لوح الصلب اللدن يُعتبر في الأصل سهل اللحام، فإن اتباع أفضل الممارسات المُعتمدة يضمن جودة متسقة للمفاصل في بيئات الإنتاج. وتُشكِّل إعداد السطح الخطوة الأولى: ويتم إزالة طبقة التأكسد الصناعية والزيت والصدأ من سطح لوحة الصلب اللدن باستخدام الطحن أو التنظيف الكيميائي قبل عملية اللحام. وينبغي أن يكون تصميم المفصل كافياً للوصول إلى العملية المختارة، مع إعطاء الأفضلية للوصلات الحشوية في المفاصل المتداخلة والـT، بينما تُستخدم وصلات الحواف مع تحضير أخدود مناسب للوصلات ذات الاختراق الكامل. ويهدف التحكم في درجة حرارة الطبقة الوسيطة بين ٥٠ و٢٥٠ درجة مئوية إلى منع إدخال كمية حرارية زائدة قد تؤدي إلى تشويه أقسام لوحة الصلب اللدن الرقيقة. أما بالنسبة للوحة الدرجة Q235 التي يزيد سمكها عن ٢٠ مم، فيُوصى بتسخين أولي خفيف يتراوح بين ٥٠ و١٠٠ درجة مئوية لتقليل خطر التشقق الناجم عن الهيدروجين في التكوينات المقيدة للمفصل. وتُجرى فحوصات ما بعد اللحام باستخدام الفحص البصري واختبار الجسيمات المغناطيسية للتحقق من مستوى العيوب السطحية والقريبة من السطح وفقاً لمتطلبات معيار ISO 5817 أو ما يعادله من فئات الجودة.

صفيحة من الصلب المطاوع مقابل البدائل ذات الكربون الأعلى للهياكل الملحومة

عند اختيار الفولاذ للاستخدام في الهياكل الصناعية الملحومة، يكون المقارنة بين صفائح الفولاذ اللين وبدائل الفولاذ متوسط أو عالي الكربون مباشرةً من منظور القابلية للحام. فتتطلب صفيحة الفولاذ متوسط الكربون، التي تتراوح نسبة الكربون فيها بين ٠,٢٥ و٠,٦٠ في المئة، تسخينًا مسبقًا خاضعًا للرقابة واستخدام مواد حشو منخفضة الهيدروجين، وغالبًا ما تتطلب معالجة حرارية بعد اللحام لمنع تكوّن المارتنسيت في المنطقة المتأثرة حراريًّا. أما صفيحة الفولاذ عالي الكربون، التي تتجاوز نسبة الكربون فيها ٠,٦٠ في المئة، فتُعتبر عمومًا غير قابلة للحام في التطبيقات الإنشائية دون إجراءات معدنية متخصصة. وبالمقابل، تتفادى صفيحة الفولاذ اللين كل هذه التعقيدات، ولذلك تسمح الشيفرات الإنشائية مثل AWS D1.1 وEN 1090-2 صراحةً باستخدام درجات Q195 وQ235 المكافئة في الوصلات الإنشائية الملحومة دون الحاجة إلى اختبارات مؤهلة إضافية. وللورش الصناعية لتصنيع المكونات، تظل صفيحة الفولاذ اللين أكثر المواد فعالية من حيث التكلفة وملاءمة للإنتاج في التجميعات الملحومة.

التحقق من الجودة واختيار المورِّدين

يتطلب شراء صفائح الصلب اللدن للاستخدامات الصناعية الملحومة التحقق المنظم من المورِّدين. وينبغي على المشترين التأكد من أن موزِّع الصلب يقدِّم شهادات اختبار المصهر التي توثِّق التركيب الكيميائي، وقوة الشد، وقيم الاستطالة وفقًا للدرجة المُعلنة. وتُصدر مجموعة جاوستيل، الحاصلة على شهادة ISO 9001 ولديها خبرة تصنيعية تمتد إلى ١٥ عامًا، شهادات قابلة للتتبع لكل شحنة من صفائح الصلب اللدن من الدرجة Q195 أو Q235. وبالإضافة إلى ذلك، تأكَّد من أن التسامحات الأبعادية الخاصة بالسماكة، والعرض، والاستواء تتوافق مع معايير الصفائح ASTM أو JIS أو EN ذات الصلة بولاية المشروع. واطلب عيِّنات تمثيلية لإجراء اختبارات الانحناء واختبار مؤهلية إجراءات اللحام على الدفعة المحددة من صفيحة الصلب اللدن قبل الالتزام بشراء كميّات كبيرة. وهذه الخطوات تحمي من استلام مواد غير مطابقة للمواصفات، والتي قد تتسبب في عيوب باللحام، وتكاليف إعادة العمل، وتأخير الجدول الزمني للمشروع.

س: هل يمكن لصفيحة الصلب اللدن من الدرجة Q235 أن تُلحَم بسهولة دون تسخين مسبق؟

أ: نعم. يمكن لصفيحة الفولاذ الصلب الطري من نوع Q235، التي تتراوح نسبة الكربون فيها بين ٠,١٢ و٠,٢٢ في المئة، أن تُلحَم دون الحاجة إلى التسخين المبدئي عند درجات حرارة محيطة تزيد عن صفر درجة مئوية باستخدام عمليات اللحام القوسي المغطى بالقشرة (SMAW)، أو اللحام القوسي المعدني الغازي (GMAW)، أو اللحام القوسي المعدني مع سلك مملوء (FCAW). أما بالنسبة للأقسام السميكة التي تتجاوز ٢٠ مم في الوصلات المقيدة، فيُوصى بتسخين أولي خفيف يتراوح بين ٥٠ و١٠٠ درجة مئوية.

س: ما نوع القطب المستخدم في لحام صفيحة الفولاذ الصلب الطري؟

ج: أقطاب اللحام من النوع E7018 منخفضة الهيدروجين لعملية SMAW، والسلك الصلب ER70S-6 لعملية GMAW، هما الخياران الأكثر شيوعًا لصفيحة الفولاذ الصلب الطري من الدرجتين Q195 وQ235. وكلاهما يوفّر مقاومة شد كافية ومرونة جيدة للوصلات الإنشائية.

س: كيف أختبر قابلية لحام دفعة من صفيحة الفولاذ الصلب الطري قبل الشراء؟

ج: اطلب عيّنات من الصفيحات من المورِّد وأنجز اختبار مؤهلية إجراء اللحام وفقًا للمعيار AWS D1.1 أو ISO 15614. وقم بإجراء فحص بصري واختبار الانحناء، وإذا لزم الأمر، فاحصِ الجزء العرضي للحام تحت المجهر (التفحّص الكلي) للتأكد من أن منطقة التأثير الحراري لا تظهر أي تشققات.