Published in: الهندسة المدنية

اللحام تحت الماء

Author م. مناس مراد

Published on: 24 أكتوبر، 2023

م. مناس مراد

تدقيق لغوي: أ. موانا دبس

ما هي عملية اللحام؟

هي عملية ربط قطعتين أو أكثر من المعدن مع بعضهما البعض بحيث تصبح قطعةً واحدةً من خلال الحرارة الشديدة، وأحيانًا إضافة معادن أخرى، وهي من المهن الصعبة، حيث تحتاج مهارةً عاليةً عند الوقوف على الأرض، فكيف هو الحال في قاع المحيطات؟

غالبًا ما يستخدم مصطلح (اللحام في غرفةٍ عالية الضغط) لوصف اللحام الجاف، بينما يستخدم (اللحام تحت الماء) لوصف اللحام في البيئات الرطبة، ونظرًا للتحكم الأكبر في بيئة اللحام، وتوافر المعالجات الحرارية قبل وبعد اللحام، تُنتج اللحامات الجافة وصلاتٍ ذات جودة أعلى من اللحامات الرطبة. ومع ذلك قد يكون من الصعب تقييم جودة اللحامات تحت الماء، وخاصةً مع اللحام الرطب، حيث يكون من الصعب اكتشاف العيوب تحت الماء. ^[1]

اللحام الرطب تحت الماء

في اللحام الرطب تحت الماء يتعرَّض الغواص والقطب الكهربائي مباشرةً إلى الماء، ويستخدم الغواصون عادةً حوالي 300 إلى 400 أمبير من التيار المستمر لتشغيل القطب الكهربائي، ويقومون باللحام باستخدام أشكالٍ مختلفة من اللحام القوسي.

يتمُّ توصيل مصدر الطاقة الكهربائية للحام بمعدات اللحام من خلال الخراطيم والكابلات، وتقتصر العملية عمومًا على الفولاذ المكافئ منخفض الكربون، وخاصةً في الأعماق الأكبر، بسبب التشققات الناتجة عن الهيدروجين. يتمُّ إجراء اللحام الرطب باستخدام قطبٍ كهربائي من خلال معداتٍ مشابهةٍ لمعدات اللحام الجاف، حيث تكون حاملات القطب الكهربائي معزولةً بشكلٍ أكبر.

في البداية يتمُّ استخدام آلة لحامٍ في لحام القوس المعدني اليدوي، ويستخدم التيار المباشر، حيث يتمُّ تركيب مفتاح العزل (قاطع) في كابل اللحام في موضع التحكم على السطح بحيث يمكن فصل تيار اللحام في حالة عدم الاستخدام، ويقوم عامل اللحام بتوجيه شخصٍ موجودٍ على السطح لإغلاق هذا المفتاح. ^{[2] [4]}

جميع اللحامات الرطبة محميةٌ بفقاعةٍ غازية تتشكل حول القوس، وتتكون هذه الفقاعة في أغلب الأحيان من خليط من الغازات، مثل:

1- هيدروجين 70 بالمئة.

2- ثاني أكسيد الكربون 25 بالمئة.

3- أول أكسيد الكربون 5 بالمئة. ^[5]

ما هي مزايا اللحام الرطب؟

1- إن تعدُّد الاستخدامات تجعل هذه الطريقة مرغوبةً للغاية.

2- السرعة التي تتمُّ بها العملية.

3- تكلفتها أقل مقارنةً باللحام الجاف.

4- يمكن أن يصل عامل اللحام إلى أجزاء من الهياكل البحرية التي لا يمكن لحامها باستخدام طرقٍ أخرى.

5- ليست هناك حاجة إلى أي حاويات، ولا يضيع أي وقتٍ في البناء، ويتمُّ استخدام آلات ومعدات اللحام القياسية المتوفرة بسهولة. ^[3]

ما هي عيوب اللحام الرطب؟

1- هناك تبريدٌ سريعٌ لمعدن اللحام بواسطة المياه المحيطة.

2- توجد كميةٌ كبيرة من الهيدروجين في منطقة اللحام، ناتجةٌ عن تفكك بخار الماء في منطقة القوس، حيث يذوب الهيدروجين في المنطقة المتأثرة بالحرارة ومعدن اللحام، مما يُسبّب الشقوق، والشقوق المجهرية.

3- ضعف الرؤية. ^[3]

ما هو اللحام الجاف تحت الماء؟

1- يستخدم اللحام الجاف الغرفة الجافة المغمورة بالمياه أو (غرفة الضغط العالي).

2- يمكن أن تتسع هذه الغرفة لشخصين أو ثلاثة أشخاص .

3- بعد إنشاء ختمٍ حول الهيكل الذي يحتاج إلى لحام تقوم الخراطيم المتصلة بالغرفة بطرد الماء، واستبدالها بمزيجٍ من الغازات، مثل: الهيليوم، والأكسجين.

4- إن التقلُّب المستمر للهواء حيث يدخل هواء جديد، ويخرج هواء قديم يمنع من تكوين أبخرةٍ سامة إذا تراكمت الغازات في الداخل، فقد يتعرض عمال اللحام للاختناق. 

5- قد تستخدم فرق الغوص الهيليوم لضغط الغرفة فوق الحدِّ الطبيعي بقليل لمنع النتروجين والغازات الأخرى من التجمُّع.

6- وبسبب التكلفة الكبيرة، يتمُّ استخدام الغرف الأكبر في المشاريع الكبرى تحت مِنصّات النفط، والسفن الكبيرة.

هناك نوعان من الاختلافات في اللحام تحت الماء الجاف، فهناك غرفةٌ ثابتة، وغرفةٌ متحركة، فالغرفة الثابتة يتمُّ تثبيتها بشكلٍ دائم حتى الانتهاء من العمل، ومن ثم يتمُّ تفكيكها بالكامل في حين أن الغرفة المتحركة عبارة عن غرفة متنقلة، حيث يقوم المشغل بتحريك الغرفة بأكملها إلى جانب المكان المطلوب العمل فيه.

تكون الغرفة الثابتة أكثر فائدةً للوظائف الكبيرة والمتحركة، وأكثر فاعليةً للأعمال الصغيرة، ويقتصر اللحام الجاف من الناحية التشغيلية على أقل من 400 متر من عمق الماء من خلال القدرة الفسيولوجية، حيث يتدرب الغواصون على تشغيل معدات اللحام عند ضغوطٍ عالية، واعتباراتٍ عملية تتعلق بإنشاء الغرفة في العمق. ^{[2] [5]}

ما هي مزايا وعيوب اللحام الجاف؟

1- المزايا

1- سلامة اللحام (الغواص) حيث يتمُّ إجراء اللحام في غرفة مُحصّنةٍ ضدَّ تيارات المحيط، والحيوانات البحرية.

2- الجودة الجيدة.

3- مراقبة السطح.

2- العيوب

تتطلب الحجرة كمياتٍ كبيرة من المعدات المعقدة، والكثير من معدات الدعم على السطح، والغرفة معقّدةٌ للغاية. ^[3]

كيف تبدو عملية اللحام تحت الماء؟

يعدُّ توزيع حرارة القطب على منطقة اللحام أمرًا في غاية الأهمية، ويتمُّ التحكم فيه من خلال الإلكترونات المشحونة، وهناك ثلاث مناطق رئيسية لحركة الحرارة، وهي:

1- الكاثود (القطب).

2- الأنود (منطقة اللحام).

3- البلازما (أسطوانة غازية يمر عبرها القوس الكهربائي).

الكاثود مشحونٌ بشحنةٍ سالبة، والأنود مشحونٌ بشحنةٍ موجبة. لذلك، عندما تصطدم ماكينة اللحام تحت الماء بقوس اللحام، تنتقل الإلكترونات من القطب إلى الأسفل نحو منطقة اللحام، وفي الوقت نفسه تتحرك الأيونات الموجبة للأعلى نحو القطب. تولد حركة الجسيمات الضخمة هذه كميةً هائلةً من الطاقة والحرارة، ويسخن القوس لدرجة حرارة أكثر من 5000 درجة مئوي، ولكن هذه الحرارة لا تنتشر بالتساوي عبر منطقة العمل، وحوالي 66 بالمئة منها يذهب إلى منطقة اللحام، ويبقى الجزء الآخر عند طرف القطب. ^[5]

ما هي أخطار اللحام تحت الماء؟

1- خطر حدوث صدمةٍ كهربائية لعامل اللحام، ولمنع ذلك يجب أن تكون معدات اللحام معزولةً بشكلٍ جيد، وقابلةً للتكيف مع البيئة البحرية.

2- ممكن أن يصاب الغواص بمرض تخفيف الضغط بسبب زيادة ضغط غازات التنفس المُستنشقة.

3- عدد من الغواصين قاموا بالبلاغ عن طعمٍ مرتبطٍ بحشوات أسنانهم.

4- وممكن أن تتأثر العضلات الهيكلية للغواصين على المدى الطويل. ^[4]

اللحام تحت الماء لأعمال الصيانة والإصلاح البحري يغني عن الحاجة إلى سحب الهيكل من البحر، ويوفر الوقت الثمين، وبالتالي يُعتبر وسيلةً اقتصاديةً مفيدة عندما يكون هناك القليل من الوقت أو بسبب متطلبات التشغيل. تتمثل الصعوبات الرئيسية في اللحام تحت الماء في وجود ضغطٍ أعلى بسبب رأس الماء الذي يتمُّ اللحام تحته، وتبريد الماء على معدن اللحام (مما قد يغير الهياكل، والخصائص المعدنية)، وإمكانية إنتاج القوس خليط من الهيدروجين والأكسجين في الجيوب، مما قد يؤدي إلى حدوث انفجار، والخطر الشائع الذي يواجه الغواصين، وهو انتشار النيتروجين في الدم بنسبٍ خطيرة. ^[2]