دراسة عملية اللحام المركب بالليزر والقوس الكهربائي LASW للأنابيب الفولاذية المستقيمة ذات القطر الكبير وأدائها

أنابيب فولاذية ذات جدار سميك وقطرها الكبير ملحومة طولياًتواجه تقنية اللحام بالقوس المغمور التقليدية عيوباً فنية شائعة تتمثل في إجمالي مدخلات حرارية كبيرة، وتشوه لحامي كبير، وحبيبات خشنة في بنية اللحام، وكفاءة تشكيل منخفضة، مما يجعلها غير قادرة على تلبية متطلبات التشغيل الدقيقة للإجهاد المنخفض والمتانة العالية والدقة الأبعاد العالية لأنابيب نقل النفط والغاز عالية الجودة ومعدات الهندسة البحرية. شركة Hebei Haiqianwei Steel Pipe Co., Ltd.، بصفتها شركة رائدة في تصنيع الأنابيب الملحومة طولياً بتقنية JCOE والقوس المغمور داخل الصين، أجرت أبحاثاً حول ملاءمة تقنية اللحام الهجين بالليزر والقوس الكهربائي (LASW) اعتماداً على خط إنتاج التشكيل الآلي الكامل PID، مستكشفة حلول اللحام بمصدر حراري مركب بناءً على نظام اللحام بالقوس المغمور الحالي. من خلال ضبط المعلمات الفنية الرئيسية مثل قدرة الليزر، وتيار القوس، وسرعة اللحام، والمسافة بين مصدر الليزر والقوس، تمت مقارنة منهجية بين خصائص تشكيل اللحام، والبنية المجهرية، والأداء الميكانيكي، وأنماط توزيع الإجهاد المتبقي لكل من اللحام بالقوس المغمور التقليدي واللحام الهجين بالليزر والقوس. أظهرت نتائج الاختبار أن: LASW التفاعل المقترن لمصدرين حراريين يمكنه بشكل فعال تقليل نطاق منطقة التأثير الحراري للحام، وتنظيم حبيبات المعدن في اللحام ومنطقة الانصهار، وخفض احتمالية ظهور عيوب اللحام مثل المسامات الغازية، وعدم الانصهار، والشوائب الخبثية بشكل كبير؛ حيث تتفوق قوة الشد، ومتانة الصدمة عند درجات الحرارة المنخفضة، ومقاومة الانحناء للوصلات الملحومة بالتقنية الهجينة على الوصلات الملحومة بالقوس المغمور التقليدي، وفي الوقت نفسه يكون عمق الانصهار لكل مسار لحام أكبر، مما يقلل بشكل فعال من عدد مسارات اللحام ويقصر عمليات التصنيع. يمكن لهذه التقنية اللحامية تحسين جودة تشكيل اللحام للأنابيب الفولاذية ذات الجدار السميك والقطر الكبير بشكل ملحوظ، والتحكم في الإجهاد المتبقي والتشوه الهيكلي، ومواءمة الإنتاج الدقيق واسع النطاق لخطوط JCOE الحالية لدى Haiqianwei، مما يمنحها قيمة تطبيقية هندسية عالية وقيمة ترويج تقني.

الكلمات المفتاحية: الأنابيب الفولاذية الملحومة طولياً؛ تشكيل JCOE؛ LASW؛ اللحام الهجين بالليزر والقوس؛ البنية المجهرية؛ الأداء الميكانيكي؛ Hebei Haiqianwei

أولاً، المقدمة

تعد الأنابيب الفولاذية ذات القطر الكبير والملحومة طولياً مكونات تحمل ضغط أساسية لشبكات الأنابيب لنقل الضغط لمسافات طويلة، والهياكل الفولاذية للمنصات البحرية، والمشاريع الكبيرة للبنية التحتية للمياه. يعتمد أداء البنية، ودقة الأبعاد، والاستقرار الهيكلي لوصلات اللحام بشكل مباشر على السلامة التشغيلية والعمر الافتراضي للمشروع ككل. تقع شركة Hebei Haiqianwei Steel Pipe Co., Ltd. في قاعدة صناعة معدات الأنابيب في يانشان بمقاطعة خبي، وتمتلك عدة خطوط إنتاج للأنابيب الملحومة طولياً بتقنية JCOE والقوس المغمور، ويمكنها إنتاج أنابيب خطوط بأقطار خارجية تتراوح بين 406.4–1422.4 مم وسماكة جدار تصل إلى 50 مم، وتغطي منتجاتها مجالات نقل النفط والغاز، وأنابيب الطاقة الجديدة، والهياكل الفولاذية الكبيرة، وتلتزم بالمعايير الوطنية والدولية مثل API 5L و GB/T 9711، مما يجعلها أحد الموردين الرئيسيين للأنابيب الفولاذية الملحومة طولياً عالية الجودة في الصين. يعتمد النظام الإنتاجي الحالي للشركة بشكل أساسي على اللحام متعدد الطبقات والمسارات بالقوس المغمور على الجانبين، وهي تقنية ناضجة وموثوقة، لكنها لا تزال تعاني من قصور متأصل في إنتاج الأنابيب ذات الجدران السميكة والفولاذ عالي الدرجة.

يستمر مدخل الحرارة في اللحام بالقوس المغمور التقليدي لفترة طويلة ويغطي نطاقاً واسعاً من التأثير الحراري، مما يؤدي بسهولة إلى تراكم الحرارة أثناء لحام الصفائح السميكة متعدد الطبقات، مسبباً تشوهاً إجمالياً للأنبوب، وانحرافاً في الاستدارة، وتركزاً للإجهاد المتبقي؛ كما أن عملية تكديس طبقات اللحام متعددة المسارات تولد عيوباً مخفية مثل الشوائب بين الطبقات وعدم الانصهار المحلي، بينما يؤدي التسخين اللحامي المتكرر إلى نمو غير طبيعي لحبيبات بنية اللحام، مما يتسبب في تدهور متانة الوصلة عند درجات الحرارة المنخفضة، ويجعلها غير مناسبة للظروف التشغيلية المعقدة والصارمة مثل الضغط العالي، ودرجات الحرارة المنخفضة، والتآكل الشديد. بالإضافة إلى ذلك، فإن عمليات اللحام متعدد الطبقات والمسارات معقدة وتستغرق وقتاً طويلاً للتصنيع، مما يعيق تحسين كفاءة الإنتاج الذكي للأنابيب الفولاذية عالية الجودة. أمام الطلب المتزايد على تحسين جودة المواد الأنبوبية لمشاريع الأنابيب الناشئة مثل نقل النفط والغاز والهيدروجين في الصين، تواصل Haiqianwei استكشاف تقنيات لحام جديدة، محاولة إدخال تقنية اللحام الهجين بالليزر والقوس لتحويل نظام اللحام الحالي.

اللحام الهجين بالليزر والقوس (Laser-Arc Hybrid Welding، LASW) هو تقنية لحام هجينة جديدة تجمع مكانياً بين مصدر حراري ليزري عالي الكثافة الطاقية ومصدر حراري قوسي نابض، مما يحقق تكاملاً في أداء المصدرين الحراريين. يتميز مصدر الليزر الحراري بتركيز طاقته وقوة اختراقه العالية، مما يسمح بتشكيل سريع وعمق انصهار كبير؛ بينما يتميز مصدر القوس بحجم حمام انصهار كبير وتسامح عالٍ مع فجوات التجميع، مما يعوض عيوب اللحام بالليزر الوحيد التي تتطلب دقة تجميع صارمة ونسبة تسامح منخفضة في العملية. يمكن للتعاون بين المصدرين الحراريين تحسين مجال مدخل الحرارة اللحامي بشكل فعال، وتحسين حالة تدفق حمام الانصهار، وقمع توليد عيوب اللحام.

في المرحلة الحالية، تم تطبيق تقنية LASW بشكل أولي في مجالات لحام الهياكل الفولاذية متوسطة وثخينة الصفائح، وأوعية الضغط، ومعدات الهندسة المدنية، لكن البحث المنهجي حول ملاءمة العمليات الكاملة، وقوانين تطور البنية، والأداء الميكانيكي للأنابيب الفولاذية الملحومة طولياً ذات الجدار السميك والقطر الكبير المشكّلة بتقنية JCOE لا يزال غير مكتمل، وينقصه دعم بيانات تجريبية مرتبطة بظروف تشغيل خطوط الإنتاج الضخمة للأنابيب. يعتمد إجراء اختبارات لحام LASW على ظروف الإنتاج في خط تشكيل JCOE لدى Haiqianwei لاستكشاف آلية تأثير المعلمات الفنية على تشكيل اللحام، والبنية المجهرية، والأداء الميكانيكي، وإنشاء نظام عمليات لحام عالي الجودة مناسب للأنابيب الفولاذية الملحومة طولياً ذات القطر الكبير، مما يوفر دعماً نظرياً ومرجعاً تقنياً لترقية عمليات اللحام عالية الجودة وتحسين الجودة لدى الشركة.

ثانياً، مواد واختبارات المعدات

2.1 المادة الأساسية للاختبار

تم اختيار ألواح فولاذية إنشائية منخفضة السبيكة وعالية القوة Q345B للاستخدام الهندسي العام للاختبار، بسماكة تتراوح بين 12–28 مم، بما يتوافق مع المواصفات السائدة للأنابيب الفولاذية الملحومة طولياً ذات القطر الكبير في خط إنتاج Haiqianwei JCOE. يتمتع هذا الفولاذ بمتانة ممتازة، ولحام جيد، وقدرة على التكيف مع اللحام، ويُستخدم على نطاق واسع في أنابيب الضغط ومكونات حمل الأحمال الهيكلية الفولاذية الكبيرة، حيث تفي التركيب الكيميائي الأساسي والأداء الميكانيكي بمتطلبات المعيار الوطني GB/T 1591-2018. جميع عينات الاختبار تم تصنيعها باستخدام عملية تشكيل الانحناء JCOE الصناعية القياسية لدى Haiqianwei، مع الحفاظ على اتساق عمليات الحواف، والانحناء المسبق، والإغلاق مع خط الإنتاج، وتوحيد شكل الحافة وفجوة التجميع، لإعادة إنشاء ظروف التشغيل الفعلية بالكامل، مما يضمن مصداقية البيانات التجريبية وملاءمتها الهندسية.

2.2 معدات الاختبار

استخدم الاختبار نظام لحام هجين متكامل بالليزر والقوس، مزوداً بوحدات تعديل شعاع عالية الدقة وأنظمة تحكم في القوس النابض، لتحقيق اقتران مكاني دقيق بين مصدر الليزر الحراري ومصدر القوس. يمكن التحكم بدقة وبرمجياً في المعلمات الأساسية مثل قدرة الليزر، وسرعة اللحام، وتيار القوس، ومسافة التركيز، والمسافة بين الليزر والقوس، مع ضمان استقرار واتساق عملية اللحام من خلال آلية سير آلي. يمكن ربط مجموعة جهاز اللحام بالكامل مع محطات الإغلاق لتشكيل JCOE الحالية لدى Haiqianwei، مما يسهل تقييم التكامل والترقية اللاحقة لخط الإنتاج.

تم استخدام مجاهر معدنية، وآلات اختبار مواد عالمية مضبوطة بالحاسوب، وآلات اختبار صدمة عند درجات حرارة منخفضة، وأجهزة قياس الإجهاد المتبقي للكشف عن الأداء بعد اللحام، لإكمال مراقبة الشكل الكلي للحام، وتحديد البنية المجهرية، واختبار الأداء الميكانيكي، والتحليل الكمي للإجهاد المتبقي، مما يمثل بشكل شامل الأداء المتكامل للوصلة الملحومة. تم استخدام أجهزة الكشف بالموجات فوق الصوتية الطورية المتساوية (Phased Array) المطابقة لخطوط إنتاج Haiqianwei للفحص غير الإتلافي، للحفاظ على الاتساق مع نظام فحص الجودة الحالي للشركة.

2.3 خطة الاختبار

لتوضيح المزايا الأداءية لتقنية LASW مقارنة باللحام التقليدي، تم تعيين اللحام بالقوس المغمور التقليدي كمجموعة تحكم، واللحام الهجين بالليزر والقوس كمجموعة اختبار، مع الحفاظ على تطابق كامل في مادة العينات، والسماكة، وهيكل الحافة، ودرجة حرارة بيئة اللحام، ومعلمات غاز الحماية بين المجموعتين، حيث استخدمت مجموعة التحكم معلمات عملية اللحام بالقوس المغمور للإنتاج الكمي الحالي لدى Haiqianwei.

تم استخدام طريقة التجربة المتعامدة لتحسين المعلمات الفنية الأساسية لـ LASW، مع تقييم جودة تشكيل اللحام، ومعدل العيوب، والأداء الميكانيكي، لاختيار أفضل تركيبة للمعلمات الفنية. بعد اللحام، تم إجراء فحص جودة المظهر الخارجي لجميع العينات، وفحص غير إتلافي بالموجات فوق الصوتية الطورية المتساوية، ثم تحضير عينات مجهرية وعينات أداء ميكانيكي لإكمال مراقبة البنية المجهرية، واختبار الشد، واختبار الصدمة عند درجات الحرارة المنخفضة، واختبار الانحناء، وقياس الإجهاد المتبقي، مع تحليل مقارن لمزايا وعيوب تقنيتي اللحام وإمكانية تطبيقهما على خط إنتاج Haiqianwei.

ثالثاً،آلية عمل تقنية اللحام الهجين LASW

السمة التقنية الأساسية للحام LASW هي التعزيز المتبادل عبر الاقتران التعاوني لمصدرين حراريين، حيث يعمل المصدران الحراريان بشكل متزامن في نفس منطقة اللحام ويدعم كل منهما الآخر، مما يكسر تماماً حاجز الأداء لتقنية اللحام أحادية المصدر. أثناء عملية اللحام، يعمل شعاع الليزر الأمامي بسرعة على منطقة وصلة المادة الأساسية، حيث يمكن للشعاع عالي الكثافة الطاقية إذابة واختراق المعدن الأساسي بسرعة، مشكلاً ثقب اختراق ليزري مستقر، مما يحقق عمق انصهار كبير وتشكيلاً سريعاً؛ وفي الوقت نفسه، يمكن للبلازما المعدنية المثارة بواسطة شعاع الليزر تثبيت حالة احتراق القوس، وقمع مشاكل انجراف القوس، وانقطاعه، وعدم استقرار الاحتراق، مما يحسن بشكل كبير الاستقرار التقني لمصدر القوس الحراري.

يمكن لحمام الانصهار واسع النطاق الذي يشكله مصدر القوس الحراري الخلفي استيعاب الفجوات الصغيرة في تجميع الصفائح بشكل فعال، وتعويض ضعف تكيف اللحام بالليزر مع الفجوات، بينما يقوم التدفق الديناميكي لحمام الانصهار بإعادة الملء والخفق لمنطقة الاختراق الليزري العميق بشكل كافٍ، موحداً تركيب معدن اللحام ومحسناً شكل تشكيل اللحام. مقارنة بنمط مدخل الحرارة التقليدي للقوس المغمور ذو المساحة الكبيرة والزمن الطويل، يتميز لحام LASW بتركيز مدخل الحرارة، وزمن تأثير حراري قصير، وسيطرة قوية على الحرارة، وتدرج حراري منطقي في منطقة اللحام، مما يقمع بشكل فعال توليد بنى الحبيبات الخشنة، ويقلل من مشاكل التشوه والإجهاد المتبقي الناتجة عن تراكم حرارة اللحام، محققاً من حيث آلية العمل تأثيرات لحامية بمدخل حراري منخفض، وعمق انصهار كبير، وجودة وصلة عالية. هذه السمة تحل بالضبط مشكلة تجاوز انحراف الاستدارة للأنبوب الناتج عن تراكم الحرارة في إنتاج أنابيب Haiqianwei ذات الجدار السميك.

رابعاً، نتائج الاختبار والتحليل

4.1 تحليل التشكيل الكلي للحام والعيوب

أظهرت نتائج المراقبة الكلية والفحص غير الإتلافي بالموجات فوق الصوتية الطورية المتساوية أن عرض انصهار اللحام بالقوس المغمور التقليدي كبير نسبياً، وحدود منطقة التأثير الحراري غامضة، واتساق تشكيل وصلات الطبقات اللحامية متعددة المسارات ضعيف، وارتفاع اللحام غير موحد، مما يتطلب معالجة صنفرة واسعة بعد اللحام. بسبب تراكم الحرارة في اللحام متعدد الطبقات وضعف سيولة حمام الانصهار، تظهر بسهولة عيوب دقيقة داخل اللحام مثل شوائب الخبث الصغير، وعدم الانصهار بين الطبقات، والمسامات النقطية، مع معدل عشوائي مرتفع للعيوب واستقرار ضعيف لجودة الوصلة.

سطح اللحام الهجين LASW أملس ومستوٍ، مع تشكيل متجانس ومتناظر، وكمية رذاذ لحامي ضئيلة جداً، وسيطرة جيدة على ارتفاع اللحام، دون الحاجة إلى معالجة لاحقة واسعة النطاق. تحت تأثير الاقتران بين المصدرين الحراريين، تحسن تأثير خفق حمام الانصهار بشكل ملحوظ، وهروب الغازات أثناء اللحام كان كاملاً، وانصهار المعدن أكثر كثافة. أظهرت نتائج الفحص غير الإتلافي عدم وجود شقوق، أو مسامات غازية واسعة، أو شوائب خبثية داخل الوصلات الملحومة الهجينة، وكان معدل عيوب اللحام أقل بكثير من تقنية اللحام بالقوس المغمور التقليدي، مع تحسن ملحوظ في جودة واتساق تشكيل الوصلة، مما يساعد على خفض معدل إعادة العمل للأنابيب الفولاذية النهائية لدى Haiqianwei.

4.2 خصائص تطور البنية المجهرية للحام

أظهرت نتائج مراقبة البنية المجهرية أن عرض منطقة التأثير الحراري في وصلة اللحام بالقوس المغمور التقليدي كبير، ويستمر تأثير درجة الحرارة العالية للحام لفترة طويلة، مما يسبب خشونة واضحة لحبيبات المعدن الأساسي، وتسيطر على بنية اللحام حبيبات فيريتية خشنة وبيرليت صفائحي، مع تفاوت كبير في حجم الحبيبات وضعف تجانس البنية، مما يقلل بشكل كبير من متانة الوصلة عند درجات الحرارة المنخفضة ومقاومة التعب، ليصبح نقطة ضعف أداء لمكونات الأنابيب في الخدمة الطويلة.

تُعد مدخلات الحرارة لعملية اللحام المركب LASW قابلة للتحكم بدقة، ومعدل تبريد اللحام معقول، مما يمنع بشكل فعال ظاهرة نمو الحبوب غير الطبيعية. تكون بنية منطقة اللحام والمنطقة المندمجة متجانسة وكثيفة، وحبوب الفريت دقيقة ومتجانسة، وتوزيع البرليت منظم، ولا توجد بنية هشة ضخمة. يمكن لهيكل الحبوب المُدققة أن يعيق بشكل فعال بدء وانتشار الشقوق، ويحسن الخواص الميكانيكية لحدود الحبوب، ويرفع القوة العامة والمتانة واستقرار هيكل مفصل اللحام من المستوى المجهري، مما يتناسب بشكل أفضل مع احتياجات Haiqianwei لمنتجات خطوط الأنابيب في ظروف العمل القطبية الباردة والبحرية.

4.3 تحليل الخواص الميكانيكية لمفصل اللحام

4.3.1 خواص الشد

تُظهر نتائج اختبار الشد في درجة حرارة الغرفة أن قوة الشد النهائية لمفاصل اللحام لكلا العمليتين تلبي معايير تصميم الأنابيب. تتفاوت قوة الشد النهائية لمفاصل اللحام بالغمر التقليدي بشكل كبير، وتكسر بعض العينات في منطقة اللحام؛ بينما تكون قوة الشد النهائية لمفاصل اللحام المركب LASW أعلى بشكل عام وتباين البيانات صغير، وجميع مواقع تكسر العينات تقع في منطقة المادة الأساسية، مما يدل على أن قوة اللحام المركب أعلى من المادة الأساسية، وتطابق قوة المفاصل ممتاز، ولا توجد مناطق ضعف في القوة، وأداء الضغط أكثر موثوقية.

4.3.2 متانة الصدم في درجة الحرارة المنخفضة

تُظهر بيانات اختبار الصدم في درجة الحرارة المنخفضة (-20℃) أن طاقة الصدم لمفاصل اللحام المركب LASW أعلى بشكل ملحوظ من مفاصل اللحام بالغمر التقليدي. تؤدي مشاكل الحبوب الضخمة وهشاشة البنية الناتجة عن عملية اللحام التقليدية إلى انخفاض كبير في قدرة مقاومة الصدم في درجة الحرارة المنخفضة لمنطقة اللحام؛ تعمل عملية LASW على دقة الحبوب وتحسين بنية البنية، مما يحسن بشكل فعال خصائص الهشاشة في درجة الحرارة المنخفضة لمنطقة اللحام، مما يجعل المفاصل تحتفظ باحتياطي ممتاز من المتانة حتى في ظروف العمل في درجة الحرارة المنخفضة، ويمكنها دعم توسع Haiqianwei لسوق توريد خطوط الأنابيب في المناطق القطبية الباردة.

4.3.3 خواص الانحناء

أثناء عملية اختبار الانحناء الأمامي والخلفي، بعد انحناء مفاصل اللحام المركب LASW بزاوية محددة، لا توجد عيوب مثل الشقوق، التقشر، التصدع في منطقة اللحام، منطقة الانصهار ومنطقة التأثير الحراري، وقدرة التشوه البلاستيكي للمفاصل ممتازة، مما يثبت أن الانصهار الداخلي لمنطقة اللحام كثيف ولا توجد عيوب داخلية، وتوافق البلاستيكية الهيكلية والتشوه يلبي متطلبات الاستخدام الهندسي. تظهر عينات اللحام التقليدية شقوقًا دقيقة في بعض العينات أثناء عملية الانحناء، واستقرار البلاستيك أضعف من مفاصل اللحام المركب LASW.

4.4 تحليل تشوه اللحام والإجهاد المتبقي

أثناء عملية تشكيل اللحام للأنابيب الفولاذية ذات القطر الكبير والجدار السميك، يعتبر التشوه والإجهاد المتبقي الناتجان عن عدم تجانس الحرارة مشاكل رئيسية تؤثر على دقة أبعاد الأنابيب وعمر الخدمة. تُظهر بيانات الاختبار أن تراكم الحرارة في اللحام بالغمر التقليدي كبير، وتشوه البيضوي وتشوه القطر الشعاعي للأنابيب بعد اللحام كبيران، وتوجد إجهادات شد متبقية عالية في منطقة اللحام، مما يسهل حدوث مخاطر مثل تآكل الإجهاد وانتشار الشقوق في المراحل اللاحقة، وهي أيضًا مؤشرات رئيسية تحتاج إلى التحكم فيها في إنتاج الأنابيب السميكة لدى Haiqianwei.

تبلغ كمية الحرارة المدخلة لعملية اللحام المركب LASW منخفضة، ونطاق التأثير الحراري ضيق، وتتركز حرارة اللحام في منطقة اللحام، مما يزيد بشكل كبير من تجانس تسخين الأنابيب العامة، وينخفض تشوه شكل الأنابيب بعد اللحام بشكل ملحوظ، وتكون دقة الأبعاد أعلى. وفي الوقت نفسه، تكون قيمة الإجهاد المتبقي لمفاصل اللحام المركب أقل، وتوزيع الإجهاد أكثر تجانسًا، مما يتجنب بشكل فعال مخاطر فشل الهيكل الناتجة عن تركيز الإجهاد، ويحسن استقرار الخدمة طويل الأجل لمكونات خطوط الأنابيب.

4.5 تحليل كفاءة إنتاج العملية

تتطلب الأنابيب الفولاذية التقليدية ذات الجدار السميك والخط المستقيم استخدام عملية اللحام متعددة الطبقات والعديد من المسارات، حيث توجد العديد من عمليات اللحام، ودورة المعالجة طويلة، وكمية التدخل اليدوي والمعالجة اللاحقة كبيرة، مما يحد من كفاءة الإنتاج. تعتمد عملية LASW على ميزة تقنية عمق الانصهار الكبير لمسار واحد، مما يقلل بشكل كبير من مسارات اللحام للأنابيب السميكة، ويبسط عمليات المعالجة، ويرفع سرعة اللحام بشكل ملحوظ. وفي الوقت نفسه، تكون معدل عيوب اللحام لهذه العملية منخفضًا، وكمية إعادة التصليح صغيرة، وعمليات المعالجة اللاحقة بسيطة، بعد التعديل والتطبيق على خط إنتاج JCOE الحالي لدى Haiqianwei، يمكنها رفع القدرة الإنتاجية العامة لخط الإنتاج بشكل فعال، وخفض تكاليف الإنتاج الشاملة مثل المواد المستهلكة، العمالة، استهلاك الطاقة للمعدات، وتتمتع بقيمة ترويج صناعي ممتازة.

خامساً: الاستنتاج

من خلال إجراء تجارب البحث ووصف الخصائص لعملية اللحام المركب LASW بين الليزر والقوس الكهربائي للأنابيب الفولاذية ذات القطر الكبير والخط المستقيم بالاعتماد على ظروف خط إنتاج التشكيل JCOE في Haiqianwei في خبى، مع تحليل مقارن متعدد الأبعاد للتشكيل الكلي، البنية المجهري، الخواص الميكانيكية والإجهاد الهيكلي، يمكن استخلاص الاستنتاجات التالية:

1، يمكن أن يحقق التأثير المزدوج لمصدرين حراريين: الليزر والقوس الكهربائي تكامل العملية، ويحسن بشكل فعال حالة تدفق بركة اللحام للأنابيب الفولاذية ذات القطر الكبير والجدار السميك، ويقلل من عيوب اللحام النمطية مثل الثقوب الصغيرة، الشوائب المضمنة، عدم الانصهار، إلخ، ويكون تشكيل اللحام مسطحًا ومتجانسًا، وجودة التشكيل العامة لمفاصل اللحام واتساقها أفضل بكثير من عملية اللحام بالغمر التقليدية، مما يساعد على خفض معدل إعادة التصليح بالكشف عن العيوب للمنتجات النهائية لدى Haiqianwei.

2، يمكن لخاصية مدخلات الحرارة المنخفضة القابلة للتحكم بدقة في LASW أن تمنع بشكل فعال سلوك تضخم حبوب اللحام، وتدقيق البنية المجهري لمنطقة اللحام ومنطقة التأثير الحراري، وتحسين تجانس البنية، وتحسين الخواص الميكانيكية لمفاصل اللحام بشكل أساسي، وتحسين قوة المفاصل، والمتانة في درجة الحرارة المنخفضة والبلاستيك بشكل فعال، وتتناسب مع متطلبات مؤشرات الأداء لمنتجات خطوط الأنابيب الراقية للشركة.

3، يمكن لعملية اللحام المركب أن تقلل بشكل كبير من مشاكل تشوه اللحام للأنابيب الفولاذية وتركيز الإجهاد المتبقي، وتحسين دقة معالجة أبعاد الأنابيب، وتجنب المخاطر الأمنية مثل تآكل الإجهاد وانتشار الشقوق أثناء الخدمة طويلة الأجل، ويمكن استخدامها في تصنيع منتجات خطوط الأنابيب من النوع الهندسي عالي الضغط، درجة الحرارة المنخفضة والبحري لدى Haiqianwei.

4، عملية اللحام LASW بسيطة، كفاءة التشكيل عالية، معدل إعادة التصليح منخفض، وتتمتع بإمكانيات التعديل والتكامل على أساس خط الإنتاج الآلي JCOE الحالي لدى Haiqianwei، يمكنها رفع كفاءة الإنتاج الصناعي مع ضمان جودة اللحام، وخفض تكاليف الإنتاج، ويمكن اعتبارها عملية بديلة لإنتاج الأنابيب الفولاذية ذات القطر الكبير والخط المستقيم بطريقة راقية وذكية، وتتمتع بآفاق تطبيق هندسي واسعة.

يمكن للبحث اللاحق التركيز على تحسين تكيف معلمات عملية LASW للأنابيب الفولاذية ذات الجدار السميك للغاية والأنابيب ذات درجات الفولاذ العالية مثل X80، وإكمال الاختبار المتصل بين واجهات المعدات وخط الإنتاج، وإنشاء قاعدة بيانات معلمات عملية اللحام المعيارية المتوافقة مع نظام التفتيش الجودة الحالي لدى Haiqianwei، وتعزيز التطبيق على نطاق واسع والمعيارية لتقنية اللحام المركب بالليزر في مجال تصنيع خطوط الأنابيب.

المراجع

[1] جمعية صناعة الصين للحديد والصلب. GB/T 1591-2018، الفولاذ الهيكلي عالي القوة منخفض السبائك[S]. بكين: دار النشر القياسية الصينية، 2018.

[2] Chen Wuzhu. تقنية اللحام بالليزر واللحام المركب بالليزر[M]. بكين: دار النشر لصناعة الآلات، 2016.

[3] Zhang Hong، Li Gang. تقدم البحث في آلية وعملية اللحام المركب بين الليزر والقوس الكهربائي[J]. مجلة اللحام، 2020، 41(05):1-8.

[4] Wang Jianjun. بحث في التحكم في جودة اللحام للأنابيب الفولاذية ذات القطر الكبير والخط المستقيم بالغمر[J]. الأنابيب الفولاذية، 2019، 48(03):45-49.

[5] Liu Yong، Zhao Liang. بحث في بنية وخواص ميكانيكية اللحام المركب بين الليزر والقوس الكهربائي للأنابيب السميكة[J]. علم المواد والمعالجة، 2021، 29(02):78-83.

[6] شركة Hebei Haiqianwei للأنابيب الفولاذية المحدودة. دليل تقني لخط إنتاج الأنابيب الفولاذية ذات الخط المستقيم بالغمر JCOE[Z]. 2025.

إخلاء مسؤولية: محتوى هذه المقالة يُستخدم فقط كمرجع توعوي لتطور الصناعة، ولا يُعتبر أي توصية استثمارية، ويجب اتباع إرشادات المؤسسات المتخصصة عند التنفيذ العملي للمنتجات.