معايير لحام الهيكل الفولاذي للرافعة وفق GB/T 30026-2013

باعتباره المعيار المتخصص للحام الهياكل الفولاذية للرافعات، يحدد GB/T 30026-2013 بشكل منهجي المتطلبات الفنية لسلسلة اللحام الكاملة بدءًا من تأهيل إجراء اللحام (WPQR) وحتى قبول جودة اللحام. إن الفهم الصحيح والتنفيذ السليم لهذا المعيار هو الشرط الأساسي لضمان جودة لحام الهياكل الفولاذية للرافعات وتحقيق التشغيل الآمن للمعدات. يقدم هذا المقال شرحًا تفصيليًا للمحتوى الأساسي لهذا المعيار، لمساعدة مهندسي وفنيي اللحام على إتقان طرق اختيار معاملات اللحام وتقييم القبول.

تحديد موقع المعيار ونظام اللحام

GB/T 30026-2013 هو المعيار المتخصص للحام الهياكل الفولاذية للرافعات، ويشكل مع GB/T 30025-2013 (تصنيع الهياكل الفولاذية) وGB/T 30027-2013 (تصنيع وفحص الهياكل الفولاذية) نظام المعايير الثلاثي الرئيسي لتصنيع هياكل الرافعات الفولاذية. فيما يتعلق بالعلاقة مع معيار اللحام العام GB/T 50661-2011 (مواصفة لحام الهياكل الفولاذية) ومعيار NB/T 47014 (تأهيل إجراءات لحام معدات الضغط): ينطبق هذا المعيار بشكل تفضيلي على لحام الهياكل الفولاذية للرافعات، ويتم تنفيذ المتطلبات العامة غير المنصوص عليها في هذا المعيار بالرجوع إلى GB/T 50661. يصنف المعيار لحامات الهياكل الفولاذية للرافعات إلى ثلاثة مستويات حسب درجة الأهمية: اللحامات من المستوى الأول (الوصلات التي تؤثر مباشرة على السلامة، مثل اللحام التناكبي للعارضة الرئيسية، والوصلات على شكل T بين لوح الشفة وجدار العارضة، ولحامات عارضة الخطاف)، واللحامات من المستوى الثاني (وصلات التحمل الرئيسية، مثل لحام الزاوية بين لوح التقوية وجدار العارضة، ولحامات توصيل العارضة الطرفية)، واللحامات من المستوى الثالث (لحامات هيكلية عامة).

اختيار مواد اللحام

تحدد المواصفة اختيار مواد اللحام (أقطاب اللحام، أسلاك اللحام، التدفقات، والغازات الواقية) وفقًا لمبدأ المطابقة المتساوية في القوة أو المطابقة الأقل قوة:

لحام القوس الكهربائي بالقضيب — لحام فولاذ Q235B يستخدم أقطاب سلسلة E43 (مثل E4303، E4315)، وفولاذ Q355B يستخدم أقطاب سلسلة E50 (مثل E5003، E5015). يجب تجفيف الأقطاب القلوية (مثل E5015) قبل الاستخدام وفقًا لدليل الاستخدام (350~400°C لمدة ساعة واحدة)، وبعد التجفيف توضع في حاوية حرارية وتؤخذ عند الحاجة. يجب تجفيف الأقطاب الحمضية (مثل E4303) عند 150°C لمدة ساعة واحدة. يجب ألا يتجاوز تعرض الأقطاب للهواء 4 ساعات، وإذا تجاوزت يجب إعادة تجفيفها (بحد أقصى مرتين).

لحام القوس المغمور — فولاذ Q235B يزود بسلك H08A وتدفق HJ431، وفولاذ Q355B يزود بسلك H08MnA وتدفق HJ431. يجب تجفيف التدفق قبل الاستخدام (250~300°C لمدة ساعتين). يجب أن يكون سلك اللحام خاليًا من الصدأ والزيوت.

لحام محمي بالغاز — لحام ثاني أكسيد الكربون يستخدم سلك ER50-6 (Φ1.0~1.6mm)، ونقاء غاز CO₂ لا يقل عن 99.5%. اللحام بخليط الغازات (Ar80%+CO₂20%) مناسب للحامات المهمة، حيث يقلل من الترشيش ويحسن شكل خط اللحام. معدل تدفق الغاز الواقي 15~25L/min، وعندما تتجاوز سرعة الرياح 2m/s يجب تركيب مصدات رياح.

تصميم الوصلات الملحومة وأشكال الحواف المشطوفة

يحدد المعيار بشكل واضح تصميم الوصلات الملحومة النموذجية للهياكل الفولاذية للرافعات:

الوصلة التناكبية — يجب أن يستخدم التوصيل التناكبي للوح شفة العارضة الرئيسية وجدار العارضة لحامًا تناكبيًا متساوي القوة، ويتم اختيار شكل الحافة المشطوفة حسب سمك اللوح: سمك اللوح ≤8mm يستخدم حافة مشطوفة على شكل I (فجوة 1~3mm)؛ سمك اللوح 8~20mm يستخدم حافة مشطوفة على شكل V (زاوية الحافة 60°±5°، سمك الحافة غير المشطوفة 1~2mm)؛ سمك اللوح 20~40mm يستخدم حافة مشطوفة على شكل X (لحام مزدوج الوجهين لتقليل التشوه)؛ سمك اللوح >40mm يستخدم حافة مشطوفة على شكل U (لضمان الانصهار الكامل للجذر). يجب التحكم في الارتفاع الزائد للحام التناكبي في حدود 0~3mm، ويجب صقل الارتفاعات الزائدة.

الوصلة على شكل T — وصلة T بين جدار العارضة الرئيسية ولوح الشفة هي من أهم خطوط اللحام في الرافعات الجسرية والقنطرية. بالنسبة للعارضات الرئيسية من فئة التشغيل A5 فما فوق، يجب استخدام لحام زاوية عميق الانصهار أو لحام زاوية بحافة مشطوفة، مع ضمان ألا يقل طول الضلع عن 0.7 ضعف سمك جدار العارضة. عندما يكون سمك جدار العارضة ≥12mm، يجب فتح حافة مشطوفة من جانب واحد أو من الجانبين (عمق الحافة ≥4mm) لضمان الانصهار الكامل لجذر اللحام. يجب ألا يقل سمك الحلق الفعال لوصلة T عن قيمة التصميم.

الوصلة الزاوية والوصلة التراكبية — طول ضلع لحام الزاوية بين لوح التقوية وجدار العارضة يكون 0.5~0.7 ضعف سمك جدار العارضة (بحد أدنى لا يقل عن 4mm). طول التداخل في الوصلة التراكبية لا يقل عن 5 أضعاف سمك اللوح الأرق. يجب أن تكون نهايات لحام الزاوية ملفوفة (لحام الالتفاف)، ويكون طول الالتفاف لا يقل عن ضعفي طول ضلع اللحام.

التحكم في عملية اللحام

يضع المعيار متطلبات كمية للتحكم في المعاملات الرئيسية أثناء عملية اللحام:

التسخين المسبق ودرجة الحرارة بين المسارات — عندما يبلغ سمك المعدن الأساسي ≥40 مم أو تنخفض درجة الحرارة المحيطة عن 0°م، يجب التسخين المسبق قبل اللحام. درجة حرارة التسخين المسبق: Q235B حوالي 80~120°م، Q355B حوالي 100~150°م، Q420 حوالي 120~180°م. يجب ألا تقل درجة الحرارة بين المسارات (درجة حرارة المعدن الأساسي بين مسارات اللحام المتجاورة) عن درجة حرارة التسخين المسبق، وألا تتجاوز 230°م. نطاق التسخين المسبق هو 100 مم على جانبي خط اللحام. يُقاس باستخدام مقياس حرارة سطحي (أشعة تحت الحمراء أو بالتلامس) على بُعد 50 مم من خط اللحام.

طاقة اللحام الخطية — طاقة اللحام الخطية Q=U·I/v (U هو الجهد الكهربائي بالفولت، I هو التيار بالأمبير، v هي سرعة اللحام بالسنتيمتر/الدقيقة). انخفاض طاقة اللحام الخطية يؤدي إلى تكوّن بنية صلدة (خطر التشققات الباردة)، بينما يؤدي ارتفاعها إلى انخفاض المتانة في خط اللحام. يوصي المعيار بنطاقات طاقة خطية لطرق اللحام الشائعة: لحام القوس المغمور Q=20~45kJ/cm، اللحام بالغاز الواقي CO₂ Q=10~25kJ/cm، اللحام اليدوي بالقوس الكهربائي Q=10~20kJ/cm. تُحدد القيم الدقيقة وفقًا لتأهيل إجراء اللحام (WPQR).

تسلسل اللحام — يجب أن يتبع لحام العارضة الرئيسية مبدأ تقليل تشوه اللحام: لحام الزاوية بين لوح الويب ولوحة الشفة السفلية أولًا (لإحداث تحدب مسبق في العارضة الرئيسية)، ثم لحام الزاوية بين لوح الويب ولوحة الشفة العلوية، وأخيرًا لحام ألواح التقوية الداخلية. يُستخدم أسلوب اللحام التراجعي (بطول 300~500 مم لكل مقطع) أو اللحام المتناوب لتوزيع مدخلات الحرارة. يجب أن يتم لحام اللحامات الطولية الأربعة للعارضة الصندوقية بواسطة عاملَي لحام بشكل متماثل.

معالجة إزالة الهيدروجين بعد اللحام — بالنسبة للحامات الفولاذ عالي القوة بسمك ≥60 مم، يجب إجراء معالجة إزالة الهيدروجين فورًا بعد اللحام (الاحتفاظ بدرجة حرارة 200~250°م لمدة 2~4 ساعات ثم التبريد البطيء) لمنع التشققات الباردة.

قبول جودة اللحام وتقييم العيوب

يحدد المعيار مستويات قبول جودة اللحام ومعايير قبول العيوب على النحو التالي:

الفحص البصري — يجب إجراء فحص بصري بنسبة 100% على جميع خطوط اللحام. معايير القبول: يجب ألا يحتوي سطح خط اللحام على شروخ أو عدم انصهار أو تراكمات لحام أو تقوس (عمق التقوس ≤ 0.3 مم للحامات من الدرجة الأولى، و≤ 0.5 مم للدرجة الثانية، و≤ 0.8 مم للدرجة الثالثة)، كما يجب ألا توجد مسامية سطحية (لا يُسمح بالمسامية في لحامات الدرجة الأولى والثانية، بينما يُسمح في الدرجة الثالثة بما لا يزيد عن 3 مسامات لكل 100 مم طول بقطر ≤ 1.5 مم). يجب أن تكون الأبعاد الخارجية لخط اللحام ضمن نطاق ±2 مم من أبعاد التصميم.

الفحص غير المتلف — يجب إجراء فحص بالموجات فوق الصوتية (UT) بنسبة 100% للحامات من الدرجة الأولى، بالإضافة إلى فحص إشعاعي (RT) بنسبة 10% كتحقق إضافي؛ بينما تخضع لحامات الدرجة الثانية لفحص UT بنسبة 100%؛ أما لحامات الدرجة الثالثة فيكفيها الفحص البصري. تُقيَّم معايير قبول UT وفقًا لـ GB/T 11345: الدرجة الأولى مقبولة عند المستوى II (بدون عيوب خطية)، والدرجة الثانية مقبولة عند المستوى II. وتُقيَّم معايير قبول RT وفقًا لـ GB/T 3323: الدرجة الأولى مقبولة عند المستوى II، والدرجة الثانية مقبولة عند المستوى III.

الخصائص الميكانيكية — متطلبات الأداء للوحات اختبار تأهيل إجراء اللحام (WPQR): يجب ألا تقل قوة الشد عن الحد الأدنى للقيمة المميزة للمعدن الأساسي؛ اختبار الانحناء (d=4a، 180°) بدون شروخ؛ طاقة الصدم KV₂ (-20°C) لا تقل عن 27J (للدرجة الأولى) أو 20J (للدرجة الثانية). الفحص المعدني العياني: بدون شروخ أو عدم انصهار أو شوائب خبث، مع نسبة مسامية لا تتجاوز 2%.

إعادة تصنيع العيوب — يُسمح بإعادة تصنيع لحامات الدرجة الأولى غير المطابقة، على ألا يتجاوز عدد مرات إعادة التصنيع في نفس الموقع مرتين. قبل إعادة التصنيع، يجب إزالة العيب (باستخدام قشط القوس الكربوني أو التجليخ بعجلة الصنفرة)، والتأكد من إزالته تمامًا قبل اللحام. يجب إعادة فحص UT في موقع إعادة التصنيع وتوثيق سجل إعادة التصنيع. تتطلب إعادة التصنيع الثانية موافقة المسؤول الفني. تلتزم ورشة اللحام في كيلود للصناعات الثقيلة بتنفيذ هذا المعيار بدقة، ويظل معدل نجاح اللحامات من المرة الأولى لجميع لحامات الدرجة الأولى أعلى من 96%.

جدول المقارنة لمعاملات لحام الهيكل الصلب

يعرض جدول المقارنة التالي التكوين الأساسي لمعاملات لحام الهيكل الصلب، كمرجع للمصممين والمستخدمين في الاختيار.

الأسئلة الشائعة