كشف الشقوق في لحام العارضة الرئيسية للرافعة الجسرية وطرق الإصلاح

كثير من جهات الاستخدام تتعامل مع شقوق اللحام في العارضة الرئيسية على أنها مشكلة بسيطة «تُحل بلحام إضافي»، لكن نتائج الفحص الميداني بعد الفك غالباً ما تكون معاكسة: مجرد لحام التغطية على سطح الشق يعني إعادة تغليف مصدر الإجهاد داخل خط اللحام، فينشأ شق جديد على بعد بضعة ملليمترات من الموضع الأصلي. الشق ليس «تمزقاً» في المعدن، بل نتيجة حتمية لتراكم الإجهاد على المدى الطويل عند نقطة ضعف هندسية — وإذا لم يُحسَّن مسار توزيع الإجهاد في الوقت نفسه، فإن اللحام الإضافي يؤجل الشق فقط ولا يزيله.

في ظروف التشغيل الثقيلة بقطاعات التعدين والموانئ وبناء السفن، تخضع العارضة الرئيسية لرافعات جسرية من المستوى A6 إلى A8 لعشرات دورات الرفع بحمل كامل يومياً. فعلى سبيل المثال، رافعة جسرية بفئة تشغيل A7 وبحر 22.5 متر وسعة رفع مقدرة 50 طناً، يقترب إجهاد الانحناء في مقطع منتصف بحر العارضة الرئيسية عند الحمل الكامل من 70% من الإجهاد المسموح للمادة، ويكون لحام الزاوية بين لوح الشفة ولوح الويب بالتحديد من مواضع تركيز الإجهاد الحرجة. وقد لاحظت كيلود للصناعات الثقيلة عبر سنوات من مشاريع العوارض المزدوجة الأوروبية المخصصة أن احتمال ظهور شقوق في لحام زاوية العارضة الرئيسية يرتفع بشكل واضح في الرافعات الثقيلة التي تجاوزت 12 سنة من التشغيل دون إجراء فحص متخصص للحام.

ثلاث وسائل لكشف شقوق اللحام في العارضة الرئيسية: الجسيمات المغناطيسية والموجات فوق الصوتية والمسح بالمصفوفة المرحلية

الخطوة الأولى في معالجة شقوق اللحام في العارضة الرئيسية ليست الإسراع إلى لحام التغطية، بل تحديد طبيعة الشق وعمقه واتجاه انتشاره أولاً. فاختيار وسيلة الفحص الصحيحة هو ما يحدد دقة خطة الإصلاح.

تُصنَّف شقوق اللحام في العارضة الرئيسية حسب سببها إلى أربعة أنواع: شقوق الإجهاد، والتشققات الباردة في اللحام، والتشققات الساخنة في اللحام، وشقوق الحمل الزائد، ويغلب نوع شقوق الإجهاد في الرافعات العاملة. ومن الخصائص النموذجية لشق الإجهاد أنه ينتشر في اتجاه عمودي على إجهاد الشد الرئيسي، وينشأ غالباً عند إصبع اللحام أو التقوس أو المسامية وغيرها من العيوب الهندسية. ويشترط كل من لائحة TSG 51-2023 للوائح الإشراف الفني للسلامة لآلات الرفع ومعيار ISO 12480-1 للوائح السلامة لآلات الرفع على جهات الاستخدام إجراء الفحص البصري والفحص غير المتلف للحام الهيكل المعدني وفق دورات محددة، وإيقاف الاستخدام فوراً وتقييم الوضع عند اكتشاف أي شق.

تُستخدم حالياً في الهندسة ثلاث وسائل رئيسية للفحص غير المتلف للحام: الفحص بالجسيمات المغناطيسية (MT)، والفحص بالموجات فوق الصوتية (UT)، والفحص بالموجات فوق الصوتية بالمصفوفة المرحلية (PAUT)، إضافة إلى الفحص بالسوائل النافذة (PT) والفحص الإشعاعي (RT) كوسيلتين مكملتين. الفحص بالجسيمات المغناطيسية شديد الحساسية للشقوق المفتوحة على السطح أو القريبة منه في المواد المغناطيسية الحديدية، وهو الوسيلة المفضلة لاستكشاف الشقوق السطحية في لحام زاوية العارضة الرئيسية؛ أما الفحص بالموجات فوق الصوتية فيخترق سماكة اللوح ويكشف العيوب الداخلية، لكن توجد نقطة عمياء في الكشف تمتد نحو 3 مم قرب السطح؛ فيما يحقق الفحص بالمصفوفة المرحلية تغطية متعددة الزوايا عبر المسح الإلكتروني القطاعي، ويتفوق في كفاءة الكشف وقدرة تصوير العيوب على الفحص بالموجات فوق الصوتية التقليدي.

تنقسم مسارات الإصلاح أيضاً إلى ثلاثة: لحام التغطية الموضعي، والتقوية بألواح التقوية، واستبدال العارضة بالكامل. يصلح لحام التغطية الموضعي للشقوق السطحية القصيرة غير النافذة؛ وتستهدف التقوية بألواح التقوية مناطق الشقوق الناتجة عن نقص الصلابة الموضعية؛ أما استبدال العارضة بالكامل فيُستخدم للعوارض الرئيسية في ظروف التشغيل الثقيلة التي تكثر فيها الشقوق ومصادر الإجهاد. وتتباين التكلفة ووقت التوقف بين هذه الخيارات الثلاثة تبايناً كبيراً، ومعيار الاختيار ليس «أيها أرخص»، بل عمق الشق وموقعه واتجاه انتشاره. كما يخضع تصميم اللحام نفسه وتحمله لمتطلبات معيار FEM 9.353 لمواصفة تصميم الوصلات الملحومة، إذ تحدد التفاصيل الهندسية للوصلة الملحومة درجة مقاومة الكلال مباشرة. وفي تصنيع العارضة الرئيسية للرافعات الجسرية ثنائية العارضة الأوروبية، تدرج كيلود للصناعات الثقيلة الفحص غير المتلف للحام كمرحلة ثابتة في اختبار القبول في المصنع، فتُفحص لحامات الزاوية كلها بالجسيمات المغناطيسية، وتُفحص لحامات التحميل الحرجة بالموجات فوق الصوتية بنسبة عينية.

مقارنة معاملات قدرة الكشف بين الوسائل الثلاث: الحساسية وعمق النقطة العمياء وأنواع العيوب المناسبة

لكل وسيلة فحص حدودها العملية، ولا يتحقق التطابق إلا مع نوع الشق وسماكة اللوح وظروف الموقع. يوضح الجدول التالي مقارنة المعاملات بين الوسائل الخمس في الأبعاد الرئيسية.

ينتمي الفحص بالجسيمات المغناطيسية والفحص بالسوائل النافذة معاً إلى طرق فحص السطح؛ يعتمد الأول على تجمع الجسيمات المغناطيسية عند مجال التسرب المغناطيسي للعيوب لإظهار الشق، بينما يعتمد الثاني على تغلغل السائل النافذ في العيوب المفتوحة ثم إظهارها. والحد المشترك بينهما أنهما يكشفان فقط العيوب المفتوحة على السطح أو القريبة منه، ولا يستطيعان الوصول إلى العيوب المدفونة داخل لحام الزاوية بين لوح شفة العارضة الرئيسية ولوح الويب، وهذا هو القصور الذي يحدّ من استخدامهما في فحص العارضات الرئيسية ذات الألواح السميكة. أما الفحص بالموجات فوق الصوتية والفحص بالمصفوفة المرحلية فيستهدفان العيوب الداخلية؛ يستخدم الفحص التقليدي شعاعاً صوتياً بزاوية واحدة، وتوجد فيه نقطة عمياء تمتد نحو 3 مم قرب السطح؛ فيما يحقق الفحص بالمصفوفة المرحلية مسحاً قطاعياً متعدد الزوايا عبر محول المصفوفة، فيغطي جميع أسطح الاندماج في لحام زاوية العارضة الرئيسية دفعة واحدة، مع تصوير مباشر للعيوب. وغالباً ما يختلف معدل كشف العيوب بين المعايرة المخبرية والقياس الميداني بنحو 20% — وهو هامش يجب احتسابه عند اختيار الفحص بالمصفوفة المرحلية.

يناسب الفحص الإشعاعي التوصيف النوعي للعيوب الحجمية (المسامية، وشوائب الخبث)، لكن حساسيته في كشف العيوب المساحية مثل الشقوق أقل من الموجات فوق الصوتية، كما يتطلب حماية إشعاعية وإخلاء الموقع ميدانياً، ما يحدّ من تطبيقه في الفحص الروتيني للحام العارضة الرئيسية. ويمكن الرجوع إلى معيار FEM 1.001 لمواصفة تصميم الرافعات ومعيار FEM 9.321 لمواصفة تصميم العارضة الرئيسية في تصنيف مجموعات الأحمال ودرجات مقاومة الكلال عند تحديد أساس التصميم لقوة العارضة الرئيسية وتصميم الكلال.

اختيار مسار إصلاح شقوق اللحام: حدود استخدام إعادة اللحام وتقوية ألواح التقوية واستبدال العارضة الكاملة

جوهر اختيار مسار الإصلاح لا يكمن في الإجراء نفسه، بل في التقييم المركّب لثلاثة متغيرات: عمق الشق وموقعه وسببه. وإذا كان التقييم خاطئًا، فإن إعادة اللحام وفق أفضل المواصفات ستعيد إنتاج الشق ذاته خلال ستة أشهر.

تصنيف الشقوق إلى ثلاث درجات يساعد في اتخاذ القرار:

① شق سطحي ضحل، لا يتجاوز عمقه ربع سماكة اللوح، ولا يقع في منطقة حساسة لإجهاد التعب — يكفي فيه اللحام الموضعي مع التجليخ الجذري.

② شق نافذ موضعي، يتطلب لحام حفري لاستعادة المقطع العرضي الأصلي.

③ شقوق ممتدة على طول لحام الزاوية بين لوح الشفة ولوح الويب، متعددة مصادر إجهاد التعب — الحل الفعّال على المدى الطويل هو تقوية ألواح التقوية أو استبدال العارضة الكاملة.

المعايير تُكتب لظروف تشغيل مثالية، لكن الورشة لا تعرف الظروف المثالية. يشترط إصلاح اللحام أن تكون مادة العارضة الرئيسية قابلة للحام، وأن يكون موضع اللحام قابلاً للوصول، وأن يُنفَّذ وفق إجراءات لحام مؤهَّلة؛ وإلا فإن اللحام نفسه سيُدخل إجهادًا متبقيًا وعيوبًا جديدة. أما استبدال العارضة الكاملة، فرغم أنه يعيد عمر التصميم، فإنه يعني وقت توقف أطول وتكلفة فك وتركيب أعلى. توصيات خطة الإصلاح التي تقدمها كيلود للصناعات الثقيلة للمعدات العاملة تبدأ دائمًا بتحليل سبب الشق، ثم الموازنة الشاملة بين العمر الإنتاجي المتبقي للمعدة وجدولة الإنتاج.

📖 قراءات ذات صلة: الصلابة الساكنة للعارضة الرئيسية في الرافعة القنطرية: دقة التموضع والبحر يحددان الحد الأقصى للانحراف  |  من دقة التموضع بمستوى المليمتر إلى الصيانة التنبؤية: الرافعات الذكية تعيد كتابة معايير السلامة في الورشة  |  إشارات مبكرة لاهتراء سكة الحديد وتشوهها: خط الأساس للسلامة في فحص وإصلاح مسار RGV

الأسئلة الشائعة

تتخصص كيلود للصناعات الثقيلة في التصنيع المخصص للرافعات الجسرية ثنائية العارضة وفق المعيار الأوروبي (EN) من 50 طناً إلى 300 طن، حيث يتم لحام العارضة الرئيسية داخل المصنع وفق منظومتي FEM وEN 13001 — معيار سلامة الرافعات، مع فحص غير متلف لكل خط لحام على حدة، ويُرفق تقرير الفحص عند خروجها من المصنع. كما نقدم للمعدات العاملة دعماً في تقييم لحام العارضة الرئيسية وإصلاحه، يشمل الفحص في الموقع وتحليل أسباب الشقوق وخطط عمليات الإصلاح، ويُعتمد في الخطط وعروض الأسعار على العقد الفعلي. لاحتياجات صيانة المعدات وتقييم الهيكل، يمكنكم الاتصال على 400-086-9590.