
هل تعلم أن اللحام يمكن أن يترك وراءه إجهادًا خفيًا يضعف الهياكل؟ تستكشف هذه المقالة ست طرق فعالة للتخلص من الإجهاد المتبقي في اللحام، مما يضمن متانة وسلامة أوعية الضغط. من المعالجات الحرارية إلى التقنيات الميكانيكية، تعالج هذه الاستراتيجيات الضغوط الداخلية التي يمكن أن تؤدي إلى فشل الإجهاد والتشقق الناتج عن التآكل الإجهادي. اكتشف حلولاً عملية لتعزيز سلامة الهياكل الملحومة ومنع الأعطال المكلفة. تابع القراءة لمعرفة كيف يمكن لهذه الطرق تحسين مشاريع اللحام الخاصة بك.
بعد أن يتم لحام وعاء الضغط، ينتج إجهاد متبقي في منطقة اللحام الهيكلي. ويرجع ذلك إلى أن مجال درجة حرارة التسخين غير المتكافئ أثناء اللحام يتسبب في وصول الإجهاد الداخلي إلى حد خضوع المادة، مما يؤدي إلى تشوه بلاستيكي في المناطق المحلية. حتى عندما تعود درجة الحرارة إلى الحالة الأصلية المنتظمة، يبقى الإجهاد الداخلي في الهيكل، ومن هنا يأتي مصطلح "الإجهاد المتبقي".
تؤثر قيمة الذروة وتوزيع إجهاد اللحام المتبقي تأثيرًا سلبيًا مباشرًا على فشل الإجهاد والتصدع الإجهادي للأوعية المتآكلة إجهاديًا.
قراءة ذات صلة: ما هو إجهاد اللحام؟
يُظهر البحث أنه بمجرد لحام الوعاء, الإجهاد المتبقي سيصاحبها حتماً.
على الرغم من أن آلية توليد الإجهاد المتبقي في أوعية الضغط بشكل مبدئي، يختلف مستوى الإجهاد المتبقي اختلافًا كبيرًا بسبب الاختلافات في الأبعاد الخارجية وعمليات اللحام وإجراءات اللحام وحجم القيد. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يكون توزيع الإجهاد المتبقي معقدًا للغاية.
ولذلك، من الضروري وضع تدابير مضادة معقولة لإزالة أو تقليل الإجهاد المتبقي في اللحام من أجل ضمان الجودة المعقولة اقتصاديًا والتشغيل الآمن أثناء الخدمة، وبالتالي تجنب الحوادث.
قراءة ذات صلة: الدليل النهائي للحام
في ظل ظروف خاضعة للرقابة، قم بتطبيق حمل خارجي أكبر قليلاً على الوعاء مرة واحدة أو عدة مرات من تلك التي في حالة التشغيل.
يتراكب الإجهاد الناتج عن الحمل مع إجهاد اللحام المتبقي الموجود محليًا في الوعاء.
عندما يكون الإجهاد الناتج أقل من عائد المواد تكون المادة في حالة مرونة، وتكون العلاقة بين الإجهاد والانفعال خطية.
عندما يصل الإجهاد المركب إلى حد خضوع المادة، يحدث تشوه بلاستيكي في المناطق المحلية.
مع زيادة قيمة الإجهاد الخارجي، يزداد أيضًا نطاق الإجهاد المركب الذي يصل إلى حد الخضوع ويزداد أيضًا نطاق التشوه اللدن بالمقابل، ولكن قيمة الإجهاد لا تزيد أو تزيد قليلًا فقط.
نظرًا لأن الحاوية نفسها مستمرة، أثناء إزالة الحمل الخارجي، تتعافى منطقة تشوه الخضوع ومنطقة التشوه المرن في حالة مرونة في وقت واحد. يتم التخلص من إجهاد اللحام المتبقي الموجود في الحاوية جزئيًا، ويكون حجم الإجهاد المتبقي المزيل مساويًا لقيمة الإجهاد الناتج عن الحمل الخارجي.
يجب تسخين الحاوية الملحومة بأكملها إلى درجة حرارة 500 ℃ ~ Ac1 بمعدل تسخين محدد والاحتفاظ بها عند درجة الحرارة هذه لفترة من الوقت للسماح بإعادة بلورة المعدن المشوه، مما يؤدي إلى تكوين حبيبات جديدة متساوية الشكل.
تقضي هذه العملية على جميع أنواع العيوب البلورية، وتقلل من قوة المعدنويحسن المتانة، والتي بدورها تعمل على إرخاء وتحرير الإجهاد المتبقي في اللحام.
نظرًا لأن أوعية الضغط عادةً ما تكون كبيرة الحجم، فلا يمكن معالجتها حراريًا في فرن مثل المعدات الأصغر أو الأجزاء الميكانيكية.
لمعالجة هذه المشكلة، يمكن تغطية الجدار الخارجي للحاوية بطبقة عازلة للحرارة، أو بدلاً من ذلك، يمكن معالجة الحاوية بالحرارة باستخدام التسخين الكهربائي أو عن طريق حقن الوقود لخلق درجة حرارة عالية داخل الحاوية.
يشبه مبدأ المعالجة الحرارية الموضعية مبدأ المعالجة الحرارية الشاملة. وحاليًا، يتم تسخين منطقة اللحام في الغالب باستخدام سخانات الألواح بالأشعة تحت الحمراء أو سخانات مقاومة كاتربيلر.
وبسبب التسخين الموضعي، فإن التخلص من الإجهاد المتبقي ليس بفعالية المعالجة الحرارية الشاملة. يمكن للمعالجة الحرارية الموضعية أن تقلل فقط من قيمة الذروة ل الإجهاد الداخلي، مما يؤدي إلى توزيع إجهاد لطيف نسبيًا ولكن ليس القضاء التام على الإجهاد.
ومع ذلك، يمكن أن تعزز المعالجة الحرارية الموضعية الخواص الميكانيكية ل الوصلات الملحومة. وتجدر الإشارة إلى أن هذه المعالجة عادةً ما تقتصر على الوصلات الملحومة الأبسط.
يمكن استخدام التأثير الحراري لفرق درجة الحرارة للتخلص من الإجهاد المتبقي في منطقة اللحام عن طريق تشكيل مجال إجهاد عكسي.
ويكمن مفتاح نجاح هذه الطريقة في اختيار فرق درجة الحرارة المناسب Δt، والذي يعتمد على حد خضوع المادة σs، والمعامل E، ومعامل التمدد الحراري β.
من خلال اختيار منطقة التسخين المناسبة و Δt، يمكن لهذه الطريقة تحقيق تخفيف فعال للإجهاد دون التسبب في تشوه اللدائن أو فقدان الاحتياطيات اللدائنية أو التأثير على البنية المعدنية للمعدن.
يمكن أن يكون تأثير تخفيف الضغط كبيرًا، حيث يتراوح من 50% إلى 70%.
هذه الطريقة مفيدة بشكل خاص لهياكل الألواح والصدف ذات اللحامات المنتظمة والسماكة المعتدلة.
عند الطرق السريع والمنتظم، سيخضع معدن اللحام لتمدد بلاستيكي عرضي، والذي يمكن أن يعوض إلى حد ما انكماش اللحام. وعلاوة على ذلك، يمكن تخفيف الإجهاد المرن الناجم عن إجهاد الشد المتبقي في هذه المنطقة، وبالتالي التخلص جزئيًا من إجهاد اللحام المتبقي.
عن طريق تفجير الحزام الناسف المرتب في أو بالقرب من درز اللحامتتفاعل الموجة الصدمية للانفجار اللحظي مع الإجهاد المتبقي في المعدن، مما يؤدي إلى قدر مناسب من التشوه اللدن واسترخاء الإجهاد المتبقي في منطقة اللحام.
لا تزيل المعالجة التفجيرية الإجهاد المتبقي في اللحام بشكل فعال فحسب، بل تولد أيضًا قدرًا معينًا من الإجهاد الانضغاطي في منطقة المعالجة، وبالتالي تحسين مقاومة التلف في الوصلة الملحومة تحت إجهاد الشد.
لذلك، فإن المعالجة الحرارية غير فعالة في تحقيق هذه النتيجة.
تعتبر طريقة الانفجار فريدة من نوعها في التخلص من الإجهاد المتبقي في هندسة إصلاح درزات اللحام أثناء فحص أوعية الضغط أثناء الخدمة.