تفسير معيار ISO 23857 لمتطلبات جودة اللحام للهياكل الصلبة للرافعات
نظرة عامة على المعيار: يُعد ISO 23857 «الرافعات — متطلبات جودة اللحام للهياكل الصلبة» معيارًا متخصصًا لجودة اللحام أصدرته اللجنة الفنية ISO/TC 96 في عام 2022، وهو المعيار البديل المطوّر عن ISO 7363. يقدّم هذا المعيار نظام مستويات جودة خط اللحام استنادًا إلى ISO 5817 (المستويات B/C/D)، ويحدد بوضوح أنواع العيوب المسموح بها وحدود أبعادها للحامات ذات مستويات الإجهاد المختلفة، كما يضيف متطلبات خاصة للحام الفولاذ عالي القوة (مقاومة الخضوع ≥ 460MPa).
تتجه الهياكل الصلبة للرافعات نحو التصميم خفيف الوزن واستخدام الفولاذ عالي القوة — حيث أصبحت أنواع الفولاذ Q460 وQ550 وحتى Q690 مستخدمة على نطاق واسع في هياكل الرافعات القنطرية الكبيرة وأذرع الرافعات المجنزرة. يتميز الفولاذ عالي القوة بارتفاع مكافئ الكربون وميل كبير للتشقق البارد، مما يفرض متطلبات أعلى على إجراءات اللحام. يضيف ISO 23857 فصلًا متخصصًا للحام الفولاذ عالي القوة، ويفصّل طرق تقييم مستويات جودة خط اللحام، مما يجعله المعيار الدولي الأحدث والأشمل في مجال لحام الهياكل الصلبة للرافعات.
نظام مستويات جودة اللحام (المستويات B/C/D)
يعتمد ISO 23857 على ISO 5817 — مستويات جودة الوصلات الملحومة بالانصهار — لتحديد ثلاثة مستويات لجودة لحامات الهياكل الصلبة للرافعات: B/C/D. المستوى B (الصارم) يُطبق على اللحام التناكبي لجناح الشد للعارضة الرئيسية المعرضة لحمل التعب ولحامات توصيل العارضة الطرفية — حيث يُسمح بمسامية فردية بقطر ≤ 1.5 مم، ولا يُسمح بوجود شرخ أو عدم انصهار أو عدم اختراق. المستوى C (المتوسط) يُطبق على اللحام التناكبي للوح ويب العارضة الرئيسية ولحامات الدعامات — حيث يُسمح بمسامية سطحية ≤ 2 مم وتقوس بعمق ≤ 0.5 مم. المستوى D (العام) يُطبق على لحامات الهياكل غير الحاملة مثل حوامل الممرات — حيث يُسمح بتقوس ≤ 1 مم ومسامية فردية ≤ 3 مم.
مقارنةً بالنسخة السابقة ISO 7363، يعدّل ISO 23857 مستويات القبول من «A/B/C» إلى «B/C/D»، مما يرفع فعليًا الحد الأدنى لمعيار القبول — فعيوب اللحام التي كانت مقبولة في المستوى C وفق النسخة القديمة لم تعد مقبولة في النسخة الجديدة.
متطلبات خاصة للحام الفولاذ عالي القوة
يضيف ISO 23857 فصلًا متخصصًا للحام الفولاذ عالي القوة بمقاومة خضوع ≥ 460MPa. تُحسب قيمة مكافئ الكربون CEV وفق معادلة IIW: CEV=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15. عندما تكون CEV ≥ 0.43%، يجب التسخين المسبق قبل اللحام بدرجة حرارة 100~150°C، والحفاظ على درجة الحرارة بين المسارات عند 150~200°C، وبعد اللحام يجب الاحتفاظ بدرجة حرارة 200~250°C لمدة ساعتين ثم التبريد البطيء، لمنع التشقق البارد.
مبادئ مطابقة مواد اللحام: ① المطابقة بالقوة — يجب ألا تقل مقاومة خضوع معدن اللحام عن القيمة المطلوبة للمعدن الأساسي، مثل اختيار سلك لحام بمقاومة خضوع ≥ 550MPa لفولاذ Q550 (AWS ER110S-1 أو ISO G 62 4 M21 Mn3NiCrMo)؛ ② منخفض الهيدروجين — محتوى الهيدروجين المنتشر ≤ 5mL/100g (باستخدام مواد لحام منخفضة الهيدروجين بتغليف فراغي، وتُستهلك خلال 4 ساعات من فتح العبوة)؛ ③ مطابقة المتانة — طاقة الصدمة عند -20°C ≥ 47J، لتلبية متطلبات ظروف التشغيل الخارجية للرافعات.
متطلبات معززة لتأهيل إجراء اللحام (WPQR)
يتطلب ISO 23857 إضافة الفحوصات التالية إلى تأهيل إجراء اللحام للفولاذ عالي القوة: ① اختبار الصلادة — أقصى صلادة في المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ) ≤ HV350 (وفق ISO 9015-1)، فالصلادة المرتفعة تنذر بميل للتشقق البارد وهشاشة البنية؛ ② اختبار الشد لوصلات اللحام المتقاطعة — للكشف عن حساسية التمزق الطبقي، ويُجرى هذا الاختبار للوصلات على شكل T بسمك ≥ 20 مم؛ ③ اختبار متانة الكسر CTOD — يجب توفير تقرير اختبار بقيمة CTOD ≥ 0.15 مم (عند -20°C) للحامات الهياكل الصلبة للرافعات المستخدمة في الجسور ومحطات الطاقة النووية.
نطاق سريان تأهيل الإجراء: تُحدد مجموعات سمك المعدن الأساسي وفق ISO 15614-1، فعندما يكون سمك لوحة الاختبار t ≤ 25 مم، يغطي التأهيل نطاق 0.75t~1.5t. كما يجب إعادة التأهيل إذا انخفضت درجة حرارة التسخين المسبق بأكثر من 25°C (وهو أكثر صرامة من الحد الأصلي 50°C في ISO 7363)، مما يعكس حساسية الفولاذ عالي القوة لنافذة درجات الحرارة.
التقدم التقني في الفحص غير المتلف
يوصي ISO 23857 باستخدام الفحص بالموجات فوق الصوتية بمصفوفة الطور (PAUT) بدلاً من المسبار الأحادي التقليدي في الفحص غير المتلف للحامات ذات الاختراق الكامل للفولاذ عالي القوة. مزايا PAUT: تحقيق تصوير ثنائي الأبعاد للمقطع العرضي لخط اللحام عبر المسح القطاعي متعدد الزوايا، مما يتيح اكتشاف العيوب الصغيرة ذات الاتجاهات المختلفة؛ حساسية الكشف أعلى بحوالي 6dB من الفحص بالموجات فوق الصوتية التقليدي؛ ويمكن تخزين النتائج رقميًا وإعادة بناء ثلاثية الأبعاد، مما يسهل التتبع وتحليل الاتجاهات.
بالنسبة للحامات الحرجة بسمك لوح ≥ 60 مم، يتطلب ISO 23857 إجراء الفحص بالموجات فوق الصوتية مرتين: الأولى في منتصف اللحام عند بلوغ 50% من سمك اللوح (للكشف المبكر عن عيوب الجذر وتجنب صعوبة إعادة التصنيع بعد اكتمال اللحام)، والثانية بعد 48 ساعة من اكتمال اللحام (لرصد الشرخ المتأخر). يجب إصدار تقرير اختبار رسمي لكل من الفحصين.
| درجة الفولاذ | مقاومة الخضوع(MPa) | CEVالقيمة الحرجة | درجة حرارة التسخين المسبق(℃) | مطابقة مواد اللحام |
|---|---|---|---|---|
| Q355B | 345 | ≤0.43 | لاالتسخين المسبق | ER50-6 |
| Q460 | 460 | ≥0.43 | 100~150 | ER80S-G |
| Q550 | 550 | ≥0.48 | 120~180 | ER110S-1 |
الأسئلة الشائعة
س: ما الفرق بين ISO 23857 وISO 7363، وأيهما يجب استخدامه الآن؟
ج: يُعد ISO 23857:2022 المعيار البديل للمعيار ISO 7363:1986، ويجب اعتماده كأولوية في مشاريع التصدير الجديدة. أما العقود القديمة التي لا تزال سارية وتنص صراحةً على رقم إصدار ISO 7363، فيتم التنفيذ وفقًا لبنود العقد. وقد تم في النسخة المعدلة لعام 2022 من المعيار الصيني GB 50661 الخاص بمواصفات لحام الهياكل الصلبة، مواءمة بعض بنود القبول مع ISO 23857، حيث يتقارب المعياران تقنيًا. وتنفذ كيلود للصناعات الثقيلة عمليات لحام الهياكل الصلبة للرافعات المُصدَّرة وفقًا لمتطلبات الدرجة B من معيار ISO 23857.
س: ما أكثر المشاكل شيوعًا في لحام الفولاذ عالي القوة؟
ج: يُعد الشرخ البارد (الشرخ المؤجل الناتج عن الهيدروجين) الخطر الأول في لحام الفولاذ عالي القوة. الإجراءات الوقائية: ① التحكم الصارم في مصدر الهيدروجين — استخدام مواد لحام منخفضة الهيدروجين، وإزالة الزيوت والصدأ والرطوبة من حافة الأخدود، والتسخين المسبق لطرد الهيدروجين؛ ② التحكم في سرعة التبريد — التبريد البطيء مع الحفاظ على درجة الحرارة بعد اللحام، ويُمنع التبريد بالهواء القسري عند درجات حرارة أقل من 200℃؛ ③ المعالجة الحرارية لإزالة الهيدروجين بعد اللحام مباشرة — التسخين الفوري إلى 250℃ مع الحفاظ على درجة الحرارة لمدة 2~4 ساعات؛ ④ إعادة الفحص بالموجات فوق الصوتية (UT) بعد 48 ساعة — تظهر الشروخ المؤجلة عادةً خلال 24~48 ساعة بعد اللحام، وقد لا يكشف الفحص الفوري عنها.
س: لماذا تتكرر مشاكل لحام الوصلات التناكبية في لوح الويب؟
ج: تُعد وصلة اللحام التناكبي في لوح الويب من أكثر المواضع عرضةً للمشاكل في تصنيع العارضة الرئيسية، والسبب: ① درجة تقييد عالية في اتجاه سماكة اللوحة، حيث لا يمكن لضغوط الانكماش الناتجة عن اللحام أن تتحرر في اتجاه السماكة، مما يؤدي إلى سهولة حدوث التمزق الطبقي؛ ② سماكة لوح الويب تتراوح عادةً بين 6~12 مم وهي ضمن نطاق اللحام للصفائح الرقيقة، وقد يؤدي التحكم غير السليم في مدخلات الحرارة إلى الاحتراق أو تشوه لحام مفرط. الحلول التقنية: استخدام لحام محمي بالغاز CO₂ بسلك رفيع (Φ1.2mm)، مع ضبط مدخلات الحرارة بين 0.8~1.5kJ/mm؛ زاوية أخدود الوصلة التناكبية 50°~60° مع حافة منكسرة 1~2 مم؛ وفي الوصلات على شكل T، يتم لحام طبقة انتقالية على سطح أخدود لوح الويب من جهة الجناح قبل ملء اللحام.
س: ما الشهادات المطلوبة للحام الرافعات المُصدَّرة إلى الاتحاد الأوروبي؟
ج: يتطلب لحام الهياكل الصلبة للرافعات المُصدَّرة إلى الاتحاد الأوروبي عمومًا: ① شهادة ISO 3834 — متطلبات الجودة للحام بالانصهار (الجزء 2: متطلبات الجودة الشاملة)، وهي مطابقة للمعيار EN ISO 3834-2؛ ② معيار EN 1090 (الجزء 2: متطلبات تنفيذ الهياكل الصلبة) بمستوى تنفيذ EXC3 (المقابل لدرجة اللحام B في ISO 23857)؛ ③ إعلان المطابقة ووضع علامة CE وفقًا لمعيار EN 1090-1. الشهادات الثلاث ضرورية ولا يمكن الاستغناء عن أي منها، حيث يجب أن تكون شركة اللحام حاصلة على شهادة نظام الجودة ISO 3834-2، ويجب أن يحصل المنتج على علامة CE وفقًا لمعيار EN 1090. وقد حصلت كيلود للصناعات الثقيلة على شهادة نظام جودة اللحام ISO 3834-2 (يمكن التحقق من رقم الشهادة عبر نظام التحقق الإلكتروني من SGS).
