اتصالات جوشی

جوشکاری با قوس الکتریکی یکی از متداول ترین روشهای اتصال قطعات کار می باشد، ایجاد قوس الکتریکی عبارت از جریان مداوم الکترون بین دو الکترود و یا الکترود و یا الکترود و کار بوده که در نتیجه آن حرارت تولید می شود. باید توجه داشت که برای برقراری قوس الکتریکی بین دو الکترود و یا کار و الکترود وجود هوا و یا یک گاز هادی ضروری است. بطوریکه در شرایط معمولی نمی توان در خلاء جوشکاری نمود. در قوس الکتریکی گرما و انرژی نورانی در مکانهای مختلف یکسان نبوده بطوریکه تقریباً 43% از حرارت درآند و تقریباً 36% در کاتد و 21% بقیه بصورت قوس ظاهر می شود. دمای حاصله از قوس الکتریکی بنوع الکترودهای آن نیز وابسته است بطوریکه در قوس الکتریکی با الکترودهای ذغالی تا 3200درجه سانتیگراد در کاتد و تا 3900 در آند حرارت وجود دارد. دمای حاصله در آندو کاتدبرای الکترودهای فلزی حدوداً 2400 درجه سانتیگراد تا 2600 درجه تخمین زده شدهاست.

در این شرایط درجه حرارت در مرکز شعله بین 6000تا 7000 درجه سانتیگراد می باشد از انرژی گرمائی حاصله در حالت فوق فقط 70% تا 60% در قوس الکتریک مشاهده گردیده که صرف ذوب کردن و عمل جوشکاری شده و بقیه آن یعنی 30% تا 40% بصورت تلفات گرمائی به محیط اطراف منتشر می گردد. طول قوس شعله Arc length بین 0.6 تا 0.8 قطر الکترود می باشد و تقریباً 90% از قطرات مذاب جدا شده ازالکترود به حوضچه مذاب وارد می گردد و 10% باطراف پراکنده می گردد. برای ایجاد قوس الکتریکی با ولتاژ کم بین 40 تا 50 ولت در جریان مستقیم و 60 تا 50 ولت در جریان متناوب احتیاج می باشد ولی در هر دو حالت شدت جریان باید بالا باشد.

انتخاب صحیح الکترود برای کار
انتخاب صحیح الکترودبرای جوشکاری بستگی به نوع قطب و حالت درز جوش دارد. مثلاً یک درز V شکل با زاویه کمتراز 40 درجه با ضخامت زیاد حداکثر با قطر اینچ که معادل 2 میلیمتر است برای ردیف اول گرده جوش استفاده می گردد تا کاملاً در عمق جوش نفوذ نماید. ولی چنانچه ازالکترود با قطر بیشتر استفاده شود مقداری تفاله در ریشه جوش باقی خواهد ماند. که قدرت و استحکام جوش را تقلیل می دهد.

انتخاب صحیح الکترود( از نظرقطر)
بایستی توجه داشت که همیشه قطر الکترود از ضخامت فلز جوشکاری کمترباشد هر چند که در بعضی از کارخانجات تولیدی عده ای از جوشکاران الکترود با ضخامت بیشتر از ضخامت فلز را به کار می برند. این عمل بدین جهت است که سرعت کار زیادترباشد ولی انجام آن احتیاج به مهارت فوق العاده جوشکار دارد. همچنین انتخاب صحیح قطرالکترود بستگی زیاد به نوع قطب ( + یا - ) و حالت درز جوش دارد مثلاً اگر یک درز V شکل با زاویه کمتر از 40 درجه باشد بایستی حداکثر از الکترود با قطر پنج شانزدهم اینچ برای ردیف اول گرده جوش استفاده کرد تا کاملاً بتوان عمق درز را جوش داد. چنانچه از الکترود با قطر زیادتر استفاده شود مقداری تفاله در جوش باقی خواهد ماندکه قدرت و استحکام جوش را به طور قابل ملاحظه ای کاهش خواهد داد. در حین جوشکاری گاهی اوقات جرقه­هائی به اطراف پخش می شود که دلایل آن چهار مورد زیراست.
ایجاد حوزه مغناطیسی و عدم کنترل قوس الکتریکی
ازدیاد فاصله الکترود نسبت به سطح کار
آمپر بیش از حدیا آمپر بالای غیر ضروری
عدم انتخاب قطب صحیح برای جوشکاری

اطلاعات پاکت الکترود
مطابق استاندارد پاکت ها و کارتنهای الکترود بایستی علامت ها ونوشته هائی داشته باشند که حتی المقدور مصرف کننده را در دسترسی به کیفیت مطلوب جوش راهنمائی و یاری نمایند. در روی پاکت الکترود علاوه بر نام کارخانه سازنده , نوع جنس نیز درج می شود که برای مصرف صحیح حائز اهمیت است. هر پاکت الکترود بایستی علاوه بر اسم تجارتی الکترود, طبقه بندی آن الکترود را حداقل طبق یکی ازاستانداردهای مهم بیان نماید. برای آگاهی از طول زمان ماندگی الکترود در کارخانه, بازار یا انبار و غیره . شماره ساخت یا تاریخ تولید روی پاکت نوشته یا مهر زده میشود. قطر سیم مغزی الکترود مصرف کننده را در کاربرد صحیح آن با توجه به صخامت فلز, زاویه سیار , ترتیب پاس و غیره راهنمایی می کند.

نوع جریان برق از اینکه جریان دائم یا جریانمتناوب لازم است( با موتور ژنراتور یا ترانسفورماتور می توان جوش داد) یا هر دو ودر جریان دائم نوع اتصال قطبی بایستی یا به عبارت یا علامت روی پاکت درج شود. حالاتی از جوشکاری که این الکترود در آن حالت یا حالات مناسب است روی پاکت بیان می شود. درج حدود شدت جریان برق ( بر حسب آمپر ) جهت انتخاب اولیه ( تنظیم دقیق شدتجریان ضمن جوشکاری با توجه به عوامل مختلف انجام می شود) ضروری است. وزن الکترودهایا تعداد الکترود داخل هر بسته روی پاکت یا بر چسب آن درج می شود. نوشتن مواردی که در بالا به آن اشاره شد, روی پاکت مطابق بیشتر استانداردها اجباری است. همچنین خواص مکانیکی و شیمیائی , وضعیت ذوب و کیفیت قوی, نحوه نگهداری و انبار کردن, درجه حرارت خشک کردن, مواد استعمال بخصوص و پاره ای توصیه های دیگر در روی پاکت برای آگاهی مصرف کننده چاپ شده و یا مهر زده می شود.

انواع الکترودها

الکترودهائی که در جوش اتصال فولاد به کار برده می شوندمفتول های مغزی با آلیاژ یا بدون آلیاژ دارند که جریان جوش را هدایت می کند. شعله برق بین قطعه کار و سرآزاد الکترود می سوزد و الکترود به عنوان یک ماده اضافی ذوب می شود. الکترودهای نرم شده دارای علائم اختصاری بوده ( دین 1913 ) که روی بسته بندی آنها نوشته شده است. علائم اختصاری تمام نکات مهمی که در به کار بردن آن الکترود باید مراعات شوند نشان می دهند.

مشخصات الکترودها
در جوشکاری مشخصات الکترودها با یک سری اعداد مشخص می گردند. اعداد مشخصه به ترتیب زیر می باشد.

E 60 10
= E جریان برق
 = 60کشش گرده جوش بر حسب پاوند بر اینچ مربع
 = 1حالات مختلف جوشکار ی
 = 0نوع جریان می باشد.
علامت اول : در علائم الکترود بالا E مشخص می نماید که این الکترود برای جوشکاری برق بوده با استقاده می شود. ( بعضی از الکترودهای پوشش دارهستند که در جوشکاری با اکسی استیلن از آنها استفاده می شوند مانند FC18).
علامت دوم : عدد 6 و 0 یعنی مشخصه فشار کشش گرده جوش بر حسب پاوند بر اینچ مربع بوده بایستی آن را در 1000 ضرب نمود یعنی فشار کشش گرده جوش این نوع الکترود 60000 Kg/mm2 پاوند بر اینچ مربع است.
علامت سوم: حالات جوش را مشخص میکند که همیشه این علامت 1 یا 2 یا 3 می باشد. الکترودهائی که علامت سوم آنها 1 باشد در تمام حالات جوشکاری می توان از آنها استفاده کرد. و الکترودهائی که علامت سوم آنها عدد 2 می باشد در حالت سطحی و افقی مورد استفاده قرار می گیرند. الکترودهائیکه علامت سوم آنها 3باشد تنها در حالت افقی مورد استفاده قرار می گیرند.

علامت چهارم : خصوصیات ظاهری گرده جوش و نوع جریان را مشخص می نماید که این علائم از 0 شروع و به 6 ختم می گردند.

چنانچه علامت چهارم یا آخر صفر باشدموارد استعمال این الکترودها تنها با جریان مستقیم یا DC و با قطب معکوس می باشد. نفوذ این جوشکاری زیاد و شکل مهره های جوش آن تخت و درجه سختی گرده جوش تقریباًزیاد می باشد.
چنانچه علامت چهارم یک باشد موارد استعمال این الکترود با DC , AC می باشد. شکل ظاهری جوش این الکترود صاف و در شکافها و درزها کمی مقعر و درجه سختی جوش کمی زیادتر از گرده اول است.( AC = جریان متناوب و DC = جریان مستقیم میباشد. (

اگر علامت چهارم 2 باشد موارد استعمال الکترود با AC , DC میباشد.نفوذ جوش متوسط و درجه سختی جوش کمی کمتر از دو گروه قبل می باشد نمای ظاهریآن محدب است.
اگر علامت چهارم 3 باشد این الکترود را می توان با جریان AC متناوب یا جریان مستقیم به کار برد. درجه سختی گرده جوش این الکترود کمتر از دوگرده اول و دوم و کمی بیشتر از گرده سوم می باشد و نیز در دارای قوس الکتریک خیلی آرام و نفوذ کم و شکل مهره های آن در درزهای شکل محدب می باشد.
اگر علامت چهارم 4 باشد این الکترود را می توان با جریان DC , AC به کار برد.
موارداستعمال این الکترود برای شکافهای عمیق یا در جائی که چندین گرده جوش به روی هم لازم است می باشد.
چنانچه علامت آخر 5 باشد مشخصه این علامت این است که فقط جریان DC مورد استفاده قرار می گیرد و موارداستعمال آن در شکافهای باز و عمیق است. درجه سختی گرده جوش این الکترود کم و دارای قوس الکتریکی آرامی است و پوشش شیمیایی آن از گروه پوشش الکترودهای بازی است.

چنانچه علامت آخر 6 باشد. خواص و مشخصه آن مطابق گروه 6 است با این تفاوت که با جریان Ac مورد استفاده قرار می گیرد.

الکترودهای پرمصرف
انواع الکترود برای جوشکاری در تمام حالات مخصوصاًسربالا

استاندارد آما 1/421 م ج
رنگ شناسائی : انتها – سورمه ای سیر

الکترود روتیلی روپوش متوسط برای فولادهای ساده در تمام حالات مخصوصاً جوش سربالا و بالاسر و حالات اجباری، دارای اکسید آهنT دارای گواهی از لویدز ژرمن. جوش دادن با این الکترود بسیار آسان است و سرباره آن بخوبی پاک می شود – قوس آرام دارد – گرده جوش تمیز است و حالات مختلف را با شدت جریان ثابت بخوبی جوش میدهد.

__________________
مراحل انجام جوشکاری به شرح زیر است :

·    آماده سازی قطعه (ماشینی و یا دستی)

·    برقراری و نگه داشتن قوس(به صورت استاندارد بر اساس جنس قطعه والکترود و عوامل دیگر)شکل حرکت و هدایت الکترود (انواع روش حرکت) و سرعت پیش روی

کاربرد جوشکاری در صنعت به شرح زیر است :

1. اتصال دو یا چند قطعه به یکدیگر

2. بازسازی قطعات فرسوده

3. بازسازی عیوب ریختگی

4. در فلزات تزئینی و بالاخص درب و پنجره

5. بهبود بخشیدن به خواص موضعی برخی قطعات

عوامل موثر در استحکام جوش به شرح زیر است :

·    تمیزکاری قبل از جوشکاری

·    انتخاب صحیح الکترود

·    زاویه الکترود نسبت به کار

·    طول قوس صحیح

·    مقدار آمپراژ

·    نحوه ایجاد قوس

·    سرعت حرکت جوش

·    نفوذ و اندازه های مهره جوش

·    نحوه نوسان دست در جوشکاری

·    تمیز کردن گرده جوش

منظور از طول قوس و یا طول ولتاژ همان حدفاصل بین الکترود و قطعه کاردر هنگام تشکیل قوس الکتریکی می باشد ، که هر چه این طول قوس افزایش یابد ؛ حرارت انتقالی به قطعه کار افزایش یافته و متعاقبا" تمرکز جریان کاهش خواهدیافت.

انواع قوس الکتریکی به شرح زیر تقسیم بندی شده است :

قوس مصرف شدنی (وسیله تشکیل قوس ، خود واسطه اتصال میشود)مثلالکتروددستی

قوس مصرف نشدنی(وسیله تشکیل قوس ، تنها قوس را برقرار می کند)مثلاالکترود تنگستنی

__________________

تست جوش

با گذشت 50 سال از استفاده از جوش در ساختمان دهه اخیر(80-1370)از نظر تعداد ساختمانهایی که با سازه های فولادی طراحی و اجرا شده اند کاملا استثنایی به شمار می آید.در نیمه دوم این دهه دهها هزار سازه فولادی در تهران و شهرهای بزرگ ایرن به ناگهان همانند قارچ سر از زمین  برآورد.گسیل سرمایه ها به سوی ساخت و ساز شهری و تبدیل ساخت سرپناه به یک ماشین سرمایه گذاری جهت سودهای کلان باعث گردید تا رعایت اصول فنی و ایمن سازی ساختمانها در برابر زلزله در برابر منفعت طلبی بسیاری از صاحبکاران عملا مورد توجه قرار نگیرد.
علل اصلی پایین بودن کیفیت جوش درساخت و سازهای شهری را می توان به صورت زیر بیان نمود  :
•    عدم انطباق اجرای معمول سازه های فولادی با آیین نامه ها و دستورالعملها
•     کیفیت پایین جوش به علت عدم آموزش کلاسیک کافی در این زمینه برای جوشکاران و مهندسان
•     نبود نظارت اصولی و دقیق بر اجرای جوشکاری در ساختمانهای شهری در کشور
•     عدم طرح دقیق اتصال جوشی با توجه به عملکرد مورد نظرآنها

در بسیاری از موارد طرز اجرای متداول جوش باجزییات ارایه شده در آیین نامه تطابق ندارد.این موارد ناشی از موارد متعددی است که از میان آنها به موارد زیر می توان اشاره کرد :

الف) آشنا نبودن مهندسین سازه به مسایل اجرایی و در نتیجه ارایه نقشه ها وجزییات غیرقابل اجرا
ب) گران تر بودن هزینه اجرای جزییات آیین نامه نسبت به روش سنتی اجرا
پ)آگاه نبودن کارفرما و یا مهندس مجری طرح به جزییات آیین نامه و عدم توانایی در تمیز دادن حالات مختلف از یکدیگر
بعد از اجباری شدن آیین نامه2800(1368) اهمیت وجود سیستم مقاوم در برابر زلزله از یک طرف و محدودیتهای معماری برای استفاده از سیستم مهاربندی از طرف دیگر باعث استفاده روزافزون از سیستم قاب خمشی در جهت عرضی ساختمانها شد.در این سیستم اتصال تیر به ستون از نوع گیردار بوده یعنی باید توانایی انتقال برش و لنگراز تیر به ستون وجود داشته باشد.در این نوع اتصالات از ورقهای بالاسری و زیرسری که در محل اتصال به ستون برای ایجاد جوش نفوذی کامل خورده است استفاده می شود. اما از آنجاییکه متاسفانه عملیات جوشکاری در محل کارگاههای ساختمانی و نه در محل کارخانه صورت می گیرد کنترل کیفیت جوش بخصوص در هنگام مونتاژ درارتفاع زیاد از سطح زمین حتی به صورت عینی(Visual) امکان پذیر نمی باشد همچنین معمولا در محل اتصال ورق به ستون به جای جوش نفوذی از جوش گوشه استفاده می شود در نتیجه هنگام زلزله این نقاط علاوه بر تحمل نیروی کمتر در حالت تردشکن گیسخته خواهد شد. زمانی که در یک عضو فشاری ازدومقطع در کنار یکدیگر استفاده می شود باید هم پایداری کل عضوبه عنوان یک المان و هم پایداری تک تک مقاطع کنترل شود تاخیچکدان تحت تاثیر نیروی فشاری به طور جداگانه دچار کمانش نشوند.برای این منظور این مقاطع باید در فواصل مشخص به یکدیگر متصل شوند تاطول آزاد آنها کاهش یابد. بسیاری از اوقات بادبندهای دوبل در طول خود به یکدیگر وصل نمی شوند و در نتیجه دومقطع بایکدیگر عمل نمیکنند و بار بحرانی عضو کمتر از مقداری است که مهندس سازه در محاسبات خود منظور نموده است. مبحث دهم مقررات ملی ساختمان حداکثر فاصله بین جوش دومقطع در ستونهای ترکیبی را مقرر نموده است.اما در موارد زیادی مشاهده می شود که فاصله بین جوش ستونها بیشتراز این مقدار می باشد
تست جوش اسکلت فلزی شامل:
I - بازرسی چشمی (VT) - جهت کنترل کیفیت کلیه جوشها
II - آزمایش التراسونیک (UT) - جهت کنترل کیفیت جوشهای نفوذی
III - آزمایش مایع نافذ (PT) - جهت کنترل کیفیت جوشهای گوشه
IV - آزمایش ذرات مغناطیسی (MT) - جهت کنترل کیفیت جوشهای گوشه
V - تست تورق - جهت کنترل کیفیت ورق های خریداری شده با ضخامت بالای 25 میلیمتر
VI - ضخامت سنجی رنگ - جهت کنترل کیفیت و پوشش رنگ سازه
بازرسی فنی
I - انجام نظارت عالیه و بازرسی جوش
II - کنترل کیفیت (QC) و تضمین کیفیت (QA)
III - تهیه دستورالعمل جوشکاری (WPS)
IV - انجام تست جوشکار (WQT)

عیوب جوش:

چون مواد و فلزات تشکیل‌ دهنده و جوش‌ دهنده و گیرنده از لحاظ متالوژیکی بایستی دارای خصوصیات مناسب باشند، بنابراین جوشکاریاز لحاظ متالوژیکی بایستی مورد توجه قرار گیرد که آیا قابلیت متالوژی و فیزیکی جوشکاری دو قطعه مشخص است؟ پس از قابلیت متالوژی ، آیا قطعه‌ای را که ایجادمی‌کنیم، از لحاظ مکانیکی قابل کاربرد و سالم است؟ آیا می‌توانیم امکانات و وسایل برای نیازها و شرایط مخصوص این جوشکاری ، مثلاً گاز و دستگاه را ایجاد نمائیم و برفرض ، ایجاد نیرو در درجه حرارت بالا یا ضربه زدن در درجه حرارت پایین ممکن باشد؟زیرا استانداردهای مکانیکی و مهندسی و صنعتی جوشکاری باید در تمام این موارد رعایتشود تا جوش بدون شکستگی و تخلخل و یا نفوذ سرباره و غیره انجام گیرد.

در جوشکاری تخصصی و اصولاً تمام انواع جوش ، قابلیت جوش خوردن فلزات را بایددقیقاً دانست. در مورد مواد واسطه و الکترود و پودر جوش ، باید دقت کافی نمود. محیط لازم قبل و در حین جوشکاری و پس از جوشکاری را مثلاً در مورد چدن ، باید بوجودآورد. گازهای دستگاههای مناسب و انتخاب فلزات مناسب از لحاظ ذوب در کوره ذوب آهن وبعد در حین جوشکاری از لحاظ جلوگیری از صدمه گاز - آتش و مشعل و برق و هوای محیط ووضعیت جسمانی و زندگی جوشکار ، خود نکات اساسی دیگر هستند که مشکلات جوشکاری می‌باشند.
 

 روی هم افتادگی (انباشتگی جوش در کناره‌ها) overlap or over - roll

نقصیدر کنار یا ریشه جوش که به علت جاری شدن فلز بر ری سطح فلز پایه ایجاد می شود بدون اینکه ذوب و جوش خوردن با آن ایجاد شود.

علت

1.       سرعت حرکت کمتر از حالت نرمال یا طبیعی

2.       زاویه نادرست الکترود

3.       استفاده از الکترود با قطر بالا

4.       آمپراژ خیلی کم

نتیجه

عوامل فوق کاری مانند بریدگی کناره دارد و یک منطقه تمرکز تنش ازفلز جوش ترکیب نشده ایجاد می‌کند.

سوختگی یا بریدگی کناره جوشUndere cut

شیاری در کنار یا لبه جوش که بر سطح جوش و یا بر فلز جوشی که قبلا را سبب شده است قرار دارد.

علت

1.       آمپر زیاد

2.       طول قوس زیاد

3.       حرکت موجی زیاد الکترود

4.       سرعت بسیار زیاد حرکت جوشکاری

5.       زاویه الکترود خیلی به سطح اتصال متمایل بوده است.

6.       سرباره با ویسکوزیته زیاد

نتیجه

عوامل فوق موجب یک منطقه تمرکز و یک منطقه مستعد برای ایجاد ترک خستگی می‌شود.

آخالهای سرباره Slag inclusion

به هر ماده غیر فلزی که در یک اتصال جوش بوجود می‌آید آخالهای سرباره می‌گویند؛ این آخالها می‌توانند در رسوب جوش نقاط ضعیفی ایجاد کنند.

علت

1.       پاک نشدن مناسب سرباره از پاسهای قبلی

2.       آمپراژ ناکافی

3.       زاویه یا اندازه الکترود نادرست

4.       آماده سازی غلط

نتیجه

آخالهای سرباره استحکام سطح مقطع جوش را کاهش می‌دهند و یک منطقه مستعد ترک ایجاد می‌کنند.

ذوب ناقص L.O.F  Lack of fusion ) )

عدم اتصال بین فلز جوش و فلز پایه یابین پاسهای جوش

علت

1.       استفاده از الکترودهای کوچک برای فولاد ضخیم و سرد

2.       آمپراژ ناکافی

3.       زاویه الکترود نامناسب

4.       سرعت حرکت بسیار زیاد

5.       سطح کثیف (پوسته نورد ، لکه ، روغن و....)

نتیجه

اتصال جوش را ضعیف می‌ماند و به یک منطقه مستعد ایجاد خستگی تبدیل می‌شود.

تخلخل Porosity

تخلخل سوارخ یا حفره‌ای‌ است که به صورت داخلی یا خارجی درجوش دیده می‌شود. تخلخل می‌تواند از الکترود مرطوب ، الکترود روکش شکسته یا ازناخالصی روی فلز پایه ایجاد شود.
همچنین به نامهای (مک لوله‌ای) ، (مک سطحی) و (سوراخهای کرمی) نیز شناخته می‌شود.

سایر علتها

1.       سطح فلز پایه آلوده مثل آلودگیهای روغن ، غبار ، لکه یا زنگار

2.       مرطوب بودن روکش الکترود

3.       محافظت گازی ناکافی قوس

4.       فلزات پایه با مقادیر بالای گوگرد و فسفر

نتیجه

به شدت استحکام اتصال جوش شده را کاهش می‌دهد. تخلخل سطحی به اتمسفرخورنده اجازه می‌دهد که فلز جوش را مورد حمله قرار دهد و موجب نقص در آن شود.

همراستا نبودن اتصال جوش Join misagnment

این مشکل معمولا هم راستا و هم سطح نبودن قطعاتی که به هم جوش می‌شوند نامیده می‌شوند. عدم هم راستایی یک مشکل معمول درآماده سازی روشهای لب به لب است و هنگامی ایجاد می‌شود که صفحات ریشه و صفحات اتصالات فلز پایه در محل درست خود برای جوشکاری قرار نگرفته‌اند.

علت

1.       مونتاژ نادرست قطعاتی که باید جوش شوند.

2.       خال جوشهای ناکافی که می‌شکند یا بست زدن ناکافی که موجب حرکت می‌شود.

نتیجه

هم راستا بودن جدی است، زیرا نقص در ذوب لبه ریشه موجب ایجاد مناطق تمرکز تنش می‌شود در سرویس دهی موجب شکست خستگی زود رس اتصال می‌شود.

نفوذ ناقص L.O.P) Lack of pentertation )

عدم نفوذ کامل فلز جوش به ریشه اتصال

علت

1.       آمپر بسیار پائین

2.       فاصله ریشه ناکافی

3.       استفاده از الکترود با قطر بالا

4.       سرعت حرکت زیاد

نتیجه

سرعت جوش را ضعیف می‌کند و به مستعد ایجاد خستگی تبدیل می‌شود.

ترک جوش Weld cracking

انواع مختلفی از عدم اتصال ممکن است در جوش یامناطقی که تحت تأثیر حرارت قرار می‌گیرند، رخ دهد. جوشها ممکن است دارای تخلخل ،آخالهای سرباره یا انواع ترکها باشند. تخلخل و آخالهای سرباره شاید در جوش تا حدی قابل قبول باشد اما ترکها در جوش هرگز قابل قبول نمی‌باشند. وجود ترک در جوش یا درمجاورت جوش نشانگر این مسئله می‌باشد که حتما مشکلی در حین کار وجود داشته است. بررسی دقیق ترکها ، تعیین علت ایجاد آنها و نیز راههای جلوگیری از آنها را برای ماامکان پذیر می‌سازد. در ابتدا ما باید به این مسئله توجه داشته باشیم که بین ترک وشکست تفاوت قائل شویم. منظور ما از ترک ، پدیده‌ای است که در اثر عواملی مانندانجماد ، سرد شدن و تنشهای داخلی که به علت انقباض جوش می‌باشد ایجاد می‌گردد. ترکهای گرم ، ترکهایی می‌باشند که در دماهای بالا رخ می‌دهند و معمولا به انجمادربط دارند.
ترکهای سرد ترکهایی هستند که بعد از اینکه جوش به دمای اطاق رسید، رخ دهد و ممکن است حتیبه HAZ رابط داشته باشد. بیشتر ترکها در اثر تنش های فیزیکی انقباض که معمولا با کشیدن یا تغییر شکل جسم همراهی باشد در هنگام سرد شدن جوش رخ می‌دهد، ایجاد می‌شوند، اگر انقباض محدود شود، این تنشهای فیزیکی کرنشی ،تنش داخلی پسماند را بوجود می‌آورند که این تنهای پسماند منجر به ایجاد ترک می‌شوند. در واقع دو نیروی مخالف وجود دارد:

1.       تنشی که بوسیله انقباض ایجاد می‌شود.

2.       استحکام و سختی فلز پایه

تنش های ناشی از انقباض با افزایش حجم فلزیکه تحت انقباض قرار گرفته است، افزایش می‌یابد. جوشهایی در ابعاد بزرگ و فرآیندهای با نفوذ زیاد کرنشهای انقباضی را افزایش می‌دهند. تنشهایی که در اثر کرنشهای انقباضی ایجاد می‌شود با افزایش استحکام فلز پر کننده و فلز پایه افزایش می‌یابد. همچنین وقتی که استحکام تسلیم افزایش باید تنش پسماند نیز افزایش می یابد.

1.       ضرورت جوشکاری

2.       پیشگرم

3.       دمای بین پالسی

4.       عملیات حرارتی پس از جوش

5.       طراحی اتصال

6.       روشهای جوشکاری

7.       مواد پر کننده

ترک به صورت خط مرکزی

ترک به صورت خط مرکزی در مرکز یک پاس جوش معین قراردارد. اگر انتهایی کپاس جوش داشته باشیم و اینپالیدرمرکز اتصال باشد آنگاه اینترکمرکزی در مرکزاتصال نیز را خواهد داشت. در مورد پاس های چند تای که چندین پاس در هر لایه وجود دارد ترک مرکزی از نظر هندسی ممکن است در مرکز اتصال قرار نداشته باشد. ار چه اغلب دیده می شود که در مرکزاتصال قرار دارد. علت ترک مرکزی یکی از سه پدیده زیر می باشد:

1.       ترکی که ناشی از جدایش و تفکیک باشد.

2.       ترکی که مربوط به شکل گرده جوش می‌باشد.

3.       ترکی که مربوط به تغییرات سطحی می‌باشد.

متأسفانه تمام سه پدیده فوق خودشان را در قالب یک نوع آشکار می‌کنند و تشخیص دادن ترک مشکل می‌باشد. علاوه بر این ، تجربه‌ها نشان داده‌اند که اغلب 2 یا حتی 3 پدیده فوق با یکدیگربرهم کنش داده و در ایجاد ترک مؤثرند. در واقع درک مکانیسم اصلی هر یک از انواع ترکهای مرکزی به ما کمک می‌کنند تا به دنبال راه حلی برای از بین بردن ترک باشیم.

ترک مرکزی ناشی از جدایش

این ترکها وقتی رخ می‌دهد که ترکیباتی با نقطه ذوب پایین نظیر فسفر ، روی ، مس و گوگرد در نقاط خاصی در حین فرآیند سرد شدن جدایش یابند. در حین فرآیند انجماد ، ترکیباتی با نقطه ذوب پایین در فلز مذاب به نواحی مرکزی اتصال رانده می‌شود چون آنها تا آخرین ترکیباتی هستند که شروع به انجمادمی‌کنند و جوش در این نواحی تمایل به تفکیک و جدایش می‌یابد. در جوشکاری می‌توان ازالکترودهایی با مقادیر بالای منگنز استفاده تا بتوانیم بر تشکیل سولفید آهن با نقطه ذوب پایین غلبه کنیم. متأسفانه این مفهوم نمی‌تواند برای مواد غیر فرار دیگری بجزگوگرد بکار رود.

ترک مرکزی ناشی از شکل گرده جوش

نوع دوم ترک مرکزی ، ترک ایجاد شده در اثرشکل پالس جوش می‌باشد، این ترک در فرآیندهایی که همراه با نفوذ عمیق می‌باشند نظیرفرآیند FCAW , SAWتحت محافظCO2دیده می‌شود. وقتی که یک پالس جوشکاری دارای عمق بیشتری نسبت به هضم آن جوش (در نمای سطح مقطع) باشد. برای رفعاین نوع ترک ، پالس های جوش باید دارای عرضی حداقل برابر با عمق باشد. توصیه می‌شودکه نسبت پهنای جوش به عمق آن برابر با 1 به 14/1 به 1 باشد تا این نوع ترک رفع شود. اگر از پالس های چندتایی استفاده شود هر پاس دارای پهنای نبت به عمق آن باشد، یک جوش فاقد ترک خواهیم داشت. وقتی که یک ترک مرکزی بخار شکل پاس تحت بررسی است، تنها راه حل این است که نسبت پهنای جوش به عمق آنرا تغییر دهیم.
این موضوع شاید دربرگیرنده آن باشد که تغییری در طراحی اتصال ها داشته باشیم. از آنجایی که عمق جوش تابعی از نفوذ می‌باشد شاید مفید باشد که مقدار نفوذ را کاهش دهیم بدین منظورمی‌توانیم از آمپرهای پایینتر و الکترودهایی با قطرهای بالاتر استفاده کنیم. راهکارهای فوق دانسیته جریان را کاهش می‌دهد و مقدار نفوذ را محدود می‌کند.

ترک مرکزی ناشی از شرایط سطحی جوش

آخرین مکانیسمی که سبب ایجاد ترک مرکزیمی‌باشد تغییر شرایط سطحی می‌باشد. وقتی جوشهایی با سطح مقعر ایجاد می‌شود تنشهای ناشی از انقباضهای داخلی موجب می‌شود که سطح جوش کشیده شود. برعکس وقتی که سطح جوش محدب باشد نیروی ناشی از انقباض های درونی موجب می‌شود که سطح جوش فشرده می‌شود. سطح جوش مقعر ، اغلب ناشی از ولتاژهای بالای قوس می‌باشد. کمی کاهش در ولتاژ قوس موجب می‌شود که گرده جوش به حالت محدب تغییر شکل دهد و تمایل به ترک حذف گردد. سرعتهای حرکت بالا نیز ممکن است به این موضوع کمک کند و کاهش در سرعت حرکت جوشکاری ، مقدارپراکندگی توسط جوش را افزایش می‌دهد و سطح جوش به صورت محدب تغییر حالت می‌دهد. جوشکاری در حالت قائم سر پایین باعث ایجاد این نوع ترک می‌شود. جوشکاری در حالت قائم رو به بالا می‌تواند از بروز این نوع ترک جلوگیری نماید.

ترک منطقه متأثر از جوش

ترک منطقه متاثر از جوش (HAZ) بوسیله جدایشی که بلافاصله مجاور گرده جوش رخ می‌دهد مشخص می‌شود، اگر چه این نوع ترک مربوط به فرآیند جوشکاری می‌باشد با این حال ترکی است که در روی پایه رخ می‌دهد نه درخودجوش. این ترک به نام تک مجاور جوش ، ترک گوشه‌ای یا ترک تأخیری نیز نامیده می‌شود. چون این ترک بعد از اینکه فولاد در دمای f ْ400 انجماد یافته است رخ می‌دهد ترک انجمادی نیز نامیده می‌شود و چون با هیدروژن نیز همراه می‌باشد ترک همراه باهیدروژن نیز نامیده می‌شود. برای اینکه ترک HAZ رخ دهد سه شرط باید بطور همزمان برقرار باشد:
1 .       باید مقدار کافی هیدروژن وجود داشته باشد.

2.       جوش باید به حد کافی نفوذ پذیر باشد.

3.       باید به حد کافی تنشهای داخلی یا پسماند وجود داشته باشد.

حذف یکی از سه شرط فوق معمولا باعث می‌شود که این نوع ترک از بین برود. در جوشکاری ، یک راه برای حذف این نوع ترک این است که دو یا سه متغیر (مقدار جوش نفوذ پذیر جوش) را محدودکنیم. هیدروژن از منابع مختلفی می‌تواند وارد جوش شد. رطوبت و ترکیبات آلی منابع اصلی هیدروژن در جوش می‌باشند. هیدروژن می‌تواند در فولاد ، الکترود ، ترکیبات روپوش الکترود و در آتمسفر وجود داشته باشد.

ترک عرضی

ترک عرضی ترک متقاطع نیز نامیده می‌شود. ترکی است که در جهت عمودبر طول جوش ایجاد می‌شود. این نوع ترک از انواعی است که اغلب در جوشکاری با آن مواجه می‌شویم و معمولا جوشی که دارای استحکام بالاتری در مقایسه با فلز پایه می‌باشد دیده می‌شود. این نوع ترک می‌تواند همراه با هیدروژن نیز باشد و کل ترک منطقه متأثر از جوش HAZ که پیشتر شرح داده شد ناشی از مقدار بالای هیدروژن ، تنشهای پسماند و ریز ساختارهای حساس می‌باشد.
فرق عمده بین این دو ترک این می‌باشد کهترک عرضی در فلز جوش نتیجه تنش پسماند طولی می‌باشد. چنانچه پاس جوشکاری بصورت طولی انقباض یابد، فلز پایه در مقابل این نیرو مقاومت می‌کند و در واقع دچار تراکم وفشردگی می‌شود. استحکام بالای فلز پایه‌ای که در مجاورت جوش می‌باشد در برابرفشردگی ناشی از انقباض جوش مقاومت می‌کند و در واقع فشرده شدن جوش را محدود می‌کند. بخاطر ممانعتی که فلز پایه به عمل می‌آورد، تنشهای طولی در جوش گسترش می‌یابد.

وقتی با ترکهای عرضی مواجه می‌شویم باید سطح هیدروژن و شرایط نگهداری الکترودها را مد نظر داشته باشیم. در مورد ترک عرضی ، کاهش استحکام فلز جوش معمولا یکی از راهکارهای حذف این نوع ترک می‌باشد. تأکید زیادی بر روی فلز جوش وجوددارد چون فلز پر کننده به تنهایی ممکن است جوشی رسوب دهد که دارای استحکام پایین تری باشد و نیز تحت شرایط عادی فلزی نرم باشد. البته با تأثیر عناصر آلیاژی استحکام جوش بالا می‌رود و از نرمی آن کاسته می‌شود. استفاده از جوشهایی با استحکام پایین تر ،یک راه حل مؤثر در کاهش ترک عرضی مؤثر می‌باشد، البته به شریطی که استحکام جوش با استانداردهای تعریف شده مطابقت داشته باشد.

پیچیدگی

پیچیدگی یا اعوجاج تا حدی در تمام انواع جوشکاری وجود دارد، دربسیاری موارد آنقدر کوچک است که به سختی قابل رؤیت است، ولی در بعضی موارد باید پیشاز جوشکاری به اعوجاجی که متعاقبا ایجاد می‌شود توجه کرد. مطالعه و بررسی اعوجاج بسیار پیچیده است و آنچه در ادامه آمده خلاصه است:
علل اعوجاج هنگامی که فلزتحت بار ، کرنش می‌کند یا حرکت می‌کند و تغییر شکل می‌دهد: تحت بار گذاری ضعیف فلزات بصورت الاستیک باقی می‌مانند. (به شکل اصلی خود باز می‌گردند یا پس از این که بار برداشته شد شکل می‌گیرند) که این تحت عنوان محدوده الاستیک شناخته می‌شود.
تحت بار خیلی زیاد ، فلزات تا حدی تحت تنش قرار می‌گیرند که دیگر به شکل اول خود باز نمی‌گردند یا شکل نمی‌گیرند و این نقطه (نقطه تسلیم) نامیده می‌شود (تنش تسلیم).

فلزات با حرارت دیدن انبساط می‌یابند و وقتی سرد می‌شوند منقبض می‌شوند، فلزات در حین جوشکاری گرم و سرد می‌شوند که موجب تنشهای بالای ناگهانی واعوجاج می‌شوند. اگر این تنشهای زیاد از محدوده الاستیک بگذرند و از نقطه تسلیم نیزرد شوند، برخی پیچیدگیهای دائمی در فلز پدید می‌آید، تنش فلز در دمای بالا کاهش می‌یابد. اعوجاج اثر ناخواسته انبساط و انقباض فلز حرارت دیده است.

انواع پیچیدگی

سه نوع اصلی پیچیدگی وجود دارد:
1.       زاویه‌ای

2.       طولی

3.       عرضی

کنترل پیچیدگی می‌تواند در سه مرحله انجام گیرد:
                      قبل از جوشکاری

·         حین جوشکاری

·         بعد از جوشکاری

کنترل پیچیدگی قبل از جوشکاری توسط روشهای زیر انجام می‌شود:
 

1.       خال جوش زدن

2.       گیره ، بست و نگهدارنده

3.       پیشگرم کامل و سرتاسری

4.       مونتاژ اولیه مناسب

کنترل اعوجاج پس از جوشکاری:

1.       سرد کردن آرام

2.       صافکاری شعله‌ای (حرارت دهی معکوس)

3.       آنیل کردن

4.       تنش زدایی

5.       نرمال کردن

6.       صافکاری مکانیکی

در سازه‌های فلزی ساختمان معمولا روشهای 1و2 بیشتراعمال می‌گردد و سایر روشها در کارهای صنعتی بیشتر کاربرد دارند.

آنیل کردن

یک پروسه عملیات حرارت است که برای نرم کردن فلزات جهت کل سردیا ماشین کاری بکار می‌رود، قطعه یا کار نهائی معمولا در کوره تا دمای بحرانی (برایفولاد با 0.52% کربن حدودCْ820 - 723) حرارت داده می‌شود و سپس به آرامی سردمی‌شود.

تنش زدائی

حرارت دهی یکنواخت قطعات جوش شده تا دمایی زیر دمای بحرانی استکه با سرد کردن آرام دنبال می‌شود، این پروسه نقطه تسلیم فلز را کاهش می‌دهد، لذا تنش های باقی مانده در قطعه کاهش می‌یابد.

نرمال کردن

پروسه‌ای برای ریز کردن ساختار دانه‌ای فلز است که موجب بهبود مقاومت آن در برابر شوک و خستگی می‌شود. در نرمال کردن قطعات جوش شده تا بالای ‌دمای بحرانی (Cْ820 برای فولاد با کربن 0.25% (تقریبا یک ساعت برای هرnm 25 ضخامت حرارت می‌بیند و سپس در هوا سرد می‌شود (مستقیم کاری).

استانداردهای مختلفی برای کنترل کیفی و چگونگی اجرای عملیات جوشکاری وجود دارد. اماتقریبا تمامی کدها و استانداردهای موجود، اجرای عملیات جوشکاری را بر اساس یک دستورالعمل جوش (WPS) تایید شده الزام کرده اند. هر اتصال باید دارای یک WPS و هریک یا چند WPS باید بر اساس الزامات کد مربوطه دارای یک PQR باشند. از طرفی تدوینیک PQR دارای مراحل مختلفی است که کاری زمان بر و پر‌هزینه می‌باشد. از توضیحات ارائه شده چنین استنباط می شود که تدوین مستندات جوشکاری٫کاریبسیارمشکلاست- کهدر بسیاری موارد چنین نیز هست.
به همین منظور برخی موسسات استاندارد اقدام به ارائه راهکارهایی جهت کاستن از این مشکلات نموده اند. از جمله این راهکارها تدوین دستورالعملهای جوش از قبل تایید شده (PreQualified WPS) در برخی کدها مانند AWS- D1.1 است که مصارف مشخص و محدود به کاربرد کد مربوطه دارند. راهکار دیگری که مصرف گسترده تری دارد انتشار WPSهای استاندارد می باشد. بدین ترتیب که سازمان AWS براساس میزان کاربرد، کدهایی را تدوین نموده که شامل اطلاعات و پارامترهای دستورالعمل جوش برای موارد پرکاربرد می باشد. این کدها بر اساس نوع ماده٫فرآیندجوشکاری٫ضخامت قطعه و الکترود مصرفی دسته بندی شده اند. برای هر یک از WPSهای استاندارد نیز PQR لازم وجود داشته و شماره آن در کد مربوطه آمده است. بنابراین در صورتی کهپارامترهای WPS تدوین شده توسط سازنده، در محدوده تعیین شده توسط یکی از این کدهاباشد، تحت شرایطی دیگر نیازی به تهیه PQR مجزا نمی باشد.

خوشبختانه کد ASME نیز استفاده از دستورالعملهای استاندارد AWS را تحت شرایطی که در ASME IX Art V.pdf آورده است٫مجازمیداند. این شرایط اگرچه سخت گیرانه ترازشرایط AWS است، اما به هر حال کار را از حالت عادی بسیار ساده‌تر کرده و نیاز به PQR را در بسیاری موارد برطرف می سازد. از جمله شرایط استفاده از این کدها در ASME این است که سازنده باید برای هر کد دستورالعمل استاندارد یک نمونه با ثبت کلیه پارامترهای جوشکاری تهیه کرده و تحت بازرسی چشمی٫تست های مکانیکی یا رادیوگرافی قرار دهد که در صورت تایید نمونه می‌تواند از آن دستورالعمل برای اتصالات دیگری که در محدوده آن قرار می‌گیرند٫بدون تهیه PQR استفاده نماید.

2 -تکنیک های مرسوم جوشکاری و موارد مربوط به‌آنها

به دلیل خصوصیات، نیازمندی ها، مسائل و مشکلات موجود، همه روش ها به یک میزان مورد استفاده قرار نمی گیرند. برخی از روش ها، کاربردهای خاص و محدودی دارند و برخی به صورت عام و گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. در ادامه سعی میکنیم تا روش‌های مرسوم جوشکاری را بیشتر توصیف کرده و با تاکید بر ابزار و تکنیک،پیاده سازی آن را تشریح کنیم.

2-1 جوش قوس الکتریکی:
یکی از روش‌های مرسوم، انواع جوش های قوس الکتریکی است که در میان عوام موسوم به جوش برق است. این نوع جوشکاری از انرژی الکتریکی استفاده می نماید. در جوش برق، از یک مفتول که هم جنس با قطعات است برای اتصال و پر کردن فضای میان قطعات استفاده می شود، این مفتول الکترود نامیده می شود. میان الکترود و قطعاتی که قرار است به یکدیگر متصل شوند،اختلاف پتانسیل و جریان الکتریکی مناسب ایجاد می گردد. این اختلاف پتانسیل معمولااز دو طریق فراهم می گردد، یکی از این روش ها بکار گیری ترانسفورماتور است که می‌تواند با استفاده از برق شهر و یا برق صنعتی اختلاف پتانسیل و جریان الکتریکی مورد  سوختی، انرژی الکتریکی لازم را فراهم می کند.

__________________

2-2 جوش ذوبی:

وقتی که فلزات با جوش ذوبی به هم متصل می‎شوند، لبه‎های فلز در ناحیه جوش گرم می‎شوند تا دو لبه به حد ذوب رسیده و به هم مخلوط شوند، یکفلز اضافی به صورت میله (الکترود)، رخنه‎ها و شکافها و کمبود مقدار فلز ناشی ازاکسیداسیون را جبران می‎کند.
مسلم است منابع حرارتی که دارای درجه حرارت بیش ازنقطه ذوب فلزات یا آلیاژهای آهن هستند و انرژی آنها می‎تواند ورقهای ضخیم را ذوب کند، طبیعتاً مضر هستند.
جوش ذوبی یکی از مواردی است که بایستی خطرات آن مشخص واحتیاط‎های مناسب درباره این گونه جوشکاری را در نظر گرفت

__________________

2-3 تجهیزات جوشکاری با قوس

قسمتهای اصلی:
این وسیله به نحوی طراحی شده که ولتاژ زیاد ومتناوب جریان برق را که منبع اصلی تغذیه برق به دستگاه است، به ولتاژ بدون خطر وجریان زیاد مناسب برای جوشکاری تبدیل کند.
خروجی ترانسفورماتور جوشکاری می‎تواند بصورت جریانی متناوب موجی یا یک جریان موجی مستقیم باشد. بمنظور ایمنی ولتاژ خروجی ترانس جوشکاری بین 50-100 ولت محدود می‎شود، اگرچه میزان جریان خروجی ممکن است تا 500 آمپر برسد

__________________

3-2خطراتی‌که در نتیجه کاربرد دستگاههای جوشکاری با برق وجود دارد:
1- قسمتاولیه (ولتاژ زیاد) که بایستی مدار اتصال آن بوسیله یک برقکار ماهر نصب شود.
2 -قسمت ثانویه (ولتاژ ضعیف) که مدار خروجی دستگاه است و جوشکار، خود با اتصال دادنکابل اتصال بدنه و تنظیم ولتاژ برای میزان آمپر مورد نیاز اقدام به بهره‎برداریمی‎نماید.
برای رفع این خطرات حتی‎الامکان موارد زیر بایستی مدنظر گرفته شود. این موارد از اصول ایمنی است که بایستی بررسی شود. در شرایط کار ترانس، موارد ویژه دیگری نیز لازم است که باید به شرح زیر رعایت شوند:
1-اطمینان حاصل کنید منبعتغذیه دستگاه، توسط کلید فیوز عمل نماید. بنابراین دستگاه را می‎توان از شبکه برق اصلی جدا نمود و دسترسی به این کلید در هر زمان به آسانی میسر باشد.
2- اطمینان حاصل کنید سیم رابط اولیه دستگاه جوش در مقابل صدمات مکانیکی مسلح شده و عایق‎بندی آن برای فشار برق تغذیه تا حد v415 مناسب است.
3 -اطمینان حاصل کنید که عایق‎بندی کلیه کابل ها سالم باشند و ترمینالها مطمئن و بی‎عیب هستند. در صورت مشکوک بودن نبایستی از دستگاه استفاده کنید، مگر دستگاه توسط برقکار ماهری چک شود.
4- اطمینان حاصل کنید بدنه دستگاه با کابلی که بتواند تحمل جریان ثانویه را داشته باشد، به زمین ارت شده باشد.
5- اطمینان حاصل کنید سلکتور رگولاتور جریان،دارای یک وضعیت برای قطع جریان دارد. بنابراین حتی در موقع بروز حادثه جریان جوشکاری را بدون برگشت به کلیدی که روی کابل اولیه ترانس است، قطع نماید.
6 -اطمینان حاصل کنید مدار خارجی دستگاه مناسب با جریان زیادی که بایستی برای کار موردنظر استفاده شود، می‎باشد.

__________________

2-5 مدار خارجی دستگاه جوش برقی:

معمولاً آماده‎سازی و اتصالات جوشکاری توسط خود جوشکارانجام می‎گیرد در این رابطه سه اتصال مهم وجود دارد.
1-ارتباط کابل جوشکاری ازدستگاه به انبر جوشکاری برای عبور جریان جوشکاری.
2-کابل اتصال آهن که جریان برگشتی جوشکاری را از قطعه کار به دستگاه برگشت می‎دهد.
3-انتهای کابل معمولاًتوسط بست پیچ‎دار یا انبر فنردار مخصوص مجهز شده و به قطعه کار اتصال می‎یابد.
4-سیم اتصال زمین: این اتصال برای کلیه مدارات جوشکاری لازمست که قطعه کار بدنه دستگاه و سایر اسکلت‎بندی فلزی را که ممکن است در تماس با مدار برق جوشکاری قرارگیرند به پتانسیل زمین ارتباط دهد.
انتخاب وضعیت جریان و استفاده از کابل های مناسب جوشکاری یک اصل مهم ایمنی بشمار می‎رود. زیرا باید توجه داشت در صورت عدمرعایت مسائل فوق چه عیوبی ممکنست در عمل بوجود آید.
مهمترین عیوب به شرح زیراست:
1-بدی اتصالات
2-استفاده از کابلهای درازی که نیاز به آن طول نباشد (به سبب افت ولت بیش از حد)
3-عایق‎بندی خراب
4-استفاده نمودن از کابل های اتصال به ثانویه ترانس جوشکاری که ظرفیت عبور جریان لازم را برای جوشکاری نداشته باشد. شکل اختلاف اساسی بین کابل اتصال آهن و کابل جوشکاری دستگاه ترانس را نشان می‎دهد. این کابل دارای سه یا چهار رشته سیم نسبتاً ضخیم است در صورتیکه جدیداً با دارا بودن صدها رشته سیم نازک از نرمش و قابل انعطاف بودن آن و همچنین ظرفیت لازم برای جریان های خیلی زیاد برخوردار است. این سیمهای افشان نازک که بدون پوشش کاغذی هستند برای این منظور است که رشته‎ها با لیز خوردن روی هم بتوانند وضعیت خم شدن راقبول کنند پوشش عایقی و مقاوم برای جدار خارجی کابل با مواد عایقی نظیر لاستیک های گوگرددار (TVR) معمول گردیده است.
الف - نمونه‎ای کامل چند رشته که برای اتصال مدار اولیه دستگاه جوشکاری به منبع جریان است نشان می‎دهد.
ب - کابل جوشکاری باسیم های افشان بمنظور استفاده از انعطاف زیاد آن.
خطرات اصلی که در مدار خارجی ترانسهای جوشکاری وجود دارد دراین جدول ذکر شده است که این خطرات را می‎توان بااستفاده از کابلهای مناسب و اتصال صحیح آنها به مدار برطرف نمود. مشخصات ساختمانی ومقدار جریان کابلهای با عایق‎بندی لاستیکی/غلاف‎دار لاستیکی و عایق‏بندی لاستیکی/P.C.P کابل غلافدار با هادی های مسی دراین جدول داده شده است. کابل هایکه از دستگاه جوشکاری به الکترود جوشکاری و اتصال آهن وصل می‎شود بایستی مناسب باجریان ماکزیمم جوشکاری باشد.
زمان بهره‎برداری (Duty Cycle) یک دستگاه جوشکاری هیچ گاه بطور مداوم تحت بهره‎برداری واقع نمی‎شود زیرا جوشکار در ضمن جوشکاری زمانهائی صرف تعویض الکترود، تفاله‎زدائی از ناحیه جوش و غیرو می‎نماید. نسبت درصدبین زمانیکه عملاً جوشکاری انجام می‎شود یا بعبارت دیگر قوس الکتریکی جریان دارد به زمانیکه کار جوش کاری انجام می‎گیرد زمان بهره‎برداری (Duty Cycle) نامیدهمی‎شود.

x 100 مدت زمانیکه قوس الکتریکی بر قرار است =زمان بهره برداری
کل مدت جوشکاری
(که کل مدت جوشکاری مساویست با زمان برقراری جوش + صرفوقتهای جنبی در ارتباط با جوشکاری) مسیر ترانسهای جوشکاری مدت زمانی که تحت برقراری جریان ماکزیمم قرار می‎گیرند (Duety Cycle) 40% کل مدت جوشکاری است اگر در جوشکاری از کمترین جریان دستگاه استفاده شود این درصد ممکنست افزایش یابد.

__________________

2-6 انبرهای جوشکاری:

انبرهای جوشکاری بایستی با سرکابل های جوشکاری اتصال محکمی داشته باشند. کابلها بایستی متناسب با جریان ماکزیممی که برای جوشکاری مورداستفاده قرار می‎گیرند انتخاب شوند که از گرم شدن آنها در کار جلوگیری شود. انواع زیادی از انبرهای جوشکاری قابل تهیه است بعضی از آنها دارای اجزای عایق‎بندی است وبعضی دیگر همان طوریکه در شکل دیده می‎شود کاملاً عایق‎بندی شده هستند. انبرهای جوشکاری که دارای اجزای عایق‎بندی هستند در عوض دارای یک دسته و یک سپر محافظ دست از جنس مقاوم در برابر حرارت و غیرقابل اشتعال هستند. این سپر حفاظتی وظیفه دوگانه‎ای دارد یکی اینکه دست را از لیز خوردن بسوی قطعه کار که هم گرم و هم تحتولتاژ است جلوگیری نماید و هم اینکه بطور فیزیکی بتواند در روی سطح کار بدون اینکهموجب اتصال کوتاه شود قرار گیرد.انبرهای کاملاً عایق‎بندی شده همانطوریکه از اسمشان معلوم است کلیه قسمتهای فلزی آن بجزء قسمت کوچکی که الکترود را نگه می‎دارد با ماده موثری عایق‎بندی شده‎اند.
الف - انبری که اجزائی از آن عایق‎بندی شده.
ب - نوعی که کاملاً عایق‎بندی شده.

__________________

2-7 دستگاه جوش سیار:
این دستگاه ولتاژ تولیدی خطرناکی را ایجاد نمی‎نماید، ولیطبیعتاً خطرات ذاتی خود را بشرح زیر دارد:
1-مخزن سوخت قابل اشتعال مربوط به موتور
2-مسمومیت گاز اگزوز آن : تهویه مناسب برای خروج گازهای اگزوز وقتی که دستگاه در محیط‎های بسته مورد استفاده قرار می‎گیرد بایستی پیش‎بینی شدهباشد.

2-8  لوازم حفاظت انفرادی برای محافظت سر و صورت:
برای کلیه عملیات جوشکاری ضروری است که در مقابل تشعشعات پخش ذرات و تفاله‎های داغ جوشکاری سر و صورت جوشکاران محافظت شود برای این منظور جوشکاران بایستی یا بوسیله کلاه و یا نقاب صورت دستی خود را محافظت نمایند. دراین شکل نمونه‎هائی از این ماسک های جوشکاری نشان داده شده‎اند. یک ماسک دستی جوشکاری همانطوریکه سر و صورت جوشکار را محافظت می‎کند دیگردست او را نیز حفاظت می‎کند ماسک دستی دارای دسته‎ای عایق است که جوشکار را درمقابل حرارت و جریان الکتریکی محافظت می‎نماید. دسته ماسک جوشکاری ممکنست داخل محفظه یا خارج آن باشد در صورتیکه دسته در بیرون ماسک باشد بایستی بوسیله حفاظی که بتواند دست را در مقابل حرارت و نور قوس محافظت کند مجهز باشد.
کلاه جوشکاران معمولاً دارای باندی تنظیم‎دار است که برای سر جوشکار اندازه گردد.
باندهای کلاه جوشکاری و وسیله تنظیم آن بایستی از جنس کاملاً عایقی باشد این عایق ها نبایستی جاذب رطوبت باشند زیرا در صورت جذب عرق بدن هادی می‎شوند.
قاب آن با چرخ روی محوری درد و وضعیت قرار می‎گیرد:
وضعیت پائین برای کار جوشکاری و وضعیتی که قاب بدور محوربالا زده شود که برای زمانی است که جوشکار جوشکاری نمی‎کند بتواند دید داشته باشد.
بعضی از جوشکاران ترجیح می‎دهند که از ماسک دستی بجای کلاه جوشکاری استفاده نمایند، زیرا ماسک دستی برای آنها کمتر خسته کننده است و این درحالی است که اگر جوشکار از کلاه محافظ استفاده نماید هر دو دست او نیز آزاد است.
اثر مضری که از تابش اشعه جوشکاری ناشی می‎شود برای استفاده از جریان dc یا ac یکسان است تابش اشعه مادون قرمز به چشم و صورت باعث ایجاد گرمای ناخوشایندی می‎شود که ممکنست سبب ناراحتی های متعددی برای چشم شود. اگر بدن جوشکار یا افرادیکه در مجاور او کارمی‎نمایند تحت تابش مقدار زیادی اشعه مافوق بنفش قرار گیرند اثرات آن ممکنست نظیرآفتاب زدگی در پوست و یا حالتی که قوس‎زدگی چشم است پیش بیاید و بایستی اضافه نمودکه مقدار خیلی زیاد اشعه مرئی خیره کننده‎ایکه در جوشکاری بوجود می‎آید در تعدادکمی از جوشکاران باعث سردرد ناشی از فشار به چشمان می‎شود.

واضح است که احتیاطات گفته شده برای جلوگیری از اثرات مضر تشعشعات ناشی از جوشکاری و پرتاب ذرات مذاب به چشم است این گونه خطرات را می‎تواند بااستفاده از شیشه‎های  رنگی ودانسیته مخصوص که شدت نور مرئی را نیز کاهش می‎دهد برطرف نمود برای کلاهها وماسکهای جوشکاری یک  شیشه‎ای رنگی و یک شیشه شفاف نسبتاً ارزان قیمت به عنوان محافظ روی شیشه رنگی پیش‎بینی شده است.
هر موردی که در آن استاندارد bs679 رعایت شده باشد بایستی علامت دائمی روی آن بشرح زیر وجود داشته باشد:

__________________

1-bs679
2-علامت تائیدیه انستیتو استاندارد انگلیس
3-نام سازنده علامت یا شماره مجوز
4-ارقام و حرف دلالت بر تیرگی و نوع جوشکاری (گاز یا برق) دارد.
شیشه‎های گران قیمت هستند، بنابراین بایستیبرای محافظت آنها از یک شیشه شفاف که روی آنها قرار می‎گیرد، در مقابل آسیب‎های ناشی از پرتاب ذرات و یا دود و دمه جوشکاری محافظت شوند. این شیشه‎های محافظ نسبتاًارزان و به آسانی قابل تعویض هستند. برداشتن تفاله جوش بوسیله خرد کردن که معمولاًتوسط جوشکار با ضربه زدن چکش بر روی جوش صورت می‎گیرد ممکنست سبب حوادثی برای صورت و چشم گردد، زیرا جوشکاران اغلب عادت دارند اینگونه کارها را بدون حفاظت انجام دهنداستفاده از عینک و محافظ صورت که دارای شیشه شفاف باشد در اینگونه امور الزامی است.
وقتی که نقاب صورت بایستی بکار برد برای تفاله زدائی توصیه براین است که از یک شیشه نشکن یا روکش پلاستیکی در روی نقاب استفاده شود.
در موقع استفاده از ماسک دسته‎دار یا کلاه کاسک جوشکاری که برای دو منظوره فوق استفاده می‎شود، وسیله یامحفظه شیشه‎ای برای بیرون آوردن یا داخل کردن شیشه  محل خوب و بی‎عیبی براین گهداری  باشد.

__________________

2-9 محصور نمودن یک پست جوشکاری:

افرادی که در مجاورت یک پست جوشکاری کار می‎نمایند که شامل سایر جوشکاران نیز می‎شود، ممکن است در معرض تابش نور خیره کننده جوشکاری قرارگیرند و سبب ناراحتی آنها شود. نگاه کردن چند ثانیه‎ای به یک قوس جوشکاری که محصورنشده باشد، حتی در فاصله چندین متری آن سبب خیر‎گی چشم شده و ممکن است بعد از گذشت 4 تا 12 ساعت احساس سوزش در چشم نمایند. این احتمال وجود دارد که کسی در معرض نورخیره کننده واقع شده است، از خواب بیدار شود با حالتی که احساس درد چشم می‎کند. معمولاً این افراد احساس می‎کنند که شن در چشمان آنها رفته است، چشم آنان زخم سوخته اشک ریزان می‎شود. هرجا که امکان دارد ناحیه جوشکاری بایستی به طریقی محصور شود که نفوذ پرتوهای نورانی به حداقل خود برسد. دیوارهای محل جوشکاری یا یک پست جوشکاری بایستی با رنگ‎های جاذب مات نقاشی شود که بازتاب خیلی کمی داشته باشند رنگ نقاشی نبایستی مشکی باشد. بنابر تجربه که مورد تائید واقع شده استفاده از رنگهای مات خاکستری تیره یا آبی یا سبز بطور یکسان موثرند. اگر فردی در معرض تابش نور خیرهکننده قرار گرفته باشد، اثر برق زدگی چشم را می‎توان با استفاده فوری از محلولهای مخصوص چشم که در قفسه کمکهای اولیه وجود دارد، به حداقل رسانید. یکبار تجربه برای شخص که در معرض نور خیره کننده جوشکاری قرار گرفته باشد کافی است تا از پریشانی‎هاو رنج و عذابی که متحمل شده در آینده بطور جدی محتاط باشد.

__________________

2-10 خطر آتش سوزی:

خطریکه معمولاً فراموش می‎شود که به آن توجه شود، سوختگی بدن ناشی از سطوح داغی است که روی قطعاتی که تازه جوش داده شده، پدید می‎آید. اینگونه نواحی جوش داده شده را بایستی بوسیله گچ یا مواد رنگی با علامت داغ است،هشدار داد. اینگونه احتیاطات ساده ایمنی هنگام جوش کاری با برق و یا برشکاری با گاز بایستی مراعات شود.همچنین از دیگر مواردی که جوشکاری را از خطر سوختگی حفظ می‎کند،توجه به جرقه‎ها، ذرات مذاب و تفاله‎های داغ جوشکاری است که در صورت وجود مواد قابل اشتعال در حریم جوشکاری ممکن است موجب آتش‎سوزی شود. لذا قبل از انجام جوشکاری بایستی لباسهای کهنه، ضایعات پنبه‎ای - گونی کاغذ و غیره را از ناحیه جوشکاری دورساخت. سطل‎های محتوی شن یا آزبست جهت انداختن سر تکه‎های الکترود جوشکاری در محل قرار داده شود.
انداختن سرتکه‎های الکترود جوشکاری بر روی کف کارگاه که داغ هستند، می‎تواند با سوزانیدن کف کفش و فرو رفتن در آن سبب حادثه گردند. همچنین پاگذاشتن روی تکه باقیمانده الکترود جوشکاری که روی کف محل پرتاب شده، می‎تواند همان اثری را که پا روی یک اسکیت چرخ‎دار گذارده می‎شود، دارا باشد.
نظافت‎های عمومی محلهای جوشکاری به نظر نمی‎رسد که تا این اندازه اساسی و مهم هستند.
هرجا که جوشکاری با برق یا برشکاری با گاز انجام می‎شود، منطقه کار بایستی با ورقهای فلزی یا پارچه‎های آزبستی محصور شود. کف محل در صورتیکه دارای پوشش چوبی است، بایستی بالایه‎ای از شن و یا گذاردن سطوح فلزی پوشانیده شود.
جرقه و تکه‎های مذاب فلزی نبایستی به داخل شکاف و درزهای کف انداخته شود. حساس بودن جوشکاری لزوم استفادهآزبستی پارچه نسوز از بستن، برای جلوگیری از ریزش جرقه‎های جوش را ایجاب می‎نماید.

__________________

2-11 تهویه:

هنگامیکه مقدار زیادی الکترود برای جوشکاری مصرف می‎شود،جوشکار در صورت وجود هواکش مناسب میل ندارد از بیماریهای ناشی از دود و دم رنج ببرد. با تهویه موضعی نه تنها می‎توان دود و دم را در ناحیه جوشکاری رقیق و خارج ساخت، بلکه می‎توان درجه حرارت را نیز کاهش داد و به راحتی به جوشکار در بازدهی کارکمک نمود.

__________________

4راهنمای جوشکاری فولادهای ضد زنگ بر اساس استاندارد en-1011

1موارد عمومی :
ابزارهای مورد استفاده در آماده سازی فولادهای ضد زنگ باید مخصوص این فولادها بوده و در مورد دیگر فلزات استفاده نشوند . آلودگی ابزار به فلزات دیگر می‌تواند باعث ایجاد خوردگی در فولادهای ضد زنگ گردد . اکسیدهای سطحی بوجود آمده در اثر جوشکاری باید با روشهای مناسب حذف شوند . قطعات مورداستفاده برای آغاز و اتمام قوس جوشکاری باید از جنسی مشابه فلز پایه انتخاب شوند .
در صورتیکه قطعه فقط از یکطرف جوشکاری شود، پاس ریشه باید از طرف مقابل تحت حفاظت گازهای محافظ قرار گرفته و پاس اول توسط tig یا پلاسما اجرا شود .
درصورت استفاده از پشت بند دائم ، این پشت بند باید از جنس فلز پایه باشد . همچنین درصورت امکان ایجاد خوردگی شیاری نباید از پشت بند دایم استفاده شود.
در صورت استفاده از پشت بند موقت مسی باید سطح پشت بند در قسمت ریشه جوش شیاری ایجاد گرددتا احتمال نفوذ مس در جوش کاهش یابد . می توان از آبکاری کرم یا نیکل نیز استفاده کرد . در صورت استفاده از گاز محافظ در سمت ریشه جوش باید زمان اعمال گاز به درستی رعایت گردد تا احتمال اکسید شدن ریشه از بین برود . تمیز کاری پس از جوش باید حتما" اجرا گردد تا مقاومت خوردگی فولادها کاهش پیدا نکند .
تمیز کاری را می توان به روشهای مختلف انجام داد :
- برس زنی با برس سیمی از جنس فولاد ضد زنگ
- بلاست با ذرات شیشه یا گوی های فولاد ضد زنگ
- سنگ زنی با سنگ های تمیز و مخصوصفولاد ضد زنگ
- اسید شویی
- پرداخت الکترولیتی

__________________

2 جوشکاری انواع فولادهای ضدزنگ

2-1جوشکاری فولادهای آستنیتی :
تمامی فرآیندهای قوس الکتریکی را می توان برای این نوع فولادها بکار برد . حرارت ورودی را باید تا جای ممکن پایین نگه داشت تا باعث پیچیدگی ، ترک گرم و حساس شدن فلز پایه نگردد . همچنین از پیش گرم نمودن این فولادها باید اجتناب شود .
آرایش لبه ها مانند فولادهای کربنی می باشد . در مورد ورقهای نازک می توان با ذوب کردن لبه ها بدون نیاز به فلزپرکننده جوشکاری را انجام داد .
فلز پرکننده باید بر اساس توصیه سازنده انتخاب شود . این مواد را می توان بر اساس استاندارد های 12073 en , 12072 , en en 1600 انتخاب کرد .
مواد مصرفی در جوشکاری فولادهای آستنیتی معمولا" فلز جوشی شامل مقادیری فریت هستند تا احتمال ایجاد ترک گرم را کاهش دهند . گاز محافظ در فرآیند tig اغلب آرگون ، آرگون هیدروژن و یا آرگون هلیوم می باشد .
فولادهای آستنیتیدارای ضریب انبساط بالا و هدایت حرارتی کم هستند، لذا بسیار مستعد پیچیدگی اند ،بنابراین این موضوع باید کنترل شود . عملیات حرارتی پس از جوش در اغلب موارد برای این فولادها نیازی نمی باشد . البته ممکن است جهت کاهش تنش پسماند یا افزایش خواص مطلوب عملیات حرارتی آنیل اجرا گردد .

__________________

2-2 جوشکاری فولادهای فریتی :

این فولادها را نیز می توان با انواع فرآیندهای قوس الکتریکی جوشکاری نمود . این فولادها مستعد رشد دانه می باشند، لذا باید حرارت ورودی کم باشد . گاهی ممکن است پیش گرم 200 – C°300 در فولادهای نیمه فریتی با ضخامت بیشتر از mm3 نیاز باشد . از ورود کربن و نیتروژن به درون جوش باید جلوگیری شود . مواد مصرفی آستنیتی به دلیل داکتیلیتی بیشتر نسبت به فلز پایه برای جوشکاری این فولادها ترجیح داده می شود . در صورتیکه خطر ورود سولفور از محیط به درون قطعه باشد ، لایه نهایی جوش که با محیط در تماس است باید از مواد فریتی انتخاب شود. جهت جلوگیری ازخوردگی نباید مقدار کرم فلز جوش کمتر از فلز پایه باشد .
مواد مصرفی فریتی را نیز درمواقعی که نیاز به انبساط حرارتی برابر و یا نمای ظاهری یکسان سطح باشد ، می توان انتخاب نمود . گاز محافظ باید با پایه آرگون باشد و به هیچ وجه نباید شامل CO2 ،هیدروژن یا نیتروژن باشد .
در فولادهای فریتی به دلیل ضریب انبساط کم و هدایت حرارتی بالا مشکل پیچیدگی بسیار کمتر از فولادهای آستنیتی است . آنیل قطعه پس ازجوشکاری در دمایc 700 – 800 انجام می گیرد تا علاوه بر افزایش داکتیلیتی منطقه HAZ و کاهش تنشهای پسماند ، مقاومت خوردگی بین دانه ای نیز بهبود یابد .

__________________

2-3 جوشکاری فولادهای دوبلکس :

جوش پذیری فولادهای دوبلکس با تنظیم درصد آستنیت - فریت و افزایش نیتروژن بهبود یافته است و احتمال رشد دانه و یا ایجاد بیش از حد فریت در ناحیه HAZ کاهش یافته است .
برای جوشکاری این فولادها از تمامی فرآیندهای قوس الکتریکی میتوان استفاده کرد . در مواردیکه جوشکاری بدون فلز پر کننده اجرا می شود، ناحیه اتصال باید بعد از جوشکاری آنیل شده و به سرعت تا دمای اتاق سرد شود .
به پیشگرم در این فولادها نیاز نمی باشد، اما می توان حداکثر تاc 100 ،جهت حذف رطوبت،قطعه را پیش گرم کرد .
میزان حرارت ورودی در این فولادها باید در یک محدوده مشخص قرار گیرد . حرارت ورودی کم باعث سریع سرد شدن و افزایش میزان فریت و حرارت ورودی بالا باعث رسوب می گردد . ماکزیمم دمای بین پاسی برای فولادهای کم و متوسط آلیاژ، 250 C می باشد .
فولادهای پرآلیاژ 100 – 150 جهت  سترسی به ساختارجوش مناسب باید از مواد مصرفی با نیکل بالا استفاده شود .
برای فولادهای کم و متوسط آلیاژ که در محیطهای خورنده قرار می گیرند، می توان از مواد مصرفی دوبلکس با مقادیربالای کرم ، مولیبدن و نیتروژن استفاده کرد . از هیدروژن در گازهای محافظ بایداجتناب گردد . فولادهای دوبلکس به ترک هیدروژنی حساس هستند .
فولادهای دوبلکس حاوی مقادیر بالای نیتروژن ( > 0.20% ) ، نسبت به تشکیل تخلخل مستعد می باشند . احتمال ایجاد تخلخل در حالت جوشکاری بالاسری بیشتر می شود . برای رفع این مشکل بایدپاسها نازک بوده و از طول قوس زیاد اجتناب گردد .
عملیات پس گرمایی در این فولادها اغلب نیاز نمی باشد . در صورت نیاز به آنیکل محلولی، بعد از جوشکاری این عمل باید در دمای بالاتر از دمای عملیات مشابه برای فلز پایه انجام گیرد. پس از اینعملیات°c 30 – 40 قطعه باید به سرعت تا دمای محیط سرد شود .

__________________

2-4جوشکاری فولادهای مارتنزیتی :

این فولادها را اغلب به روش TIG یا MMA جوشکاری می کنند،البته روشهای قوس الکتریکی دیگر را نیز در شرایط خاص می توان استفاده کرد . در کلیه حالات می توان از مواد آستنیتی یا مواد مشابه به فلز پایه استفاده کرد . حرارت ورودی باید حد نرمال باشد و پیش گرم اجرا گردد ( بسته به نوع فولاد بین°c 100 - 300 در این فولادها نیز به دلیل هدایت حرارتی بالا و ضریب انبساط پایین پیچیدگی مشکل عمده ای نمی‌باشد) .
در صورتی که از مواد مصرفی آستنیتی برای جوشکاری این فولادها استفاده شود، احتیاجی به PWHT نمی باشد. ولی در صورت استفاده از مواد مصرفی مشابه فلز پایه عملیات حرارتی طبق توصیه سازنده فلز پایه الزامی است

__________________

5کلیات جوشکاری ترمیمی

5-1 مقدمه
جوشکاری تعمیری یکی از فرآیندهای مهم تعمیرات و نگهداریست که شامل جوشکاری ترمیمی و سطح پوشانی می گردد . با توجه به اینکه در صنایع فلزی حجم کارهای تعمیرات و نگهداری بسیار بیشتر از ساخت می باشد،تعداد جوشکاران فعال در زمینه جوش تعمیری بیشتر است . این موضوع اهمیت جوشکاری تعمیراتی را در صنایع نشان می دهد .
قطعات بطور پیوسته دچار سایش ، خوردگی وشکست می شوند . در بسیاری موارد امکان جایگزینی قطعه کاملا" مشابه وجود ندارد . اینموضوع در مواردی که صنعت یا قطعه قدیمی باشد، بیشتر صدق می کند . با توجه به این که در تعمیر قطعات می توان نواقص و نقاط ضعف اصلی را بر طرف کرد ، قطعه تعمیر شده می‌تواند کارآیی بهتری داشته باشد . همچنین با توجه به کاهش زمان توقف و رفع نیازخرید قطعه جدید ، هزینه تعمیرات کاهش می یابد . در ادامه سعی شده به کلیات و اصولاجرایی یک جوشکاری ترمیمی موفق بر اساس ملزومات استاندارد بصورت خلاصه اشاره گردد.

5-2 جوشکاری ترمیمی
در قطعات تولید شده عیوب مختلفی را می توانمشاهده کرد که این عیوب می‌توانند ناشی از فرآیند تولید و یا حین کارکرد قطعه بوجودآمده باشند . بسته به نوع و علت ایجاد عیب ، جوشکاری ترمیمی به چند دسته تقسیم میشود :
- جوشکاری تکمیلی در حین تولید ( finishing weld )
- اصلاح جوشکاری های غیر قابل قبول ( correction of non confirming weld )
- جوشکاری تعمیری حین کارکرد قطعه ( repair weld )

5-2-1- جوشکاری تکمیلی در حین تولید:
نحوه جوشکاری تکمیلی بستگی به نوع فرآیند تولید دارد . به عنوان مثال در مورد قطعات ریختگی از جوشکاری تکمیلی برای برطرف کردن حفره ها ، تخلخل و یا اصلاح شرایط ابعادی قطعه استفاده می شود . در اینگونه موارد باید مقدار حرارت ورودی و تنشهای پسماند احتمالی را در نظر گرفت، چرا که ممکن است شرایط قطعه را غیر قابل قبول سازد . بنابراین گاهی اوقات باید عملیات حرارتی خاصی نیز اعمال گردد . گاهی اوقات مشتری برای انجام این فرآیند دستورالعمل خاصی را درخواست می کند .

5-2-2- اصلاح جوشکاریهای غیر قابل قبول:
معمولا" کیفیت جوش و تلورانسهای قطعه باید با شرایطمندرج در استاندارد مورد استفاده و یا قرارداد منطبق باشد (استانداردهای ISO 13920 و ISO 10042و ISO 5817 ).در صورتیکه این مورد احراز نگردد، باید اقدامات اصلاحی براساس استانداردISO 3834 انجام گیرد . پس از اجرای اقدامات اصلاحی قطعه باید مجددا" تحت بازرسی ، آزمون و کنترل کیفی قرار گرفته و با شرایط مورد نیاز مطابقت گردد . همچنین شرایط و علل ایجاد عیب باید به درستی بررسی و رفع گردد .

5-2-3- جوش تعمیری حین کارکرد قطعه:
در صورتیکه حین کارکرد قطعه دچار شکست شود و یا عیوبیدر جوش و یا فلز پایه ایجاد گردد ، مراحل زیر قبل از اجرای جوش تعمیری باید انجامگیرد :

- تعیین ریشه و علل ایجاد عیب
- تعیین دقیق فلز پایه و موادمصرفی جوش
- بررسی استاندارد مورد استفاده و قرارداد پیرامون موضوع تعمیر
- تهیه برنامه تعمیر ( شامل مراحل تعمیر)

5-2-3-1-تعیین ریشه و علل ایجادعیب :
دلیل ایجاد عیب ها در جوش باید قبل از بازسازی مشخص گردد . ( به عنوان مثال با آزمایشهای متالوگرافی تنها با دانستن علت ایجاد عیب می توان از تکرارآن پس از بازسازی جلوگیری کرد.)
دلایل ایجاد عیوب می‌تواند جزو موارد زیر باشند :
-تنش بیش از حد مجاز
-خطای طراحی و محاسباتی
-انتخاب ماده نامناسب
-جابجا شدن فلز پایه و یا ماده مصرفی با فلز یا ماده نامناسب
-عیوب مراحل ساخت ( آماده سازی ، سرهم بندی ، جوشکاری ، عملیات حرارتی )
پس از بررسی علتایجاد عیب و ریشه یابی آن، جهت رفع آن ممکن است به اجرای یک یا چند مورد از مواردزیر نیاز باشد :
-تغییر طراحی ( مثلا" ابعاد جوش )
-تغییر مواد پایه یامواد مصرفی جوش
-تغییر مراحل و پارامترهای جوش
-ماشینکاری و پرداخت بیشترجوشها

__________________

5-2-3-2-فلز پایه و مواد مصرفی جوش:

الف- فلز پایه
در صورتیکه نوع دقیق فلز پایه درمستندات معتبر بازرسی موجود نباشد ، باید آنالیز شیمیایی انجام شود. در مورد فولادهای ساختمانی ریز دانه با تنش تسلیم بالاتر از MPa355 باید دقت خاصی در موردمیکرو آلیاژها صورت گیرد .
در مواردی که از فولادهایی با عمر بیش از 30 سالاستفاده شده است، هنگام برنامه ریزی تعمیر باید به مقدار نیتروژن توجه شود (امکان شکست ترد).
در صورتیکه خواص مکانیکی فلز پایه مشخص نباشد، باید نمونه هایی ازقسمتهای کم تنش قطعه، تهیه شده و تست گردد .
خصوصیات زیر باید مشخص شود :
-استحکام کششی
-استحکام تسلیم
-افزایش طول
-چکش خواری (خواص ضربه )
-کاهش سطح مقطع در راستای ضخامت ( در صورت نیاز )

در صورت نیازآزمونهای متالوگرافی نیز باید انجام گیرد (مانند تعیین ساختار ماده ، محل .عیب).

ب- مواد مصرفی جوش
مواد مصرفی جوش استفاده شده، باید مشخص گردد (مثلا" توسط آنالیز شیمیایی؛ در جوشکاری ترمیمی مواد 30% باشند) . به خصوص برای جوش ریشه اغلب توصیه می شود که از مواد مصرفی با استحکام تسلیم کمتر از فلز پایه استفاده شود . در مواردی که لایه جوش ماشین کاری و برداشته می شود ، باید حتما" از این مواداستفاده شود .

5-2-3-3- استاندارد مورد استفاده و قرارداد
جوشکاری ترمیمی باید کاملا" مطابق با استاندارد مشخص شده و یا دستورالعمل قرارداد اجرا گردد و کیفیت و تلورانسهای خواسته شده، بدست آید . در بعضی موارد برنامه ترمیم باید توسطیک بازرس یا مشتری، بررسی و تائید شود. همچنین امکان دارد روال کار حین اجرا توسطبازرس یا مشتری نظارت گردد . بعد از اتمام جوشکاری حداقل آزمونهای اصلی برای نمونه اولیه باید اجرا شود .
5-2-3-4- برنامه ترمیم:
برای هر ترمیمی باید برنامه تهیه گردد و اغلب نیاز است که این برنامه توسط بازرس یا خریدار تائید شود . مواردموجود در برنامه ترمیم بسیار شبیه به برنامه جوشکاری است .
در طراحی برنامه باید به موارد زیر توجه خاص صورت گیرد :
-تمیز کاری
-نوع ماده
-نام تجهیز و قسمتهایی که باید ترمیم گردند
-طراح قسمتهای معیوب که باید برداشته شوند و روش برداشتن عیوب
-مواد مصرفی جوش
-دستورالعمل جوش ترمیمی
-گواهینامه جوشکار
-آزمونهای تائید دستورالعمل جوش
-ترتیب و توالیعملیات ترمیم
-مقدار مجاز انقباض
-عملیات حرارتی ( دما ، زمان ، سرعت گرم وسرد کردن ) (در صورت نیاز)
-عملیات پس از جوشکاری ( چکش زنی ، ماشینکاری ،پرداخت )
-روشهای آزمون ( زمان و مشخصات آزمون)
-بازرسی و بررسی جوشترمیمی

5-2-4- مراحل اجرای جوشکاری ترمیمی:
فعالیتهای مهم برای اجرای جوشکاری ترمیمی را می توان به سه دسته تقسیم کرد :
-آماده سازی برای جوشکاری
-جوشکاری ترمیمی
-عملیات پس از جوشکاری

__________________

5-2-4-1- آماده سازی برای جوشکاری

قبل از آغاز جوشکاری باید موارد زیادی در نظر گرفته شود .مهمترین این موارد عبارتند از:
-ایمنی : محل اجرای جوشکاری ترمیمی باید آماده سازی شده و کلیه موارد ایمنی در نظر گرفته شود .
-تمیزکاری : تمامی آلودگی ها مانند غبار ، روغن ، رنگ و …بایدازسطح قطعه تحت جوشکاری پاکسازی گردد . روش پاکسازی بستگی به نوع ماده و محل قطعه کار دارد . برای اغلب تجهیزات و سازه هاتمیزکاری با بخار لازم است . در صورت عدم امکان اجرای تمیزکاری با بخار می توان ازشستشوی شیمیایی و یا بلاست استفاده کرد . همچنین از تمیزکاری با ابزار مانند برس ،سنگ سمباده و …نیزمی‌توان استفاده کرد .
-پیاده سازی : بجز در مواردی که کارترمیم بسیار ساده است، در سایر موارد نیاز به پیاده سازی وجود دارد .
-محافظت از تجهیزات و سطوح ماشین شده نزدیک به محل کار : در صورت اجرای جوشکاری ترمیمی ،تجهیزات و قطعاتی که در نزدیکی محل قرار دارند، باید از جرقه جوش ، شعله ، جرقه های برش و سایر خطرات محافظت شوند . برای محافظت می توان از ورقه های فلزی و یا برزنت استفاده کرد . سطوح ماشین شده باید تا فاصله 5 متر از محل جوش پوشانیده شوند .
-بست و مهار : در تعمیرات پیچیده امکان دارد به بست یا مهار سازی نیاز باشد . علت این امر به وزن زیاد قطعه و یا نیروهای اعمالی به قطعه تحت جوشکاری بر می‌گردد . اگر اجزاء اصلی سازه بریده شوند، باید نیرو توسط مهارهای موقتی تحمل گردد . این مهارها می توانند بصورت موقت به سازه جوشکاری شود .
-الگو سازی : در اغلب مواردتعمیراتی لازم است که قسمتی از ماده برداشته شود تا امکان ایجاد جوش با نفوذ کامل ایجاد گردد. در این موارد باید الگویی ساخته شود که قسمتی را که باید بریده شود وبرای جوشکاری آماده شود، مشخص نماید . الگو باید طوری طراحی شود که کمترین ماده برداشته شود و راحت ترین موقعیت جوشکاری را ایجاد نماید .
-پیش گرمایی : پیشگرم کردن و برش با برنال یا گوج کردن جزو عملیات آماده سازی جوشکاری می باشند . هنگامی که برنال کارییا کوج نیاز باشد ، باید پیش گرمایی مشابه پیش گرمایی لازمبرای جوشکاری انجام گردد . هر چند که تنش‌های ایجاد شده در برش کاری کمتر ازجوشکاری است ، اما در برشکاری نیز امکان ایجاد شوک های حرارتی مشابه جوشکاری وجوددارد . پیش گرم کردن قبل از جوشکاری از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است و باید دقیقارعایت شود. بسیاری از عیوب جوش ناشی از عدم پیش گرم کردن مناسب قبل از جوشکاری است. عوامل اصلی موثر بر دمای پیشگرم شامل کربن معادل، ضخامت قطعه و پارامترهای جوشکاری می‌باشد.
-برشکاری و گوج کردن : برشکاری با مشعل ، گوج و برش قوس کربن، بیشترین مصرف را در مراحل جوشکاری ترمیمی دارند که بسته به نوع ماده و مشکل لبه‌سازی یکی ازآنها انتخاب می گردد . البته در صورت استفاده از قوس کربن باید پارامترها به گونهای تنظیم شود که از رسوب کربن در سطوح جوشکاری جلوگیری شود . در مورد بعضی مواد نمیتوان از روشهای فوق استفاده کرد (مانند فولاد ضد‌زنگ ). در اینگونه موارد از روشهای مکانیکی و سنگ زنی استفاده می شود . در صورت استفاده از گوج یا مشعل، پس از اتمام فرآیند لبه‌ها باید مجددا تا mm2 سنگ زده شوند.
-سنگ زنی و تمیزکاری : سطوح ایجاد شده در مرحله قبل به اندازه مناسب صاف نبوده و دارای نقاط سوخته ، اکسید وغیره می باشد . سطوح جوش باید قبل از جوش صاف و تمیز گردد . در موارد بحرانی که احتمال ایجاد ترک های اضافی وجود دارد، بهتراست پس از سنگ زنی تست MT یا PT صورت گیرد تا از باقی نماندن ترک اطمینان حاصل شود .

__________________

5-2-4-2- اجرای جوش ترمیمی

جوشکاری ترمیمی موفق شامل موارد و پارامترهای زیر می گردد :
- دستورالعمل جوش : دستورالعل جوش باید برای استفاده جوشکاران تهیه گردد . این دستورالعمل باید شامل پروسه ، نوع ماده مصرفی ، پیش گرم و سایر اطلاعات تخصصی لازمبرای اجرای جوشکاری باشد .
- تجهیزات جوشکاری : تجهیزات جوشکاری باید به اندازه کافی در دسترس باشد، به طوریکه تأخیری در کار ایجاد نشود . این تجهیزات شامل ماشین جوش ، کابل ، آون ، گیره و …میباشد .
- مواد : مواد کافی نیز باید در دسترس باشد . این مواد شامل الکترود و مواد مصرفی جوش، قطعات جایگزین ، تقویتی ها و غیره می باشد . همچنین سوخت جهت پیش گرم و برش نیز باید در حد کافی موجود باشد .
- ترتیب جوشکاری : ترتیب جوشکاری و نحوه اجرای پاس ها بسیار اهمیت دارد و باید بطور واضح در دستورالعمل تشریح گردد .
- ایمنی : در تمام مراحل باید شرایط به گونهای تعبیه شود تا ایمنی کامل برقرار گردد .
- کیفیت جوش : کیفیت جوش باید بطورمداوم بررسی گردد . جوش نهایی باید کاملا" صاف و بدون شیار باشد .
جوشکار :در نهایت باید تعداد کافی جوشکار تائید شده و با مهارت برای اجرای سریع کار وجود داشته باشد .

5-2-4-3- عملیات پس از جوشکاری
پس از اتمام جوشکاری بایدقطعه به آهستگی سرد شود و نباید در برابر باد یا محیط سرد قرار گیرد . همچنین تازمانی که قطعه به دمای محیط نرسیده، نباید نیرویی به محل تعمیر شده، اعمال گردد .
- بازرسی : جوش باید تحت بازرسی قرار گیرد . این بازرسی می‌تواند شامل بررسیهای غیر مخرب مانند mt ، ut یا rt باشد . جوش ترمیمی باید از کیفیت بالایی برخوردار باشد ، زیرا باید جایگزین ماده اصلی گردد .
- عملیات تمیزکاری : این عملیات شامل جداسازی مهارها ، سنگ زنی محل‌های اتصالات موقت، پاکسازی جرقه های جوش، سرباره جوش و جمع آوری پوششهای محافظ و غیره می شود .
- رنگ آمیزی مجدد : درصورت لزوم پس از تمیزکاری، ناحیه تعمیر شده باید رنگ‌آمیزی گردد . همچنین قطعات ماشین آلات باید در صورت نیاز گریس کاری شوند.
- سرهم بندی : پس از تکمیل مراحل تجهیز مجددا" سرهم بندی می شود .

__________________

6 تست هیدروستاتیک سازه های جوشکاری شده فولاد زنگ نزن

بسیاری از سازه های جوشکاری شده به منظور اطمینان از قابلیت تحمل فشار کاری که برای آن طراحی شده اند، تحت تست هیدروستاتیک قرار می‌گیرند. این تست در صورتیکه به درستی اجرا نگردد، می‌تواند باعث ایجاد مشکلاتی شود. یکی از موارد مهم که باید در این تست مد نظر قرار گیرد، جلوگیری از ایجاد خوردگی در سازه، در اثر قرار گرفتن در شرایط حساس خارج از شرایطی که برای آن طراحی شده است، می‌باشد. علاوه بر خطراتی که می‌تواند خوردگی در سازه بوجود آورد، ایجاد آلودگی نیز می‌تواند یکی از پیامدهای این تست باشد که باید اجتناب گردد، به‌خصوص در مورد مخازنی که برای حمل مواد طراحی شده اند.
ایجاد خوردگی تاخیری در حین تست هیدروستاتیک و بعد از آن می‌تواند به سازه آسیب بزند. این موضوع در سازه‌های تولید شده از فولاد زنگ نزن٫با توجه به حساسیتا ین نوع فولاد ها به خوردگی های تاخیری از حساسیت بیشتری برخوردار است. این آسیب ممکن است بعد از چندهفته یا چند ماه نمایان شده و ترمیم آن می‌تواند بسیار مشکل و هزینه بر باشد. هرچند اگر ملاحظات لازم رعایت گردد، تست هیدروستاتیک می‌تواند بدون ریسک اجرا گردد. این ملاحظات اساسا به کیفیت و نحوه فرآوری آب مورد استفاده در تست و چگونگی عملیات روی سازه بعد از تست وابسته است.
بسیاری از کدها و استانداردهای موجود راهنماییهای کلی در زمینه تست هیدروستاتیک سازه های ساخته شده از فولاد ضد زنگ ارائه کردهاند، اما متاسفانه علی رغم اهمیت موضوع و آسیبهایی که می‌تواند ایجاد نماید، هیچ استاندارد یا دستورالعمل جامعی در این زمینه وجود ندارد.
آسیبهای خوردگی که می‌تواند پس از تست هیدروستاتیک سازه های فولاد ضد زنگ ایجاد شود، ممکن است ناشی ازیک یا ترکیبی از مکانیزمهای زیر باشد:
۱- خوردگی شیاری و حفره ای شدن
۲- ترکخوردگی تنشی
۳- خوردگی میکروبی
با توجه به شرایطی که می‌تواند باعث ایجاد ویا تشدید مکانیزمهای فوق گردد٫درتست هیدروستاتیک سازه های فولاد ضدزنگ باید موارد زیر رعایت گردند:
- حذف و یا به حداقل رساندن شیارها در طراحی و ساختسازه
- متمایل (شیب دار) کردن خطوط و اجزا افقی سازه جهت تخلیه خودبخودی و تامین تخلیه گاه کافی در نقاط بالایی و پایینی سیستم
- ایجاد جوشهایی با نفوذ کامل وکنترل دستیابی به آنها
- اجرای عملیات سطحی روی جوشها تا دستیابی به حداقل درجه کیفی B
- آماده سازی سطح II بر اساس دستورالعمل AS/NZS 1554.6:1994 . آمادهسازی سطح را می‌توان توسط روشهای زیر انجام داد:
الف) اسیدشویی
ب) برس زنیبا برس سیمی فولاد زنگ نزن
ج) استفاده از سنباده یا ذرات ساینده با سایز #180یا نرمتر
د) پرج کردن با گاز خنثی
- استفاده از تمیزترین آب قابل دسترس- سختی گیری شده٫آب مقطر٫یا آب شرب. در صورتیکه تامین کننده آب شرب در دسترس نباشد٫باید آب مورد استفاده جهت تعیین خورندگی آن٫آنالیزشود. مقدارکلراید آب بایدباتوجه به نوع فولاد کنترل شده و خواص شیمیایی آن (سولفات٫ pH ) تنظیم گردد. همچنین باید آنرا تصفیه کرده و به منظور جلوگیری از ایجاد خوردگی میکروبی٫آنرا ضد عفونی نمود.
- کلر باقیمانده از عملیات ضد عفونی در آب ورودی به سیستم نبایداز ppm2 برای ۳۰۴ و یا ppm 5برای ۳۱۶ تجاوز نماید.
- آب باید قبل از ورود به سیستم با عملیات مرحله ای فرآوری شده و در پایان گندزدا افزوده گردد.
- صرفنظراز کیفیت آب٫بایدبلافاصله پس ازتست (ظرفمدت۳روز) سازه تخلیه وخشک شود و جهت اطمینان از خشک شدن کامل٫درون آن بازرسی گردد- اگرکلراید باقیمانده درآب تخلیه شده کمتر از ppm0.2 باشد و یا آب حاوی لای و یا ذرات معلق باشد٫بایدسازه بلافاصله با آب ضدعفونی و فرآوری شده شستشو گردد.

__________________

7جوشکاری فولادهای آستنیتی منگنز دار

فولادهای آستنیتی منگنز دار که به فولادهای منگنزی هادفیلد Hadfield نیز موسوم هستند . بسیارچقرمه tough بوده و غیر مغناطیسی می باشند . معمولا" درجه حرارت تغییر حالت و سختی پذیری فولادهای کم آلیاژی توسط مقدار بالای منگنز پایین آورده می شوند و آوستینت تا درجه حرارت محیط نیز پایدار می ماند . این فولادها به استحکام بالا ، انعطاف پذیری خوب و مقاومت در برابر سایش عالی، مشهورهستند و بصور مختلف ریختگی ، ورق ، سیم ، میله و غیره عرضه می‌شوند. قطعات ریخته شده یا نورد شده این گروه فولادها غالبا" بصورت کوینچ شده بکار می‌روند .
نکته جالب توجه اینکه برعکس اغلب فولادها این گروه از فولاد بعد از کوینچ یا سریع سردشدن در آب چقرمه تر یا سمج تر می شوند. اما تحت عملیات حرارت دادن مجدد ترد میشوند. عملیات حرارتی معمول در فولادهای آستنیتی حرارت دادن و آوستینیته کردن حدود (1800 -1950°F) 980 – 1060°C برای مدت حدود 30 -20 دقیقه و سریع سرد کردن در آب است تا خواص مکانیکی مطلوب بدست آید . بالای این دما ساختار کاملا" آستنیتی میباشد.
در حین عملیات حرارتی به ویژه در درجات حرارت بالا ، لایه نازکی از سطح دکربوره و احتمالا" مقداری از منگنز هم می سوزد که در حین سریع سرد شدن به‌صورت مارتنزیتی همراه با " ترک " های ریز در می آید که از نظر خواص مکانیکی ضعیف بوده ولی خاصیت مغناطیسی دارد . این موضوع به‌ویژه در قطعات نازک و آنهایی که تحت نیروهای خستگی زا قرار می گیرند، ممکن است قابل توجه باشد و در بعضی موارد ضرورت ایجاب می کند تا این لایه تراشکاری شود . این پدیده در حین برشکاری یا جوشکاری نیزممکن است اتفاق بیفتد . تبدیل و تغییر فاز ممکن است در درجه حرارت ثابت در اثنای حرارت دادن مجدد در درجه حرارت بالای Alupper ایجاد شده و ساختاری شامل ورقه های کاربید و پرلیت بوجود آورد (کاربید در درجه حرارت°C 593 - 538 (F 1100 - 1000 ) وپرلیت°C 760- 538 (F 1400 -1000) ظاهر می‌شوند). تغییر فاز از مرزدانه ها شروع شدهو ترکیب شیمیایی تاثیر قابل ملاحظه‌ای بر روی ساختار بوجود آمده دارد . به هر حال نتیجه این تغییرات کاهش استحکام و انعطاف پذیری است.
با توضیحات بالا می توان گفت که تبدیل و تغییرات از درجه حرارت محیط تا°C 482
(F 900 ) اتفاق نمی افتد. بنابراین باید توجه کرد که قطعات جوش داده شده را نباید به هیچ‌وجه تحت عملیات حرارتی پس گرم یا تنش زدایی قرار داد . بطور کلی این فولاد نباید بالای°C 316 (F 600 ) تحت حرارت مجدد قرار گیرد ، مگر در شرایط خاص و زمان بسیار کوتاه . از طرف دیگر این فولادها شدیدا" تحت کار سرد، سخت می‌شوند. اگر قطعه ای که تحت کار سردقرار گرفته است، با حرارت دادن مجدد، مواجه شود، ترد شدن آن خیلی سریع تر اتفاق میافتد، چون نطفه های بیشتری برای تغییر فاز وجود دارد . این لایه نازک است و در ضمنحرارت دادن زیر قوس الکتریکی ذوب می شود ، اما در شرایطی که کیفیت ویژه برای اتصالتقاضا شود، باید حتی المقدور این قشر کار سختی شده را با دقت سنگ زده یا تراشید .
ضریب انبساط حرارتی فولادهای آستنیتی منگنز دار شبیه فولادهای آستنیتی کرم – نیکل دار بوده و تقریبا" یک ونیم برابر فولادهای فریتی است که خود مشکلاتی را ازنظر تنش های حرارتی و انقباضی در حین گرم و سرد شدن بوجود می آورد . خواص مکانیکیاین گروه فولادها بین°C 204 تا 45- (F 400 تا 50- ) عالی است و به طور کلی برایموارد سایش بیشتر بکار می رود .
فقط روش های جوشکاری با قوس الکتریکی برایفولادهای منگنزی توصیه می‌شود، زیرا با توجه به توضیحات در مقدمه ، حرارت دادن مجدداین فولادها که قبلا" سمج یا چقرمه شده، باعث از دست دادن شدید استحکام کششی وانعطاف پذیری آنها می‌شود ، بنابراین هر فرآیند جوشکاری که تناوب طولانی حرارتداشته باشد، مناسب نیست (جوشکاری با گاز یا شعله). جوشکاری مقاومتی نیز بر رویفولادهای منگنز دار متداول می باشد.
از پیش گرم کردن قطعه فولاد آستنیتی منگنزدار قبل از جوشکاری اکیدا" باید پرهیز کرد . علاوه بر فلز اصلی قطعه کار فلز جوشرسوب داده شده نیز تحت حرارت دادن مجدد نباید قرار گیرد، هر چند این تاثیر ناشی ازحرارت مجدد با بهسازی هایی که در تولید فلز پر کننده یا الکترود پیش بینی شده، تاحدودی محدود است و فقط باعث ضخیم شدن مرزدانه ها می شود . بهسازی در الکترود یامفتول جوشکاری شامل کاهش هر چه بیشتر کربن و افزودن بعضی عناصر کند کننده تبدیل فازمی باشد .
جوشکاری فولاد آستنیتی منگنزی به فولادهای دیگر ( کربنی و کم آلیاژی ) فقط با استفاده از فلز پرکننده فولاد منگنزی امکان پذیر است و در صورتی که باتفکیک صحیح جوشکاری کار شود. بهترین نتیجه وقتی حاصل می شود که میزان فسفر در مفتولیا الکترود کمتر از 025/0% و منگنز بیش از 14 درصد و " میزان امتزاج " در لبه فولادغیر منگنزی کمتر از 25 درصد باشد . در غیر این‌صورت ممکن است ترک برداشتن در جوش یامجاور آن اتفاق افتد . هرگز نباید از مفتول یا الکترود فولاد کربنی یا کم آلیاژی دراین موارد استفاده شود. بعضی جوشکارها مفتول فولاد ضد زنگ 308 را ترجیح می دهند. البته باید عمق نفوذ و میزان امتزاج پایین نگهداشته شود .
انواع گوناگونی ازالکترود جوشکاری با ترکیبات متفاوت برای جوشکاری این گروه فولادها تولید و عرضه میشود که بعضی از آنها صرفا" برای عملیات سطحی رسوب‌دادن لایه سخت در مواضع تحت سایشزیاد مناسب است . جدول زیر خواص مکانیکی و ترکیب شیمیایی چند نمونه فلز جوش رسوبداده شده با چند نوع مفتول بر روی فولاد آستنیتی منگنز دار نشان می دهد . خاصیتضربه پذیری نمونه دیگری ازفلز جوش در جدول بعدی آورده شده است .

__________________

• آنالیز تقریبی فلز جوش عبارتنداز:

C 0.75% , Mn 14.5% , P 0.021% , Si 0.65% , Ni 3.5% , Cr 0.4%
علیرغم بهبود در کیفیت الکترود جوشکاری برای این گروه فولادها ، توجه و مهارت در فرآیند جوشکاری و رسوب دادن فلز جوش و بعضی تاثیرات در منطقه مجاور جوش حائز اهمیت است .
الکترود با منگنز بالا صرفا" بمنظور پرکردن مواضع سائیده شده بکار می رود و در مقابل الکترود منگنز مولیبدن دارای سمجی و چقرمگی کمتری است . معمولا" سازنده ها با توجه به سوختن و از دست رفتن بعضی عناصر آلیاژی در حین جوشکاری ، مقدار اضافی در ترکیب الکترود یا مفتول پیش بینی می کنند، اما طبیعی است که اگر جوشکاری با طول قوس زیاد از حد یا به هم زدن غیر معمول ( Pudding ) حوضچه جوش و یا عدم رعایت نکات دیگر انجام شود، مقدار اضافی سوختن موثر موجب تقلیل خواص وکیفیت فلز جوش رسوب داده شده می شود .
الکترودهای دستی فولاد منگنزی به صورتهای گوناگون سیم آلیاژی پوشش دار ، سیم با عناصر آلیاژی در پوشش آن و لوله ای باعناصر آلیاژی در مغز آن تولید و عرضه می شود .

با توجه به مقدمه و توضیحات بالا می توان خلاصه روش جوشکاری و نکات مهم مربوطه برای حفظ کیفیت خوب در فلز جو ش (استحکام و سمجی بالا ) را با الکترود دستی بصورت زیر خلاصه کرد :

1-جوشهایی که یک یا هر دو جزء مورد اتصال ار فولاد آستنیتی هستند، باید از الکترود های منگنزی یا ضد زنگ ( کرم –نیکلدار ) استفاده کرد .
2- از فرآیند جوشکاری باشعله یا اکسی استیلن استفاده نشود ، احتمال ایجاد تردی در فلز قطعه کار و جوش وجوددارد .
3-الکترود را باید در جای خشک نگهداری کرده و یا قبل از استفاده آنراپخت یا خشک کرد .
4 -رعایت نکات و دستورات سازنده الکترود در مورد قطب و نوع جریان الکتریکی مصرفی الزامی است.
5-تمیز کردن کامل رنگ ، چربی و آلودگی های دیگر از سطح و لبه مورد جوش
6 -تا آنجا که ممکن است قشر سطحی سخت شده در اثرکار سرد در مسیر جوشکاری برطرف شود، چون لایه مذکور دارای ساختار مارتنزیتی بوده وحساسیت زیادی در برابر ترکیدگی دارد .
7- هر نوع عیب سطحی نظیر ذرات ماسه سوخته شده یا محبوس شده ، خلل و فرجهای انقباضی shrinkage porosity و ترکیدگی ها باید قبل از جوشکاری برداشته شوند .
8- در تعمیرات مربوط به " ترکیدگی " ، فلز اطراف " ترک " تا عمق آن برداشته شده و ابتدا و انتهای مسیر پیشرفت ترک را نیز با سوراخ کردن با جوش عرضی بست . البته این موضوع خیلی ساده هم نیست، چون انتهای عمق ترکیدگی در قطعه را به راحتی نمی توان تشخیص داد .
9 -کوبیدن peening)) بدون توقف برروی فلز جوش در حالت گداختگی کمکی در کاهش تنش های داخلی انقباض در اثنای سرد شدن وتقلیل پیچیدگی می کند .
10 -هرگز فولاد آستنیتی منگنز دار را با الکترود فولادکربن یا کم آلیاژی نباید جوش داد .
11-حرارت داده شده به ازای هر اینچ باید درحد می نیمم ( با توجه به ایجاد جوش سالم ) نگهداشته شود حرارت داده شده در واحد طولرا می توان با فرمول ساده زیر محاسبه کرد :
H = E.I.60 / S
= S سرعت پیشرفت جوشکاری (سانتیمتر در دقیقه)
= I شدت جریان (آمپر)
= E اختلاف پتانسیل قوس (ولت)
= H حرارت داده شده در هر سانتیمتر (ژول بر سانتیمتر )

درجه حرارت قسمت مجاور جوش پس از یک دقیقه رسوب فلز جوش°C 316 (F 600) تجاوز نکند،کاربرد سیستم اندازه گیری درجه حرارت کار در حین جوشکاری مفید است.
باید این امکان وجود داشته باشد تا با دست فاصله 15 سانتیمتری (6 اینچی ) مسیر جوشکاری را درتمام لحظات لمس کرد . به خاطر داشته باشیم که نفوذ حرارتی فولاد منگنزی 4/1فولادهای کربنی است . در جوشکاری قطعات نازک و سبک دقت بیشتر در این امر لازم است . عواملی که به کاهش حرارت داده شده در واحد طول کمک می کند عبارتند از :
الف - نگهداشتن طول قوسی کوتاه ( طول قوس زیاد ولتاژ را افزایش داده و حرارت را در سطح وسیع تر توزیع می کند.)
ب –به همزدن هرچه کمترحوضچه جوش (بهمزدن جوش ویا حرکت زیگزاگی) موجب بازیابی کمتر منگنز و کاهش سرعت پیشرفت جوشکاری می شود .
ج - پیش گرم کردن فولاد منگنزی مفید نیست ( انواع کم آلیاژی ممکن است در شرایط خاص کمی پیش گرم کرد.)
د - استفاده از جوشهایی با طول کوتاه در قسمتهای مختلف بطور متناوب برای بهتر پخش شدن حرارت و عدم بالا رفتن درجه حرارت در یک نقطه
ه - تامین زمان کافی برای سرد شدن هر قسمت از جوش رسوب داده شده : گاهی می توان از آبنیز برای سرد کردن استفاده کرد، در صورتیکه دقت شود تا رطوبت به نقطه مورد جوش درپاس بعدی نرسد .
و - استفاده از مفتول یا میله هایی از فولاد منگنزی درمواردیکه نیاز به مقدار رسوب بالا است . این مفتول ها قبلا" در موضع جوش قرار داده می شوند و ذوب شدن و ادغام آنها در حوضچه جوش موجب سریع تر سرد شدن فلز جوش می شود .

__________________

استفاده از فرآیندهای نیمه خودکار و خودکار جوشکاریبرای این گروه فولادها نیز متداول است ، در این فرآیند به الکترودهای مداوم نیازاست که بصورت سیم های آلیاژی توپر یا لوله ها با محتوای مواد فلاکسی یا سرباره سازو احیانا" عناصر تولید و عرضه می شوند . سیم های توپر در فرآیند های خودکار و نیمه خودکار معمولا" باریک است. بعضی از الکترودهای لوله ای با قوس باز به کمک محافظت گاز CO2 و یا مخلوط CO2 و آرگون بکار برده شده و برخی دیگر در فرآیند قوس زیر پودریو به کمک پوشش سرباره استفاده می شوند . یکی از بیشترین کاربرد جوشکاری بر روی فولادهای منگنزی پرکردن مواضع سائیده شده به کمک رسوب فلز جوش است . معمولا" فلزجوش دارای همان ترکیب شیمیایی فلز قطعه کار است ، هر چند در بعضی موارد لایه رسوب داده شده از مقاومت سایشی بیشتری برخوردار است . همانطور که در اتصالات فولادهای منگنزی گفته شد، اینگونه کارهای سطحی و تعمیراتی نیز با روش قوس الکتریکی و تمرکزحرارت هر چه بیشتر انجام می گیرد تا پدیده " حرارت مجدد " و رسوب کاربید و بالاخره کاهش خواص مکانیکی اتفاق نیفتد .
در این موارد باید فرض کرد که سطح سائیده شده در اثر کار ،سخت شده و اگر در منطقه حرارتی ناشی از جوشکاری قرار گیرد، احتمال ترک برداشتن آن بسیار زیاد است . برای اجتناب از این مشکل در زیر مجاور جوش، باید قبل از جوشکاری این لایه سخت شده را به کمک سنگ زدن یا برشکاری با قوس برداشت . همانطورکه قبلا" گفته شد باید سعی شود از فلز پرکننده ای استفاده شود که تطابق ترکیب شیمیایی با فلز قطعه کار داشته باشد و جوش ها کوتاه و منقطع باشد ( پایین نگهداشتن حرارت داده شده در واحد طول ) . تصور اینکه فقط پایین نگهداشتن آمپر کافی است،اشتباه است . چه بسا با آمپر بالا و سرعت جوشکاری سریع می توان از پخش حرارت بهاطراف و بالا رفتن درجه حرارت این مناطق جلوگیری کرد .
نکات گفته شده دیگر درمورد کوبیدن جوش یا استفاده از میله های فولاد منگنزی و یا عدم پیش گرم کردن درجوشکاری تعمیراتی نیز صادق است و از تکرار آنها خودداری می شود .
پیچیدگی قطعه پس از جوشکاری هم اغلب یکی از مشکلات می باشد . استفاده از گیره ها و نگهدارنده هاو یا بستن پشت به پشت دو فک خرد کننده و یا کوبیدن فلز رسوب داده شده گداخته وتدابیر دیگر می‌تواند موجب کاهش پیچیدگی و تغییر شکل شود .
به طور کلی رفع عیوب ریختگی قطعات فولاد منگنزی را باید پس از عملیات کوینچ کردن آنها انجام داد . زیرادر حالت ریخته شده as – cast بسیار ترد و شکننده بوده ممکن است در حین جوشکاری شکسته شوند . دیواره های کناری حفره های انقباضی باید چنان سائیده شود که دارایشیبی برابر 15 درجه ( حداقل ) باشد .

__________________

8 حمله هیدروژنی در دمای بالا – HTHA

مکانیزمهای تخریب مواد که با شرایط محیطی تشدید می گردند،در صنایع مختلفی به وقوع می پیوندند. یکی از این مکانیزمها حمله هیدروژنی در دمای بالاست که می‌تواند باعث شکستهای بسیار مخربی گردد، لذا باید توجه ویژه ای در زمینه منشا حمله هیدروژنی، انتخاب مواد و به ویژه انتخاب روش بازرسی مناسب به منظور تشخیص به موقع و مراقبت وضعیت مناسب تجهیزات مستعد، حمله هیدروژنی صورت گیرد.
حمله هیدروژنی در دمای بالا در اثر واکنش بین هیدروژن اتمی با کربن و تشکیل متان اتفاق می افتد.
Fe3C+2H2-->CH4+3Fe

در دما و فشار بالا، هیدروژن اتمی به سرعت در دیواره مخازن تحت فشار نفوذ می‌کند. میزان فشار گاز متان تولید شده در اثر این واکنش، تابعی است از دما،فشار جزیی هیدروژن و شرایطی که باعث ناپایداری کاربید می‌شود. فشار گاز متان باعث رشد حفرات از مناطق جوانه زنی آنها در راستای مرز دانه ها می‌گردد. در اثر تشکیل متان در فولاد، استحکام و چکش خواری آن کاهش می یابد. نرخ تخریب خواص ماده به فشار متان، نرخ خزش و نسبت مرزدانه های گسسته شده بستگی دارد. در دما و تنش بالا ممکن است مکانیزمهای حمله هیدروژنی و خزش با یکدیگر ترکیب شوند،چرا که هردو مکانیزم در اثر تشکیل و رشد حفرات در مرز دانه ها ایجاد می‌شوند. در یک دما و فشار جزیی هیدروژن مشخص، حمله هیدروژنی ابتدا در مناطقی اتفاق می‌افتد که بیشترین ناپایداری کاربید را دارند. این مناطق اغلب ناحیه جوش و نواحی اطراف آن راشامل می‌شوند. در اغلب کاربردها رشد فشار جزیی هیدروژن به اندازه کافی بالا هست که باعث پیشرفت حمله هیدروژنی در قسمت قابل توجهی از ضخامت قطعه شود. نتیجه این پدیده کاهش نسبتا شدید زمان رشد حمله هیدروژنی از سطح به نیمه ضخامت قطعه می‌باشد. بنابراین ما با یک کاهش قابل توجه در خواص ماده روبرو می‌شویم که می‌تواند باعثپارگی سریع باقیمانده ضخامت قطعه در اثر اعمال بار بیش از حد باشد، به‌خصوص وقتی کهعلاوه براین کاربیدها ،ناپیوستگی ها (عیوب) و نواحی با تنش بالا نیز وجود داشته باشند. در این نواحی، تنش بالا و تغییرات تنشی می‌تواند باعث ایجاد میکروترکها شده و نفوذ هیدروژن را با فشار عملیاتی به درون قطعه تسهیل نماید.
نتیجه این حالت ایجاد حمله هیدروژنی بصورت موضعی می‌باشد. در این حالت میکروترکها همانند ماکروترکها جهت گیری و رشد می‌کنند و در نتیجه تخریب تحت این شرایط ناشی از نشتیایجاد شده در اثر رشد ترک خواهد بود. هرچند که احتمال ایجاد شکست ناگهانی همواره وجود دارد.

__________________

فرآیند ساچمه زنی (Shot Peening)

ساچمه زنی یک فرآیند کار سرداست که در آن سطح قطعه توسط ذرات ریز نسبتا کروی (ساچمه) تحت ضربات شدید قرارمی‌گیرد. هر گلوله ساچمه مانند یک چکش ضربه زنی کوچک عمل کرده و در سطح قطعه یکگودی یا فرورفتگی ایجاد می‌کند. برای تشکیل این گودی باید لایه سطحی فلز به نقطه تسلیم کششی خود برسد تا تغییر فرم پلاستیک ایجاد شود. در لایه زیرین سطح٫ذرات فشرده شده سعی می‌کنند تا سطح را به حالت اولیه خود برگردانند که در نتیجه یک ناحیه نیم کروی از فلز کارسرد شده که تحت تنش فشاری شدیدی قرار دارد، ایجاد می‌گردد. باادامه ساچمه زنی و همپوشانی فرو رفتگی های ناشی از برخورد ساچمه ها به سطح، یک لایه یکنواخت با تنش فشاری باقیمانده تشکیل می‌شود.

این موضوع روشن است که معمولاایجاد و رشد ترکها در ناحیه تحت فشار ممکن نیست. از طرف دیگر تقریبا تمام ترکهای ناشی از خستگی یا خوردگی تنشی از سطح یا نزدیک سطح آغاز می‌شوند. در نتیجه قطعاتیکه ساچمه زنی شده اند٫دارایعمرکاری بیشتری در اینگونه شرایط می‌باشند. مقدارتنش فشاری باقیمانده در قطعه در اثر ساچمه زنی حداقل برابر نصف مقدار استحکام کششی ماده می‌باشد.
در اغلب فرآیندهای شکست زمانبر٫عامل اصلی شکست٫تنش های کششی می‌باشند. این تنشها می‌تواند ناشی از اعمال بار خارجی و یا تنشهای باقیمانده در اثر فرآیندساخت (مانند جوشکاری٫سنگزنیو ...) باشد. تنش کششی تمایل دارد تا ذرات تشکیل دهنده قطعه را از هم دور کند و لذا می‌تواند باعث ایجاد ترک شود. تنش فشاری باعث فشرده شدن مرز دانه های سطحی شده و شروع ترک را بمدت قابل ملاحظه ای به تاخیرمی‌اندازد. از طرف دیگر از آنجایی که رشد ترک در ناحیه تحت فشار بسیار آهسته ترمی‌باشد، هرچه عمق سطح فشرده شده بیشتر باشد میزان مقاومت به ترک بیشتر خواهدبود.
ساچمه زنی معمولا برای کاهش اثر تنشهای پسماند ناشی از جوشکاری در فلزات استحکام بالا، سازه‌های تحت بارهای سیکلی و دینامیک و همچنین جوشکاری‌های ترمیمی قطعات، خصوصا مواقعی که امکان تنش زدایی وجود ندارد، کاربرد وسیعی دارد.

__________________

10 پسگرم در جوشکاری فولادهای A514/A514M

فولادهای A514/A517 یک گروه از فولادهای سازه کونچ وتمپر شده با ترکیبی از خواص مکانیکی مناسب هستند. مهمترین این خواص، استحکام تسلیم بالا (حداقل استحکام تسلیم 90-100 ksi )، جوشپذیری و تافنس خوب در دماهای پایین می‌باشد. استفاده از این فولادهای پر استحکام باعث کاهش هزینه و افزایش راندمان می‌گردد. هرچند جوش پذیری این فولادها خوب است، اما برای ایجاد یک اتصال موفق بایدبه برخی نکات مهم توجه داشت. از جمله مهمترین این نکات عملیات پسگرم می‌باشد. منظوراز عملیات پسگرم در این نوشتار، عملیات حرارتی پس از جوشکاری در دمای بالاتر از370ºC و کمتر از دمایی است که سازنده برای تمپر کردن این فولاد استفاده نموده است. بطور کلی این فولادها نباید تحت عملیات پسگرم قرار بگیرند، چرا که ممکن است در اثراین عملیات، تافنس در ناحیه جوش و HAZ کاهش یافته و یا ترک در قطعه ایجادشود.
عناصر آلیاژی که برای دستیابی به استحکام و تافنس بالا در این فولادها بکاررفته در اثر عملیات پسگرم تاثیر عکس بر خواص خواهند داشت. عملیات پسگرم برای این فولادها-مانند سایر فولادها- تنها زمانی می‌تواند انجام شود که از مفید بودن آن اطمینان حاصل شده و آثار مخرب احتمالی آن قابل کنترل باشد.به هرحال در برخی موارد لزوم اجرای عملیات پسگرم غیر قابل انکار است. بخصوص در مواردی که امکان ایجاد ترکیا ترک خوردگی تنشی (SCC) در اثر تنشهای باقیمانده از جوش یا کار سرد روی قطعه وجودداشته و یا تافنس قطعه در اثر جوشکاری یا کار سرد کاهش یافته باشد. در این گونه موارد باید بررسی دقیقی صورت گیرد تا بتوان عملیات پسگرمی موفق و با کمترین احتمال آسیب اجرا کرد.
نتایج تستهای ضربه انجام شده نشان می‌دهد که عملیات پسگرم درمحدوده دمایی 510-650ºC می‌تواند باعث آسیب به تافنس فلز جوش و ناحیه HAZ گردد. میزان این آسیب به ترکیب شیمیایی، دمای عملیات و مدت زمان قرار گرفتن قطعه در آندما بستگی داشته و اثر مخرب آن با کاهش سرعت سرد کردن افزایش می‌یابد.
همچنین هنگامی که جوش این فولادها تحت عملیات پسگرم بالاتر از 510ºC قرار می‌گیرد- مانندبسیاری فولادهای دیگر- ممکن است در ناحیه درشت دانه شده HAZ ترکهای بین دانه ایایجاد شود. ترکهای بین دانه ای که در اثر تنش بالا ایجاد می‌شوند، اغلب در مراحل اولیه عملیات پسگرم اتفاق می افتند. امکان ایجاد این ترکها با افزایش میزان مهارجوش (Weld Restraint) و شدت تمرکز تنش بالا می‌رود. عناصر کرم، مولیبدن و وانادیوم عوامل اصلی در ایجاد این ترکها هستند، ولی عناصر کاربید زای دیگر نیز به این قضیه کمک می‌کنند. رسوب کاربیدها در دمای بالا در خلال اجرای عملیات پسگرم تعادل بین مقاومت به لغزش مرزدانه ها و مقاومت به تغییر فرم را در دانه های درشت ناحیه HAZ برهم می‌زند. این پدیده قبلا به طور کاملتر توضیح داده شده است. این ترکها به نام ترکهای بازگرمایشی (Reheat Crack)، ترکهای آزادکننده تنش (Stress Relife Crack) وترکهای تنشی (Stress Rapture Crack) شناخته می‌شوند. برای کاهش احتمال ایجاد این ترکها در مواردی که انجام پسگرم الزامی باشد، می‌توان از روشهای زیر استفاده کرد:
1- رعایت دقیق میزان پیشگرم و کنترل حرارت ورودی حین جوشکاری با استفاده ازتکنیکهای مناسب
2- انتخاب طرح اتصال، محل جوشکاری و ترتیب آن به گونه ای که میزان مهار‌بودن جوش به حداقل برسد.
3-طراحی اتصال و شکل گرده نهایی به گونه ایکه حداقل تمرکز تنش ایجاد شود.
4- استفاده از فلز جوشی که استحکام آن در دمای عملیات پسگرم کمتر از استحکام ناحیه HAZ فلز پایه باشد.
5-پوشش دادن و یا لایه کشی ناحیه پنجه جوشهای گوشه توسط یک یا چند لایه جوش بصورت حلقه زنجیری: برای اینکار باید از فلز جوش با استحکام کم استفاده شود.
6-چکش زنی ناحیه جوش به منظورکاهش تنشهای پسماند در آن

لازم به ذکر است که اجرای هیچکدام از موارد فوق به تنهایی یا بصورت ترکیبی متضمن حذف کامل احتمال ایجاد ترک در موارد عملی نمی‌باشد،بلکه تنها کاهش دهنده این احتمال است.
درصورت اجرای عملیات پسگرم، دمای آن نبایداز دمای تمپرینگ تولید کننده فلز بالاتر باشد. پسگرم در دمایی حدود 10ºC کمتر ازدمای تمپرینگ تولید کننده از کاهش استحکام فولاد جلوگیری می‌کند. همچنین توصیه می‌شود که قطعات جهت بررسی وجود ترک قبل و بعد از عملیات پسگرم تحت تستهای غیر مخرب قرار گیرند.

__________________