06/04/2021
عيوب اللحام طرق الكشف عنها, انواعها, أسبابها وطرق معالجتها
طرق الكشف عن عيوب اللحام
يمكن الكشف عن عيوب اللحام بإحدى الطرق التالية
1-1- الاختبارات الإتلافيه: يتم فحص اللحام بإتلاف العينة الملحومة للتأكد من قوتها ومتانتها, وتستخدم قبل البدء في عمليات التصنيع وذلك لوضع جميع اشتراطات ومعايير اللحام المطلوبة والتأكد من جودتها قبل التنفيذ والتصنيع.
1-2- الاختبارات الغير إتلافيه ( NON DESTRUCTIVE TESTING ) : اي فحص المعدات بغير احداث أي ضرر فيها من خلال طرق و جود تقنيات مختلفة.
1-1- الاختبارات الإتلافيه:
تهدف الاختبارات الإتلافيه الى اختبار قوة الكسر ومتانة وليونة خط اللحام, ولإجراء اختبارات التأهيل لمواصفات اجراء اللحام(WPS) واختبارات تأهيل اللحامين فان عينة الاختبار تجهز حسب المواصفات المعتمدة. يوجد عدد من الاختبارات الإتلافيه والتي تختلف حسب القوانين والانظمة التي تغطيها, وسيتم التركيز في هذا البحث على نوعين من الاختبارات المشهورة فقط وهي:
1-1-1- اختبار كسر اللحام الزاوي Fillet Break Test :
اختبار الكسر الزاوي هو اختبار لفحص جودة لحام وصلة الزاوية الداخلية حرف T من حيث القوة والمتانة والمرونة وكذلك الكشف عن النقص في التغلغل. ويتم فيه لحام الوصلة من طرف واحد كما في الشكل (1) ثم تبذل قوة على الطرف الاخر للوصلة الى ان يتم تسطيح الوصلة او كسرها كما في الشكل (2).
1-1-2- اختبار الحني الموجه Guided Bend Test
اختبار الحني الموجه هو اختبار يفحص جودة اللحام التقابلي بأشكاله المختلفة (U-X-V-I) من حيث القوة والمتانة والمرونة وكذلك الكشف عن النقص في التغلغل وسلامة الوصلة الملحومة ويتم فيه لحام الوصلة التقابلية ثم تحنى داخل قالب الحني والموضح في الشكل رقم (3).
يفضل استخدام قالب الحني الموجه القابل للضبط الموضح في الشكل رقم (4) حيث ان القوالب الثابتة يجب تغيرها كلما تغير سمك عينة الاختبار.
في حالة عدم توفر التجهيزات الضرورية لاجراء اختبار الحني الموجه, فيمكن تطبيق الاختبار باستخدام معدة الحني اليدوية او باستخدام المطرقة الثقيلة وذلك بعد تثبيت العينة بالملزمة الشكل رقم (5).
يجب ملاحظة بانه في اختبار الحني الموجه يتم حني العينة بزاوية 180° بينما في معدات الحني اليدوية وباستخدام المطرقة فأن زاوية الحني 90° فقط.
1-2- الاختبارات غير الإتلافيه NDT
الاختبارات غير الإتلافيه NDT هي طرق لاختبار جودة اللحام وذلك باستخدام القواعد الفيزيائية لكشف العيوب والفجوات في خط اللحام دون الحاجة لتشويه او اتلاف المشغولة. والاحتياج الاختبارات غير الإتلافيه NDT في ازدياد مستمر ومتسارع وخصوصاً مع زيادة الحاجة الى تصنيع منتجات موثوقة وذات جوده عالية, فالاختبارات غير الإتلافيه NDTستضمن لنا ان كل جزء من اللحام قد تم وفق الجودة المقبولة. وتمتاز الاختبارات غير الإتلافيه بانها سريعة النتائج وذات مصداقية وموثوقية عالية.
يوجد العديد من انواع الاختبارات غير الإتلافيه NDT وسيتم التركيز على اربعة اختبارات وهي كالتالي:
1-2-1- الفحص البصري Visual Inspection
1-2-2- اختبار السوائل النافذة (Liquid Penetrant Testing)
1-2-3- اختبار الجسيمات الممغنطة (magnetic ParticleTesting).
1-2-4- اختبار الموجات فوق الصوتية (Ultrasonic Testing)
1-2-5- التصوير الإشعاعي (Radiography)
1-2-1- الفحص البصري Visual Inspection
الفحص البصري هو احد طرق الاختبارات غير الإتلافيه ويتم فيه فحص جودة اللحام باستخدام البصر وبمساعدة ادوات القياس والمحددات. ويعتبر الفحص البصري من اكثر الاختبارات غير الإتلافيه شيوعاً واستخداماً. ويستخدم لفحص اللحام غير الحرج والهام, ويساعد على اكتشاف عيوب اللحام مبكراً. ويمتاز بسهولة تطبيقه, سرعة اجرائه, ورخص تكلفته. ويعتبر ذو فعالية عالية جداً لاكتشاف عيوب اللحام السطحية. كما ويمكن استخدامه خلال عملية انتاج خط اللحام بالكامل ( قبل واثناء وبعد اللحام ) ولكنه يحتاج الى تدريب ومهارة عالية ولا يكتشف العيوب الداخلية لخط اللحام.
يحتاج فني فحص اللحام الى الادوات والعدد التالية:
اولاً. الادوات المساعدة:
الشكل (6) يوضح بعض الادوات المساعدة التي يفضل ان يحملها الفاحص وهي:
عدسة: مكبرة لاستخدامها عند الحاجة لتكبير منطقة الفحص.
كشاف: لإنارة المناطق المظلمة مثل داخل المواسير او الفحص الليلي.
مرآه لاستخدامها في فحص المناطق الضيقة والتي يصعب الوصول اليها.
شنطة الادوات: لوضع الادوات بداخلها للمحفظة عليها من التلف والضياع.
ثانياً. ادوات القياس والمحددات :
تستخدم ادوات القياس ومحددات اللحام لفحص خط اللحام والتأكد من ان قياسات خط اللحام مناسبة لمتطلبات مواصفات اجراء اللحام WPS وكذلك قياس حجم عيوب اللحام السطحية. وتمتاز ادوات القياس والمحددات بأنها سهلة الاستخدام و صغيرة الحجم ويمكن وضعها في الجيب. الشكل (8) يبين اهم ادوات القياس والشكل (9) يبين اهم المحددات.
يلزم فحص خطوط اللحام فحصاً بصرياً جيدا حتى لو تقرر اجراء
اختبارات غير إتلافيه اخرى عليها.
وتجرى عملية الفحص البصري على ثلاث مراحل:
اولاً. الفحص البصري قبل عملية اللحام.
ثانياً. الفحص البصري اثناء عملية اللحام.
ثالثا. الفحص البصري بعد الانتهاء من اللحام.
1-2-2- اختبار السوائل النافذة (Liquid Penetrant Testing)
اختبار السوائل النافذة PT هو احد طرق الاختبارات غير الإتلافيه NDTواتي يتم فيها استخدام قدرة تغلغل سائل الصبغة للتوغل في الشقوق والفجوات لاكتشاف عيوب اللحام السطحية. ومن أهم متطلبات تطبيق اختبارات السوائل المخترقة الملونة هو تنظيف الأسطح المراد اختبارها بشكل كامل. ثم يوضع السائل المخترق(Penetrant) على السطح المراد اختباره ,ويتم ذلك في العادة بتفريغه من علبة رذاذ (Aerosol).
ويجد السائل المخترق طريقه إلى التشققات أو العيوب الأخرى الموجودة في السطح وبعد فترة محددة ولتكن 15 دقيقة, يتم تنظيف السطح وإزالة السائل الزائد عن الحاجة في حين يبقى السائل المخترق في التشققات. أما الخطوة التالية فهي وضع المادة المظهرة ويطلق عليها (Developer) ووظيفتها امتصاص السائل المخترق من التشققات ومرة أخرى نحتاج إلى فترة 10 إلى 15 دقيقة لتأخذ المادة مفعولها بشكل كامل والنتيجة هي امتصاص السائل المخترق من التشققات مع بقاء علامة واضحة على مكانه
1-2-3- اختبار الجسيمات الممغنطة ( Magnetic Particle Testing).
اختبار الجسيمات المغناطيسية MT هو اختبار غير اتلافي NDT, يستخدم المجال المغناطيسي لاكتشاف الشقوق والمسامات والفجوات في التغلغل السطحي او القريب من السطح. هذا الاختبار يستخدم بدلا من الصبغة جسيمات من اوكسيد الحديد الممغنطة لتحديد موضع العيوب. وتتم مغنطة قطعة الاختبار بحيث نخلق مجالا مغناطيسيا متدفقا ثم يتم العمل على نشر مسحوق الجسيمات الحديدية البالغة الدقة على سطح المادة المراد اختبارها. إن وجود أي عيب ما وليكن العيب في شكل تشققات مستعرضة, من شأنه أن يجعل بعض خطوط القوة المغناطيسية تخرج خارج المادة وتشكل مجالا مغناطيسيا خارجيا بمعنى آخر يحصل تشوه للمجال المغناطيسي وهذا يدفع الجسيمات المعدنية الدقيقة إلى تشكيل نتوء على قمة التشققات، ويتم التعرف بسهولة على النتوءات حيث أنها اعرض بكثير من التشققات نفسها
1-2-4- اختبار الموجات فوق الصوتية (Ultrasonic Testing)
اختبار الموجات فوق الصوتية U Tهو احد طرق الاختبارات غير الإتلافيه يتم فيها فحص اللحام باستخدام موجات فوق صوتية للكشف عن عيوب اللحام السطحية والداخلية. يعد من أهم التقنيات المطبقة اليوم لاختبار سماكة المواد والكشف عن العيوب المادية العميقة. وتعمل الاختبارات فوق الصوتية بالطريقة نفسها التي تعمل بها الرادارات, أي بالنبضات والصدى (شكل رقم 12).
خلال فترات زمنية قصيرة بحدود جزء من ألف من الثانية ,تنتقل ذبذبات ميكانيكية إلى المادة المختبرة ,اي قطعة الاختبار وتنتقل الذبذبات عالية التردد عبر المادة في حزمة ضيقة إلى أن تصل إلى الطرف الثاني من قطعة الاختبار الشكل (13).
وفي حال صادفت الموجة فوق الصوتية عيبا في المادة ,فإنها ستنعكس بحيث تعيد الإشارة إلى المصدر وهنا علينا قياس الفترة الزمنية إذا ما أردنا أن نحسب بدقة عمق العيب داخل قطعة الاختبار الشكل (14).
وتستخدم الترددات العالية لان الترددات الصوتية لا تحقق النتيجة المرجوة .
1-5- التصوير الإشعاعي (Radiography)
من الطرق الأخرى المستخدمة لرصد العيوب العميقة هي التصوير الإشعاعي و حسب هذه الطريقة، يخرج الإشعاع من قطعة الاختبار على أن يتم التقاط النتائج على فيلم من الجانب الأخر(الشكل رقم 15).
وتظهر أية عيوب في المادة على الفيلم عند تظهيره. ومن أجل الحصول على صورة واضحة ودقيقة، يجب وضع مصدر الإشعاع على مسافة بعيدة من قطعة الاختبار وبالمقابل، فإن الفيلم على الجانب الآخر يجب أن يكون قريبا قدر المستطاع من قطعة الاختبار.
2- عيوب اللحام
يمكن تقسيم عيوب اللحام الى ثلاث انواع رئيسيه .
2-1- عيوب مقترنه بتصميم وصلات اللحام Design related
2-2- عيوب ناتجه عن طرق اللحام Welding process related
2-3- عيوب ميتالورجيهMetallographic structure related
2-1- عيوب مقترنه بتصميم وصلات اللحام تشمل
2-1-1 عدم محاذاة Misalignment
وهذا يحدث بسبب عدم تطبيق القطعتين بصورة صحيحة كما في الشكل (16)
وتظهر في التصوير الشعاعي كما في الشكل (17)
ولعلاج هذه الحالة يجب اعادة التطبيق بصورة جيدة
2-1-2- التغيير في المقاطع وأماكن تركيز الاجهادات الأخرى:
كاستخدام قطعتين مختلفتين بالسمك. ولعلاج هذه الحالة يتم تجليخ نهاية القطعة الاكثر سمك بصورة انسيابية وكما في الشكل (18).
2-2- العيوب الناتجة عن طرق اللحام تشمل
2-2-1- التجاويف Cavitiesوتسمى ايضاً بالبخبخة (( Porosity
وهي عيب في وصلة اللحام ينتج عن احتباس غازات داخل اللحام اثناء تجمد معدن اللحام. وتأخذ التجاويف عادة الشكل الكروي وتسمى بالمسامات porosities او الشكل الاسطواني ويطلق عليها اسم الثقب الدودي Wormhole كما في الشكل (19).
2-2-1-1- أسبابها
- تلوث العينة قبل اللحام ( زيت و شحم و طلاء و...)
- تلوث سلك اللحام المستخدم ( زيت و شحم و .....) أو رطوبة
- تلوث الغاز المستخدم في حماية اللحام (CO2,ARGON ) كما في لحام ال( GTAW)
- استخدام سلك لحام غير مناسب للوصلة
- استخدام عملية لحام غير مناسب للوصلة
- عدم إحكام (الدروة) الحماية من الرياح
- قلة خبره من اللحام أسلوب غير مناسب
2-2-1-2- أنواع البخبخة
- البخبخة العشوائية و تحدث بدون انتظام أثناء اللحام Uniformly Scattered
- البخبخة المتمركزة و تحدث بدون انتظام أثناء اللحام Cluster Porosity
- بخبخة أسطوانية الشكل ممتدة و تحدث غالبا في الغرز Worm Hole
- بخبخة بطول اللحام على خط واحد في الغرز Aligned Porosity
2-2-1-3- طريقة اكتشافه
- التصوير بالأشعة (جاما أو اكس)
- افضل طريقه وأدق الكشف بالموجات فوق الصوتية
2-2-2- العوالق الصلبة Solid Inclusion
العوالق الصلبة هي عيب في خط اللحام بسبب انحصار مواد صلبة غريبة ( شوائب ) داخل اللحام وهو ناتج عن انصهار سلك اللحام أو ال (Powder)