اللحام ومعداته

اللحام
هو عملية توصيل المعادن لتوصل الي منتجات كبيرة او مركبة او معقدة الشكل
عن طريق وصل اجزاء بسيطة او صغيرة في شكلها وصلاً دائماً و في المعتاد يتم
اللحام بأستخدام طاقة حرارية, و تعتبر مصادر الطاقة الحرارية هي انسب الطرق
الي تنفيذ عمليات اللحام المختلفة.
و يجب ان يتوفر في مصدر الطاقة
المستخدمة في اللحام عدة عناصر اساسية نذكر منها أنه يجب ان يعطي قدراً
كافياً من الحرارة في مكان اللحام يكفي لصهر الكمية المطلوبة من المعدن كما
يجب ان تكون الحرارة مركزة علي مكان اللحام.
و نظراً اتباين انواع و
اشكال الوصلات و سمك المعدن وكذا خواصه الطبيعية فأنه يلزم ان تكون مصدر
اللحام قابلاً للضبط (بالزيادة و النقصان)حتي تعطي الكمية اللازمة من
الطاقة..
vالادوات الم ستخدمة في اللحام بالاكسي اسيتيلين:
vبوري اللحام و بوري القطع
vاللحام الغازي:
حيث
يتم اتمام احتراق الغازات مثل الاستيلين, الغاز الطبيعي, او الهيدروجين
بالاستعانة بالاكسجين وهذه الغازات تعبأ في اسطوانات ويركب عليها منظم
لخروج الغازات و عن طريق الخراطيم الي بوري اللحام حيث يتم خلط الغاز مع
الاكسجين و عند اعطائه شرارة يتم الاحتراق و الحصول علي الطاقة اللازمة
لاتمام الصهر و اللحام.
v اللحام بالاكسي أستلين:
تستخدم الطاقة
الحرارية الناتجة من اختراق الاستيلين بمساعدة الاكسجين و يعبأ غاز
الاستيلين في انابيب من الصلب (أسطوانة) تحت ضغط يعادل 15 جوي مذاباً في
سائل الاسيتون Acetone الذي يمتص الغاز بدوره في مواد أسفنجية مثل فحم
الخشب(فحم نباتي) والاسبستوس و تنتهي الانبوبة المحتوية علي هذا الغاز
المذاب بمحبس للغلق ثم بمنظم للتحكم في ضغط الغاز( للحصول علي ضغط منتظم
تماماً بغض النظر عن ضغط أسطزانة الغاز)..
أما الاكسجين فيتم تحضيره
بضغط الهواء و تبريده ثم يتم فصل الاكسجين و تعبئته في أسطوانات من الصلب
تحت ضغط يعادل 120 ضغط جوي.. و يستخدم كذلك صمام للفتح و منظم للغاز و يوصل
غاز الاكسجين و الاستلين عن طريق خراطيم و صمام للامان(لحماية اٍسطوانات
الغاز من رجوع اللهب اليها و انفجارها) و بوري خلط الغازين الذي يخلطهما
بالنسب المطلوبة حيث يتم التفاعل علي مرحلتين مكوناً ما يسمي بالمخروط
الداحليInner Con في المرحلة الاولي ثم الغلاف الخارجي Outer Envelope.
· المخروط الداخلي:
وهو عبارة عن مخروط أزرق اللون و تقع أعلي درجة حرارة عند رأس المخروط لذا تسلط هذة النقطة علي منطقة اللحام لاتمم الصهر.
· المخروط الخارجي:
وهو
الغلاف الناتج عن التفاعلات الكيميائية بين نواتج الاحتراق و الاكسجين
والهواء الجوي. وهذا الغلاف يساهم في صهر المعدن كما يستخدم في عمليات
التسخين حول منطقة اللحام مما يساعد علي خفض معدل التبريد للوصلة لكي يحسن
من خواصها.
و تختلف نسب خاط الاكسجين و الاستيلين حيث تكون متساوية في
اللهب المتعادل Neutral Flam واذا زادت نسبة الاكسجين عن نسبة الاستيلين
يصبح اللهب مؤكسداً Oxidizing Flam واذا زادتنسبة الاستيلين عن الاكسجين
يكون اللهب مختزلاً( مكربن) Reducing Flam.
vاللهب و انواعه:
· اللهب المتعادل :
و يستخدم في لحام الصلب بأنواعه و الحديد الزهر و الالمنيوم و النحاس الاحمر.
· اللهب الؤكسد:
و يستخدم في لحام النحاس الاصفر و البرنز
· اللهب المختزل:
ويستخدم في لحام النيكل و الصلب السبائكي و لحام المونة.
· طرق شطف المشغولات قبل اللحام:
v القطع بالاكسي أستيلين:
يمكن
استخدام لهب الاكسي أستيلين في اٍجراء عملية القطع بدلاً من عملية اللحام
حيث يتم القطع بمبدأ أكسدة الجزء المطلوب قطعه, وذلك بأستخدام بوري ذا ثلاث
قنوت ألاولي لتوصيل الاكسجين و الثانية لتوصيل الاستيلين الي غرفة الخلط
حيث يتم خلطهما بالنسبة المطلوبة لتوليد اللهب الذي تصل درجة حرارته الي
حوالي 3000درجة مئوية لصهر المعدن اٍما لاجراء عملية اللحام او قطعه وفي
حالة القطع يستخدم الاكسجين الواصل الي بوري القطع عن طريق القناة الثالثة
بأحداث عملية أكسدة للمعدن المنصهر كنتيجة لاتحاده مع الاكسجين الزائد و
كذا دفع المعدن المنصهر.
v مميزات طريقة اللحام بالاكسي استيلين:
1) تكاليف الاجهزة و المعدات قليلة
2) الصيانة اللازمة للاجهزة محدودة
3) يمكن نقلها من مكان الي مكان اخر
4) يمكن استخدامها في اجراء عمليات القطع بجانب اللحام

اللحام بالقوس الكهربي

لحام القوس الكهربي هو أحد أهم أنواع اللحام على الإطلاق، ويتم عن طريق
الحرارة الناتجة عن تقوس كهربي بين القطب والجزء الملحوم. تصل درجة الحرارة
في هذا النوع من اللحام إلى 4000 درجة مئوية وهى درجة حرارة كافية لصهر
المعدن في نقطة اللحام أو صهر معدن إضافي من سلك ويلتحم عند تبريده مكوناً
وصلة متينة.

مصادر التيار الكهربي
مولد لعمليات اللحام يستطيع إنتاج تيار متردد وتيار مستمريمكن الحصول على التيار الكهربي اللازم لعملية اللحام بالطرق التالية:
مولدات التيار الكهربائية ذات التيار المستمر منها ما له خصائص فولتية ثابتة والبعض الأخر له خصائص فولتية متغيرة.

عن طريق المركبات والتي تولد تيار مستمر.

عن طريق محولات كهربية تعطي تيار متردد، ويستخدم اللحام بالتيار المتردد
بكثرة عن اللحام بالتيار المستمر وذلك نظرا لرخص المعدات اللازمة لعمليات
اللحام بالتيار المتردد علاوة على صغر الطاقة اللازمة في عمليات اللحام.

طرق اللحام بالقوس الكهربي

1- اللحام اليدوي بالأقطاب المعدنية

و هي أحد الطرق المستخدمة بكثرة في عمليات اللحام وتجري في أغلب الأحوال
بالتيار المتردد. تستعمل أقطاب معدنية من الصلب (سلك اللحام) كمونه (أى
مادة ملء) والأسلاك المستخدمة يتراوح قطرها بين 1-12 مم ويصل طولها إلى 500
مم.

2- اللحام اليدوي بأقطاب من الكربون

يجري هذا النوع من اللحام بواسطة استخدام أقطاب كربونية أو جرافيتية، وهذه
الأقطاب تصنع بأقطار 8-30 مم ويبلغ طولها من 200-300 مم. وعادة تتم عملية
اللحام في هذا النوع باستخدام التيار المستمر.

اللحام ومعداته ImagesCAPJWZCX

3- لحام القوس الكهربي (التنجستين وستارة الغاز)
و يسمى بالإنجليزية: Gas Tungesten Arc Welding، يعتبر هذا النوع من اللحام
من أوائل التطويرات التي حدثت للحام القوس الكهربي حيث يحاط بستارة
أسطوانية من غاز خامل وكان يسمى سابقا لحام تيج (Teg Welding) والغازات
الخاملة المستخدمة هي غازات الأرجون، الهيليوم أو خليط نوع أو أكثر منها
وتستخدم ستارة الغاز هذه في عزل منطقة اللحام عن الهواء.

4-لحام القوس الكهربي المعدني وستارة الغاز

و يسمى بالإنجليزية: Gas Metal Arc Welding، تعتبر هذه الطريقة مماثلة
للطريقة السابقة باستثاء أن القطب electrode (السلك المستخدم) يُستهلك
أثناء عملية اللحام حيث يتم تغذيته أوتوماتيكيا إلى موقع اللحام. وتكون
ستارة الغاز في هذه الحالة من غاز ثاني أكسيد الكربون أو خليط من ثاني
أكسيد الكربون وغاز الأرجون

عمليات اللحام

تشتمل وصلات اللحام على المناطق التالية :-

1- منطقة اللحام weld))
2- المنطقة المتأثرة (المجهدة حراريا) بالحرارة (( {HAZ }((het affected zone.

وبصورة عامة يجب أن تحقق وصلة اللحام (معدن اللحام والمنطقة المجاورة المتأثرة بحرارة اللحام{HAZ} )

الشروط التالية :-

1- إن تكون الصفات الميكانيكية والكيمياوية لوصلة اللحام أعلى أو مشابه لصفات المعدن الأصلي ..
2- إن يكون التركيب الكيمياوي للحام مكافئا (او مقاربا) قدر المستطاع للتركيب الكيمياوي للمعدن الأصلي
3- أن
تكون وصلة اللحام خالية من عيوب اللحام التي يمكن كشفها بأجهزة الفحص
الدقيقة المألوفة ويجب التأكد من أن كلا من معدن اللحام والمنطقة المتأثرة
بالحرارة تتوفر فيها هذه الشروط..

نبذة مختصرة عن أسلاك اللحام

تعد نوعية وسلسلة مواصفات أسلاك اللحام بطريقة القوس المعزول (SMAW
) من العوامل الأساسية في عملية اللحام بصورة عامة إذ أنها المكون الرئيسي
لوصلة اللحام وعلية تعتمد جميع خواص اللحام ولان المعادن كثيرة وقد أصبح
من السهل تركيبها وتشكيلها فان أسلاك اللحام لكي تلاؤم المعادن المراد
لحامها باتت هي أيضا متنوعة من حيث المعدن الأساس ومساعدات الصهر ويصنع
الالكترود المغطى بتغطية سلك القالب المعدني بطبقه من خلطة مساعدات الصهر
تسمى فلكس كما موضح بالصوره ادناه .

فوائد استخدام مساعد الصهر ( الفلكس )

إذا
أزيلت مادة مساعد الصهر من على الالكترود وتم استخدام قضيب اللحام بدون
تكسيه فسوف يلتصق الالكترود بالشغله وتكون عملية اللحام في غاية الصعوبة .
كذلك يكون القوس متقطعاً وتتكون الفجوات ويكون اللحام هشأ .

من هذا يتضح أن فوائد استخدام مساعد الصهر هي كالتالي :-

1- لعمل قوس كهربائي مركز وثابت :-

فى
حالة استخدام قضيب لحام فقط بدون مساعد الصهر ( فلكس ) تتكون دائرة مغلقه
ويصبح عمل القوس والاستمرار في اللحام غاية في الصعوبة أو شبه مستحيل وكل
هذه المشاكل من الممكن أن تحل إذا غطى الالكترود ويكون القوس مركزاً

2- لحماية القوس :-

بتوليد غاز
كنتيجة لعملية انصهار الفلكس تتكون الغازات حول القوس ويمكن بواسطة هذه
الغازات حماية معدن اللحام المنصهر من عمليات التأكسد والنترده أثناء عملية
اللحام . ومما يساعد على رفع كفاءة عملية اللحام كذلك من الممكن الحصول
على لحامات تحتوى على كمية ضئيلة جدا من النيتروجين .

3- لإنتاج خبث :-

تلعب خواص الخبث
المتكون أثناء عملية اللحام كنقطه الانصهار واللزوجة والوزن النوعي دورا
هاما في التحكم في وضع اللحام ( أفقي – رأسي – فوق مستوى البحر )

4- تجنب التبريد المفاجئ:-

كذلك يعمل الخبث كواقي إذا كانت تغطية الخبث جيده ويكون سطح مادة اللحام ناعماً وشكله جيد ..

5- لمنع تأكسد مادة اللحام:-

عادة تضاف مواد مانعه للتأكسد مثل السيلكون (Si) أو المنجنيز ( Mn) ( إلى الفلكس وذلك لإبعاد الأكسجين عن مادة اللحام وتحسين خواص المعدن الملحوم .

6- لاضافة عناصر سبائكيه :-

من الممكن إضافة عناصر سبائكيه في داخل الفلكس وذلك للتحكم في الخواص الميكانيكية والميتالورجيه لمعدن اللحام المنتج .

7- لزيادة كفاءة الترسيب:-

بإضافة بودرة الحديد إلى مادة الفلكس تزداد معدلات الترسيب والتغلغل لمادة اللحام .

8- لزيادة العزل الكهربىائي :-

فلمادة الفلكس قدره عاليه على العزل وعلى ذلك فهي تمنع وقوع أي حوادث كهربائية أثناء عملية اللحام.
يوجد حوالي 100 نوع من أنواع البودرة
المستخدمة في إنتاج الفلكس والتي تخلط مع بعضها طبقا لحسابات خاصة مثل
بودرة الاكاسيد، والنيترات، والكربونات، والسيليكات، والفلوريدات، وبعض
المواد العضوية وكذلك السبائك الحديدية.

معظم الالكترودات يمكن تقسيمها إلى ثلاث مجموعات بناء على تكوين طبقة الفلكس هي :-
السليلوزيه ، والروتيل وقاعدية (Basic electrodes) كل منها مميزة بمجموعة من الخصائص.

أ‌- الالكترودات السليلوزيه

تحتوي نسبة كبيرة من السليلوز، أكثر من 30 ٪ .بالإضافة إلى الروتيل (مادة ثاني أكسيد التيتانيوم TiO2
، أكسيد المنجنيز وفيرومنجنيز ويتم خلطها مع سيليكات الصوديوم أو
البوتاسيوم قبل كبسها على سلك. محتوى الرطوبه لتلك الالكترودات عالية جدا ،
عادة ما بين 4 و 5 ٪. يحترق السليلوز في القوس لتشكيل درع من غاز اول
اكسيد الكربون وثاني اكسيد الكربون ، وبالتزامن مع رطوبه الفلكس ينتج كميات
كبيرة من الهيدروجين ، عادة 30 الى 45 مم هيدروجين/100جم من معدن اللحام.
تتميز تلك الالكترودات بخاصية الاختراق العميق وارتفاع معدل ترسيب و سهولة
بداية القوس الكهربائي واستقراره وكذلك تنتج خبث هش ويسهل إزالته الخبث.
وبسبب التجمد السريع للخبث يمكن استخدامها في الوضع الرأسي لأسفل وتيار
مستمر DC(+).

ب- اسلاك الروتيل :-

كما يوحي الإسم ،
تتضمن قدرا كبيرا من الروتيل ، ثاني أكسيد التيتانيوم ، عادة حوالي 50 ٪ ،
بالإضافة إلى السيليلوز والحجر الجيري (كربونات الكالسيوم) ، والسليكا
والميكا (البوتاسيوم سيليكات الألومنيوم) ، وفيرمنجنيز. تلك الالكترودات
لها خصائص متوسطة الاختراق ، وقوس هادئ مستقر وكمية ترشاش قليلة جدا و
تستخدم فى تيار مستمر او متردد مما يجعلها المفضلة عادة و لكن وجود
السليلوز والرطوبه يعني ان الالكترودات تنتج مستويات عالية نسبيا من
الهيدروجين مثلها مثل الالكترودات السليلوزيه وهى تحتاج الى اعادة التجفيف
حوالى 120 درجة مئويه.

ج- الاسلاك القاعدية:-

تحتوى على نسبة
عالية من كربونات وفلوريدات الكالسيوم و لا يوجد بها نسب ملحوظة من اى مادة
عضوية وذلك يجعلها منخفضة الهيدروجين و يمكن تجفيفها فى درجات حرارة عالية
250 درجة مئوية. تستخدم في تيار مستمر DC(+) أو متردد وتعتبر المفضلة في لحام الصلب عالي المتانة والسمك العالية

تصنيف الالكترود المغطى

يشتمل التصنيف الامريكى AWS – ASTM
للالكترود المغطى على جميع الخواص ألهامه للالكترود في صوره مجموعه رقميه
تدل على الخواص الميكانيكية لمعدن اللحام المترسب ، نوع الغلاف الكاسي ،
وضع اللحام الموصى به وكذلك التيار المستخدم .

النظام الرقمي يشتمل على مجموعه من أربعة أو خمسه أرقام مسبوقة بحرف لاتيني E . الحرف E
يعنى الكترود ( أي يتصل بالدائرة الكهربائية ) . الرقمين الأولين (
الأرقام الثلاثة الأولى في المجموعة المكونة من خمسه أرقام ) مضروب في إلف
تعطى أقل إجهاد شد لمعدن اللحام بوحدة رطل لكل بوصه مربعه . مثال لذلك 60
في الكترود E6010 تعنى 60,000 P.S.i ( رطل x بوصه المربعة ) ، 100 في الكترود E10010 تعنى 100,000 P.S.i
المربعة . الرقم التالي ( قبل الأخير ) تعنى وضع اللحام الموصى به لهذا
النوع . حيث أن 1 تعنى جميع الأوضاع 2 تعنى اللحام في الوضع تحت مستوى
البصر والوضع الافقى . الرقم الأخير يعنى نوع الغلاف الكاسي ونوع التيار
وفي ما يلي توضيح بشكل مختصر عن بعض أسلاك اللحام المستخدمة في المجال
النفطي والتي هي أكثر استخداما وشيوعا..

أسلاك لحام الصلب الكاربوني

( أ ) نوع مرتفع السليلوز (E6010, E6011).

يلحم الكترود E6010
فى جميع الأوضاع ( تيار مستمر – قطبيه معكوسه) والغلاف الكاسي يحتوى على
كمية عاليه من السليلوز ويتميز بقوه وتركيز القوس الكهربائي ويعطى تغلغل
جيد ويتميز أيضا بسرعة تجمد معدن اللحام وكمية خبث قليله فى حين أن كميه
الغازات المحيطة تكون كبيره .
يلحم الكترود E6011) (. في جميع الأوضاع – تيار متردد وباقي الخصائص تماثل الكترود E6010 .

(ب) نوع مرتفع فأكسيد التيتانيوم . (E6012 , E6013)

يلحم الكترود E6012 في جميع الأوضاع – تيار متردد وتيار مستمر الالكترود سالب – يتميز بتغلغل معقول ولكن ليس بنفس درجه E6010
الغلاف الكاسي به نسبة عاليه من التيتانيا والصوديوم هذا بالاضافه إلى
فولسبار وطين وكميه الخبث كبيره بينما كمية الغازات المحيطة قليله .
يلحم الكترود E6013 . في جميع الأوضاع – تيار متردد وتيار مستمر الالكترود سالب . له نفس خصائص E6012
بينما يتميز عنه بسهوله إزالة الخبث كما أن القوس يبدأ بسهوله ويستخدم هذا
الالكترود بنسبه كبيره في لحام أنواع الصلب ذات التخانات المنخفضة

(ج) نوع منخفض الهيدروجين (E7015 , E7018)

يلحم الكترود E7015
. في جميع الأوضاع – تيار مستمر اللاكترود موجبه – تستخدم سيليكات
الصوديوم كمادة رابطه – ذات درجة تغلغل متوسطه وكميه الخبث كثيفه وسهل
الازاله يفضل عند استخدام هذا النوع أن يكون طول القوس قصيرا جدا ويستخدم
في لحام مختلف أنواع الصلب . وفى أغلب الأحيان لا يحتاج إلى تسخين سابق
أوتسخين لاحق أثناء اللحام .

يلحم الكترود E7018
في جميع الأوضاع – تيار متردد وتيار مستمر الالكترود موجب الغلاف الكاسي
يحتوى على نسبه عاليه من بودرة الحديد تتراوح مابين 25% الى 40% ويتميز
بلحام له خواص ميكانيكيه جيده ملائمة لمعدن الأساس الملحوم .

الكترود E7028 له نفس خصائص E7018
مع بعض الاختلافات حيث انه يحتوى على كمية أعلى من بودرة الحديد تصل إلى
حوالي 50 % ولذ فان معدل الترسيب أعلى بينما التغلغل أقل عمقا .

تهيئة وصلة اللحام

من
الضروري جداً تهيئة وصلات اللحام بشكل صحيح لضمان نفاذية اللحام وبتالي
ضمان تحمل هذه الوصلة للظروف القاسية ولفترات طويلة من الزمن ولكي تتم
العملية بشكل علمي صحيح من الواجب

إتباع الخطوات التالية :-

1- تهيئة
جزئي وصلة اللحام بحيث تحقق زاوية تقترب من (70) درجة أي ان كل جزء من
وصلة اللحام يقترب من زاوية قدرها (35) درجة وبالتالي نكون قد حققنا شكل
حرف V كما مبين في أشكال وصلة اللحام .
وهذه الزاوية تعد من الضروريات في عمليات اللحام والتي من الواجب أخذها بنظر الاعتبار .
2- إجراء عملية الترهيم لجزئي وصلة اللحام بحيث نظمن الأمور التالية :
أ‌- أن يكون الشكل تناكبي صحيح ونظمن فيه مستوى واحد لجزئي الوصلة (أي لا يكون جزء مرتفع وجزء منخفض ) .
ب‌- أن نظمن فيه وجود فتحة جذرية بين الجزئين بقدر (2-3 ملم) لتحقق لنا النفاذية بين الجزئين .
ت‌- ان تكون وصلة اللحام على خط مستقيم ولا يوجد فيها أي انحراف .
3- تثبيت وصلة اللحام بشكل جيد لمنع التشويه .
4- التنظيف الميكانيكي (بالكوسرة أو الفرشاة ...الخ) لإزالة فيلم اوكسيد الحديد اللاصق عل سطح المعدن المراد لحامه .
5- إجراء عملية التسخين
الأولي بحدود (100-200 ) درجة مؤية لإزالة الرطوبة التي تتسبب عادتاً
بالمسامية العالية وكذلك لتقليل اللأجهادات الداخلية للمعدن (التسخين
الأولي غالباً مايكون في الأجواء الباردة )والشكل رقم (3) و(4)أدناه يبينان
ابسط أشكال وصلة اللحام المثالية.
أما الفرق في عمليات التسخين فيظهر واضحا في الشكل رقم (3)...

طريقة اللحام

1- التمرريرة الجذرية (ROOT PASS )
وهي
التمرييرة الأولى التي يتطلب فيها النفاذية العالية وعادتاً يستخدم في هذه
التمرريرة الكترودات لحام لها قابلية النفاذ بين جزئي وصلة اللحام وهي (E6010 ) وأيضا تستخدم تيارات عالية لنفس السبب (النفاذية ) ويجب ان لايكون هناك تقعر او انحياد الى جه في الجذر
(

2- التمرريرة الحارة. (HOT PASS )

بعد ان يتم تنظيف التمرريرة الجذرية (ROOT PASS )بواسطة الكوسرة أو الفرشاة السلكية بشكل يضمن لنا أن يترك المعدن صقيل ولامع خالي من بقايا الخبث (FLUX ) المساعدة للصهر .
يتم البدء بالتمريرة الثانية (HOT PASS ) وهذه التمريرة هي تمريرة سريعة ذات سمك قليل وتيار عالي وهي بمثابة غطاء للتمريرة الاولى

3- تمريرة الإملاء (FULLING PASS )

أيضا يتم تنظيف التمريرة الثانية بواسطة الفرشاة السلكية بشكل جيد يبدأ بعدها التمريرة الثالثة تمريرة الإملاء (FULLING PASS ) .وهذه التمريرة يراد منها إملاء وصلة اللحام (الحرف V
) حتى السطح الخارجي وهنا تعتمد تمريررات الإملاء على سمك الأنبوب المراد
لحامه إذ إن زيادة سمك الأنبوب يعني زيادة عدد تمريرات الإملاء . وكما موضح
في الشكل رقم(7)
ويمكن أن تكون هناك ثلاث أو أربع تمريرات للإملاء وخصوصاً في أنابيب نقل الغاز الجاف .

4- تمرريرة الغطاء (CAP PASS ) :

كما هو معتاد تنظف التمرريرة السابقة من الخبث لتبدأ تمريرة الغطاء (CAP PASS ) وهذه التمريرة يراد منها أمرين .
الأمر الأول : هي تمريرة أمان أي انها تعتبر تمريره اضافية لزيادة الامان على وصلة اللحام .
إذ إن عمليات اللحام اكتملت وهذه التمريرة لزيادة عامل الأمان فقط .
الأمر
ثانياً : هي لجمالية اللحام إذ إن وصلت اللحام يجب أن تتمتع بشكل جميل وان
لا يظهر فيها ارتفاعات وانخفاضات في مستوى اللحام, كما وان الضروري
الاعتناء بهذه التمريرة بشكل يضمن عدم إعطاءها سمك مبالغ فيه (أي ارتفاعها
كثيراً عن السطح الخارجي ) أكثر من (3mm) وان لا تكون عريضة بحيث تبتعد عن الحواف كثيراً

العوامل والمتغيرات بالنسبة إلى اللحام بالقوس الكهربائي المعدني ( METAL ARCPROCESS )

- قيمة التيار (منخفض ’ ملائم ’عال )
- السرعة ( منخفضة , ملائمة ’ عالية )
- طول القوس ( ARCLENGTH ) ( قصير ’ ملائم ’ طويل )
- القطبية ( موجبة ’ سالبة )
- المعدن الأصلي (الصفات الميكانيكية ,التركيب الكيمياوي ,البنية المجهرية .......الخ )
- تغليف أسلاك اللحام
الغازات الحامية الصفات الفيزياوية _ التركيب
مساعدات الصهر الكيميائي وخاصة الرطوبة وامتصاص غاز الهيدروجين
- حجم أسلاك اللحام ومعدن الحشو
- تصميم وصلات اللحام
- اللحام والمشغل ( بالنسبة لمكائن اللحام )
وعند حدوث أي عطب بصورة فجائية يجب الرجوع إلى العوامل المشار أليها أعلاه
عيوب ومشاكل اللحام
1. الرذاذ ( تطاير اللحام ) ( WELD SPATTER )
وهي عبارة
عن انفصال كريات من المعدن المنصهر من سلك اللحام إلى معدن وصلة اللحام
وهذه عادة لا تؤثر على قوة اللحام وإنما تجعل مظهره قبيحا .
إن إزالة اللحام المبعثر يزيد في كلفة تنظيف اللحام ولهذا يفضل عدم السماح لهذه الظاهرة في الحدوث وذلك بألأجرآئات التالية......
- محاولة على تقليل التيار .
- فحص القطبية والعمل بموجب توصيات المجهزين.
- استخدام قوس قصير .
- ملاحظة انحياز القوس ( ARCBLOW ) (في التيار المباشر )
- تغير زاوية الميلان في حالة كون المعدن المنصهر إمام القوس .
- التأكد من جودة أسلاك اللحام.

2. نفخ القوس ( ARC BLOW )

وهذه تحدث في حالة اللحام بالقوس الكهربائي باستعمال التيار المباشر ( D.C)
إذ يلاحظ عند اللحام ابتعاد القوس لجهة معينة وان هذه الظاهرة ناتجة عن
تداخل القوى المغناطيسية لقوس اللحام مع قوى مغناطيسية أخرى قد تكون من
وصلة اللحام نفسها أو قابلو كهربائي مار قريبا من منطقة اللحام ..غالبا ما
نلاحظ هذه الظاهرة إذا كانت شدة التيار المستخدمة في عملية اللحام أكثر من
200 أمبير واقل من 400 أمبير ...وهناك بعض القواعد التي يمكن استعمالها
للتقليل من الظاهرة وهي :
- أن يكون القوس بعيدا عن القابلو الأرضي ( EARTH )
- تغير وضع القابلو الأرضي عن مكانه بالنسبة لوصلة اللحام
- يمكن لف قابلو اللحام عدة لفات على وصلة اللحام إذا كان هذا بالإمكان
- تغيير وضع وصلة اللحام إذا كانت عملية اللحام فوق منضدة حديدية
وقد تحدث أحيانا متاعب من نفخ القوس وخاصة عند اللحام بواسطة قطب التنكستن مع الاركون ( TIG
) واللحام بواسطة غاز ثاني اوكسيد الكربون ’ ويعتبر اللحام بالتيار
المتردد في مثل هذه الحالات أكثر نجاحا حيث تختفي هذه الظاهرة نتيجة تغير
اتجاه المجال المغناطيسي بنفس تردد التيار .
3. المسامية والفجوات ( الثقوب ) السطحية :

وهي عبارة عن فجوات ناتجة من تكوين غازات أثناء عملية اللحام لم تستطع الهروب من المعدن المنصهر عند الانجماد . واهم أسبابها :

- الأوساخ مثل الأصباغ والدهون على سطح وصلة اللحام
- الرطوبة في مواد التغليف أو مساعدات الصهر أو الغازات الخاملة الحامية
- غاز الهيدروجين

Wormhole porosity in weld metal
وهي على نوعين :
أ‌- سطحية يمكن اكتشافها بالعين المجردة والعدسات المكبرة (بالإضافة للفحوصات الاتدميرية )
ب‌- داخلية يمكن اكتشافها بواسطة الفحوصات الاتدميرية (كالتصوير الشعاعي )
وعندما تتولد هذه العيوب بصورة مكثفة
فأنها تسبب ضعفا لمنطقة اللحام وقد تكون سببا في حدوث تشققات شعرية
ولتقليل احتمال حدوث تشققات شعرية ولتقليل احتمال حدوث هذه الظاهرة تتبع
الأساليب التالية :-

أ‌- إزالة
القشرة . الإصباغ . الدهون .الرطوبة وأي نوع من الأصباغ . ( التنظيف
بواسطة الفرشاة الميكانيكية أو الكوسرة ) من على السطوح المراد لحامها ..
ويمكن استعمال أسلاك ( E6010 ) للحام السطوح الفولاذية غير النظيفة .
ب‌- المحاولة لإبقاء اللحام في حالة سائلة لمدة طويلة للسماح بالغازات من الخروج
ت‌- اللحام باستخدام أسلاك لحام قليلة الهيدروجين من نوع ( E7016, E7018 ) ....الخ
ث‌- تخفيض التيار .
ج‌- تجفيف الكترودات اللحام.
ح‌- استعمال مساعدات صهر وغازات خاملة مجففة (أي أن نسبة الرطوبة صفر بعد إجراء التحليل الكيمياوي للغاز في درجة الجو الاعتيادية .
خ‌- استعمال التسخين الأولي لوصلة اللحام في الجو البارد دون الصفر المئوي أو عندما يكون الجو باردا .
د‌- عدم اللحام في ساحات العمل وخارج الورش عندما يكون عاصفا .
4- صهر (تنافذ) غير كامل (POOR FUSION )

يحدث الصهر
الكامل عندما يتنافذ اللحام بحافة وصلة اللحام ويتكون لحام صلب جامد بين
سطحي وصلة اللحام المراد لحامها ويحدث الصهر غير الكامل عند عدم وجود
التنافذ بين اللحام والسطوح المراد لحامها . وهذه الظاهرة غير مرغوب فيها
ووجودها يؤدي إلى :

- تقليل قوة اللحام الميكانيكية .
- قد تؤدي إلى تكون شقوق ( CRACK INTIATION)
- يمكن أن تكون سببا لتوليد اجهادات عالية ( STRESS RAISERS) عندما تتعرض وصلة اللحام إلى الاهتزازات أثناء العمل (CYCLIC STRESSES ) .
إن عدم تكامل الصهر أو قلة الصهر (LACK OF FUSION) ولخطورته يجب أن يتم اكتشافه بالعين المجردة بعد (MACRO-ETCHING) بالتعامل مع محاليل كيميائية معينة وكذلك الفحوصات الاتدميرية وخاصة بالأصباغ النافذة أو بطريقة الفحص المغناطيسي ..
ولمنع هذه الظاهرة تتبع التوصيات التالية .

أ‌- محاولة استعمال تيارات عالية .
ب‌- التأكد من نظافة سطحي وصلة اللحام .
ت‌- استعمال الكتودات لحام سريعة التنافذ مثل ( E6010 , E6011) للتمريرات الجذرية .
ث‌- تقليل فتحة اللحام ,وفي حالة الفتحة كبيرة يمكن تقليصها باستعمال أسلوب الحياكة
( WEAVER TECHIQUE) او استخدام المليء باللحام ( WELD BUILD UP ) وفي هذه الحالة يجب اللجوء إلى كفاءة أسلوب اللحام.

- نفاذية غير كاملة ( SHALLOW PENETATION )

وهي عبارة عن قلة نفاذية اللحام بالمعدن الأصلي ( وصلة اللحام ) وان عدم تكامل النفاذية يؤدي إلى توليد حز (GROOVE
) والذي يعمل على توليد اجهادات تؤدي إلى قلة مقاومة المعدن لظاهرة الكلل
ولهذا يجب عدم السماح لتكوينها في اللحام عندما تكون ضغوط التشغيل عالية
وخاصة في حالة الاهتزازات (CYCLIC STRESSES)
أ‌- عدم حصول النفاذية الكاملة في منطقة الجذر

ب‌- عدم حصول نفاذية كاملة في الملحومة

ولتقليل احتمال توليد هذه الظاهرة تتبع التوصيات التالية :

أ‌- استعمال تيار عال بقدر المستطاع
ب‌- تقليل سرعة اللحام
ت‌- استعمال أسلاك لحام ومعدن حشو ذات أقطار صغيرة
ث‌- تكبير الفتحة الجذرية
ج‌- الربط باللحام من الداخل والخارج قدر المستطاع (DOUBLE V – JOINT )
ح‌- استعمال الكترودات لحام ذات نفاذية عالية مثل ( E6010) للفولاذ للتمريرات الجذرية
6- النخر السفلي ( UNDER CUT )
ويحدث عند وجود حز في وصلة اللحام لا يصل أليها اللحام المنصهر ولهذا يمكن اعتبار هذا العيب من صنف قلة الصهر ويؤدي هذا العيب إلى .
أ‌- تشويه في المظهر الخارجي .
ب‌- تقليل قوة إجهاد اللحام .
ت‌- تقليل مقاومة الكلل للحام .

ولمنع احتمال تكون هذا النوع من العيوب يمكن إتباع التوصيات التالية ..
أ‌- تقليل التيار
ب‌- تقليل أقطار الكترودات اللحام
ت‌- التقيد بتصاميم وصلات اللحام والعمل بموجبها بكل دقة .
7- المظهر الخشن ( ROUGH WELDING )

ولمنع هذه الظاهرة تتبع الخطوات التالية :
أ‌- فحص القطبية .
ب‌- فحص أسلاك اللحام ( قد تكون رطبة ) وفي مثل هذه الحالة يجب تسخينها .
ت‌- فحص اللحام وغازات الحماية من حيث الرطوبة .
ث‌- عندما تكون وصلة اللحام رطبة يفضل التسخين الابتدائي .
ج‌- التأكد من مهارة اللحام

8- الترهيم الخاطئ ( MISLIGNENT )

وهذه الحالة ناتجة من اختلاف مستوى السطحين المراد لحامهما كما مبين في الشكل (14) أدناه وهو خطر جدا عند تعرض اللحام إلى اهتزازات .

9- التشققات ( CRACKING ):

تعتبر جميع
التشققات خطرة ووجودها في اللحام قد يؤدي إلى تلف الملحومة . ولهذا في حالة
العثور عليها يجب تصليحه بأساليب يعتمد عليها ومؤهلة .
وتظهر بالحالات التالية:
- يمكن رؤيتها بالعين المجردة
- سطحية _فيمكن الكشف عنها من خلال الفحص المغناطيسي أو المحاليل النافذة.
- داخلية _ يمكن الكشف عنها باستخدام الفحوصات الاتدميرية ( التصوير ألشعاعي / الفحص بالموجات الصوتية )
ولمنع حدوث التشققات :
أ‌- استعمال أسلاك لحام قليلة الهيدروجين ومساعدات صهر قاعدية .
ب‌- التقيد بقواعد التسخين الابتدائي للمعدن أو السبيكة المراد لحامها وهي :
1- سمك المادة الملحومة (بالنسبة ) للفولاذ 2ملم
2- التراكيب المعقدة
3- الظروف الجوية الباردة
4- العوامل البميتالويجية (توليد أطوار ذات صلادة عالية )
5- الصفات الفيزيائية للمعدن أو السبيكة المراد لحامها ( مثل الحاجة إلى التسخين الأولي لجميع سبائك النحاس ).
ت‌- التقيد بقواعد التسخين أثناء اللحام وبعده .
ث‌- تقليل التيار
ج‌- استعمال أسلاك اللحام ومعدن حشو التي لا تحتوي على عناصر تؤدي إلى صعوبة اللحام والتي عادة تعمل على زيادة الصلادة .
ح‌- تدقيق تصميم وصلة اللحام وخاصة في الأمور المتعلقة بتوزيع الاجهادات.
خ‌- بالنسبة إلى اللحام الاوتماتيكي فتتبع الخطوات أدناه أيضا بالإضافة إلى العوامل المذكورة أعلاه.
- تقليل التيار والفولتية وسرعة اللحام
- زيادة فتحة اللحام الجذرية.

أساليب اللحام القياسية

لوضع ضوابط
تطبيقية وعملية يجب ان يكون العمل بموجب مواصفات عالمية معترف بها كما ويجب
العمل بموجبها (بعد المصادقة عليها ) 100% بدون انحرافات ومن جملة هذه
المواصفات :
مواصفات الجمعية الأمريكية للحام ( A.W.S )
1- مواصفات الجمعية الأمريكية للمهندسين ASME))
2- مواصفات الجمعية الأمريكية للبترول (API)
كما وتوجد مواصفات مماثلة منها
3- البريطانية ( B.S )
4- ألمانية ( DIN )
5- يابانية ( JIS )
كفاءة اللحام (WELDING QUALIFICATION)

تشترط المواصفات الدولية على تعيين كفاءة اللحام بمجموعة اختبارات محددة . وهناك ثلاث اختبارات مختلفة وفق المواصفات الأمريكية (AWS ).
1- اختبار كفاءة أسلوب اللحام (WELDING PROCEDURE)
2- اختبار مهارة عامل اللحام باستخدام طرائق اللحام اليدوي او النص الاوتماتيكي
3- اختبار مهارة المشغلين باستخدام طرائق اللحام الاوتماتيكي
وسوف نركز هنا على ((( اختبار كفاءة اللحام ) وفق مواصفات الجمعية الأمريكية للحام (A.W.S ) وستكون بشقين
أولا:-

أ‌- اختبار كفاءة أسلوب اللحام لوصلات لحام من نوع الاخدود ( groove) ( WElDING PROCEDURE QUALIFICATION):-

ب‌- اختبار وصلات لحام من نوع المتكأ زاوي Fillet weld) ) .
والشكل رقم (17 ) أدناه يبين مواضع وصلات اللحام لها .
وكلا الاختبارين السابقين عادتا ما تجرى للحامي الخزانات الكبيرة
والمستخدمة غالبا في المستودعات النفطية .اذ يسمح لمن اجتاز الاختبار
بالعمل كلحام فيها..

ثانيا:- اختبار كفاءة لحام الأنابيب وفق أل (AWS )

اشتملت موافقة الجمعية الأمريكية للحام ( AWS ) ذي الرقم ( D10.9 ) على اختبار أسلوب اللحام
وكفاءة عامل اللحام للحام الأنابيب وتضمنت المواصفات ثلاث مستويات من الكفاءة سميت بمتطلبات القبول
( ACCEPTANCE REQUIRMENT ) ويعبر عنها اختصارا ( AR-1 ) و ( AR-2 ) و ( AR-3 )

- ( AR-1 ) أعلى مستوى من الكفاءة ويستخدم مع المنظومات التي تحتاج إلى لحام عالي النوعية كما في محطات توليد
الطاقة الذرية والصناعات الفضائية وأوعية الضغط العاملة عند درجات حرارية عالية وفي الصناعات الكيمياوية أيضا.

- ( AR- 2 ) يستخدم مع المنظومات التي تحتاج إلى كفاءه عالية (اقل من AR-1 ) كما في بعض وحدات
محطات توليد الطاقة الذرية والمنظومات التجارية ووحدات تكرير النفط والغاز .

- ( AR-3) يستخدم مع المنظومات التي تحتاج إلى نوعية لحام مقبولة كأوعية واطئة الضغط ومنظومات التبريد....الخ

ووفق الأوضاع
المبينة بالشكل رقم (18 ) أدناه يتم اختبار عامل اللحام وفي حال اجتاز
الاختبار لإحدى الأوضاع يكون قد منح شهادة مصنفة على أساس الأوضاع المبينة
وتعد شهادة الاختبار للمختبر بالوضع ( 6g) هي اعلى شهادة مصنفة عالميا ..

اللحام بالغاز
اللحام ومعداته Images?q=tbn:ANd9GcR1xal0xffayVRGyhh86-4mDqxveG6T9KtGbW6vyBU9fvkaIX_8

لحام الغاز هو نوع من أنواع اللحام نستخدم فيه غاز الأكسجين مع غاز آخر لتوليد الحرارة الكافية لصهر سلك اللحام.
لحام الأوكسي-أستيلين والقطع به ليس أسلوبا صعبا في اللحام، لكن هناك
بعض جوانب السلامة التي لا بد من مراعاتها عند أداء هذه العملية، مثل:

لا يجب استخدام أكثر من (1\7) (سُبع) ما تتسع له الاسطوانة من غاز في
الساعة الواحدة، فإن الاستهلاك بأكثر من هذا المعدل قد يتسبب بخروج الأسيتون داخل الاسطوانة إلى الخرطوم، وقد يصل إلى بوري اللحام.

الأسيتلين خطر عند الضغط الذي يتجاوز 15 رطل لكل بوصة مربعة، فإنه يصبح غير مستقر، وقد يتحلل مع انفجار.

التهوية الملائمة عند اللحام تساعد على تجنّب التعرض للكيماويات الغازية.

أهمية حماية العينين:

يجب ارتداء ملابس وأدوات الحماية في كل الأوقات، بما فيها حماية العينين
من الوهج والشرر المتطاير. ينبغي ارتداء نظارات حماية خاصة، لأداء وظيفتين
هما: حماية عين اللحّام، وتوفير رؤية واضحة لا تتأثر بالأدخنة المتوهجة.
في الأربعينات من القرن الماضي كان يتم ارتداء النظارات التي يستعملها
مذيبو الكوبالت في معامل السبك واستمر استعمالها حتى الثمانينيات، لكنها لم توفر حماية من الأشعة الفجائية، والأشعة فوق البنفسجية وتحت الحمراء و"الضوء الأزرق"، مما تسبب في إصابات حادة وتضررت أعين الكثيرين. في الستينيات تم استعمال نظارات الديديميوم التي صنعت أساساً من أجل نافخي الزجاج،
لكن الكثيرين اشتكوا من تضرر أعينهم من الأشعة تحت الحمراء و"الضوء
الأزرق" وحدّة الضوء الناتج من اللحام على الأعين. أما اليوم فيمكنك أن تجد
حماية ممتازة للأعين مصممة خصيصا للحام الألمونيوم بالغاز، توفر رؤية جيدة خلال أدخنة الصوديوم
المتوهجة وتوفر حماية كاملة من الأشعة فوق البنفسجية وتحت الحمراء و"الضوء
الأزرق" والأشعة الفجائية الصادمة للعين، بما يتوافق مع معيار ANSI
Z87-1989 للسلامة للعدسات ذات الاستعمال الخاص.

تسرب الغاز:

غازات الوقود الأكثف من الهواء (كالبروبان والبروبيلين والبيوتان
وغيرها) قد تتجمع في المناطق المنخفضة إذا سُمح لها بالتسرب. لذلك ولتجنب
خطر الاشتعال يجب التزام الحذر عند استخدام هذه الغازات بالقرب من السراديب
أو مصارف المجاري. وقد تتسبب الوصلات غير المحكمة بالتسرب ثم الاشتعال
أثناء الاستخدام، مما يسبب خطراً للأفراد والممتلكات.

السلامة مع الاسطوانات:

عند استخدام اسطوانات أو حاويات الوقود والأكسجين
يجب أن تكون مربوطة بإحكام إلى الحائط أو عمود رأسي أو عربة متنقلة.
اسطوانات الأكسجين تستلزم مزيدا من العناية لأن الضغط فيها قد يصل إلى 21
ميجاباسكال (3000 رطل-قوة لكل بوصة مربعة = 200 درجة ضغط جوي) عند ملئها،
فإن سقطت وارتطم صمامها بشيء وانكسر فإن الاسطوانة ستصبح كصاروخ مندفع بقوة
مميتة بدفع الأكسجين المضغوط، مما يجعله قادراً على اختراق الجدران
المبنية. لهذا السبب فمن الخطورة تحريك اسطوانة الأكسجين إلا إذا كان غطاء
صمامها مركباً بإحكام في مكانه.

توجد ثلاثة صمامات في مجموعة اللحام بالغاز: صمام الاسطوانة، وصمام
التحكم، وصمام البوري. ولكل غاز توجد هذه الصمامات الثلاثة. يوجد الغاز
داخل الاسطوانات والحاويات بضغط عالٍ. ويتم عادةً ملء اسطوانات الأكسجين
إلى 2200 رطل لكل بوصة مربعة. ووظيفة صمام التحكم تحويل الضغط العالي للغاز
إلى تدفق بضغط منخفض مناسب لعملية اللحام. لذلك يجب أن لا يستخدم الغاز ذي
الضغط العالي بصورة مباشرة للحام أبداً.

التأثر الكيميائي:

التعرض للمواد الكيميائية هو خطر – أقل وضوحا – من أخطار اللحام. فالتعرض لبعض المعادن أو أكاسيدها أو أول أكسيد الكربون
قد يؤدي إلى أضرار صحية حادة. تنتج المواد الخطرة من الوقود أو من قطعة
الشغل أو من طبقة حماية قد تكون موجودة على قطعة الشغل. يمكن تجنب الأضرار
من التعرض للكيماويات الضارة عن طريق زيادة التهوية في مكان اللحام.

الوقود الأكثر استعمالاً في عمليات اللحام بالغاز هو غاز الأستيلين، وهو
يتفاعل على مرحلتين. المرحلة الرئيسية عبارة عن تفكك الأستيلين بوجود
الأكسجين لإنتاج الحرارة وأول أكسيد الكربون وغاز الهيدروجين

CH2 + O2 → 2CO + H2

أما المرحلة الثانوية من التفاعل فيتم فيها اتحاد الهيدروجين مع أول أكسيد الكربون مع المزيد من الأكسجين لإنتاج ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء.
وعندما لا تتمكن المرحلة الثانوية من حرق كل المواد الناتجة عن المرحلة
الرئيسية فإن كميات كبيرة من أول أكسيد الكربون تنبعث من اللحام، وهذا
غالبا هو الشائع في أكثر عمليات اللحام. غاز أول أكسيد الكربون هو أيضا
ناتج رئيسي من نواتج العديد من عمليات الاحتراق الأخرى غير المكتملة.

في الغالب تكون القطع المعدنية عبارة عن سبائك من عدة معادن. وتكون معادن النحاس
والألمونيوم وغيرها مختلطة عادةً بالبريليوم، وهو معدن سام للغاية. وعندما
يتم لحام هذا المعدن أو قصه تنطلق أدخنة فيها تركيز عالٍ من هذا المعدن
السام. وكثرة التعرض للبريليوم تسفر عن ضيق التنفس والسعال المزمن ونقصان
في الوزن، مصحوباً بإرهاق وضعف عام. عناصر سبائكية أخرى كالزرنيخ والمنغنيز والفضة والألمونيوم تسبب الأمراض أيضا للذين يستنشقونها.

الطبقات التي تستعمل لتغطية المعادن هي أكثر شيوعا من ذلك أيضا. وتشمل الزنك والكادميوم والفلوريدات حيث تستخدم لحماية الحديد والفولاذ من الصدأ.
المعادن المجلفنة أيضا عليها طبقة كبيرة من الزنك. والتعرض لأكسيد الزنك
يؤدي للإصابة بمرض يسمى "حمّى أدخنة المعادن"، وتستمر المعاناة من أعراض
هذا المرض 24 ساعة فقط لكنها تظل أمراً مؤذياً. والتعرض للزنك يشبه
الانفلونزا العادية من حيث الأعراض مثل السخونة والشعور بالبرد والسعال
والإرهاق.

اللحام بالمقومة الكهربية
اللحام ومعداته 2Q==