ضمان السلامة الهيكلية في أبراج دعم الرادار من خلال الاختبارات غير المتلفة المتقدمة

في التسلسل الهرمي لعمليات التصنيع لـ أبراج دعم الرادار تتربع اللحام على عرش عمليات البناء. فهي العملية الفريدة التي لا رجعة فيها، والتي تحوّل مكونات الفولاذ عالية المقاومة إلى كتلة متجانسة قادرة على تحمل الأحمال. بالنسبة لهيكل مُكلّف بدعم مصفوفات رادار متعددة الأطنان والحفاظ على استقرار دقيق للغاية تحت وطأة عقود من الرياح والجليد وأحمال التشغيل الديناميكية، فإن جودة هذه اللحامات أمر لا يقبل المساومة.

قد يصبح عيب واحد غير حرج، مخفي داخل اللحام، نقطة انطلاق لانتشار تشققات الإجهاد تحت ملايين دورات الإجهاد، مما قد يؤدي إلى انهيار هيكلي كارثي. لذلك، فإن ضمان سلامة اللحام يتجاوز مجرد أعمال البناء الأساسية، فهو ضرورة هندسية جوهرية. ولا يتحقق هذا الضمان بالاعتماد على مهارة اللحام وحدها، بل من خلال نظام صارم مدعوم علميًا من الإجراءات المُحكمة، والأهم من ذلك، الاختبارات غير المدمرة المتقدمة (NDT) .

أهمية اللحامات ذات الاختراق الكامل في بيئات التحميل الديناميكي

برج الرادار عبارة عن هيكل يتعرض لأحمال ديناميكية. على عكس المباني الثابتة، يتعرض لإجهادات دورية مستمرة ناتجة عن الاهتزازات الناجمة عن الرياح، والقصور الذاتي الدوراني للهوائي، والتمدد الحراري. هذه العوامل تجعله عرضة بشكل كبير للفشل الناتج عن الإجهاد.

1. دور شكل اللحام: في ظل نظام التحميل الديناميكي، تُعدّ تراكيز الإجهادات عاملاً مُضراً. فاللحام الجزئي أو لحام الزاوية، الذي لا يندمج عبر كامل سُمك الوصلة، يُنشئ شقاً حاداً متأصلاً عند جذر اللحام. يعمل هذا الشق كمُركِّز قوي للإجهاد، مما يُقلل بشكل كبير من عمر الوصلة المُقاوم للإجهاد.

2. حل الاختراق الكامل: صُممت لحامات الأخدود ذات الاختراق الكامل للمفصل (CJP) لتندمج عبر كامل سماكة المادة، مما يُزيل فعليًا الشق الموجود عند الجذر. عند تصميمها وتنفيذها بشكل صحيح، تُوفر هذه اللحامات انتقالًا سلسًا للإجهاد من عنصر إلى آخر، مما يُوفر أداءً في مقاومة الإجهاد يُقارب أداء المادة الأصلية نفسها. بالنسبة للوصلات الرئيسية الحاملة للأحمال في أبراج الرادار - مثل وصلات الأرجل، ووصلات العقد الحرجة، ودعامات منصات الهوائيات - تُعد لحامات CJP عادةً شرطًا أساسيًا في المواصفات.

الأساس: إجراءات وتنفيذ اللحام الخاضع للرقابة

إن اللحامات الخالية من العيوب هي نتاج عمليات مضبوطة، وليست وليدة الصدفة. ويبدأ هذا التحكم قبل وقت طويل من بدء عملية اللحام.

1. مواصفات إجراءات اللحام (WPS) والتأهيل: تخضع كل عملية لحام في الهياكل الحيوية لإجراءات لحام معتمدة. تحدد هذه الوثيقة، التي يتم اعتمادها من خلال الاختبارات الفيزيائية (سجل تأهيل الإجراءات - PQR)، "الوصفة" الدقيقة: درجات المعدن الأساسي ومعدن الحشو، وتصميم الوصلة (زوايا الشطف، وفجوة الجذر)، ودرجة حرارة التسخين المسبق ودرجة حرارة ما بين اللحامات، ووضع اللحام، والمعايير الكهربائية (الجهد، وشدة التيار، وسرعة اللحام)، والمعالجة الحرارية اللاحقة للحام عند الحاجة. وهذا يضمن نتائج قابلة للتكرار والتنبؤ.

2. التحضير والتجهيز الحرج للمفاصل: في لحام CJP، يُعدّ تحضير الحواف بدقة عبر التشغيل الآلي أو القطع الحراري الدقيق أمرًا بالغ الأهمية. يجب أن يكون تركيب الأجزاء قبل اللحام محكمًا ومتجانسًا؛ فالفجوات الزائدة تُجبر اللحام على وضع كمية زائدة من معدن الحشو، مما يزيد من خطر حدوث عيوب مثل عدم الانصهار أو التشوه المفرط.

3. مؤهلات اللحام: يجب أن يكون اللحامون الذين يقومون بهذه الوصلات الحرجة معتمدين وفقًا لإجراءات اللحام المحددة المستخدمة، مما يثبت قدرتهم على إنتاج لحامات سليمة في ظل الظروف المحددة.

التحقق: الاختبارات غير الإتلافية المتقدمة - رؤية ما لا يُرى

حتى مع اتباع إجراءات مثالية، يبقى احتمال حدوث أخطاء بشرية أو ناتجة عن العملية قائماً. توفر تقنيات الفحص غير المتلف (NDT) إمكانية فحص البنية الداخلية للحام دون إتلافها. بالنسبة للحامات في أبراج الرادار، يُعدّ الفحص بالموجات فوق الصوتية (UT) الطريقة الأساسية لفحص الحجم.

الفحص بالموجات فوق الصوتية (UT): المعيار الذهبي للفحص الحجمي

تتفوق تقنية UT في اكتشاف العيوب الداخلية المستوية التي تعتبر بالغة الأهمية في سيناريوهات الإجهاد، مثل عدم الانصهار والتشققات وشوائب الخبث المتطاولة.

• كيف يعمل؟ يستخدم فنيٌّ مُدرَّبٌ مُحوِّل طاقةٍ يدويًّا يُولِّد موجاتٍ صوتيةً عالية التردد (الموجات فوق الصوتية). تُنقل هذه الموجات إلى الفولاذ عبر مادة هلامية، وتنتقل عبر المادة. وعندما تصطدم هذه الموجات بعيبٍ أو خلل، ينعكس جزءٌ من طاقة الصوت عائدًا إلى مُحوِّل الطاقة. ويتم تحليل التأخير الزمني وسعة هذا "الصدى" لتحديد عمق العيب وحجمه واتجاهه.

• لماذا تُستخدم تقنية UT في أبراج الرادار؟

  1. الحساسية للعيوب الحرجة: تتميز تقنية الموجات فوق الصوتية بقدرتها الفائقة على اكتشاف العيوب المستوية الشبيهة بالشقوق والتي تشكل الخطر الأكبر تحت تأثير الأحمال الدورية.

  2. تحديد العمق: يمكنه تحديد موضع وحجم العيب بدقة عبر السماكة، وهو أمر بالغ الأهمية لتقييم الأهمية الهندسية.

  3. السجل الدائم: توفر وحدات الفحص بالموجات فوق الصوتية الرقمية الحديثة سجلات بيانات المسح الضوئي A وبيانات الموقع المشفرة، مما يؤدي إلى إنشاء سجل رقمي قابل للتدقيق لجودة الفحص.

اختبار الموجات فوق الصوتية بتقنية المصفوفة المرحلية (PAUT): التطور التالي

بالنسبة للمفاصل الأكثر أهمية، اختبار الموجات فوق الصوتية باستخدام المصفوفة المرحلية (PAUT) يوفر إمكانيات أكبر. فبدلاً من استخدام بلورة كهرضغطية واحدة، يستخدم جهاز PAUT مسبارًا متعدد العناصر حيث يمكن التحكم إلكترونيًا في توقيت (طور) إطلاق كل عنصر.

1. وهذا يسمح بتوجيه وتركيز الحزمة الإلكترونية، مما يتيح فحص الأشكال الهندسية المعقدة (مثل لحامات الفوهات) من موضع مسبار واحد ويوفر توصيفًا وتصويرًا فائقًا للعيوب.

2. فهو يزيد من سرعة الفحص وموثوقيته، ويولد صورًا تفصيلية من نوع C-scan أو S-scan تعطي صورة أوضح وأكثر سهولة عن الحالة الداخلية للحام.

استراتيجية شاملة للاختبارات غير الإتلافية: ما وراء الموجات فوق الصوتية

بينما يعتبر الفحص بالموجات فوق الصوتية الأداة الأساسية للحامات الأولية، فإن برنامج الجودة القوي يستخدم مجموعة من أساليب الاختبارات غير المتلفة:

1. • اختبار الجسيمات المغناطيسية (MT): يُستخدم على نطاق واسع في الفولاذ الفريتي للكشف عن الشقوق السطحية والقريبة من السطح (مثلًا، عند حواف اللحام). وهو سريع وموثوق وضروري لتحديد مؤشرات السطح المعرضة للإجهاد.

2. اختبار اختراق الصبغة (PT): يستخدم للمواد غير المغناطيسية أو كبديل لتقنية MT لمعالجة العيوب السطحية.

3. • الفحص الإشعاعي (RT): يستخدم الأشعة السينية أو أشعة جاما لإنشاء صورة فيلمية أو رقمية للحام. وهو ممتاز للفحص الحجمي وتوفير صورة ظلية ثنائية الأبعاد دائمة، ولكنه عمومًا أقل حساسية من الموجات فوق الصوتية في اكتشاف الشقوق الضيقة والمستوية، كما أنه يواجه قيودًا كبيرة تتعلق بالسلامة واللوجستيات.

الخلاصة: النزاهة بالتصميم والتحقق

إن السلامة الهيكلية لبرج دعم الرادار هي وعدٌ يُقطع في مكتب التصميم ويُنفذ في ورشة التصنيع. ويعتمد هذا الوعد على جودة وصلاته الملحومة. فمن خلال اشتراط لحام كامل الاختراق للوصلات الحرجة، وفرض تنفيذه عبر مواصفات إجراءات اللحام المعتمدة، والتحقق بدقة من سلامته باستخدام اختبارات الموجات فوق الصوتية المتقدمة، يحوّل المهندسون الفولاذ الخام إلى أصل موثوق به ومتين.

يضمن هذا النهج المتكامل، الذي يجمع بين علم المعادن والهندسة الميكانيكية وعلوم المواد، أن البرج لن يقتصر دوره على الوقوف فحسب، بل سيؤدي وظيفته بثبات لا يتزعزع طوال فترة خدمته، داعماً بإخلاص المهمة الحيوية للرادار الذي يحمله. في عالم البنية التحتية الحيوية، لا بديل عن هذا المستوى من الموثوقية المُثبتة.

تعرف على المزيد في www.alttower.com

اتصل بنا