يمكنك لحام الفولاذ المقاوم للصدأ من النوع 304 إلى النوع 316. كلاهما من الفولاذ الأوستنيتي من سلسلة 300، ويتمتعان بخصائص ميكانيكية متشابهة، ويمكن لحامهما بسهولة باستخدام العمليات القياسية. يكمن القرار الأساسي في عملية اللحام بين النوعين 304 و316 في نوع معدن الحشو: استخدم ER308L للنوع 304، وER316L للنوع 316، وER316L (أو ER309LMo) لوصلة اللحام بين النوعين 304 و316، لأن اللحام يجب أن يتوافق مع مقاومة التآكل للنوع الأساسي الذي تم اختياره من أجله.
قم بلحام الفولاذ 304 باستخدام ER308L والفولاذ 316 باستخدام ER316L، ويُفضل دائمًا استخدام الأنواع منخفضة الكربون "L" في البيئات المسببة للتآكل. يكمن الفرق في نسبة الموليبدينوم في الفولاذ 316: إذ يحتوي على 2-3% موليبدينوم، بينما لا يحتوي الفولاذ 304 عليه إطلاقًا، وبالتالي يصبح اللحام باستخدام مادة الحشو الخاطئة نقطة ضعف معرضة لهجوم الكلوريدات.
تبدو هذه القاعدة بسيطة، لكن معظم حالات فشل اللحام تعود إلى خطأين لا يُظهرهما مخطط مواد اللحام. الأول هو التحكم في الحرارة: ترك الوصلة في نطاق التحسس الحراري (425-870 درجة مئوية) لفترة طويلة جدًا يسمح بتكوّن كربيدات الكروم عند حدود الحبيبات، مما يُضعف مقاومة التآكل. أما الثاني فهو التشطيب: إهمال عملية التنظيف العكسي أو التخميل بعد اللحام يُدمر الطبقة الواقية التي تعتمد عليها جودة المعدن.
لنأخذ مثالاً على ذلك ماركوس، صاحب ورشة لحام قام بلحام درابزين من الفولاذ المقاوم للصدأ 316 لمشروع ساحلي باستخدام حشو من الفولاذ المقاوم للصدأ 308 لأنه كان أرخص ومتوفراً في الشاحنة. بدت اللحامات نظيفة. بعد ثمانية عشر شهراً، ظهرت حفر دقيقة على طول حواف اللحام، حيث كان المعدن المترسب يفتقر إلى الموليبدينوم.
رفض العميل الدفعة، وكانت تكلفة إعادة العمل أعلى بكثير من وفورات المواد المالئة. كانت الدرجة الأساسية صحيحة، لكن المادة المستهلكة لم تكن كذلك.
هذا الدليل مُعدٌّ خصيصًا للمصنّعين المحترفين ولهواة اللحام المهرة الذين يحتاجون إلى اختيار مادة الحشو المناسبة، وتحديد المعايير الصحيحة، واتباع خطوات ما بعد اللحام عند لحام الفولاذ المقاوم للصدأ من النوعين 304 و316. يتناول الدليل اختيار مادة الحشو، والتحسيس، وتآكل اللحام، ودرجة الحرارة المُدخلة، ودرجة حرارة ما بين اللحامات، والتنظيف الخلفي، والتخميل. للاطلاع على المزيد من المعلومات حول أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ، يُرجى مراجعة دليلنا الشامل للفولاذ المقاوم للصدأ.
الوجبات السريعة الرئيسية
- قم بلحام 304 باستخدام حشو ER308L و 316 باستخدام حشو ER316L؛ بالنسبة لوصلة 304 إلى 316، استخدم ER316L (أو ER309LMo حيث يكون التحكم في التخفيف مهمًا).
- استخدم درجات L منخفضة الكربون (304L، 316L) وحشوات L كلما تعرض اللحام للتآكل أو الكلوريد.
- حافظ على مدخلات الحرارة عند أو أقل من 1.5 كيلوجول/مم ودرجة حرارة ما بين الممرات أقل من 150 درجة مئوية (100 درجة مئوية للخدمة الحرجة) لتجنب التحسس.
- لا يلزم التسخين المسبق للفولاذ 304 أو 316 إلا في الأجزاء السميكة جدًا التي يزيد سمكها عن 50 مم.
- قم بتنظيف الأنابيب وجذورها من الخلف باستخدام غاز الأرجون، وحافظ على لون الحرارة فضيًا أو قشيًا، ثم قم بالتخليل والتخميل.
- بعد اللحام، يتمتع الفولاذ 316 بميزة مقاومة التنقر الكلوريدي مقارنة بالفولاذ 304 فقط إذا كانت رواسب اللحام نفسها تحتوي على الموليبدينوم.
هل يمكنك لحام الفولاذ المقاوم للصدأ من النوع 304 إلى النوع 316؟
نعم. كلا النوعين 304 و316 من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، ويمكن لحامهما بسهولة باستخدام عمليات اللحام القياسية مثل TIG وMIG واللحام بالقضيب. ولأن هذين النوعين يقعان ضمن نطاق التآكل الجلفاني، فلا يوجد خطر يُذكر للتآكل الجلفاني عند الوصلة في ظروف التشغيل العادية.
ما يجب عليك تحديده هو معدن الحشو. يصبح معدن اللحام جزءًا من نظام مقاومة التآكل، لذا يجب أن يتمتع بمقاومة للتآكل لا تقل عن متطلبات التطبيق. بالنسبة لمعظم وصلات اللحام من النوع 304 إلى 316، يُعدّ ER316L الخيار العملي ، لأنه يحافظ على الموليبدينوم في معدن اللحام. يوصي بعض المهندسين باستخدام ER309LMo عندما يرغبون في تحكم أدق في التركيب الكيميائي للحام المخفف في ظروف التشغيل الصعبة.
لذا، فإن لحام الفولاذ المقاوم للصدأ من النوع 304 إلى النوع 316 ليس مشكلة معدنية، بل هو مشكلة تتعلق باختيار المواد المستهلكة. للاطلاع على مقارنة أوسع بين النوعين بناءً على هذا القرار، يُرجى مراجعة مقارنتنا الكاملة بين الفولاذ المقاوم للصدأ من النوع 304 والنوع 316.
ما الفرق بين لحام الفولاذ 304 ولحام الفولاذ 316؟
يتم لحام النوعين بشكل متطابق تقريبًا. كلاهما من الفولاذ الأوستنيتي، وكلاهما يتمتع بنفس الحد الأدنى لقوة الشد البالغة 515 ميجا باسكال (75 كيلوباسكال)، وكلاهما يقبل نفس العمليات ونفس الإعدادات تقريبًا. يكمن الاختلاف الجوهري في تركيبة اللحام المستخدم وظروف الخدمة التي يجب أن يتحملها الوصل.
الفرق في الموليبدينوم
يحتوي الفولاذ 304 على 18% كروم و8% نيكل. أما الفولاذ 316 فيحتوي على 16% كروم، و10-14% نيكل، و2-3% موليبدينوم. يُكسب الموليبدينوم الفولاذ 316 مقاومته الفائقة للتنقر الناتج عن الكلوريدات والتآكل الشقوقي.
| العنصر | 304 (أونس S30400) | 316 (أونس S31600) | لماذا يُعد ذلك مهماً في اللحام؟ |
|---|---|---|---|
| الكروم | 18-20٪ | 16-18٪ | يشكل طبقة أكسيد خاملة تقاوم التآكل. |
| النيكل | 8-10.5٪ | 10-14٪ | يدعم البنية الأوستنيتية وقابلية اللحام. |
| الموليبدينوم | بدون سلوفان | 2-3٪ | يحسن مقاومة التآكل الناتج عن الكلوريد والتآكل الشقوقي. |
| الكربون (الحد الأقصى) | 0.08% | 0.08% | يزيد من خطر التحسس أثناء اللحام؛ بينما تقلل درجات L من هذا الخطر. |
عند لحام الفولاذ 316 باستخدام مادة حشو لا تحتوي على الموليبدينوم، يتصرف معدن اللحام المترسب بشكل مشابه للفولاذ 304. في البيئات الغنية بالكلوريدات، يصبح هذا اللحام أول موضع للتآكل. لذا، فإن مطابقة مادة الحشو مع درجة الفولاذ الأساسي تحافظ على مقاومة التآكل التي حددها المصمم.
كيف تختلف درجات اللحام
عمليًا، لا يوجد فرق يُذكر في كيفية لحام الفولاذ المقاوم للصدأ من النوعين 304 و316. كلاهما أكثر حساسية للحرارة من الفولاذ الكربوني، لأن الفولاذ المقاوم للصدأ ينقل الحرارة بنسبة ثلث كفاءة الفولاذ الكربوني تقريبًا، أي حوالي 15 واط/متر·كلفن مقابل 50 واط/متر·كلفن للفولاذ الكربوني. تتركز الحرارة عند نقطة الالتقاء، مما يُوسع المنطقة المتأثرة بالحرارة ويزيد من التشوه. ينطبق هذا على كلا النوعين، ولذلك فإن التحكم في الحرارة أهم من اسم السبيكة.
304L و 316L: لماذا يُعد حرف L مهمًا في اللحام
تُحدد درجات L نسبة الكربون بحد أقصى 0.03%، مقارنةً بـ 0.08% للدرجات القياسية. انخفاض نسبة الكربون يعني انخفاض ترسب كربيد الكروم أثناء اللحام، وهو تحديدًا آلية التحسس. بالنسبة لأي قطعة ملحومة ستتعرض للتآكل، يُعدّ الفولاذ 304L أو 316L الخيار الأمثل. توفر العديد من المصانع موادًا معتمدة بشهادتين 304/304L أو 316/316L، والتي تستوفي كلا الحدين الكيميائيين دون أي تكلفة إضافية.
للحصول على مقارنة مفصلة بين درجات الفولاذ منخفض الكربون، راجع دليلنا حول الفولاذ المقاوم للصدأ 304L مقابل 316L.
مخطط اختيار معدن الحشو للفولاذ 304 مقابل الفولاذ 316
يُعد اختيار مادة الحشو أهم قرار في لحام الفولاذ المقاوم للصدأ 304 مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ 316. استخدم هذا الجدول كنقطة انطلاق:
| مشترك | لحام TIG / MIG | القطب الكهربائي |
|---|---|---|
| 304 / 304L لنفسه | ER308L | E308L-16 |
| 316 / 316L لنفسه | ER316L | E316L-16 |
| من 304 إلى 316 (غير متشابهة) | ER316L (ER309LMo للتحكم في التخفيف) | E316L-16 |
| من الفولاذ المقاوم للصدأ إلى الفولاذ الكربوني | ER309L / ER309LMo | E309L-16 / E309LMo-16 |
ER308L لـ 304
يُعدّ ER308L مادة الحشو القياسية للفولاذ 304 و304L. يحتوي على نسبة أعلى قليلاً من الكروم والنيكل مقارنةً بالمعدن الأساسي لتعويض التخفيف الناتج عن حوض اللحام، بحيث تتطابق مقاومة المادة النهائية للتآكل مع مقاومة المعدن الأصلي. بالنسبة للفولاذ 304 المستخدم في صناعات الأغذية والألبان والتخمير، يُعدّ E308L-17 خيارًا شائعًا للحام بالقضيب.
ER316L لـ 316
يحتوي الفولاذ ER316L على ما يقارب 2.5% من الموليبدينوم، ولذلك يجب استخدامه مع الفولاذ 316 في أي تطبيق تتطلب فيه مقاومة التآكل. فبدون الموليبدينوم في طبقة اللحام، يفتقر معدن اللحام إلى الخاصية التي تم تحديدها للفولاذ الأساسي. أما في لحام MIG، فيُضاف السيليكون إلى ER316LSi لتحسين التبلل والسيولة.
مقارنة بين ER316L و ER309LMo للمفاصل غير المتشابهة
بالنسبة لوصلة بين الفولاذ 304 و316، يُعدّ ER316L الخيار الأكثر شيوعًا لأنه يحافظ على الموليبدينوم في اللحام. يُفضّل بعض المهندسين استخدام ER309LMo، الذي يحتوي على نسبة أعلى من السبائك، عند الرغبة في التحكم في التركيب الكيميائي لوصلة مخففة للغاية. كلا الخيارين مقبول في معظم التطبيقات؛ يُنصح بالتأكد من الاختيار من خلال إجراء لحام معتمد عند الحاجة إلى وصلة بالغة الأهمية.
لحام الفولاذ المقاوم للصدأ إلى الفولاذ الكربوني
يُعدّ وصل الفولاذ المقاوم للصدأ بالفولاذ الكربوني حالةً مختلفة. استخدم ER309L (أو ER309LMo لوصل 316 بالفولاذ الكربوني) لإنتاج لحام يمتصّ التخفيف من كلا الجانبين دون تشقق. لا يُنصح باستخدام حشو 308 أو 316 العادي لهذا النوع من الوصلات لأن الفولاذ الكربوني يُخفف اللحام وقد يُسبب تشققه. يُستخدم هذا النوع من الوصلات بكثرة في أنابيب العمليات وتصنيع الهياكل، لذا يجب مراعاته في نفس القرار.
هل تحتاج إلى مساعدة في اختيار المواد والمستهلكات المناسبة لمشروعك؟ يمكن لفريق الاستشارات الفنية لدينا مساعدتك في مواءمة الدرجة والحشو والإجراءات مع ظروف الخدمة الخاصة بك.
ما هو التحسس ولماذا يسبب تآكل اللحام؟
يُعدّ التحسس الخطر الرئيسي للتآكل عند لحام الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي القياسي (غير L). وهو عيب غير مرئي في اللحام، ولا يمكن إصلاحه لاحقًا. لذا، يجب منعه أثناء عملية اللحام.
آلية التحسيس (425-870 درجة مئوية)
عند تسخين الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي إلى نطاق يتراوح بين 425 و870 درجة مئوية (800-1600 درجة فهرنهايت)، ينتشر الكربون إلى حدود الحبيبات ويتفاعل مع الكروم لتكوين كربيدات الكروم، وخاصة Cr23C6. ولأن الكربون يتحرك أسرع بكثير من الكروم في الفولاذ، تتشكل منطقة ضيقة مستنفدة من الكروم بجوار كل حد من حدود الحبيبات.
عندما ينخفض تركيز الكروم الموضعي إلى ما دون 10.5-12% تقريبًا، لا يمكن للطبقة الواقية أن تتشكل، ويصبح المعدن عرضةً للتآكل بين الحبيبات. ويبلغ معدل التحسس ذروته عند درجة حرارة تتراوح بين 650 و675 درجة مئوية، حيث يمكن أن يتحسس الفولاذ في غضون دقائق.
تآكل اللحام في المنطقة المتأثرة بالحرارة
يُعرف تآكل اللحام بأنه تآكل بين الحبيبات يظهر على شكل خط أو خطين متوازيين مع اللحام، على بُعد بضعة ملليمترات داخل المنطقة المتأثرة بالحرارة. يُحدث اللحام تدرجًا حراريًا على الصفيحة المحيطة. يكون المعدن عند خط الانصهار ساخنًا بدرجة كافية لتلف الكربيدات. ولكن على مسافة قصيرة، تنخفض درجة الحرارة القصوى إلى نطاق التحسس وتبقى لفترة كافية لترسيب الكربيدات أثناء التبريد. والنتيجة هي مسار تآكل رفيع بجانب اللحام.
كيف تمنع درجات L التحسس
يؤدي خفض نسبة الكربون من 0.08% إلى 0.03% إلى تغيير جذري في منحنى حساسية الزمن ودرجة الحرارة، يصل في كثير من الحالات إلى 100 ضعف عند نفس درجة الحرارة. ببساطة، تقل كمية الكربون المتاحة لتكوين كربيدات الكروم خلال دورة اللحام العادية. لهذا السبب، يُعدّ الفولاذ 304L و316L الخيار الأمثل للأنابيب الملحومة، وأوعية الضغط، والهياكل الملحومة بكثافة في البيئات المسببة للتآكل.
عندما تكون الدرجات القياسية مقبولة
يُعدّ الفولاذ المقاوم للصدأ من النوعين 304 و316 مناسبًا للاستخدام في ظروف معتدلة، أو عندما لا تكون البيئة مُسببة للتآكل، أو عندما يكون اللحام رقيقًا ويبرد بسرعة بحيث لا يتعرض لفترة طويلة لتأثيرات التآكل. أما في حال وجود الكلوريدات أو الأحماض أو ارتفاع درجة الحرارة، فيُنصح باستخدام الفولاذ من النوع L. للاطلاع على خصائص الفولاذ الأساسي التي تُبرر هذا الاختيار، يُرجى مراجعة دليلنا للفولاذ المقاوم للصدأ من النوع 304 ودليلنا للفولاذ المقاوم للصدأ من النوع 316.
معايير اللحام 304 مقابل 316: التسخين المسبق، مدخلات الحرارة، ودرجة الحرارة بين الطبقات
يُعدّ التحكم في الحرارة عاملاً حاسماً في نجاح عملية اللحام، إذ يُمكّن من ضمان بقاء اللحام سليماً، بينما يؤدي فشله إلى انهياره دون أي مشاكل. تنطبق المعايير المذكورة أدناه على كلٍ من الفولاذ المقاوم للصدأ 304 والفولاذ المقاوم للصدأ 316.
متطلبات التسخين المسبق
لا يتطلب التسخين المسبق للفولاذ المقاوم للصدأ من النوعين 304 أو 316 إلا في المقاطع السميكة جدًا التي يزيد سمكها عن 50 مم تقريبًا. في الواقع، يُعدّ التسخين المسبق للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي غير مُجدٍ، إذ يُطيل مدة بقاء المادة في نطاق التحسس. في حال استخدام التسخين المسبق، يجب ألا تتجاوز درجة حرارته 150 درجة مئوية، والتحقق من ذلك من خلال إجراء معتمد.
التحكم في مدخلات الحرارة
توصي المواصفة الأوروبية EN 1011-3 بحد أقصى لمدخلات الحرارة يبلغ حوالي 1.5 كيلوجول/مم للفولاذ الأوستنيتي في ظروف التآكل. ويزداد خطر التحسس بشكل حاد عند تجاوز 2.5 كيلوجول/مم.
استخدم خرزات اللحام المتسلسلة بدلاً من الخرزات العريضة، لأن التضفير يزيد من مدخلات الحرارة ويوسع المنطقة المتأثرة بالحرارة. قلل عدد مرات اللحام، لأن كل إعادة تسخين لمنطقة اللحام السابقة تضيف وقتًا إضافيًا في نطاق التحسس.
درجة الحرارة بين الممرات
حافظ على درجة حرارة منطقة اللحام بين الطبقات أقل من 150 درجة مئوية، وأقل من 100 درجة مئوية في التطبيقات التي تتطلب مقاومة عالية للتآكل. تؤدي درجات الحرارة المرتفعة بين الطبقات إلى إبقاء المنطقة الساخنة ساخنة لفترة أطول، مما يزيد من مدة بقاء درجة الحرارة عند هذه الدرجة في الوصلات متعددة الطبقات. قِس درجة الحرارة باستخدام مقياس حرارة تلامسي أو عصي قياس الحرارة على بُعد 25 مم على الأقل من اللحام.
| معامل | 304 | 316 | التوجيهات الإرشاديّة |
|---|---|---|---|
| سخن | غير مطلوب (باستثناء الأجزاء التي يزيد طولها عن 50 مم) | غير مطلوب (باستثناء الأجزاء التي يزيد طولها عن 50 مم) | لا تتجاوز درجة الحرارة 150 درجة مئوية |
| مدخلات الحرارة | ≤1.5 كيلوجول/مم في خدمة مقاومة التآكل | ≤1.5 كيلوجول/مم في خدمة مقاومة التآكل | ≥2.5 كيلوجول/مم يمثل خطرًا عاليًا |
| درجة الحرارة بين الممرات | ≤150 درجة مئوية (100 درجة مئوية درجة حرجة) | ≤150 درجة مئوية (100 درجة مئوية درجة حرجة) | تُعتبر درجة الحرارة التي تزيد عن 250 درجة مئوية عالية الخطورة |
| تقنية الخرز | خرز خيطي | خرز خيطي | تجنبي الأقمشة ذات النسيج العريض |
هذه القيم هي نقاط انطلاق. ينبغي أن تحكم مواصفات إجراءات اللحام المؤهلة (WPS)، والتي عادة ما تكون وفقًا للقسم التاسع من الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين (ASME)، عمليات اللحام في الإنتاج.
عمليات اللحام للفولاذ 304 و 316
جميع العمليات القياسية تعمل على كلا النوعين. يعتمد الاختيار على السماكة والموقع وحجم الإنتاج.
تيغ (GTAW)
يُفضّل استخدام تقنية اللحام بالقوس الكهربائي المحمي بالغاز الخامل (TIG) للفولاذ المقاوم للصدأ الذي يقل قطره عن ربع بوصة تقريبًا، وللأنابيب ذات الجدران الرقيقة. استخدم قطبية تيار مستمر سالبة، وتغطية كاملة بغاز الأرجون بمعدل تدفق يتراوح بين 15 و20 قدمًا مكعبًا في الساعة، و2% من التنجستن المُعالج باللانثانوم والمُشذّب بدقة. توفر تقنية TIG تحكمًا دقيقًا في الحرارة وخرزات لحام نظيفة وقابلة للتحكم، وهو أمر بالغ الأهمية في التطبيقات التي تتطلب مقاومة للتآكل.
ميغ (GMAW)
تُناسب تقنية اللحام بالقوس المعدني المحمي بالغاز (MIG) المقاطع السميكة وعمليات الإنتاج المكثفة. ويُستخدم عادةً غاز حماية ثلاثي غني بالهيليوم، مثل 90% هيليوم، 7.5% أرجون، و2.5% ثاني أكسيد الكربون، وكذلك 98% أرجون، 2% ثاني أكسيد الكربون. وتُقلل تقنية اللحام بالقوس المعدني المحمي بالغاز النبضي من الحرارة المُدخلة، وهي مناسبة تمامًا للفولاذ المقاوم للصدأ.
عصا (SMAW)
تُستخدم لحامات القوس الكهربائي في الإصلاحات الميدانية حيث يكون استخدام الغاز الواقي غير عملي. يجب مطابقة القطب الكهربائي مع المعدن الأساسي، والحفاظ على طول القوس قصيرًا للحد من امتصاص النيتروجين والمسامية.
جدول إعدادات لحام TIG للمبتدئين
| سمك المواد | التنغستن | قطر الحشو | شدة التيار (TIG) | تدفق الغاز |
|---|---|---|---|---|
| 1/16 (1.6 ملم) | 1 / 16 " | 1 / 16 " | 40-80 A | 15-20 CFH |
| 1/8 (3.2 ملم) | 3 / 32 " | 1/16 أو 3/32 ″ | 80-130 A | 15-20 CFH |
| 1/4 (6.4 ملم) | 3 / 32 " | 3 / 32 " | 130-180 A | 20 فرنك سويسري |
لاحظت عائشة، وهي فنية لحام تتعلم لحام TIG على صفائح 304، أن لحاماتها تتحول إلى اللون الأزرق بغض النظر عن كيفية ضبطها لشدة التيار. لم يكن الحل في الإعدادات، بل في سرعة اللحام: كانت تتحرك ببطء شديد، مما أبقى حوض اللحام ساخنًا وترك اللحام في منطقة التلوين الحراري.
بمجرد أن زادت سرعة الحركة وحافظت على قوس قصير، أصبحت الخرزات فضية اللون واختفت المسامية. تعتمد كمية الحرارة المُدخلة على سرعة الحركة، وليس فقط على إعداد القرص.
التنظيف الخلفي والتحكم في درجة اللون بالحرارة
التنظيف العكسي للأنابيب والمواسير
بالنسبة للأنابيب الملحومة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 304 أو 316 والتي ستلامس مواد أكالة، يُعدّ التنظيف العكسي بغاز الأرجون ضروريًا. فبدونه، يتأكسد جانب الجذر، وهي حالة تُعرف باسم "التحلّل"، ويؤدي هذا التأكسد إلى تدمير مقاومة التآكل بشكل لا يمكن استعادته بالكامل عن طريق التخليل. يُنصح بالتنظيف بمعدل تدفق يتراوح بين 10 و15 قدمًا مكعبًا في الساعة حتى ينخفض مستوى الأكسجين داخل الأنبوب إلى أقل من 100 جزء في المليون تقريبًا قبل لحام طبقة الجذر. لمزيد من المعلومات حول اختيار الأنابيب، يُرجى مراجعة دليلنا حول أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ 304 و316 ، وللحصول على معلومات حول توريد ومواصفات الأنابيب الملحومة، يُرجى الاطلاع على منتجاتنا من أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ.
دليل ألوان التظليل الحراري
يدل لون اللحام على مدى الأكسدة التي حدثت. المقياس أدناه هو الطريقة القياسية لتقييمها.
| لون | تقدير |
|---|---|
| فضي | مثالي؛ الحد الأدنى من الأكسدة |
| قش / ذهبي فاتح | مقبول في معظم الخدمات |
| ازرق | هامشي؛ مقاومة التآكل منخفضة |
| أرجواني / أسود | غير مقبول في البيئات المسببة للتآكل |
يشير اللون الأزرق أو البنفسجي الداكن الناتج عن الحرارة إلى أن اللحام تعرض لحرارة عالية لفترة طويلة جدًا، مما أدى إلى تآكل طبقة أكسيد الكروم. يجب إزالة هذا اللون ميكانيكيًا أو بالتخليل، والتأكد من سلامة السطح بإجراء اختبار مقبول عند الحاجة.
إزالة التظليل الحراري
أزل اللون الناتج عن الحرارة بالتنظيف الميكانيكي أو التخليل. استخدم أدوات مخصصة للفولاذ المقاوم للصدأ فقط. فرشاة سلكية من الفولاذ الكربوني تُرسب جزيئات الحديد في السطح، وهذه الجزيئات تصدأ أثناء الاستخدام، مُنتجةً خطوط صدأ غالبًا ما تُشخص خطأً على أنها عيب في السبيكة. خصص عجلات التجليخ والفرش والمبارد لأعمال الفولاذ المقاوم للصدأ فقط.
المعالجة اللاحقة للحام: التخليل والتخميل
لماذا يُعد التخميل مهمًا؟
تؤدي عملية اللحام إلى تدمير طبقة أكسيد الكروم التي تمنح الفولاذ المقاوم للصدأ مقاومته للتآكل. أما التخميل، الذي يتم وفقًا لمعياري ASTM A380 أو A967، فيزيل الحديد الحر من السطح ويسمح بتكوين طبقة أكسيد غنية بالكروم من جديد. بالنسبة للفولاذ 316 المستخدم في بيئات الكلوريد، غالبًا ما يكون التخليل متبوعًا بالتخميل ضروريًا.
التخليل مقابل التخميل
تستخدم عملية التخليل مزيجًا من حمض النيتريك وحمض الهيدروفلوريك لإزالة قشور اللحام، واللون الناتج عن الحرارة، وطبقة رقيقة من المعدن الملوث. أما عملية التخميل فتستخدم حمض النيتريك أو حمض الستريك لإزالة الحديد الحر وتعزيز تكوين طبقة الأكسيد. في بيئات اللحام الكثيفة والمعرضة للتآكل، يكون التسلسل عادةً هو التخليل أولًا، ثم التخميل.
تكلفة تخطيها
نادراً ما يحدث العطل فوراً. فقد لاحظ أحد فنيي تصنيع السفن، الذي نظف 316 لحاماً بفرشاة من الفولاذ الكربوني، ظهور خطوط الصدأ في غضون أسابيع؛ إذ كان الحديد المدمج، وليس السبيكة، هو المتآكل. وكان اللحام نفسه سليماً. والدرس المستفاد هو أن حالة سطح اللحام بعد اللحام جزء لا يتجزأ من جودة اللحام، وليست أمراً ثانوياً.
عيوب اللحام الشائعة وكيفية إصلاحها
| خلل | سبب | حل |
|---|---|---|
| التحسس/تدهور اللحام | التعرض المفرط لدرجة حرارة تتراوح بين 425 و870 درجة مئوية | استخدم درجات L، وتحكم في مدخلات الحرارة والوصلات البينية |
| تكسير ساخن | محتوى الفريت منخفض جدًا أو مرتفع جدًا | حافظ على الفريت ضمن نطاق 3-10 FN، وقم بمطابقة الحشو |
| المسامية | التلوث، وضعف تغطية الغاز | نظف المعدن الأساسي، وتحقق من التدريع، وحافظ على قوس قصير |
| إنتاج السكر (أكسدة الجذور) | لا يوجد تصريف عكسي على الأنبوب/الخرطوم | قم بالتنقية العكسية باستخدام الأرجون حتى يصبح تركيز الأكسجين أقل من 100 جزء في المليون |
| تشويه | الحرارة الزائدة، وضعف ضبط النفس | انخفاض مدخلات الحرارة، تثبيت محكم، تسلسل |
| خطوط الصدأ على اللحامات | تلوث فرشاة الفولاذ الكربوني | استخدم أدوات مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ فقط، وقم بعملية التخميل بعد اللحام. |
يستحق التصدع الساخن إشارة خاصة. صُممت الحشوات الأوستنيتية مثل 308 و316 بحيث تترك كمية محددة من الفريت المتبقي، عادةً ما بين 3 و10 أرقام فريت، في الرواسب. يمنع هذا الفريت التصدع الساخن أثناء التصلب. أما الحشوات الأوستنيتية بالكامل مثل 347 أو 312 فتتطلب عناية خاصة لأنها تفتقر إلى هامش الأمان هذا من الفريت.
الاختيار بين الفولاذ 304 والفولاذ 316 لأعمال اللحام
يرتبط اختيار درجة المادة واختيار الحشو ارتباطًا وثيقًا. وينبغي أن يؤثر مستوى مقاومة التآكل على كليهما.
متى يُستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ 304 / 304L
استخدم الفولاذ المقاوم للصدأ من النوع 304 أو 304L عندما يكون التعرض للكلوريدات منخفضًا: في المياه النظيفة، ومعالجة الأغذية العامة، وأعمال البناء الداخلية، وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، والمعدات الصناعية القياسية. في هذه البيئات، توفر لحامات الفولاذ المقاوم للصدأ من النوع 304 العمر التشغيلي المطلوب بتكلفة مواد أقل. للاطلاع على التوافر والمواصفات، راجع منتجاتنا من الفولاذ المقاوم للصدأ من النوع 304.
متى يُستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ 316 / 316L
استخدم الفولاذ المقاوم للصدأ 316 أو 316L عند وجود الكلوريدات أو مياه البحر أو المحلول الملحي أو أملاح إزالة الجليد أو المواد الكيميائية القوية. يشمل ذلك الصناعات البحرية والساحلية، والمعالجة الكيميائية، وأنظمة المياه الصيدلانية وعالية النقاء، ومعدات الأغذية والمشروبات المعرضة للملح أو مواد التنظيف الكيميائية المحتوية على الكلوريدات. في هذه البيئات، تتعرض لحامات الفولاذ المقاوم للصدأ 304 للتآكل والتلف قبل الفولاذ المقاوم للصدأ 316 بفترة أطول بكثير. للاطلاع على التوافر والمواصفات، راجع منتجاتنا من الفولاذ المقاوم للصدأ 316.
دع خدمة مقاومة التآكل تحدد الدرجة
في معظم عمليات تركيب الأنابيب الجديدة في مصانع الكيماويات والبتروكيماويات، يُعدّ الفولاذ المقاوم للصدأ 316L الخيار الأمثل، نظرًا لضرورة مقاومة التآكل الناتج عن اللحام بعد عملية اللحام. أما الفولاذ المقاوم للصدأ 304L، فيُستخدم في التطبيقات التي يكون فيها التعرض للكلوريدات ضئيلاً. في البيئات المعتدلة، يؤدي استخدام الفولاذ 316L إلى زيادة التكلفة دون تحسين النتائج؛ بينما في البيئات التي تحتوي على الكلوريدات، يُؤدي استخدام الفولاذ 304L إلى زيادة خطر التلف المبكر. للاطلاع على معلومات حول استخدامات الفولاذ المقاوم للصدأ في صناعة الأغذية، يُرجى مراجعة دليلنا الخاص بالفولاذ المقاوم للصدأ المُستخدم في صناعة الأغذية.
سيناريو توضيحي لإعادة العمل
قام فريق نور بتصنيع وحدة نقل المواد الكيميائية من الفولاذ المقاوم للصدأ 304L مع حشو من الفولاذ المقاوم للصدأ 308L نظرًا لضيق ميزانية المشروع. تعاملت الوحدة مع تيار معالجة ذي محتوى كلوريد معتدل في درجة حرارة الغرفة، وعملت بكفاءة تامة خلال السنة الأولى. ثم أدى تغيير في عملية المعالجة خلال فصل الصيف إلى رفع درجة الحرارة فوق 60 درجة مئوية، مما سرّع من تآكل الكلوريد في المناطق المتأثرة بالحرارة.
في غضون أشهر، بدأت عدة لحامات بالتآكل، واحتاجت المنصة إلى إعادة لحام باستخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 316L. كانت تكلفة ترقية المواد أقل من تكلفة أسبوعين من التوقف عن العمل بسبب إعادة اللحام. ينطبق هذا الدرس على جميع أعمال اللحام: يجب مطابقة نوع الفولاذ، ومادة الحشو، والتحكم في الحرارة مع الاستخدام الفعلي، بما في ذلك كيفية تغير هذا الاستخدام بمرور الوقت.
الأسئلة الشائعة: لحام الفولاذ المقاوم للصدأ 304 مقابل 316
ما نوع قضيب الحشو الذي تستخدمه مع الفولاذ المقاوم للصدأ 304؟
استخدم ER308L للحام TIG أو MIG، أو E308L-16 للحام بالقضيب. يُفضل استخدام الإصدار L لأن نسبة الكربون المنخفضة فيه تقلل من خطر التحسس أثناء اللحام.
ما نوع قضيب الحشو الذي تستخدمه مع الفولاذ المقاوم للصدأ 316؟
استخدم ER316L للحام TIG أو MIG، أو E316L-16 للحام بالقضيب. يجب أن يحتوي الحشو على الموليبدينوم ليتناسب مع مقاومة الكلوريد للنوع الأساسي.
هل يمكن استخدام مادة الحشو 316 على الفولاذ المقاوم للصدأ 304؟
نعم. يعمل ER316L على كلٍ من المعادن الأساسية 304 و316، لأن مادة الحشو ذات السبائك الأعلى متوافقة مع كليهما. أما العكس، أي استخدام مادة حشو 308 على 316 في بيئة تآكلية، فلا يُنصح به لأن اللحام يفتقر إلى الموليبدينوم.
هل لحام الفولاذ 316 أصعب من لحام الفولاذ 304؟
لا، كلا النوعين من الفولاذ يلحمان بنفس الطريقة تقريبًا. الفرق العملي يكمن في اختيار مادة الحشو وضرورة الحفاظ على مقاومة الفولاذ 316 للتآكل في الطبقة الملحومة.
هل تحتاج إلى تسخين الفولاذ المقاوم للصدأ قبل اللحام؟
لا، ليس للفولاذ 304 أو 316 إلا في الأجزاء السميكة جدًا التي يزيد سمكها عن 50 مم تقريبًا. التسخين المسبق فوق 150 درجة مئوية ضار لأنه يطيل فترة التعرض للحساسية.
لماذا يصدأ الفولاذ المقاوم للصدأ بعد اللحام؟
عادةً ما يكون أحد الأسباب الثلاثة التالية: حساسية في المنطقة المتأثرة بالحرارة، أو تلوث فرشاة الفولاذ الكربوني، أو لون حراري لم تتم إزالته. ويمكن الوقاية من جميع هذه الأسباب باتباع الإجراءات الصحيحة والمعالجة اللاحقة للحام.
ما الفرق بين قضيب اللحام 308 وقضيب اللحام 316؟
يُستخدم حشو الفولاذ 308 مع المعدن الأساسي 304 ولا يحتوي على الموليبدينوم. أما حشو الفولاذ 316 فيُستخدم مع المعدن الأساسي 316 ويحتوي على حوالي 2.5% من الموليبدينوم لمقاومة الكلوريدات. ولا يمكن استبدال هذين النوعين في البيئات المسببة للتآكل.
هل تحتاج إلى تنظيف اللحامات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ من الخلف؟
نعم، يحدث ذلك عندما يلامس جانب الجذر موادًا أكالة. يمنع التطهير العكسي بغاز الأرجون تكوّن السكر ويحافظ على مقاومة التآكل داخل الوصلة.
ألحمها بشكل صحيح من المرة الأولى
يعتمد اختيار اللحام الأمثل بين الفولاذ 304 و316 على ثلاثة عوامل رئيسية. أولًا، اختر مادة اللحام المناسبة للخدمة : ER308L للفولاذ 304، وER316L للفولاذ 316، وER316L أو ER309LMo للوصلات غير المتشابهة. ثانيًا، تحكم في الحرارة : حافظ على مدخلات الحرارة عند 1.5 كيلوجول/مم أو أقل، ودرجة حرارة اللحام بين الطبقات أقل من 150 درجة مئوية، وتجنب التسخين المسبق غير الضروري. ثالثًا، أنهِ اللحام : نظّف جذور الأنابيب من الداخل، وحافظ على لون اللحام فضيًا أو أصفر باهتًا، وقم بالتخليل والتخميل في حال وجود تآكل.
استخدم درجات L عندما يتعرض اللحام للكلوريدات أو الأحماض أو درجات الحرارة المرتفعة. التكلفة الإضافية البسيطة لـ 304L أو 316L ضئيلة مقارنة بفشل التآكل المبكر.
تُوفر شركة ليانيونغانغ دابو للمعادن صفائح ولفائف وأنابيب من الفولاذ المقاوم للصدأ 304/304L و316/316L مع شهادات اعتماد كاملة للمواد، كما يدعم فريقنا المتخصص في المعالجة المخصصة احتياجاتكم من القطع والتصنيع. تواصلوا مع خبرائنا في مجال المعادن لتزويدهم بمعلومات حول ظروف الخدمة ومتطلبات المواد الاستهلاكية للحصول على عرض سعر مُناسب لتطبيقكم.
