لحام الفولاذ المقاوم للصدأ 304 و316: الحشو ومدخلات الحرارة والتخميل

اختيار الحشو

القاعدة الافتراضية هي اللحام بدرجة أعلى:

• يُلحم 304/304L بحشو 308L.
• يُلحم 316/316L بحشو 316L، الذي يحمل الموليبدينوم اللازم للحفاظ على مقاومة التنقر.
• تستخدم الوصلات غير المتماثلة (304 إلى صلب كربوني) حشوًا مفرط السبائك مثل 309L.

حرف "L" مهم: يُحفظ كربون الحشو عند 0.03% أو أقل بحيث يقاوم المعدن المترسب نفسه التحسس. عندما تكون المادة الأساسية 304 أو 316 عادية (ليست L)، فإن استخدام حشو بدرجة L والتحكم في مدخلات الحرارة هو الدفاع الرئيسي لمعدن اللحام.

مدخلات الحرارة والتحسس

بين حوالي 450 °C و850 °C، يتحد الكروم مع الكربون لتكوين كربيدات عند حدود الحبيبات — التحسس — تاركًا مناطق مستنفدة من الكروم تتآكل بشكل تفضيلي (تحلل اللحام، هجوم خط السكين). لذلك تعمل ممارسة الفولاذ المقاوم للصدأ بالطريقة المعاكسة للصلب الكربوني:

• حافظ على مدخلات حرارة منخفضة إلى معتدلة (عادة في حدود 0.5–1.5 kJ/mm، حسب العملية).
• حدّد درجة حرارة ما بين التمريرات، عادة إلى حوالي 150 °C.
• استخدم خرزات مستقيمة بدلاً من النسج العريض، واترك الوصلة تبرد بين التمريرات.

يوصل الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الحرارة أيضًا بشكل ضعيف ويتمدد بحوالي مرة ونصف أكثر من الصلب الكربوني، لذا فإن التحكم في التشوه (تسلسلات متوازنة، لحام بخطوات عكسية، تثبيت كافٍ) هو جزء من الإجراء، وليس فكرة لاحقة.

نقاط التقنية

• الحماية: يحتاج جانب الجذر في لحامات الأنابيب والصفائح إلى غاز دعم خامل (تطهير بالأرجون) حتى يُختم الجذر بعدة ملليمترات من المعدن؛ الجذر المؤكسد والسكري له مقاومة تآكل وأداء إجهاد ضعيفان.
• النظافة: فرش ومواد كاشطة مخصصة للفولاذ المقاوم للصدأ فقط؛ تلوث الحديد من أدوات الصلب الكربوني المشتركة ينغرس ويصدأ. أزل الشحوم قبل اللحام.
• لا تستخدم أبدًا قطعة الفولاذ المقاوم للصدأ كطاولة عمل لطحن الصلب الكربوني بالقرب منها — تلوث غبار الطحن هو سبب شائع لبقع الصدأ الغامضة.

بعد اللحام: التنظيف والتخميل

يترك اللحام تلونًا حراريًا — طبقة أكسيد مستنفدة من الكروم تشير ألوانها من القش إلى الأزرق إلى انخفاض مقاومة التآكل تحتها. لخدمة التآكل يجب إزالة التلون والطبقة المستنفدة:

1. التنظيف الميكانيكي (فرش الفولاذ المقاوم للصدأ، مواد كاشطة دقيقة) للخدمة الخفيفة.
2. التخليل بمعجون أو حمام النيتريك/الهيدروفلوريك لاستعادة السطح بالكامل.
3. التخميل في حمض النيتريك أو الستريك (وفق ممارسة ASTM A967) يعيد بناء طبقة أكسيد الكروم على سطح نظيف بالفعل. التخميل ليس منظفًا — فهو لا يزيل التلون الثقيل أو القشور.

يجب أن تكون وصلة 316 ملحومة ومنظفة ومخملة بشكل صحيح غير قابلة للتمييز في أداء التآكل عن المعدن الأصلي؛ تخطي خطوات ما بعد اللحام هو السبب المعتاد لعدم كونها كذلك.

العيوب الشائعة وأسبابها

• المسامية: دائمًا تقريبًا تلوث — رطوبة أو شحم أو طلاء أو زنك على وجوه الوصلة، أو مشكلة حماية (فقدان تغطية الغاز، تيارات هواء). يظهر الفولاذ المقاوم للصدأ مسامية التلوث أسرع من الصلب الكربوني لأن البركة أقل تسامحًا مع الأسطح المتسخة.
• الجذر السكري: تطهير دعم غير كافٍ؛ يتأكسد الجذر إلى سطح خشن ومسود وعرضة للتآكل لا يمكن إصلاحه من الخارج.
• التشقق: نادر في 304/316 نفسه (الهيكل الأوستنيتي مع محتوى فيريت صغير في المعدن المترسب يقاوم تشقق التصلب)، لكنه خطر حقيقي عند استخدام الحشو الخاطئ في الوصلات غير المتماثلة أو عند دخول تلوث كربوني إلى البركة — سبب آخر للأدوات المخصصة والسلك النظيف.