في اختيار معدن الحشو المستخدم في اللحام من نوع Alloy 20 لأجسام الصمامات, ، والخطأ الأول هو الافتراض بأن “التوافق الكيميائي” وحده هو ما يحسم المسألة. يُستخدم السبائك 20، أو UNS N08020، لأنه يتحمل الاستخدام في بيئات حمض الكبريتيك جيدًا، ويوفر مقاومة مفيدة في بيئات حمض الكلوريد وحمض النيتريك وحمض الفوسفوريك، ويمكن عادةً تصنيعه في حالة اللحام دون الحاجة إلى معالجة حرارية بعد اللحام. يبدو هذا بسيطًا. لكن في الواقع، الأمر ليس كذلك. يعتمد اختيار مادة الحشو المناسبة على ما إذا كان الوصلة بين سبيكة 20 وسبيكة 20، أو بين سبيكة 20 وسبيكة أخرى، أو منطقة طلاء/إصلاح حيث يؤدي التخفيف إلى تغيير التركيب الكيميائي لمعدن اللحام بعيدًا عن الخصائص المقاومة للتآكل المقصودة.
بالنسبة لمعظم الوصلات المتجانسة في هيكل السيارة، وتكثيفات عنق غطاء المحرك، وإصلاحات اللحام الموضعية، فإن الإجابة الافتراضية في اختيار معدن الحشو المستخدم في اللحام من نوع Alloy 20 لأجسام الصمامات لا يزال ER320LR لعمليات تصنيع الأسلاك و E320LR بالنسبة للأقطاب المغطاة. وهذه التوصية ليست مجرد تقليد. تشير شركة «رولد ألويز» إلى أن ER320LR تُستخدم عادةً في لحام 20Cb-3/UNS N08020، بينما تلاحظ شركة «لينكولن إلكتريك» أن درجة LR تخفض مستويات الكربون والسيليكون والفوسفور والكبريت للحد من التشقق الساخن والتشققات الدقيقة. وهذا هو بالضبط السبب الذي يجعل المصنّعين ذوي الخبرة يفضلون مواد الحشو من فئة 320LR على التركيبة الكيميائية القديمة والأقل تحكمًا لـ 320، عندما تصبح القيود وحساسية التشقق مشاكل إنتاجية حقيقية.
يبدأ اختيار معدن الحشو اللحام من نوع «Alloy 20» لأجسام الصمامات بنوع الوصلة
تتسم عملية اختيار تسلسل اللحام السليم بالبساطة. أولاً، حدد تركيبة المعدن الأساسي. ثانياً، حدد ما إذا كان من الأفضل تلبية متطلبات مقاومة التآكل من خلال طبقة ملحومة متطابقة في التركيب الكيميائي أو من خلال طبقة ملحومة ذات تركيبة مفرطة في السبائك. ثالثًا، تحقق من مقدار التخفيف الذي سيحدثه تصميم الوصلة. في اللحامات ذات السبائك المتماثلة، عادةً ما يكون 320LR هو الخيار الأول لأن تركيبته الكيميائية تم تطويرها وفقًا لظروف تشغيل السبيكة 20. ومع ذلك، في الوصلات المطلية أو غير المتجانسة، يمكن أن يؤدي التخفيف الناتج عن الفولاذ الكربوني أو الفولاذ المقاوم للصدأ الآخر إلى إبعاد رواسب اللحام عن أداء مقاومة التآكل الذي كنت تعتقد أنك قد حددته. توصي شركة Rolled Alloys صراحةً بتقليل التخفيف إلى الحد الأدنى في اللحام من الجانب المطلي، بل وتشير إلى أنه يمكن استخدام مسار جذر عالي السبائك حيثما يتعين مواجهة التخفيف الناتج عن الفولاذ.
نقطة أخرى ذات أهمية في اختيار معدن الحشو المستخدم في اللحام من نوع Alloy 20 لأجسام الصمامات هو الالتزام بالضوابط العملية. توصي إرشادات التصنيع الخاصة بـ 20Cb-3 بإبقاء مدخلات الحرارة عند أدنى مستوى ممكن، لأن زيادة طاقة القوس الكهربائي لإجبار المعدن على التبلل أو تحقيق الاختراق يُعد حلاً خاطئًا. بالنسبة لجذور الأنابيب والمفاصل الأخرى ذات الاختراق الكامل، تدعو الإرشادات نفسها إلى تطهير الغاز حتى تقل نسبة الأكسجين عن 5000 جزء في المليون، وتحدد اللحام بالغاز الغازي (GTAW) باعتباره الطريقة الأنسب للإصلاح. بعبارة أخرى، لا يمكن فصل اختيار مادة الحشو عن جودة إجراءات اللحام. فاستخدام مادة استهلاكية صحيحة في طبقة جذر غير خاضعة للتحكم الجيد لا يزال ينتج عنه لحام سيئ لجسم الصمام.
جدول عملي لاتخاذ القرار بشأن مواد الحشو
| سيناريو لحام جسم الصمام | الاتجاه الموصى به لملء الفراغات | لماذا يُعد هذا الخيار الصحيح في العادة |
|---|---|---|
| اللحامات التناكبية من سبيكة 20 إلى سبيكة 20، أو اللحامات الزاوية، أو إصلاحات الهيكل القياسية | ER320LR / E320LR | الخيار المعتاد لحام 20Cb-3/UNS N08020؛ وقد صُممت التركيبة الكيميائية لـ LR بهدف الحد من التشقق الحراري والتشققات الدقيقة مع الحفاظ على مقاومة التآكل. |
| المقاطع السميكة أو المقيدة من سبيكة 20 التي يُعد فيها التحكم في التشققات أمرًا بالغ الأهمية | ER320LR، وعادةً ما تكون مصحوبة بطبقات جذر أو إصلاح باستخدام تقنية GTAW | توصي إرشادات التصنيع باستخدام مدخلات حرارية منخفضة وتقنية GTAW في عمليات الإصلاح؛ كما أن درجة نقاء 320LR تعزز قابلية اللحام مقارنةً بمواد التعبئة التقليدية من نوع 320. |
| أجزاء هيكلية من سبيكة 20 مغلفة بالفولاذ أو قطع مُعاد تصنيعها مع وجود تخفيف لا مفر منه في محتوى الفولاذ | ER320LR للطبقات المطلية؛ لا يُنصح باستخدام طبقة عازلة/جذر ذات نسبة سبيكة أعلى إلا إذا كان التأهيل يبرر ذلك | تحدد شركة «رولد ألايويز» استخدام ER320LR/E320LR في الجانب المطلي، مع السماح في الوقت نفسه باستخدام جذر عالي السبائك لمواجهة تخفيف الفولاذ في حالات محددة. |
| تراكب مكونات الصمام أو اللحام الانتقالي حيث يلزم وجود هامش أوسع لمقاومة التآكل الموضعي | يمكن النظر في استخدام ENiCrMo-3 | يُستخدم NiCrMo-3 على نطاق واسع في عمليات التكسية بسبائك النيكل، ويُشار إليه على وجه التحديد في أعمال التكسية لمكونات الصمامات والجزء الداخلي للأنابيب، حيث يتميز بمقاومة عالية للتآكل النقطي والتآكل التوتري (SCC). |
| مشكلة غير واضحة تتعلق بمفصل غير متطابق أو خدمة مختلطة شديدة التعقيد | لا تختر بناءً على العادة؛ بل اشترط موافقة المستخدم النهائي على نظام WPS | تشير شركة «رولد ألايويز» إلى أن الاختيار النهائي لمواد الحشو المستخدمة في الوصلات غير المتجانسة يجب أن يحظى بموافقة المستخدم النهائي وأن يكون معتمدًا من قِبل الشركة المصنعة. |
عندما يتعين اختيار معدن ملء اللحام من نوع Alloy 20 لأجسام الصمامات، يجب أن يتجاوز هذا المعدن نوع 320LR
وهذا هو المكان الذي تظل فيه العديد من المقالات سطحية للغاية. لا يُعد ENiCrMo-3 عادةً خياري الأول عند إجراء عملية لحام بسيطة لجسم الصمام من سبيكة 20 إلى سبيكة 20. تعتبر مادة 320LR أقرب إلى التركيب المعدني المقصود لـ«Alloy 20»، وهي نقطة البداية المعتمدة لتلك المهمة. لكن اختيار معدن الحشو المستخدم في اللحام من نوع Alloy 20 لأجسام الصمامات تتغير عندما لا يصبح اللحام متجانسًا تمامًا. إذا كنت تقوم بإنشاء طبقة انتقالية، أو تغطية مكون ما، أو تأهيل وصلة حيث تكون بيئة الخدمة أقل تسامحًا مما يوحي به اختيار السبيكة الأساسية وحدها، فإن NiCrMo-3 تصبح خيارًا هندسيًا جادًا لأنها سبيكة تكسية معترف بها لمكونات الصمامات وتوفر مقاومة قوية للتآكل النقطي والتشقق الناتج عن الإجهاد.
ومع ذلك، لا تستخدم ENiCrMo-3 كـ“ترقية” سهلة دون التحقق من منطق مقاومة التآكل. ففي بعض حالات تخفيف الفولاذ حول طلاء السبيكة 20، تشير إرشادات التصنيع المنشورة في الواقع إلى استخدام مادة جذر من فئة C-22 بدلاً من افتراض أن سبيكة نيكل واحدة تناسب كل واجهة. لذا فإن السؤال الحقيقي في اختيار معدن الحشو المستخدم في اللحام من نوع Alloy 20 لأجسام الصمامات السؤال ليس “ما هو الحشو الأقوى؟”، بل هو: “ما هي التركيبة الكيميائية المترسبة التي تظل الأقرب إلى متطلبات مقاومة التآكل بعد أخذ عوامل التخفيف، والتقييد، وإدخال الحرارة، ودورات الإصلاح في الاعتبار؟” هذا هو السؤال الذي يجب أن تجيب عليه عملية تأهيل إجراءات اللحام (WPS) المختصة.
قبل تجميد أوامر الشراء، كنت أتحقق من خمسة عناصر: تقارير تحليل المعادن الأساسية (MTRs)، وسبائك التوصيل عند كل واجهة لحام، والتركيب الكيميائي الفعلي أثناء الخدمة، واستراتيجية التخفيف المسموح بها، وشهادة مواد الحشو على مستوى الدفعة. وتوصي شركة «Rolled Alloys» على وجه التحديد بأن يحصل المستخدم النهائي على أوراق تحليل المصنع الخاصة بمواد «Alloy 20» ومعادن الحشو المستخدمة في عملية التصنيع. بالنسبة لمصنعي الصمامات ومشتري خدمات الهندسة والمشتريات والبناء (EPC)، فإن هذه الأوراق ليست مجرد إجراءات إدارية روتينية؛ بل هي جزء من عملية التحكم في مخاطر التآكل.
الخاتمة
بالنسبة لمعظم عمليات اللحام في مجال الإنتاج،, اختيار معدن الحشو المستخدم في اللحام من نوع Alloy 20 لأجسام الصمامات ينبغي أن تبدأ بـ ER320LR/E320LR, ، وليس باستخدام حشو نيكل عادي، ولا بناءً على تخمين يعتمد على التوافر. انتقل إلى ENiCrMo-3 فقط عندما تبرر وظيفة الوصلة، أو نمط التخفيف، أو هامش التآكل حقًّا استخدام مادة ملء فائقة السبائك. وإذا كان جسم الصمام يتضمن واجهات غير متجانسة، أو أجزاء مغلفة، أو عمليات لحام إصلاح متكررة، فإن قرار اختيار مادة الملء يجب أن يستند إلى إجراءات اللحام (WPS) المعتمدة، مدعومة بمنطق التآكل، وليس إلى عادات الشراء.
إذا كنت تقوم بتقييم رسم هيكل الصمام أو خطة الإصلاح أو مواصفات إجراءات اللحام (WPS) الخاصة بالخدمة التي تستخدم سبيكة 20، فيمكن لشركة 28Nickel مساعدتك في مراجعة تصميم الوصلة واختيار مادة الحشو وحزمة الوثائق قبل تحديد المواد الاستهلاكية.
أسئلة وأجوبة ذات صلة
1. أيهما أفضل لخياطة جسم الصمام القياسي المصنوع من سبيكة 20: ER320LR أم ENiCrMo-3؟
بالنسبة لخط التماس العادي بين سبائك 20 وسبائك 20،, ER320LR وعادةً ما تكون هذه هي نقطة البداية الأفضل لأنها تمثل الاتجاه القياسي لملء الفراغات في مادة 20Cb-3/UNS N08020، كما أن تركيبتها الكيميائية ذات المحتوى المتبقي المنخفض مصممة للحد من التشقق الحراري. ENiCrMo-3 يكون هذا أكثر ملاءمةً عندما يكون اللحام بمثابة طبقة تغطية، أو انتقال، أو تعزيز لحافة مقاومة التآكل، بدلاً من أن يكون مجرد وصلة من سبيكة مطابقة.
2. هل تتطلب سبيكة 20 عادةً معالجة حرارية بعد اللحام عقب لحام جسم الصمام؟
عادةً لا. تشير البيانات المنشورة عن سبيكة Alloy 20 إلى أن المنتجات الملحومة تُستخدم عادةً دون معالجة حرارية بعد اللحام، كما تحذر إرشادات التصنيع من أن المعالجة الحرارية لتخفيف الإجهاد في سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ أو سبائك النيكل غالبًا ما تكون غير فعالة أو حتى ضارة في ممارسات اللحام.
3. ما هو أكبر خطأ في عملية اللحام عند تصنيع جسم الصمام المصنوع من السبائك 20؟
التعامل مع اختيار مادة الحشو على أنه اختيار من الكتالوج بدلاً من اعتباره مشكلة تتعلق بالتخفيف والتآكل. فكل من انخفاض مدخلات الحرارة، والتطهير النظيف، واختيار فئة مادة الحشو الصحيحة، عوامل مهمة مجتمعة. وحتى مع استخدام مادة الحشو المناسبة، فإن سوء التحكم في الأكسجين عند الجذر أو التخفيف المفرط يمكن أن يقوض الأداء المقاوم للتآكل.