مقدمة إلى شركة غاليفاند ستيل وتحدي اللحام

فالفولاذ المهجور هو من بين أكثر المواد استخداما في الصناعات التي تتراوح بين صناعة السيارات وقطعة التجميل والسطح والمعدات الزراعية، وبالتالي فإن المذيبات الواقية من الزنك، التي تستخدم عن طريق جالنة أو صليبية شديدة، توفر مقاومة للتآكل بصورة استثنائية عن طريق التصرف كشعار مقدس، ولكن نتيجة التخصيب المستمر للزجاج في الجسم، تصبح نتيجة للتشغيل المكثف

ويشمل هذا الدليل الموسع العلوم التي خلف الفولاذ المزيف، والمخاطر المحددة للحام على المعادن المكفولة، ومجموعة شاملة من التقنيات - من الترسانة الموازية إلى الاستعادة بعد الغلة - التي تكفل السلامة اللحام وحفظ المعاطف معا، وبحلول نهاية المطاف سيكون لديك إطار عملي لتحقيق أحشاء قاعية عالية الجودة تحافظ على مقاومة التآكل التي صُممت عليها معاطف الزنك لتوفيرها.

لماذا مسائل التكتل الزنكي

وقبل التخلّص من تقنيات اللحام، من المهم فهم ما يفعله الزنك ولماذا يلحق الضرر به غير مقبول، ويوفر زينك الحماية من خلال آليتين:

  • Barrier protection] — the dense zinc layer physically prevents moisture and oxygen from reaching the underlying steel.
  • Cathodic (galvanic) protection] — zinc is more electrochemically active than steel, so at anynch or exposed area, the zinc corrodes preferentially, protecting the steel.

وينتشر في كل جانب من هذه المعاطف المزروعة بالزرق الساخنة عادة بحجم 45 إلى 85 ميكرو متراً، بينما تكون المعاطف الكهروغالية أكثر رقاقة، وعموماً 7 إلى 20 ميكروغرام، ويمكن لعملية اللحام أن تزيل أو تتدهور هذه المعاطف بثلاث طرق: التهرب بدرجات حرارة فوق 907 درجة مئوية (نقطة الغلابة للزنك)، والارتطام الميكانيكي نتيجة للتوسع السريع في أشكال الفول السوداني.

وتؤكد الدراسات التي أجرتها رابطة غالفانيزر الأمريكية [(FLT:0)] أن الخسائر الصغيرة في المعاطف في اللحام يمكن أن تقلل من حياة الخدمات لجزء من العمر، ولا سيما في البيئات المتلاصقة مثل تعرض أملاح الطرق أو الغلاف الجوي الصناعي، وبالتالي فإن أي إجراء للحام في الصلب المزيف يجب أن يعطي الأولوية للحفاظ على أكبر طبقة الزنك الأصلية قدر ممكن من الأهمية.

طرق اللحوم البحرية وصلاحيتها للفولاذ المهجور

إن اللحام البحري ليس عملية واحدة؛ بل يشمل عدة تقنيات، وكل منها يتفاعل بشكل مختلف مع تطفين الزنك.

Resistance Seam Welding (RSW)

ويستخدم اللحوم المقاوم للثديث عجلات سبائك النحاس التي تضغط وتمرر التيار الكهربائي من خلال حواف التمرين المتداخلة، وتولد الحرارة من المقاومة الكهربائية تصبغ المعدن على طول درج مستمر، وهذا هو أكثر الطرق شيوعاً للغطاس حتى يبلغ سمكه 3 ملم، والتحدي الذي يواجهه الفولاذ المزيف هو أن مقاومة كهربائية أقل من الفولاذ، وبالتالي فإن المحركات الحالية تميل إلى تفضيل المعاطف السريعة.

  • تصاعد أو نبضات جارية للسيطرة على مدخلات الحرارة
  • جيولوجيا الكهرومغناطيسية الخاصة التي تركز على سطح الفاينج
  • التبريد في تداول المياه داخل الكهروديس لمنع الزنك من التمسك بالعجلات.

The American Welding Society (AWS)] recommends that for galvanized steel, the welding current be reduced by 10 -15% compared to uncoated steel, and the weld speed increased to minimize the time the coating is exposed to top temperatures.

لازر سيم ويلدغ

وينتج اللحوم الشعاعي الضيق والعالي مع منطقة صغيرة جدا متأثرة بالحرارة، وهذا يؤدي في جوهره إلى الحد من مساحة فقدان الطلاء، غير أن كثافة الطاقة العالية يمكن أن تزدهر على طول الممر المكعب، ويمكن أن يتسبب بخار الزنك في الإباحة إذا ما علق في مجمع المغاوير.

MIG/MAG Seam Welding (with or without filler)

أما بالنسبة للمواد السميكة التي لا يمكن فيها مقاومة الإلحام، فإن التلويث الآلي أو ماج، مع أسلاك ملوية مستمرة، يمكن أن ينتج سلكاً مشبعاً، ويستخدم هذا الأسلوب سلكاً كهربائياً مستهلكاً وغازاً درعياً، وهو مزيج من أرجون وثاني أكسيد الكربون، ولأن المدخّل الحراري أعلى، ويمكن أن تكون الخسارة في المكبسة أكبر حجماً - تصل إلى 25 مم في كل جانب الضرر الضيق.

إدارة تفرق الزنك: تقنيات سابقة للطبيع والقابلية للتشغيل

وبغض النظر عن طريقة اللحام في قاع البحر، هناك تقنيات مثبتة للحد من الضرر الموبوء، والاستراتيجيات التالية أساسية لبيئات الإنتاج التي لا يمكن فيها التفاوض بشأن نوعية ومقاومة التآكل.

تحقيق الحد الأمثل من البارامترات الحاملة

إن أكثر الطرق مباشرة للحد من تبخر الزنك هو إبقاء مدخلات الحرارة منخفضة قدر الإمكان، مع استمرار الاندماج، فبالنسبة للمقاومة التي تلدغ في البحر، يعني ذلك استخدام فترات منخفضة من القمح (أو أسرع سرعة السفر)، وقوى كهربائية أعلى، وتساعد القوة على الحفاظ على الاتصالات الكهربائية الجيدة، وتخفض المقاومة في الوصلة، مما يقلل من سرعة التحلّل من المعاطف.

Electrode Material and Geometry

وفي مقاومة اللحوم الرطبة، تكون العجلات الكهربائية حرجة، فالغازات النحاسية الموحدة أو المحار النحاسية تعمل جيداً لأن لديها قدرة عالية على التصرف ومقاومة العصي، غير أن العجلات يمكن أن تلوث بالزنك، مما يؤدي إلى توزع غير منتظم في الوقت الراهن، والملابس الدورية (تأليف سطح العجلات) مع إزالة العجلات المصممة بشكل خاص.

الغازات الدروعة والتزكات

وبالنسبة لحام القاع المرتكز على القوس (MIG/MAG)، فإن اختيار الغاز الدافئة يؤثر على الحفاظ على جودة اللحام وغطاء المعاطف، ويضاف نسبة مئوية صغيرة من الأكسجين (2-5 في المائة) إلى مزيج من البيرغون - ثاني أكسيد الكربون، ويحسن استقرار القوس في تيارات منخفضة، مما يساعد على الحد من الرش والدخان الحراري، وفي مقاومة اللحام، تتمثل الممارسة المشتركة في تطبيق طبقة رقيقة من الملاء المؤقت

التنظيف قبل الحبيب والتحضير السطحي

ويمكن أن تسبب المواد الملوثة مثل النفط والشحوم والتراب للزنك في الحرق بشكل غير متساو وخلق الخلل، وينبغي أن يكون السطح نظيفا وجافا، أما بالنسبة للمقاومة التي تلد، فإن التنظيف الخفيف (مثلا، مع رصيف رملي رملي رفيع) يمكن أن يزيل طبقة الأوكسيد العليا على الزنك (الأوكسيد الزنك) التي قد تزيد من المقاومة الكهربائية.

التحكم في الغاب

وكما ذكر آنفا، فإن السماح بوجود فجوة صغيرة )٠,١-٠,٣ ملم( بين الشرائح يمكن أن يوفر طريقا للهرب من بخار الزنك أثناء اللحام، وهذا فعال بصفة خاصة بالنسبة للليزر والمقاومة في الرحام، وينبغي أن تكون الفجوة متماثلة؛ وقد تؤدي الفجوة المفرطة إلى ضعف التأقلم وعدم اكتمال الاندماج، ويمكن أن يحقق استخدام النسيج الفلكي أو الارتباك المتأني في الأجزاء الفجوة المنشودة.

إعادة تركيب زينك

وعلى الرغم من أفضل التدابير الوقائية، فإن بعض الخسائر في الطلاء أمر لا مفر منه، لا سيما في المنطقة المتأثرة بالحرارة، ولحسن الحظ، يمكن للعديد من العلاجات اللاحقة للوقود أن تعيد حماية التآكل.

زينك رايش بانت

The most common repair method is the application of a cold galvanizing compound — a paint with a high loading of zinc dust (typically ⁇ 90% by weight in the dried movie). This compound provides cathodic protection similar to the original coating. The area to be treated must be cleaned (grit blasting or wire brushing) to remove any slag, oxide, or scale.

زينك الحراري

أما بالنسبة للمناطق الكبيرة أو التي تتطلب فيها المعاطف السميكة، فيمكن تطبيق الزنك (أو سبائك الزنكلومينوم) بواسطة رش القوس أو رش اللهب، وهذا الأسلوب ينتج طلاءاً مطاطياً ثابتاً جداً، ويتطلب معدات متخصصة ويستخدم عادة في النسيج الثقيل، مثل الصلب الهيكلي أو الصهاريج الكبيرة، ويجب أن يكون السطح مشتعلاً عند حد أقصى.

تطبيق نظام زينك - ريش باستي

وبالنسبة لمناطق الإصلاح الصغيرة والمواقعية (مثل حفرة أو فرقة ضيقة على طول اللحام)، يمكن تطبيق معكر الزنك - الغنية (غالبا في أنبوب من نوع كولك) مباشرة، وهذه المعجنات تحتوي على زنك عالي جدا وتجفف في فيلم صلب، وهي مناسبة للإصلاحات الميدانية ولكنها قد لا تكون لها نفس طول الطلاء المرش.

"الرعد الأبيض"

ويطبق بعض المصنعين جهازاً من خلال العجلات على الفولاذ قبل اللحام، وتحتوي هذه الرواسب على الزنك، وتصمم بحيث تظل متماسكة وحمائية أثناء عملية اللحام، وتتكون المعاطف الرطبة عادة من رقيق )٥-١٥ ميكروم( ولا تتطلب إزالة بعد اللحام، وتستخدم عادة في صناعة السيارات على لوحات الجسم.

أفضل الممارسات في مجال الإنتاج وضمان الجودة

ولإنتاج حزام الصنوبر على نحو متسق على الصلب المزروع الذي يحافظ على سلامة المعاطف، ينبغي للمفترقين أن يعتمدوا نهجا منهجيا.

تدريب المشغلين وتوثيق العمليات

ويجب أن يفهم مشغلو اللحام سلوك الزنك في درجات حرارة عالية ودرجة حرجة الحفاظ على البارامترات المناسبة، وينبغي تدريبهم على التعرف على علامات التلف الموبوء، مثل الدخان الزنكي المفرط (أكسيد الزنك مضر، وبالتالي فإن التهوية أمر أساسي)، أو الرش الحامض، أو ظهور الرمادي على السطح الجليدي، وينبغي أن تحدد الإجراءات الكتابية معدلات الارتداد الحالية والمطوبية والسرعة والسرعة والتحقق من التدفق الكهربائي.

صيانة المعدات

وينبغي الحفاظ على معدات الصمامات البحرية بصرامة، أما بالنسبة لحامات قاع البحر المقاومة، فلا بد من ارتداء العجلات الكهربائية بانتظام - بعد كل ألحوم من كل ١٠٠ إلى ٢٠٠، وذلك حسب حجم الإنتاج، وينبغي فحص ممرات المياه المبردة لمنع التسخين المفرط، أما بالنسبة لنظم الليزر، فلا بد من الحفاظ على نظافة البصريات، وينبغي التحقق يوميا من ملاءمة الحزم.

الاختبار والتفتيش

ويمكن أن يتأكد الاختبارات المدمرة وغير المدمرة من سلامة التغليف، ويمكن أن يكشف اختبار بسيط (بإنتاج عينة مبللة 90 درجة) إذا كانت المنطقة المجردة قد أصبحت رشوة بسبب الزنك - الفلزات أو إذا ما انتشرت المعاطف، ويمكن لقياس السميك المغناطيسي أن يقيّم معطف الزنك قبل وبعد اكتشافه في عدة نقاط.

الاعتبارات البيئية والمتعلقة بالسلامة

كما أن من الضروري أن تؤدي الحام الفولاذ المزروع إلى ازرق الأوكسيد الزنكي الذي يمكن أن يسبب حمى ذخيرة معدنية - حالة مؤقتة غير سارة من حيث الازدهار، وأن تكون هناك حاجة إلى تكييف أو تزويد أجهزة التنفس ذات العادم، وأن تحدد إدارة السلامة والصحة المهنيتين حداً للتعرض المسموح به لأجهزة الأوكسيد الزنكية المتوافقة عند 5 ملغم/م.

دراسات حالة وتطبيقات عالمية حقيقية

أفرقة الهيئات الآلية

إن صناعة السيارات هي من المستعملين الثقيلين للمقاومة في اللحام في لوحات أبواب الفولاذ المزروعة، والقلنسوة، والمخدرات، ولمنع حدوث أضرار في المعاطف، انتقلت الجهات المصنعة إلى استخدام المعاطف " الزنكية - النيكل " (98 في المائة من الزنك، و 2 في المائة من النيكل) التي هي أرق، وتخفض نسبة البثور على الفول السوداني.

HVAC Ductwork

وفي صناعة البيوت المحتوية على البيوت، يجب أن ينتج الصمامات المزروعة من المعدن المغنطيسي للخندق مفاصل الطائرات دون أن يُشعل الزنك في المجرى الجوي، ولا يُصبح اللحام في البحر شائعاً لأنه ينتج ذرة نظيفة وضيقة ذات حد أدنى من فقدان المعاطف، وقد أفاد المصانع بأن استخدام فجوة طفيفة (0.15 ملم) ومنتجات خفيفة جداً يخفضة الضرر.

دبابات تخزين زراعية

وكثيرا ما تستخدم السيلوات والدبابات الكبيرة التي تُصنع من الصلب المكسور المثقب المغنطيسي المغنطيسي المبللة بجهاز ملئ بالزنك، ويساعد جهاز الأسلاك المملة على تجديد محتوى الزنك في المعدن الرملي، ويُطبق الرش الحراري للزنك على كامل المنطقة ذات الغطاء النباتي، وقد تبين أن هذا التركيب يُظهر مقاومة للزراعة في اختبارات التي تُعادل للوالدين.

خاتمة

ولا يجب أن يضحى الصلب المزيف بالزنك الذي يعطي المواد قابلية الاستمرارية الطويلة الأجل، فبفهم سلوك الزنك تحت الحرارة واختيار طريقة اللحام المناسبة - سواء كانت المقاومة أو الليزر أو القوس - يمكن للمهندسين أن ينفذوا مجموعة من التقنيات التي تحافظ على سلامة التغليف، وتشمل الإجراءات الرئيسية استخدام مواد الفرز الكهربائي الملائمة وتقنيات التنظيف الأرضية المصممة.

وبالنسبة للمعلمين والطلاب، فإن الوجبة واضحة: فالنجاح في ربط الحزام بالفولاذ المزيف يتطلب نهجا شاملا يوازن بين الجودة الحادة مع الحفاظ على المعاطف، ومع مراقبة دقيقة للمساحات، والمعدات المناسبة، والالتزام بضمان الجودة، يمكن تماما إنتاج مفاصل قوية ومكثفة تحافظ على مقاومة التآكل المطلوبة لعقود من الخدمة.