صفحه اصلی  »  طراحی سازه های ساختمانی و صنعتی  »  آموزش اصول بازرسی جوش مخرب و غیر مخرب به همراه 10 ویدئو کاربردی

آموزش اصول بازرسی جوش مخرب و غیر مخرب به همراه 10 ویدئو کاربردی

زمانی یک اتصال جوشی قابل­ قبول است که مطابق دستور العمل بازرسی جوش باشد. به همین منظور، باید در مراحل مختلف جوشکاری، براساس اصول بازرسی جوش تمام عوامل مورد بازرسی و کنترل قرار گیرد. از طرفی شناسایی انواع عیوب جوش و روش­ های پیش­گیری آنها از اهمیت بالایی برخوردار است.

قبلا در مورد انواع روش های جوشکاری صحبت کردیم، در این مقاله قصد داریم در مورد روش ها و اصول بازرسی جوش، همچنین عیوب جوش و دلایل آن با کمک 10 ویدئو صحبت کنیم.

 

در این مقاله جامع چه می آموزیم؟

1. بررسی انواع رایج جوش و اتصالات جوشی

همان­طور که در مقاله ­ی قبلی گفتیم، برخی از روش­ های جوشکاری به­ صورت اتوماتیک و برخی به ­صورت دستی و نیمه­ اتوماتیک اجرا می ­شوند. بر اساس موقعیت قرارگیری قطعات متصل ­شونده و موضع جوشکاری، انواع مختلف جوش درنظر گرفته می­شود که هریک دارای رفتار و ویژگی خاص است. مطابق استاندارد AWS A2.4 انواع متداول جوش به صورت شکل زیر طبقه ­بندی می­ شوند:

 

انواع روش جوشکاری

شکل 1 انواع متداول جوشکاری

 

جوش ­گوشه و شیاری با نفوذ کامل یا نسبی کاربرد زیادی در صنایع فولادی دارند. در مقالات بعدی به ­طور مفصل به آنها خواهیم پرداخت.

1. 1 انواع اتصالات جوشکاری

متناسب با وضعیت قرارگیری قطعات اتصال، انواع اتصالات جوشی بر اساس AWS A3.0 عبارتند از:

  1. اتصال جوشی لب به لب (Butt Joint)
  2. اتصال گوشه یا گونیا در جوشکاری (Corner joint)
  3. اتصال سپری (Tee joint)
  4. اتصال روی هم یا پوششی (Lap joint)
  5. اتصال پیشانی (Edge joint)

 

 

انواع اتصالات جوشکاری

شکل 2 موقعیت قطعات اتصال و حالات جوشکاری در انواع اتصالات جوشی

 

 

انواع اتصال جوشی بر اساس اصول بازرسی جوش

شکل 3 حالت­ های مختلف جوشکاری با تغییرات اتصال

 

علائم انواع اتصالات جوشی

شکل 4 علائم انواع اتصالات جوشی

 

وضعیت های متفاوت جوشکاری

شکل 5 وضعیت­ های مختلف جوشکاری

 

1. 2 علائم جوشکاری

به­ منظور اجرای جوشی با کیفیت مطلوب، لازم است که تمام مواردِ مورد نظر ِطراح، به زبانی قابل فهم روی نقشه­ ها بیان شوند تا اپراتور جوشکاری و بازرس جوش دقیقاً بر اساس آن موارد، وظایف خود را انجام دهند. به همین منظور مجموعه ­ای از علائم استاندارد معرفی شده است که در ادامه با آنها آشنا خواهیم شد.

 

علائم جوشکاری در نقشه

شکل 6 نمادهای مورد استفاده در نقشه­ های جوشکاری برای انواع جوش

 

علائم جوشکاری در اتوکد

شکل 7 مجموعه علائم جوشکاری و مفهوم آنها

 

علائم جوشکاری

شکل 8 علائم تکمیلی جوشکاری

 

 

مفهوم علائم جوشکاری

شکل 9 مفهوم علامت پیکان در اجرای جوش گوشه، کام یا انگشتانه براساس علائم جوشکاری

 

کاربرد علائم جوشکاری

شکل 10 کاربرد علائم جوشکاری در جوش گوشه

 

علائم جوش شیاری

شکل 11 علائم مخصوص جوش شیاری

 

جوش شیاری

شکل 12 کاربرد علائم جوشکاری در انواع جوش شیاری

 

علائم جوشکاری در جوش کام و انگشتانه

شکل 13 کاربرد علائم جوشکاری در جوش کام و انگشتانه

 

1. 3 بررسی ساختار جوش

  • اجزای مختلف تشکیل­ دهنده­ ی اتصال جوشی ذوبی کدامند؟

همان­طورکه گفتیم، فرایندهای جوشکاری به دو دسته­ ی کلی فرایندهای ذوبی و حالت جامد دسته ­بندی می­ شوند. اما فرایندهای جوشکاری ذوبی رایج­ تر است. جوشکاری ذوبی از سه قسمت مجزا تشکیل می­شود:

  • ناحیه ­ی مذاب (فلز جوش) (Fusion Zoon)
  • ناحیه ­ی تحت تأثیر حرارت (Heat Affected Zoon/HAZ)
  • فلز پایه (Parent Metal)

 

اتصال جوشی ذوبی

شکل 14 اجزای اتصال جوشی ذوبی

 

 بسته به نوع فرایند جوشکاری، شدت گرما و سرعت انجماد حوضچه­ ی مذاب، تغییراتی در ساختار اتمی فلز جوش ایجاد می­گردد که باعث تفاوت عملکرد نهایی اتصال جوشی می­ گردد. از جمله این تغییرات رفتاری می­توان به موارد زیر اشاره نمود:

  • افزایش خاصیت تردی و شکنندگی فلز جوش
  • تغییر خصوصیات مکانیکی
  • افزایش احتمال ترک­ خوردگی در ناحیه ­ی ­جوش
  • کاهش مقاومت در برابر خوردگی و زنگ­ زدگی

 

ساختار جوش

شکل 15 ساختار جوش ذوبی

 

همان­طور که در شکل بالا مشاهده می­ نمایید، ساختار جوش ذوبی از سه قسمت اصلی تشکیل می­شود:

  1. فلز جوش (Weld Metal): بخش میانی فلز جوش، آلیاژی از مذاب لبه­ ها و مذاب فلز پرکننده درز است که در اثر حرارت با یکدیگر ممزوج شده و دارای ساختار یکپارچه می­باشد.
  2. منطقه تحت تأثیر حرارت (HAZ): بخش کناری فلز جوش که جزء فلز پایه است و در اثر حرارت، ذوب نشده و تغییر ساختاری داشته است.
  3. فلز پایه (Parent Metal): که در اثر حرارت، تغییری در آن رخ نداده ولی در اثر انبساط و انقباض، دچار تنش شده است.

 

مراحل انجماد حوضچه ­ی مذاب جوش چیست؟

اتم­ های فلز مذاب، دارای ساختار نامنظم و بی­ شکل (آمورف) می ­باشند که در هنگام سرد شدن، به صورت کریستالی با ساختاری نسبتاً منظم و تکرارشونده در می­ آیند. مراحل تشکیل ساختار کریستالی عبارتند از:

  1. ایجاد هسته­ های جامد کوچک (جوانه ­زنی) که از بخش جامد به سمت بخش مایع مذاب شکل می­ گیرند.
  2. تشکیل دانه یا بلورهای کریستالی در اثر پیوند اتم­ های فلزی به یکدیگر
  3. تشکیل مرز دانه­ ای با ساختار تقریباً نامنظم که با میکروسکوپ قابل رویت است.

 

                                                                   

مراحل ساختار جوش

شکل 16 مراحل مختلف تشکیل ساختار کریستالی فلزی

 

تاثیر حرارت بر روی ساختار جوش

شکل 17 تفاوت ساختار بخش ­های مختلف جوش به دلیل تأثیر حرارت

 

1. 4 بررسی اثر سرعت انجماد بر رفتار جوش

فولاد ساده کربنی، آلیاژی از آهن و کربن است که افزایش درصد کربن به استحکام و سختی آن می‌افزاید و عملیات حرارتی هم می‌تواند فولاد را سخت کند. ترکیب کربن با آهن، کاربیدآهن (Fe3C) نام دارد که در درجه حرارت بالای 723 درجه سانتی­ گراد، تجزیه می­ شود.

چنانچه پس از جوشکاری، توسط آب یا هوای فشرده، فولاد گرما دیده و سرسخ­ت شده، به سرعت سرد شود، اتم ­های فلزی فرصت کافی برای تغییر وضعیت نمی ­یابند و در نتیجه تعداد زیادی از اتم ­های کربن، درون ساختار فلزی محبوس شده و شبک ه­ای مکعب مستطیلی تشکیل می­ شود که دارای سختی بالا و قابلیت تردشکنی است.

سرد شدن تدریجی و آرام فولاد، به اتم ­ها فرصت کافی برای تشکیل Fe3C را می­دهد و از سختی و تردشکنی جلوگیری می­ نماید. همان­طور که گفته شد، حرارت حاصل از جوشکاری می­تواند تغییراتی در منطقه ­ی ذوب و HAZ ایجاد نماید. همچنین گرمای جوشکاری باعث انبساط و انقباض و ایجاد تنش ­های حرارتی می­ گردد. بنابراین برای رسیدن به کیفیت مطلوب جوش، باید این عوامل به دقت کنترل گردد.

 

کیفیت جوش

شکل 18 تأثیر حرارت بر بخش­ های مختلف جوش

 

2. بررسی عیوب جوشکاری با عکس

علی­‌رغم تلاش اپراتورهای جوشکاری، به ندرت اتفاق می­‌افتد که عملیات جوشکاری با کیفیت ایده ­آل و بدون عیب انجام شود. معمولاً معایب و ناپیوستگی­ هایی در فرایندهای جوشکاری به ­خصوص از نوع دستی (Manual) ایجاد می ­شوند. استانداردهای جوشکاری با در نظر گرفتن پارامترهایی از قبیل کیفیت، تأمین نیازهای طراحی به همراه صرفه‌­ی اقتصادی، ضوابط پذیرش عیوب جوش را برای کاربردهای مختلف مشخص کرده ­اند.

با انجام روش­ های مجاز تا جایی که ممکن است می­ توان از بروز عیوب جوش پیشگیری نمود. جوش ­هایی که دارای ناپیوستگی خارج از حدود مجاز استاندارد باشند، عیب ­دار محسوب شده و بدون ملاحظات اقتصادی و سایر مسائل پروژه، باید طبق دستورالعمل‌های تعمیراتی و با استفاده از روش­ های اجرایی مورد تأیید، تخریب و بازسازی گردند. این عیوب در اصول بازرسی جوش مشخص می شوند.

عوامل متعددی در فرایندهای جوشکاری منجر به ایجاد نقص و عیب در جوش می­گردند. به طور کلی عیوب متداول جوشکاری عبارتند از:

  • عیوب ظاهری جوش (External Defects)
  • عیوب داخلی جوش (Internal Defects)

 

 

انواع عیوب جوش

شکل 19 دسته­ بندی انواع عیوب جوش

 

انواع عیوب جوش که در بازرسی جوش مشخص می شوند

شکل 20 مجموعه ­ای از عیوب رایج جوش

2. 1 بررسی عیوب ظاهری جوش (Surface or Visual Defects)

عیوب سطحی یا ظاهری جوش که با چشم غیرمجهز قابل ­مشاهده هستند در واقع اصول بازرسی جوش این اجازه را می دهد، عموماً روی سطوح خارجی اتصال جوشی ایجاد می ­شوند. ناپیوستگی ­های ظاهری جوش عبارتند از:

  1. بریدگی کناره­ ی جوش (Undercut Defect)
  2. سر رفتگی (روی­ هم ­افتادگی) جوش (Overlap Defect)
  3. عدم ­ذوب (Lack of Fusion/LOF)
  4. نفوذ ناقص (Lack of Penetration/ LOP)
  5. لکه ­ی قوس (Arc Strike)
  6. چاله­ ی جوش (Crater)
  7. پاشش و جرقه (Spatter)

 

2. 1. 1 منظور از عیب بریدگی کناره ­ی جوش (Undercut Defect) چیست؟

در صورتی­که کناره­ های جوش توسط مواد مذاب به ­طور کامل، پر نشود یا کناره­ های جوش روی قطعات اتصال دچار خوردگی شود، پدیده ­ی Under Cut اتفاق می ­افتد. عواملی از قبیل شدت جریان بالا، طول قول قوس بلند، زاویه ­ی نامناسب الکترود و زنگ­ زدگی باعث وقوع این عیب می ­شوند.

 

بررسی انواع عیوب جوشکاری بر اساس اصول بازرسی جوش

شکل 21  عیب بریدگی کناره­ ی جوش (Undercut Defect)

 

2. 1. 2 منظور از عیب سر رفتگی جوش (Overlap Defect) چیست؟

چنانچه میزان رسوب فلز جوش از گنجایش درز اتصال بیشتر باشد یا ماده ­ی پرکننده بدون ذوب نمودن فلز پایه، محل اتصال را پرکند و مازاد آن روی سطح قطعه جاری شود، بر اساس اصول بازرسی جوش سر رفتگی جوش اتفاق می ­افتد. این عیب در اثر ضعف در تکنیک جوشکاری، زاویه زیاد الکترود و سرعت حرکت زیاد الکترود اتفاق می ­افتد.

 

بررسی عیب سر رفتگی جوش بر اساس اصول بازرسی جوش

شکل 22 عیب سررفتگی جوش (Overlap Defect)

 

انواع عیوب جوشکاری

شکل 23سر رفتگی یا روی­ هم ­افتادگی جوش

 

2. 1. 3  منظور از عیب عدم ­ذوب (Lack of Fusion/LOF) چیست؟

این پدیده ناشی از عدم اتصال کافی بین حوضچه ­مذاب با لبه­ های فلز پایه یا پاس­ های قبلی جوش می ­باشد و در حقیقت ادغام مناسبی بین قطعات رخ نداده که باعث ضعف اتصال می­شود. گاهی این پدیده در لایه ­های زیرین قطعات رخ می­ دهد و با چشم قابل رویت نیست.

 

تشخیص عیوب جوشکاری بر اساس اصول بازرسی جوش

شکل 24 عیب ذوب ناقص

 

بررسی عیوب جوشکاری

شکل 25 عیب عدم­ ذوب (Lack of Fusion/LOF)

 

2. 1. 4 منظور از عیب نفوذ ناقص (Lack of Penetration/ LOP) چیست؟

جوش شیاری جزو موارد پرکاربرد در اتصالات فولادی است و به دو صورت نفوذ کامل و نفوذ نسبی انجام می­ شود. متناسب با شکل لبه­ های اتصال انواع مختلف جوش شیاری امکان­ پذیر است. بر اساس اصول بازرسی جوش و همانطور که در شکل می­ بینید، بخش­ های مختلف جوش شیاری عبارتند از: سطح رویه، سطح ریشه و درز ریشه

 

قسمت های مختلف عیوب جوشکاری

شکل 26 قسمت­ های مختلف جوش شیاری

 

 

جوش شیاری

شکل 27 حالت ­های مختلف جوش شیاری با آماده­ سازی لبه ­ی قطعات

 

بر اساس اصول یازرسی جوش عیب نفوذ ناقص، در اتصالات جوشی شیاری اتفاق می­افتد و به علت عدم نفوذ مذاب به قسمت­ های ریشه جوش است. این عیب در صورتی جزء عیوب ظاهری تلقی می­گردد که امکان دسترسی به دو سمت قطعه وجود داشته باشد. درغیر این­صورت، این عیب جزء عیوب داخلی محسوب می­شود.

 

بررسی عیب نفوذ ناقص بر اساس اصول بازرسی جوش

شکل 28 عیب نفوذ ناقص (Lack of Penetration/ LOP)

 

در جوش شیاری یک ­طرفه، انتظار می­رود که فلز جوش در صورت عدم­ استفاده از پشت­ بند، هم­سطح با سطح پشتی قطعه مشاهده شود و در صورت استفاده از پشت­بند، به اندازه­ ی حدوداً 3 میلی­متر از پشت کار بیرون بزند و قابل رویت باشد، در غیراین­ صورت، عیب نفوذ ناقص تلقی ­می­گردد.

در مورد جوش شیاری دوطرفه نیز باید پاشنه­­ ی کار و ریشه­ ی اتصال در مرکز ضخامت قطعات اتصال به طور کامل با مذاب جوشکاری پرشود، در غیراین­ صورت، ذوب ناقص صورت می­گیرد.

 

تفاوت عیوب عدم ذوب و نفوذ ناقص با کمک اصول بازرسی جوش

شکل 29 تفاوت عیوب عدم ذوب و نفوذ ناقص

 

نشان دادن عیوب با کمک اصول بازرسی جوش

شکل 30 عیوب مختلف در جوش گوشه

 

علل ذوب ناقص یا نفوذ ناقص در ریشه­ ی جوش عبارتند از:

  • شدت جریان پایین
  • سرعت زیاد حرکت الکترود
  • استفاده از زاویه ­پخ کوچک
  • عدم­ پاکسازی لبه­ ها از آلودگی و ناخالصی

 

2. 1. 5  منظور از جرقه ­ی هرز یا لکه­ ی قوس (Stray Flash or Arc Strike) چیست؟

لکه­ ی قوس به علت برخورد نوک الکترود با اطراف درز جوش یا قطعه، هنگام شروع جوشکاری و توسط جوشکاران بی­ تجربه ایجاد می ­شود. بر اساس اصول بازرسی جوش در اثر ایجاد قوس موقت، لایه ­ی نازکی از سطح قطعه ­کار ذوب و سریع سرد می­شود. بررسی میکروسکوپیک این لکه­ ها، وجود سطح مقطعی با ساختار بسیار ترد و شکننده را نشان می­­دهد که در اکثر موارد همراه با ترک های ریز می ­باشند.

 

بررسی جوشکاری با اصول بازرسی جوش

شکل 31 لکه­ ی قوس در سطح کار

 

2. 1. 6 منظور از چاله­ ی ­قوس (Crater) چیست؟

به دلیل عدم پرشدن قسمت انتهای خط جوش با مذاب، چاله ایجاد می­شود که باعث بروز ترک ستاره ­ای در جوش می­گردد. بر اساس اصول بازرسی جوش این عیب در اثر بی­ دقتی و عدم مهارت کافی جوشکار ایجاد می­شود.

 

چاله قوس چیست؟

شکل 32 ایجاد چاله در انتهای خط­ جوش

 

2. 1. 7 منظور از پاشش و جرقه (Spatter) چیست؟

در صورتی عدم تنظیم ولتاز و آمپراژ مناسب جوشکاری، جرقه ­های بزرگی به اطراف جوش پاشیده می­ شوند که روی سطح کار باقی می­ مانند و امکان تشکیل ترک و شکست قطعه در این نواحی را افزایش می­دهند. بنا بر آنچه که در اصول بازرسی جوش داریم طول قوس زیاد، زاویه زیاد الکترود و شدت جریان بالا باعث این پدیده می ­شوند.

 

چرقه های جوشکاری

شکل 33 پاشش جرقه­ های جوشکاری روی سطح قطعات

 

2. 1. 8 منظور از عیوب ابعادی چیست؟

بر اساس اصول بازرسی جوش هریک از انواع جوش دارای ابعاد و رواداری مخصوص به خود است که در آیین­ نامه و WPS جوشکاری قید شده است. در صورتی که این ضوابط در جوشکاری رعایت نگردد، عیب ابعادی محسوب می­گردد. عیوب ابعادی متداول عبارتند از:

  • عیوب ابعادی در اتصال سپری (Fillet)
  • عیوب ابعادی در اتصال سربه ­سر (Butt)

 

2. 1. 8. 1 عیوب ابعادی در اتصال سپری (Fillet) کدامند؟

در اجرای جوش سپری عیوب ابعاد زیر محتمل است:

  • ساق ناکافی: بر مبنا اصول بازرسی جوش ، جوش گوشه در اتصال سپری در هر شرایطی باید دارای ساق­ هایی برابر روی دو بال و جان قطعه باشد مگر در مواردی که طراحی بر اساس ساق­ های نامساوی انجام شده باشد. در صورتی­که ساق جوش اجراشده کمتر از مقدار مجاز و طراحی باشد، عیب تلقی می ­­گردد.

 

بررسی جوش گوشه

شکل 34 ساق و گلویی جوش­ گوشه

 

  • گلویی ناکافی (تعقر گرده ­ی جوش): منظور از گلویی در جوش گوشه همان ضخامت مؤثر است که در صورت برابری ساق ­ها، معادل 707/0 ساق جوش است. در یک جوش گوشه مطلوب، سطح جوش به­ صورت تخت یا صاف (Mitre Fillet) است. در مواردی که گلویی جوش با ابعادی کمتر ازحد مجاز اجرا شود، عیب تقعر گرده­ ی جوش (Concave Fillet) محسوب می­گردد. زیرا به علت نفوذ کم جوش در فلزپایه، باعث ضعف استحکام جوش می­شود.

 

عیب ابعادی تقعر بر اساس اصول بازرسی جوش

شکل 35  عیب ابعادی تقعر گرده­ ی جوش گوشه

 

  • گلویی اضافی (تحدب گرده­ ی جوش): در مواردی که میزان گلویی جوش اجرا شده، بیشتر از حدمجاز باشد، عیب تحدب گرده­ ی جوش (Convex Fillet) تلقی می­گردد. در این حالت گرده ­ی اضافی جوش نه تنها باعث افزایش استحکام جوش نمی­ شود، بلکه با ایجاد زاویه­ های تیز در کناره­ ی جوش موجب تمرکز تنش در قطعه می­گردد. همچنین اجرای گرده­ ی اضافی غیراقتصادی است.

 

 

گرده­ ی جوش گوشه در اتصال سپری

شکل 36 حالت­ های مختلف گرده­ ی جوش گوشه در اتصال سپری

 

 

توزیع تنش روی انواع گرده جوش

شکل 37 توزیع تنش­ های کششی روی انواع گرده­ ی جوش گوشه

 

 

با استفاده از ابزار اندازه ­گیری ابعاد جوش (Gauge)، می­توان میزان انحراف ابعادی از حد مجاز را بعد از مشاهده ثبت و اندازه­ گیری نمود.

 

ابعاد جوش گوشه با ابزار و اصول بازرسی جوش

شکل 38  اندازه ­گیری ابعاد جوش گوشه توسط Gauge

 

روش استفاده از ابزار و اصول بازرسی جوش

شکل 39 روش استفاده از Gauge جهت اندازه ­گیری جوش گوشه

 

 

2. 1. 8. 2 عیوب ابعادی در اتصال سربه­ سر (Butt) کدامند؟

اتصال لب به لب، یکی از انواع رایج اتصالات جوشی است که در آن، فضای بین دو قطعه توسط جوش­ شیاری نفوذ کامل یا نسبی پر می­ شود.

 

بررسی عیب جوشی لب به لب با اصول بازرسی جوش

شکل 40 قسمت­ های مختلف اتصال لب­ به لب با جوش شیاری نفوذ کامل

 

در اجرای جوش سربه­ سر عیوب ابعادی زیر محتمل است:

  • تحدب گرده­ ی­ جوش (Excess Weld Metal): بیشترین حد برآمدگی گرده ­ی جوش برای اتصالات سربه­ سر حدود 3 میلی­متر است. افزایش میزان تحدب به دلیل ایجاد تمرکز تنش در اتصال، عیب تلقی می­گردد.
  • تقعر گرده ­ی­ جوش (Underfill): کاهش میزان گرده ­جوش به علت عدم نفوذ کافی اتصال، ضعف و عیب تلقی می­ گردد.
  • تحدب ریشه جوش: (Excess Penetration) حداکثر میزان مجاز بیرون­ زدگی نفوذجوش از پشت قطعه، 3 میلی­متر است که در صورت تجاوز از این میزان، به­ عنوان عیب نفوذ اضافی تلقی می‌گردد.
  • تقعر ریشه ­ی جوش (Root Concavity):فلزجوش باید به انتهای لبه­ ی قطعه در پشت­ کار نفوذ نماید، در غیر این­صورت، عیب تقعر ریشه تلقی می­گردد.
  • عدم ­هم­ ترازی (linear Misalignment): بر اساس اصول بازرسی جوش این عیب در حالتی رخ می­دهد که دو قطعه ­ی اتصال در یک سطح­­ تراز واقع نباشند.

 

بررسی تحدب گرده جوش با کمک اصول بازرسی جوش

شکل 41 تحدب گرده­ ی­ جوش

 

 

تقعر در گرده ­جوش یا عدم پرشدگی

شکل 42 تقعر در گرده ­جوش یا عدم پرشدگی

 

 

 

شکل 43 تحدب و تقعر ریشه­ ی ­جوش در اتصال لب­ به لب

 

عدم هم ترازی جوش بر اساس اصول بازرسی جوش

شکل 44 عدم هم ­ترازی

 

2.2 بررسی عیوب داخلی جوش (Subsurface or Hidden Defects)

بر اساس اصول بازرسی جوش برخی از عیوب جوش به اصطلاح داخلی بوده و با چشم قابل مشاهده نیستند، در ادامه با این عیوب بیشتر آشنا خواهیم شد.

2. 2. 1  منظور از تخلخل (Porosity defect) چیست؟

حفره ­ها، گروهی از عیوب جوش هستند که ممکن است در اثر حبس گاز یا مواد جامد ایجاد شوند. تخلخل در واقع حفره­ ای است که در اثر محبوس شدن گاز داخل حوضچه‌ی ­جوش ایجاد می­شود. وجود چربی و رطوبت یا هرگونه آلودگی که باعث تشکیل گاز یا عدم امکان خروج گاز شود، به این پدیده می ­انجامد. تخلخل به صورت یکنواخت، خوشه ­ای، خطی و لوله ­ای اتفاق می­ افتد. عواملی از قبیل سرعت بالای جوشکاری، شدت جریان بسیار پایین، استفاده از الکترود معیوب، وجود آلودگی، هیدروژن و سولفور بالا در تشکیل تخلخل مؤثر هستند.

در ادامه با انواع تخلخل آشنا خواهیم شد.

 

ایجاد تخلخل بر اساس اصول بازرسی جوش یک عیب داخلی است

شکل 45 تخلخل (Porosity defect)

 

تخلخل با پخش ­یکنواخت (Uniform Porosity) 

در این حالت، توزیع یکنواخت منافذ گازی در سراسر فلزجوش صورت می­ گیرد. عواملی از قبیل عیب تکنیک جوشکاری، روش آماده ­سازی سطوح اتصال یا نقص در مواد مصرفی، ممکن است موجب تخلخل بیش­ ازحد در جوشکاری گردد. درصورتی ­که فرایند سردشدن جوش به آرامی صورت گیرد، فرصت کافی برای خروج گازها وجود دارد و تعداد حفرات و منافذ کاهش خواهد یافت.

 

تخلخل خوشه‌ای(Cluster porosity)
تخلخل موضعی یا تخلخل خوشه‌ای بر اساس اصول بازرسی جوش  در واقع حفره‌هایی هستند که در یک محل متمرکز شده‌اند و غالباً به دلیل شروع و قطع نادرست قوس الکتریکی، در اثر مهارت کم جوشکار ایجاد می ­شوند.

 

تخلخل خطی (Linear porosity)

تخلخل خطی دست ه­ای از منفذهای گازی می‌باشند که در راستای موازی با محور جوش ایجاد می ­شوند. این حفره‌های باریک، بیشتر در طول سطوح میانی گرده­ ی جوش یا نزدیک ریشه جوش تشکیل می­ شوند.

 

تخلخل لوله‌ای (Piping porosity)

تخلخل لوله‌ای که به شکل یک حفره ­ی گازی با طول زیاد است، اغلب در جوش­ های گوشه ایجاد می­ شود. این تخلخل بنا بر اصول بازرسی جوش از قسمت ریشه شروع شده و به ­طرف سطح جوش امتداد می­ یابد. اکثر تخلخل‌های لوله‌ای، تا سطح جوش امتداد نمی ­یابند و ممکن است پنهان بمانند. لذا درصورتی­ که یک یا دو حفره در سطح جوش مشاهده شد، بهتر است با اجرای عملیات سنگ­زنی از وجود تخلخل زیرسطحی اطمینان حاصل شود.

2. 2. 2 منظور از آخال (Inclusion)  چیست؟

حفره­ هایی که در اثر حبس مواد جامد در جوش ایجاد می­ شوند، آخال نامیده می­ شوند. آخال توپر (Solid Inclusion) به معنی حبس مواد جامد (ناخالصی‌ها یا مواد خارجی) در مذاب جوش است و به­ صورت آخال سرباره، پودر و تنگستن اتفاق می­افتد.

آخال سرباره (Slag Inclusion)

در مواردی که کنترل شدت جریان الکتریکی، حرکت و نوسان الکترود به­ درستی انجام نشود، در اثر نیروی قوس الکتریکی برخی ذرات جامد سرباره که نقش محافظت از حوضچه ­ی جوش را به ­عهده دارند، به دلیل عدم امکان حرکت به ­سمت سطح خارجی جوش، داخل فلز جوش یا فضای بین فلز پایه و فلزجوش محبوس شده و باعث ضعف نهایی جوش می­ گردند.

احتمال تشکیل آخال در وضعیت جوشکاری سقفی در فرآیندهای قوسی دستی بیشتر از سایر وضعیت ­ها است. زیرا در این وضعیت، جهت جلوگیری از ریزش فلز مذاب، سعی می‌شود که از میزان روانی حوضچه­ ی مذاب کاسته شود و انجماد فلزجوش سریع­ تر صورت گیرد.

عواملی از قبیل ضعف تکنیک جوشکاری، طراحی نامناسب اتصال (وجود شیارهای تیز درسطوح میانی جوش یا بین پاس ­ها) و عدم تمیزکاری سطح جوش در بین دو پاس جوشکاری در تشکیل آخال مؤثر است.

بسته به وضعیت تشکیل، آخال سرباره به صورت خطی یا منفرد ایجاد می­ شود.

 

آخال پودر (Flux Inclusion)

اخال پودر، ناشی از حبس پودر در فلز جوش در فرایند جوشکاری زیر پودری و به­ صورت خطی یا منفرد اتفاق می­افتد.

 

آخال تنگستن (Tungsten Inclusion)

آخال تنگستن نیز در اثر حبس تنگستن موجود در الکترود تنگستنی در مذاب جوش در فرایند جوشکاری TIG صورت می­گیرد.

 

انواع عیوب داخلی جوش بر اساس اصول بازرسی جوش

شکل 46 انواع مختلف عیوب داخلی جوش شیاری

 

2. 2. 3 منظور از ترک (Crack) چیست؟

ترک جزو خطرناک ­ترین عیوب جوش و در واقع ناپیوستگی ایجاد شده توسط پارگی موضعی به علت تنش ­های مازاد بر ظرفیت یا سردشدن سریع است. انواع ترک را می ­توان بر اساس معیارهای زیر دسته ­بندی نمود:

  1. بر اساس راستای ترک (Crack Orientation)
  2. بر اساس محل وقوع ترک
  3. براساس مکانیزم ایجاد ترک

انواع ترک براساس راستای ایجاد عبارتند از:

  1. ترک عرضی یا ترک متقاطع (Transvers Crack)
  2. ترک طولی (Longitudinal Crack)

 

  • منظور از ترک عرضی یا ترک متقاطع (Transvers Crack) چیست؟

این ترک در جهت عمود بر راستای جوشکاری ایجاد می­گردد و ممکن است در فلزجوش، منطقه ­ی تأثیر حرارت (HAZ) یا در فلز مبنا تشکیل شود. دلیل عمده­ ی تشکیل این ترک­ ها، اعمال تنش ­های انقباضی (تنش پسماند) طولی است. ابعاد این ترک ها محدود است و معمولاً در جوشی که دارای استحکام بالاتری نسبت به فلز پایه می‌باشد، رخ می­دهد.

چنانچه پاس جوشکاری به صورت طولی انقباض یابد، فلز پایه در مقابل این نیرو مقاومت می‌کند و در واقع دچار تراکم و فشردگی می‌شود. استحکام بالای فلز پایه‌ای که در مجاورت جوش می‌باشد در برابر فشردگی ناشی از انقباض جوش مقاومت می‌کند و در واقع فشرده شدن جوش را محدود می‌کند. به ­دلیل ممانعت فلز پایه، تنش­ های طولی در جوش گسترش می‌یابند. این نوع ترک می‌تواند همراه با هیدروژن نیز باشد.

بر اساس اصول بازرسی جوش با رعایت این موارد می­توان از وقوع ترک عرضی جلوگیری نمود:

  1. کنترل سطح هیدروژن با رعایت شرایط نگهداری الکترودها
  2. کاهش استحکام فلز جوش با رعایت استانداردهای تعریف شده

 

  • منظور از ترک طولی (Longitudinal Crack) چیست؟

این ترک، در راستای موازی با محور خط ­جوش و به صورت ترک طولی در فلز جوش، ترک طولی در مرکز (ریشه) جوش، ترک طولی در منطقه تأثیر حرارت و ترک طولی در فلزمبنا رخ می­دهد. معمولاً این ترک‌ها در جوش‌های کوچک با مقاطع بزرگ به علت تنش‌های حاصل از انجماد ایجاد می‌شوند. ترک­ های طولی به علت تنش­ های انقباضی عرضی جوشکاری ایجاد می­شوند.

 

 

ترک طولی و عرضی در جوش

شکل 47 ترک طولی و عرضی

2. 2. 4  انواع ترک ­ها بر اساس محل وقوع ترک کدامند؟

انواع ترک ها بر اساس اصول بازرسی جوش و محل وقوع ترک، دسته ­بندی زیر انجام می­شود:

  1. ترک ستاره ­ای (Crater Crack): این ترک از نوع ترک انقباضی بوده و معمولاً از قطع ناگهانی قوس الکتریکی در چاله­ ی انتهایی خط ­جوش و در اثر ضعف در تکنیک جوشکاری رخ می­دهد.
  2. ترک زیر خط­ جوش (Under bead Crack): در زیر خط جوش اتفاق می ­افتد.
  3. ترک در منطقه تحت تأثیر حرارت (Heat Affected Zoon Crack)
  4. ترک در ریشه­ ی جوش (Root Crack): این ترک‌ها در منطقه ­ی ریشه­ ی جوش و اطراف آن ایجاد می‌شوند.
  5. ترک گوشه یا پنجه (Toe Crack)
  6. ترک گلویی (Throat Crack): این ترک از بخش گلویی جوش یا کوتاه­­ ترین مسیر در سطح­ مقطع جوش گسترش می­ یابد.
  7. ترک در خط­ ذوب (Fusion Line Cracking)
  8. ترک سطحی (Face Crack): این ترک‌ها معمولاً در سطح فلز جوش و یا اطراف آن ایجاد می‌شوند.

 

اصول بازرسی جوش

شکل 48 محل وقوع انواع ترک در اتصال با جوش ­گوشه

 

بررسی ترک ستاره ای

شکل 49 ایجاد ترک ستاره ­ای در انتهای خط­ جوش

 

 ترک در چاله­ ی انتهایی جوش بر اساس اصول بازرسی جوش

شکل 50 انواع مختلف ترک در چاله­ ی انتهایی جوش

 

دسته­ بندی و محل وقوع انواع ترک­ جوش

شکل 51 دسته­ بندی و محل وقوع انواع ترک­ جوش

 

 

ویدئو زیر را حداقل یک بار مشاهده کنید تا با انواع عیوب جوش آشنا شوید.

 

2. 2. 5 علل ایجاد ترک در جوش چیست؟

اکثر ترک ­ها در اثر تنش­ های فیزیکی انقباضی و همراه با تغییرشکل کششی در هنگام سرد شدن جوش ایجاد می‌شوند. در صورتی­که تنش ­های انقباضی ناشی از انجماد جوش از مقاومت قطعه درآن دما بیشتر باشد، شکست رخ می ­دهد. شکست قطعه در اثر بارگذاری از لحظه ­ی شروع انجماد تا مدتی بعد از سرد شدن امکان­ پذیر است.

اگر میزان انقباض محدود شود، تنش­ های داخلی پسماند ناشی از این تنش های فیزیکی-کرنشی انقباضی، منجر به ایجاد ترک می‌شوند. در واقع دو نیروی مخالف وجود دارد :

  1. تنشی انقباضی
  2. استحکام و سختی فلز پایه

عواملی نظیر افزایش ابعاد و میزان نفوذ جوش، افزایش استحکام و تنش تسلیم فلز پرکننده و فلز پایه موجب افزایش کرنش­ های انقباضی و در نهایت افزایش تنش پسماند داخلی می­گردند.

بر اساس شرایط دمایی و مکانیزم تشکیل و البته اصول بازرسی جوش، انواع ترک به دو دسته تقسیم می­شوند:

  1. ترک ­گرم (سرخ­ شکنی)
  2. ترک­ سرد (شکست سرد)

 

دسته بندی انواع ترک بر اساس اصول بازرسی جوش

شکل 52 دسته ­بندی ترک­ ها بر اساس مکانیزم دمای تشکیل آن­ها

 

2. 2. 6 منظور از ترک انجمادی یا سخت­ شدگی (Solidification Cracking) چیست؟

این نوع ترک که به ترک خط­ مرکزی (Centerline Crack) جوش نیز معروف است، یکی از انواع ترک گرم می ­باشد که در حین و آخرین مرحله ­ی انجماد جوش به دلایلی از قبیل نسبت عمق به عرض حوضچه ­ی مذاب بالا، شدت جریان یا سرعت پیشروی بالا، درز ریشه ­ی جوش زیاد، وجود ترکیباتی با نقطه ذوب پایین در فلز جوش مانند کربن، گوگرد و سولفور در فلز پایه به ­خصوص در فولادهای پرکربن ایجاد می ­شود.

انواع ترک انجمادی عبارتند از:

  1. ترک گرم (Hot Crack): این ترک، هنگامی که اتصال جوشی دارای دمای بالا است، رخ می‌دهد.
  2. ترک چاله جوش (Crater Crack): به شکل ترک ­های ریز در اطراف چاله ­ی انتهایی جوش ایجاد می­شود.
  3. ترک خط مرکزی (Centerline Crack)، در خط مرکزی جوش ایجاد می‌شود. در صورتی که فقط یک پاس جوشکاری در مرکز اتصال انجام شود، این ترک در مرکز رخ می­ دهد اما در جوشکاری ­های چندپاسه که چندین پاس در هر لایه وجود دارد، ترک مرکزی از نظر هندسی ممکن است وقوع ترک دقیقاً در خط مرکزی نباشد.

ترک مرکزی بنا بر اصول بازرسی جوش به دلیل یکی از سه پدیده زیر و گاهی اندرکنش آنها اتفاق می­افتد:

  1. جدایش و تفکیک ترکیباتی با نقطه ذوب پایین نظیر فسفر، روی، مس و گوگرد در نقاط خاصی در حین فرآیند سرد شدن
  2. شکل گرده جوش
  3. تغییرات سطحی

به نظر شما دلایل ترک­ خوردگی انجمادی به نظر شما چه چیزی می تواند باشد؟ برقراری همزمان این سه شرایط موجب ترک­ خوردگی انجمادی فلز جوش می­شود:

  1. وجود ترکیب شیمیایی حساس به ترک­ خوردگی (حضور مس و گوگرد در فولاد کربنی ساده و کربن – منگنز)
  2. تنظیم نامناسب پارامترهای جوشکاری
  3. سطح نامطلوب تنش

با رعایت موارد زیر تاحدود زیادی می­توان از ترک ­خوردگی جوش پیش­گیری نمود:

  1. جلوگیری از آلودگی حوضچه­ ی مذاب با پاک­سازی سطوح جوش قبل از جوشکاری
  2. رعایت شرایط مناسب نگهداری مواد مصرفی جوشکاری حاوی مس
  3. دریافت، بررسی و تأیید گزارش آزمایش فلزات ­پایه از تأمین‌کننده
  4. استفاده از جریان الکتریکی پایین، به منظور کاهش عمق حوضچه­ ی مذاب
  5. کاهش سرعت جوشکاری، به منظور افزایش عرض و کاهش طول حوضچه ­ی مذاب
  6. کاهش سرعت پیشروی و ازدیاد تزریق ماده­ی پرکننده (Filler) در هنگام اتمام فرایند جوشکاری
  7. ادامه دادن فرایند جوشکاری روی ورق اضافی یا برگشت جوش برای جلوگیری از ترک ستاره ­ای در انتهای خط­ جوش
  8. استفاده از قابلیت­ های دستگاه­ های نوین جوشکاری مانند قابلیت Slop-Out در دستگاه ­های جدید GTAW / TIG

 

بررسی ترک اجمادی بر اساس اصول بازرسی جوش

شکل 53 ترک انجمادی در جوش شیاری دوطرفه

 

2. 2. 7  منظور از ترک گرم (Hot Crack) چیست؟

ترک گرم معمولاً در فولاد خوش ­تراش که حاوی گوگرد است و در آلیاژ آلومینیوم با سیلیس و در جوش ­هایی با عرض­ زیاد رخ می ­دهد. در شروع فرایند انجماد و تشکیل دانه­ ها و ایجاد استحکام فلزی، حضور ترکیبات و آلیاژهای زود ذوب در قطعه، منجر به تنش­ های انقباضی و شکست جوش می­شود. دلیل نام ­گذاری این ترک، این است که در دماهای بالا و گاهی درحین یا بلافاصله پس از اتمام جوشکاری، ایجاد می ­شوند. این ترک خاصیت پیش­ روندگی ندارد. علت این ترک، نسبت عمق به عرض زیاد درز جوش، پیش ­گرمایش یا انرژی قوس بالا نیز می­ باشد.

ترک ­های گرم به دو دسته تقسیم­ می­شوند:

  1. ترک انجمادی یا سخت ­شدگی (Solidification Cracking)
  2. ترک ذوبی (Liquation Cracking)

برای پیش­گیری از این عیب، باید از الکترودهای حاوی ترکیبات منگنز استفاده نمود که از تشکیل سولفید آهن زود ذوب، جلوگیری نماید. همچنین استفاده از الکترودهای با قطر بیشتر، ایجاد پخ مناسب در قطعات اتصال، کاهش پهنای جوش و کاهش میزان مهارشدگی قطعه در این زمینه مفید خواهد بود.

 

بررسی ترک گرم بر اساس اصول بازرسی جوش

شکل 54 نمونه ­هایی از ترک­ گرم در جوش

 

ترک گرم به دلیل حرارت ورودی (Heat Input) بالا و حضور عناصر ناخالصی ­هایی مانند گوگرد، فسفر یا سرب در فلزپایه به دو صورت در هنگام انجماد، ایجاد می­شود:

  1. ترک ­گرم (Hot Crack) در فلزجوش
  2. پارگی ­گرم (Hot Tearing) در مجاورت جوش

 

  • منظور از ترک باز گرمی (Reheat Crack) چیست؟

ترک بازگرمی اغلب در منطقه­ ی تحت اثر حرارت (HAZ) و به دلیل عدم انعطاف ­پذیری آن منطقه در برابر تنش ­های حرارتی، وجود عناصر ناخالصی (مانند گوگرد، فسفر، سرب) و یا وجود برخی عناصر سخت­کننده­ ی ثانویه مانند کروم، وانادیم و مولیبدن در فلز پایه ایجاد می­شود. این نوع ترک اغلب هنگام عملیات حرارتی پس از جوشکاری (PWHT) رخ می ­دهد.

 

  • منظور از پارگی لایه­ ای (Lamellar Tearing) چیست؟

پارگی لایه ­ای در منطقه ­ی تأثیر حرارت (HAZ) و یا نواحی نزدیک آن به دلیل وجود لایه ­ها یا صفحاتی از ناخالصی در فلز پایه، حضور گوگرد و هیدروژن زیاد و تنش­ های حاصل از جوشکاری در راستای عمود بر این لایه­ ها یا صفحات ایجاد می ­شود.

در اتصالات جوشی سپری، انقباض ­های ناشی از جوشکاری، موجب توسعه ­ی تنش ­هایی عمود بر سطح ورق می­گردد. چنانچه این تنش­ ها به میزان کافی بزرگ باشند، باعث ایجاد پارگی لایه­ ای یا پارگی صفحه ­ای در ناحیه ­ی مجاور جوش می­ شوند که گاهی ممکن است به شکل پلکانی زیرسطح جوش ایجاد شوند.

 

پارگی لایه ­ای در اتصالات مختلف جوشی

شکل 55 پارگی لایه ­ای در اتصالات مختلف جوشی

 

بررسی پارگی لایه ای بر اساس اصول بازرسی جوش

شکل 56 پارگی لایه ­ای در اتصال سپری

 

  • منظور از ترک ذوبی (Liquation  Cracking) چیست؟

نوع دیگری از ترک گرم است که در محدوده­ ی نیمه ­مذاب (Partially Melted Zoon/PMZ) در مراحل انجماد فلزجوش ایجاد می­ شود. این ترک، بیشتر در فولاد زنگ ­نزن آستنیک، آلومینیوم و آلیاژ نیکل به دلیل تنش­ های حرارتی ایجاد می ­شود. با توجه به اصول بازرسی جوش با استفاده از روش ­های زیر می­ توان از تشکیل این نوع ترک جلوگیری نمود:

  1. استفاده از فلزپایه ­ی با دانه­ بندی ریز
  2. کاهش دمای ورودی و استفاده از فرایندهای جوشکاری با انرژی بالا جهت کاهش عرض نواحی HAZ و PMZ
  3. کاهش درجه ­ی­ مهارشدگی قطعه برای کاهش سطح تنش­ ها کششی
  4. استفاده از مواد پرکننده­ ی با دمای ذوب پایین

 

 

ترک در ناحیه مذاب جوش

شکل 57 وقوع ترک در ناحیه ­ی نسبتاً مذاب جوش (PMZ)

 

بررسی ترک ذوبی بر اساس اصول بازرسی جوش

شکل 58 ترک ذوبی در فولاد زنگ­ نزن و آلومینیوم

 

  • منظور از ترک منطقه ناثیر حرارت (HAZ) چیست؟

ترک منطقه تاثیر حرارت (HAZ) به علت جدایش سریع در ناحیه­ ی مجاور گرده­ ی جوش و روی فلز پایه رخ می‌دهد. این ترک با عنوان ­های ترک مجاور جوش، ترک گوشه‌ای یا ترک تأخیری نیز شناخته می‌شود. از آنجایی که وقوع این ترک در مراحل انتهایی انجماد صورت می‌گیرد، ترک انجمادی نیز نامیده می‌شود. از طرفی به­ علت وجود هیدروژن در فولاد، الکترود، ترکیبات روپوش الکترود و در آتمسفر، رطوبت و ترکیبات آلی به آن عنوان ترک هیدروژنی (Hydrogen Cracking) نیز داده می‌شود.

برقراری همزمان این سه شرط منجر به ترک منطقه ناثیر حرارت (HAZ) می­گردد:

  1. حضور مقدار کافی هیدروژن
  2. نفوذپذیری کافی جوش
  3. تنش­ های داخلی یا پسماند

با توجه به اصول بازرسی جوش با حذف یکی از این دلایل از وقوع این نوع ترک می ­توان جلوگیری نمود.

 

ترک هیدروژنی یکی از انواع عیوب جوش

شکل 59 وقوع ترک هیدروژنی در ناحیه­ ی ­تأثیر حرارت

 

2. 2. 8 منظور از ترک سرد (Cold Crack) چیست؟

به طور کلی ترک سرد (Cold Crack) عنوانی مخصوص ترک­ هایی است که پس از انجماد و سردشدن جوش تشکیل می­ شوند. این نوع ترک، که با نام ­های یا ترک­ تاخیری (Delayed Crack) نیز شناخته می‌شود، تقریباً تا 72 ساعت پس از جوشکاری و هم ­دما شدن جوش با دمای محیط رخ می­ دهد و همان­طور که پیش­تر گفتیم، ممکن است در ناحیه تحت تأثیر حرارت (HAZ) نیز ایجاد شوند. طبق آمارگیری انجام­ شده، نرخ بروز ترک سرد پس از این زمان، بسیار اندک بوده است. ترک سرد به صورت ترک طولی و ترک عرضی ایجاد می­ شود.

 

ترک سرد هیدروژنی

شکل 60 وقوع ترک هیدروژنی در فلزجوش

 

عنوان ­های مختلفی که برای ترک ­سرد درنظر گرفته می­ شود، عبارتند از:

  1. ترک­ هیدروژنی (Hydrogen Crack) که نتیجه ­ی حبس اتم­ های هیدروژن در محل عیوب کریستالی جوش است.
  2. ترک مهاری (Restrained Crack) به علت وقوع ترک در جوش تحت قید و مهار
  3. ترک لبه­ ی جوش (Toe Crack)
  4. ترک ریشه جوش (Root Crack)
  5. ترک زیرگرده ­ی جوش (Under Bead Crack)

 

بررسی ترک سرد بر اساس اصول بازرسی جوش

شکل 61 انواع ترک سرد در اتصال جوشی

 

2. 2. 9 منظور از شکست ترد چیست؟

شکست ترد در دماهای پایین و گاهی تا چند روز یا چند هفته بعد از جوشکاری رخ می ­دهد و خاصیت پیش روندگی دارد. به طوری­که در زیر خط انجماد رخ داده و از دانه­ های فلزی و ناحیه­ ی HAZ نیز عبور می ­نماید. در صورتی که تنش­ های کششی از حد مقاومت کششی قطعه فراتر رود، شکست سرد رخ می­دهد.

عوامل مؤثر بر این پدیده عبارتند از:

  1. تردی و سخت­ شدگی منطقه­ جوش
  2. افزایش تنش­ های پسماند حرارتی
  3. وجود حفره ­های گازی و پدیده­ ی هیدروژن­ تردی

روش­ های پیشگیری از شکست ترد عبارتند از:

  1. پاک­سازی سطوح قطعات از چربی و هرگونه آلودگی
  2. استفاده از الکترودهای کم­ هیدروژن
  3. خشک کردن الکترود قبل از مصرف
  4. پیش ­گرمایش قطعات
  5. تنش ­زدایی پس از جوشکاری
  6. کنترل دمای بین پاس ­های جوشکاری

 

بررسی انواع شکست بر اساس اصول بازرسی جوش

شکل 62 انواع شکست در نواحی مختلف جوش

 

2. 2. 10 منظور از اعوجاج یا پیچیدگی چیست؟

پیچیدگی یا اعوجاج، پدیده­ای نسبتاً رایج در تمام انواع جوشکاری است که به ­دلیل تنش­ های انقباضی بالا ناشی از انبساط و انقباض در فرایند جوشکاری و سردشدن اتصال ایجاد می­ شود. اگر این تنش ­ها از محدوده­ ی الاستیک و حد تسلیم فلز فراتر روند، منجر به برخی پیچیدگی ­های دائمی در فلزپایه می­ شوند.

در بسیاری موارد میزان پیچیدگی بسیار کم و به سختی قابل ­رؤیت است اما در برخی موارد باید قبل از شروع جوشکاری، تمهیدات لازم برای پیچیدگی متعاقب اندیشیده شود.

پیچیدگی به صورت زاویه­ ای، طولی و عرضی ممکن است ایجاد شود. برای کنترل اعوجاج لازم است مواردی قبل، حین و بعد از جوشکاری رعایت گردند.

روش­ های کنترل پیچیدگی بر اساس اصول بازرسی جوش قبل از جوشکاری عبارتند از:

  1. پیش ­تنظیمی: خال­ جوش زدن نقاط ابتدایی و انتهایی اتصال
  2. استفاده از مهار مناسب مانند گیره، بست و نگهدارنده
  3. پیش­ گرمایش کامل و سرتاسری
  4. مونتاژ اولیه ­ی مناسب

روش­ های کنترل اعوجاج بر اساس اصول بازرسی جوش هنگام جوشکاری عبارتند از:

  1. استفاده از خط جوش ­های خلاف جهت پیچیدگی
  2. استفاده از تعداد پاس ­های کمتر
  3. استفاده از درز ریشه ­ی بیشتر و زاویه پخ کمتر
  4. استفاده از پخ U شکل به­ جای پخ V شکل
  5. استفاده از پشت­ بند
  6. کاهش دمای ورق­ه ای فولادی زنگ ­نزن در حین جوشکاری با استفاده از تسمه­ های مبرّد مسی یا عبور جریان آب یا گاز خنک­ کننده
  7. استفاده از جوش منقطع دوطرفه برای کاهش تنش ­های انقباضی پسماند
  8. تغییر روش طراحی با استفاده از روش جوشکاری متوالی برای خط ­جوش ­های طولانی و پیوسته

در روش متوالی، با تقسیم خط­ جوش به چند بخش، با یکی از روش ­های زیر جوشکاری تکمیل می­گردد:

روش بازگشتی: در این روش جوشکاری از چپ به راست و حرکت دست جوشکار از راست به چپ است.

روش جوش پرشی بازگشتی:در این روش جهت پیش روی جوش از چپ به راست است و گرده­ های جوش به­ طور یک ­درمیان متوالی انجام می­ شوند.

 

روش­ های کنترل اعوجاج پس از جوشکاری عبارتند از:

  1. سرد کردن آرام و تدریجی قطعه
  2. استفاده از صاف­کاری شعله‌ای (حرارت دهی معکوس)
  3. آنیل­ کردن
  4. تنش ­زدایی
  5. نرمال­ کردن
  6. صافک­ کاری مکانیکی

در سازه‌های ساختمانی فلزی معمولاً از دو روش اول استفاده می­شود و سایر روش ­ها کاربرد صنعتی دارند.

2. 3 بررسی عوامل ایجاد عیوب جوش

تا به اینجا با اکثر عیوب جوش آشنا شدیم، حال به بررسی علل این مشکلات خواهیم پرداخت.

2. 3. 1 پدیده­ ی انحراف قوس (Arc Blow) چه اثری برکیفیت­ جوش دارد؟

وزش قوس یا انحراف قوس به معنی کشیده ­شدن قوس الکتریکی به یک­ سمت به دلیل وجود حوزه­ ی مغناطیسی است که در اطراف مسیر عبور جریان و عمود بر الکترود، از محل اتصال به کابل تا محل شروع قوس الکتریکی تشکیل و باعث انحراف قوس می­ شود. وزش قوس بیشتر در جوشکاری با جریان مستقیم (DC) به­ وجود می‌آید و در جوشکاری با جریان متناوب (AC) کمتر اتفاق افتاده یا اثر آن ناچیز است.

پدیده­ ی انحراف ­قوس عامل تشکیل معایب زیر است:

  1. حفره ­های گازی­ شکل (Porosity)
  2. پاشش زیاد جرقه در انتهای جوش (Spatter)
  3. زیربرش یا سوختگی لبه­ ی جوش (Undercut)
  4. ناموزون شدن گرده­ ی جوش
  5. ظاهر نامناسب جوش

روش­ های جلوگیری از وزش قوس عبارتند از:

  1. کاهش طول قوس
  2. کاهش شدت­ جریان جوشکاری
  3. تغییرجهت جوشکاری (پیش روی به­­ سمت قسمتی که قبلاً جوشکاری شده)
  4. افزایش فاصله­ ی بین محل­ اتصال کابل تا قطعه­ کار
  5. پیچیدن کابل ­اتصال دور قطعه ­کار در صورت امکان به ­منظور ایجاد حوزۀ مغناطیسی جدید و خنثی کردن اثر وزش­ قوس
  6. استفاده از جریان متناوب (AC) به­ جای جریان مستقیم (DC)

 

2. 3. 2 طول قوس (Arc Length) چه تاثیری بر کیفیت­ جوش دارد؟

به فاصله بین سرالکترود تا سطح قطعه­ کار، در هنگام برقراری قوس الکتریکی، طول قوس (Arc Length) گفته می­شود. طول قوس تقریباً به‌اندازه­ ی قطر مغزی الکترود مصرفی انتخاب می­شود. رابطه مستقیمی بین طول قوس با ولتاژ دو سر قوس وجود دارد.

استفاده از طول قوس بلند در جوشکاری موجب عیوبی از قبیل سوختگی یا بریدگی کناره ­ی جوش (Undercut)، جرقه و پاشش (Spatter) می­شود.

 

تأثیر طول­ قوس بر جوشکاری

شکل 63 تأثیر طول­ قوس بلند و کوتاه بر جوشکاری

 

تاثیر طول قوس بر کیفیت جوش

شکل 64 تأثیر طول قوس بر کیفیت جوش

 

2. 3. 3  سرعت پیشروی چه تاثیری بر کیفیت جوش دارد؟

عوامل مؤثر بر اساس اصول بازرسی جوش در انتخاب سرعت حرکت دست و الکترود عبارتند از:

  1. پهنای جوش: سرعت حرکت الکترود با میزان نفوذ و پهنای جوش رابطه ­ی معکوس دارد. یعنی با افزایش سرعت پیشروی، میزان نفوذ و پهنای جوش کاهش می­ یابند.
  2. قطر الکترود: جهت تأمین رسوب کافی، با افزایش قطر الکترود مصرفی باید سرعت پیشروی کاهش یابد و بالعکس.
  3. ضخامت ورق: با افزایش ضخامت، باید سرعت حرکت پیشروی را کاهش دهیم تا لبه‌های اتصال ذوب و در هم آمیخته شوند.
  4. نوع حرکت الکترود: حرکات الکترود از قبیل زاویه الکترود و نوع حرکت آن در کیفیت جوش بسیار مؤثر می‌باشد. سرعت حرکت الکترود در هنگام جوشکاری باید طوری تنظیم شود که قوس به آرامی حوضچه ­ی جوش را هدایت نماید. سرعت حرکت الکترود در یک محدوده ­ی خاص، موجب باریک­ شدن درز جوش و افزایش میزان نفوذ می­شود. سرعت حرکت بیشتر از این حد، باعث کاهش نفوذ، بی­نظمی سطح­ جوش، ایجاد بریدگی کناره­ ی جوش، مشکل شدن حذف سرباره ­ها و محبوس شدن­ گاز (ایجاد تخلخل) در فلز جوش می‌شود.
  5. سرعت حرکت الکترود: سرعت کم جوشکاری باعث می­شود که تعداد الکترون­ هایی که از الکترود به قطعه برخورد می­کنند و باعث سوراخ­ شدن فلزپایه می­ شوند، در حد معمولی و همیشگی باشد ولی قطرات مذاب پرکننده­ ی سوراخ که از الکترود خارج می­شوند، بیشتر از حد معمول است و قطرات اضافی از حوضچه­ ی مذاب به کناره ­­­ها منتقل و موجب عیب سررفتگی (Overlap) می­شوند.
  6. سرعت سردشدن اتصال: هر چه سرعت سردشدن کمتر و میزان سیالیت مذاب بیشتر باشد، فلز مذاب اضافی بیشتری به کناره­ ها حرکت می­کند و باعث عیب سررفتگی جوش می­شود. از طرف دیگر، هر چه سرعت سردشدن اتصال بیشتر و میزان سیالیت مذاب کمتر باشد، به همان نسبت فلز مذاب اضافی کمتری از روی گرده ­ی جوش به کناره ­ها منتقل می­شود و باعث به وجود آمدن عیب تحدب در گرده­ ی جوش (Convex) می­ شود.

 

بررسی کیفیت جوش

شکل 65 تأثیر سرعت حرکت الکترود بر کیفیت جوش

 

2. 3. 4 شدت جریان ­الکتریکی (آمپر) چه تاثیری بر کیفیت جوشکاری دارد؟

شدت جریان زیاد موجب افزایش دمای طول (حدود 5000 درجه سانتیگراد) می­گردد که دمایی بیش­ از حدتحمل قطرات مذاب جوش است و باعث انفجار و پاشش قطرات به روی سطح قطعه و اطراف و عیب پاشش جرقه (Spatter) می­شود.

از طرف دیگر، افزایش آمپر دستگاه جوشکاری، باعث افزایش تعداد الکترون ­هایی می­شود که از الکترود به فلزپایه برخورد می ­کنند و آن را سوراخ می­ نمایند. عدم توانایی ذرات مذاب جوش در پرکردن این حفره­ ها باعث خالی­ ماندن کناره­ های این کانال و عیب زیربرش (Undercut) می­شود.

چنانچه شدت جریان بیش از اندازه زیاد باشد، حرارت زیادی به قطعه­ کار منتقل می­شود، در نتیجه ممکن است میزان نفوذ افزایش یابد و باعث سوراخ شدن قطعه­ کار شود.

شدت جریان­ الکتریکی، میزان نفوذ جوش را کنترل می­­ کند و به جز موارد استثنایی، شدت­ جریان با میزان نفوذجوش، رابطه­ ی مستقیم دارد. به­ طوری­که استفاده از شدت­ جریان کم در جوشکاری به علت دمای پایین و عدم توانایی ذوب قطعه به ­صورت کامل، باعث عیوب عدم نفوذ (Lack of penetrant) و نفوذ ناقص (Lack of fusion) در جوش می­شود.

شدت جریان الکتریکی خیلی پایین، به علت عدم ذوب­ کافی و پایداری ضعیف قوس، موجب حبس سرباره و گاز و عیب تخلخل در جوش می­گردد. زیرا به دلیل دمای پایین، فلزجوش به مدت کافی روان نبوده تا پوشش الکترود وارد واکنش شود.

شدت­ جریان الکتریکی خیلی پایین، موجب ایجاد طول قوس خیلی­ کوتاه و چسبیدن الکترود به قطعه و کوتاه شدن و هدر رفتن الکترود می­ شود. با افزایش شدت­ جریان الکتریکی، دمای کابل­ اتصال به دلیل مقاومت الکتریکی افزایش می­ یابد.

تأثیر شدت جریان الکتریکی بر جوش

شکل 66 تأثیر شدت جریان الکتریکی بر جوش

 

همان­طور که در شکل می­ بینید، شدت جریان کم، منجر به خط ­جوشی باریک با نفوذ کم و شدت جریان زیاد باعث سر رفتگی جوش شده ­است.

 

2. 3. 5 زاویه ­ی قرارگیری الکترود نسبت به قطعه­ کار چه تاثیری بر کیفیت جوشکاری دارد؟

انتخاب زاویه ­ی مناسب الکترود بسته به وضعیت جوشکاری، نقش موثری بر کیفیت نهایی جوش دارد به­ طوری­ که اعمال زاویه­ ی نامناسب الکترود می‌تواند باعث عیوبی از قبیل حبس ­سرباره، تخلخل و یا بریدگی کناره­ ی جوش شود.

در وضعیت جوشکاری تخت (Flat) زاویه ­ی الکترود نسبت به خط جوش بین 65 تا 70 درجه می‌باشد. زاویه ­ی الکترود نزدیک به عمود بر قطعه ­کار سبب افزایش میزان­ نفوذ و عمق­ جوش بیشتر می­شود و زاویه­ ی الکترود نزدیک به حالت خوابیده روی قطعه­ کار موجب کاهش میزان نفوذ و عمق جوش کم‌تر می­گردد.

اعمال حرکت نوسانی یا حرکت زیگزاکی و … موجب بهبود میزان نفوذ و افزایش عمق جوش نسبت به حرکت مستقیم الکترود به طرف جلو می­شود. به­ علاوه، در طرح اتصال‌های مختلف، از زاویه مناسب الکترود و نوع حرکت مخصوص استفاده می‌شود.

 

اصول بازرسی جوش

شکل 67 زاویه­ های مناسب قرارگیری الکترود نسبت به خط اتصال در پاس­ های مختلف

 

2. 3. 6 انتخاب صحیح الکترود چه تاثیری بر کیفیت جوش دارد؟

از آنجایی که الکترود عامل مهمی در تشکیل قوس الکتریکی و پرکردن درز جوش دارد، یکی از عوامل مؤثر بر کیفیت جوش است. انتخاب قطر و جنس الکترود باید متناسب با نوع قطعه­ کار صورت گیرد. معمولاً از الکترود هم­جنس و هماهنگ با خواص فلز پایه با قطری متناسب با ضخامت فلزپایه استفاده می­ شود.

قطر الکترود بر عمق نفوذ اثر مستقیم دارد. به ­طوری­ که استفاده از الکترود با قطرکم، باعث کاهش سرعت­ رسوب (سرعت افزوده ­شدن که فلزجوش به حوضچه­ ی مذاب) می­شود. بنابراین برای جوشکاری ورق­ه ای ضخیم با الکترود کم ­قطر، زمان زیادی لازم است.

جوشکاری قطعات کوچک و نازک با الکترودهای قطور، موجب افزایش دما و داغ ­شدن قطعات می­گردد.

 

تأثیر عوامل شدت­ جریان، سرعت­ جوشکاری و طول­ قوس بر شکل و گرده­ ی جوش

شکل 68 مقایسه ­ی تأثیر عوامل شدت­ جریان، سرعت­ جوشکاری و طول­ قوس بر شکل و گرده­ ی جوش

 

3. بررسی عملیات حرارتی در فرایند جوشکاری

  • منظور از عملیات حرارتی (Heat Treatment) چیست؟

جهت دستیابی به جوش با کیفیت مطلوب و جلوگیری از برخی ایرادات و معایب، لازم است برخی عملیات حرارتی روی اتصال انجام گیرد. از جمله عملیات حرارتی می­توان به این موارد اشاره نمود:

  1. پیش­ گرمایش (Preheating)
  2. کنترل درجه حرارت بین پاسی
  3. پس­ گرمایش (Post Heating)

 

  • منظور از پیش­ گرمایش (Preheating) چیست؟

قبل از شروع جوشکاری بر اساس اصول بازرسی جوش ، فلزپایه تا دمایی مشخص حرارت داده می­شود. دلایل اعمال پیش­ گرما عبارتند از:

  1. پیش­گیری از تشکیل ساختار سخت در فولاد جهت کاهش سرعت سرد شدن پس از جوشکاری
  2. کمک به رسیدن فلزپایه به دمای ذوب (پیش­ گرمایش فلزات هادی حرارتی مانند مس، آلومینیوم و قطعات ضخیم فولادی تا درجه حرارت معینی طبق AWS انجام می­شود)
  • منظور از کنترل درجه حرارت بین پاسی چیست؟

به­ منظور جلوگیری از تشکیل ترکیبات و ساختارهای سخت در بعضی از آلیاژها و فولادها و چدن­ ها ناشی از تحمل دماهای بالاتر از حد معین یا ماندن طولانی­ مدت در دمای بالا، کنترل دمای پیش ­گرما و کنترل دمای بین پاسی بسیار با اهمیت است. همان­طور که گفتیم، سرد شدن سریع قطعه پس از جوشکاری به علت سرد بودن محیط یا ضخیم بودن قطعه، موجب افزایش سرعت سرد شدن جوش و عیوبی مانند ترک می­ گردد که باید برای این موضوع تمهیداتی اندیشید.

  • منظور از پس­ گرمایش (Post Heating) چیست؟

عملیات پس گرمایش، روشی برای حذف تنش‌ها و سختی و تردی و گاهی رسیدن به زیر ساختار مورد نظر است که در جوشکاری قطعات فولادی سختی ­پذیر و بعضی از آلیاژها اجرا می­شود.

روش­ های پس ­گرمایش بسته به خواص مورد انتظار از جوش و روش سرد شدن قطعه متغیر است. این روش جهت پیش­گیری از شکست جوش مفید می­باشد.

  • منظور از آنیل کردن یا بازپخت (Annealing) چیست؟

آنیل کردن یا بازپخت نوعی عملیات حرارتی است که موجب تغییر خواصی مانند سختی و شکل ­پذیری در قطعه می­ شود. این فرایند شامل گرم­ کردن ماده تا دمایی مناسب، نگهداری در آن دما به­ مدت معین و سپس سرد کردن آن با سـرعت مناسـب تـا دمای محیط می­ باشد.

این عملیات بیشتر برای نرم­ کردن فلزات و اصلاح خواصی مانند قابلیت ماشین­ کاری، خواص الکتریکـی، قابلیـت کار سرد و پایداری ابعاد و تغییر ساختار آلیاژ انجام می­شود.

روش­ های مختلف آنیل عبارتند از:

  • نرمالیزاسیون (Normalizing)
  • آنیل فرایند (Annealing Process)
  • آنیل کامل (Full Annealing)

 

نرمالیزاسیون (Normalizing)

در این عملیات، آلیاژهای آهنی تا بالاتر از دمای بحرانی گرم شده و بعد در هوای آزاد سرد می­شود. این عملیات حرارتی موجب ریزکردن ساختار دانه‌ای فلز و بهبود مقاومت آن در برابر شوک و خستگی می‌شود.

آنیل فرایند (Annealing Process)

این روش که به آن آنیل میانی نیز گفته می­ شود، شامل گرما دادن به قطعه تا دمای آستینته شدن، نگهداری در آن دما تا زمان کاهش تنش­ های داخلی و خنک­ شدن در کوره است. در ادامه قطعـه برای کار سرد بعدی آماده است. این عملیات موجب نگهداری و حفظ شکل­ پذیری قطعه ­ی سرد شده می‌شود تا حین کار تـرک نخـورد.

آنیل کامل (Full Annealing)

در عملیات آنیل کامل، آلیاژ آهنی تا بالاتر از دمای بحرانی گرم شده و سپس به آرامی در داخل کوره سرد شده و کاملاً نرم می­شود. با آنیل کامل خاصیت شکل پذیری ماده افزایش یافته و ساختار یکنواختی با خواص دینامیکی خوب حاصل می­شود.

 

  • منظور از تنش زدائی (PWHT) چیست؟

هدف اصلی عملیات تنش زدائی، آزاد شدن تنش­ های ناشی از فرایندهای شکل­ دهی مانند نورد، ماشین ­کاری و یا جوشکاری است..  پس از جوشکاری، ترکیب و آرایش ساختاری مولکول­ های فولادی دچار جابجایی و یا تنش می­ شوند و در صورتی که این تنش و بی نظمی رفع نشود، محل اتصال پس از مدتی دچار ضعف پایداری، کیفیت و مقاومت شده و دچار شکستگی می‌شود.

در این روش، به قطعات جوش­ شده توسط جریان برق و صفحات سرامیکی تا دمایی زیر دمای بحرانی حرارت یکنواخت اعمال می­شود و سپس به صورت آرام سرد می‌شود. این فرایند سبب کاهش حد تسلیم فلز و در نتیجه کاهش تنش ­های پسماند در قطعه می­گردد.

پس از تنش زدایی، تغییرات عمده‌ای در خواص مکانیکی ایجاد نمی‌شود و تنش تنها توسط مکانیزم بازیابی برطرف می‌شود. در واقع با انتخاب مناسب دما و زمان در عملیات تنش گیری، می‌توان به راحتی اثرات مضر و مخرب تنش‌های کشش سطحی حاصل از کار سرد را از بین برد بدون آن که استحکام و سختی قطعه تغییر کند.

4. مراحل بازرسی جوش

  • بازرسی جوش در چه زمانی صورت می­گیرد؟

به منظور دستیابی به یک اتصال جوشی با کیفیت مطلوب، لازم است که بازرسی ­های لازم در سه مرحله صورت گیرد:

  1. بازرسی قبل از جوشکاری
  2. بازرسی هنگام جوشکاری
  3. بازرسی بعد از جوشکاری
  • بازرسی قبل از جوشکاری چگونه انجام می­شود؟

قبل از شروع عملیات جوشکاری موارد زیر بر اساس اصول بازرسی جوش باید یررسی گردند:

  1. بررسی میزان اهمیت و حساسیت سازه و اطلاع از سطح کیفیت مورد انتظار اتصال جوشی
  2. بررسی دقیق نقشه­ ها و مشخصات فنی اتصالات
  3. مقایسه­ ی کیفیت مورد تقاضای سازنده با استانداردهای موجود
  4. مطالعه استانداردهای مربوطه و انتخاب استانداردهای اجرایی هماهنگ با شرایط پروژه
  5. انتخاب بهینه­ ترین روش جوشکاری
  6. انتخاب و بازرسی کیفیت مصالح
  7. انتخاب و بازرسی کیفیت مواد مصرفی
  8. بازرسی وسایل و تجهیزات جوشکاری، برش­کاری و عملیات حرارتی
  9. طراحی، تنظیم و ارائه­ ی دستورالعمل جوشکاری
  10. آزمودن جوشکاران و اپراتورها و بررسی صلاحیت آن­ها
  11. بررسی تسهیلات آزمایش
  • بازرسی حین جوشکاری چگونه انجام می­ شود؟

مواردی که در بازرسی حین جوشکاری باید رعایت شوند، عبارتند از:

  1. کنترل قطعات متصل­ شونده و درزهای آماده­ ی جوشکاری
  2. کنترل پاکیزگی سطوح ­اتصال و مجاور آن از هرگونه ناخالصی و آلودگی مؤثر بر جوش
  3. کنترل عدم وجود پوسته، ترک و … روی سطوح جوشکاری­ شده یا شیار زده ­شده
  4. کنترل ترتیب و توالی جوشکاری، استفاده از قید، گیره و … به­ منظور کنترل پیچیدگی ناشی از جوشکاری
  5. کنترل مواد مصرفی و اطمینان از شرایط مطلوب نگهداری و گرم و خشک بودن الکترودهای دارای روکش قلیایی طبق دستورالعمل
  6. کنترل صلاحیت ­حرفه ­ای جوشکاران دارای کد و کنترل کیفیت جوش آنها
  7. کنرل پا­کسازی بین­ پاسی و حذف سرباره­ های جوش در جوش ­های چندپاسی
  8. کنترل اجرای عملیات پیش ­گرمایش و حفظ دمای بین­ پاسی درصورت ­لزوم
  • موارد ممنوعیت انجام عملیات جوشکاری چیست؟

مطابق استانداردهای جوشکاری در شرایط زیر عملیات جوشکاری مجاز نمی­باشد:

  1. در مواردی که درجه حرارت محیط­ کار کمتر از 18 درجه ­ی سانتی­ گراد باشد.
  2. در مواردی­ که درجه حرارت فلزپایه کمتر از صفر باشد.
  3. در مواردی­ که سطح­ کار مرطوب یا در معرض بارش باران یا برف باشد.
  4. در مواردی­ که کار در معرض وزش باد با سرعت زیاد باشد.
  5. در مواردی ­که پرسنل جوشکاری تحت شرایط غیرمتعادل و سخت قرارداشته باشند.

نکته: انجام جوشکاری در صورتی­ که دمای اطراف قطعه­­ کار، کمتر از 18 درجه­ ی سانتی­گراد باشد، ممنوع است. در محیط با دمای 0 تا 18 درجۀ سانتی­گراد با ایجاد چادر و سرپوش و گرم­کردن درون آن، می­توان دمای محیطی مناسب (حدود 5 درجه­ی سانتی­گراد) برای جوشکار و جوشکاری فراهم نمود.

  • بازرسی بعد از جوشکاری چگونه انجام می­شود؟

پس از تکمیل جوشکاری جهت ارزیابی خواص و کیفیت جوش و اطمینان از تأمین نیازهای طراحی، لازم است بازرسی ­ها و آزمایش­ هایی روی اتصال جوشی صورت­ گیرد.

5. روش های بازرسی جوش

  • روش­ های کنترل کیفیت جوش کدامند؟

برای حصول اطمینان از تأمین نیازهای طراحی و کیفیت مطلوب جوش، روش ­های استاندارد متعددی برای بازرسی و آزمایش جوش تنظیم و ارائه شده است که بسته به نوع و حساسیت جوشکاری از آنها استفاده می­شود.

روش­ های تشخیص عیوب جوش به دو دسته­ ی کلی تقسیم می­شوند:

  • روش­ های غیرمخرب (NDT)
  • روش ­های مخرب (DT)

 

5. 1 بازرسی غیر مخرب جوش (Nondestructive Tests)

آزمایش ­های غیرمخرب (NDT) بدون تخریب و آسیب ­رساندن به اتصال انجام می­شوند.

انواع آزمایش­ های NDT طبق استاندارد AWS D1.1 عبارتند از:

  • بازرسی چشمی (VT)
  • آزمایش با مایع نافذ (PT)
  • آزمایش با تراوش مایعات (LT)
  • آزمایش مغناطیسی (MT)
  • آزمایش اولتراسونیک (UT)
  • آزمایش رادیوگرافی (RT)

5. 2 بازرسی جوش چشمی (Visual Test)

در بازرسی چشمی جوش (VT) که باید قبل، حین و پس از جوشکاری انجام شود، موارد زیر باید توسط متخصص مربوطه قبل از انجام جوشکاری کنترل گردند:

  • انطباق مواد مصرفی با دستورالعمل جوشکاری (WPS)
  • انطباق ابعاد و رواداری درز اتصال با WPS
  • کنترل پاکیزگی سطوح از چربی، رنگ و زنگ­زدگی و …
  • تعمیر یا تعویض قطعات دارای پیچیدگی، تابیدگی یا آسیب­ دیدگی
  • کنترل هم­ محور بودن قطعات اتصال
  • خشک­ کردن الکترودها قبل از مصرف
  • کنترل شدت جریان مناسب و بازرسی دستگاه جوشکاری

پس از انجام جوشکاری این موارد باید بررسی شوند:

  • کنترل عیوب ظاهری مانند تخلخل، سرباره ­ی جوش، عدم نفوذ
  • کنترل ترک­ های سطحی، عدم ذوب، بریدگی کناره ­های جوش
  • بررسی ظاهر گرده ­ی جوش از نظر تحدب و تقعر
  • بررسی یکنواختی سطوح فوقانی و تحتانی جوش
  • کنترل ابعاد و ساق­ های جوش­ گوشه با نقشه
  • کنترل طول خط­ جوش و برگشت ­جوش با نقشه
  • کنترل میزان ­نفوذ در جوش شیاری یک­ طرفه
  • بررسی میزان پاشش جرقه ­ها روی سطح قطعات

همان­طور که گفته شد، بسیاری از عیوب ظاهری جوش به راحتی با چشم، قابل شناسایی می­ باشند.

 

5. 3 بازرسی جوش به روش مایعات نافذ (Penetration Test)

در بازرسی جوش با مایع نافذ (PT) با استفاده از خاصیت موئینگی، نفوذ مایع مخصوص، درزها، شکاف ­ها و سوراخ­ هایی که در سطح جوش وجود دارند، شناسایی می­شوند.

مراحل انجام بازرسی مایع نافذ عبارتند از:

  1. تمیزکاری سطح جوش با برس­ سیمی
  2. خشک­ کردن سطح جوش
  3. اسپری­ کردن مایع نافذ (معمولاً به رنگ قرمز) روی سطح جوش
  4. نفوذ محلول به داخل ترک­ ها پس از گذشت زمان کافی
  5. پاک­ کردن سطح کار از مایع نافذ
  6. اسپری­ کردن مایع ظهور (سفیدرنگ) روی سطح جوش و ظاهرشدن عیوب جوش
  7. بررسی و تحلیل نتایج

 

بازرسی جوش PT

شکل 69 مراحل مختلف انجام تست مایع ­نافذ (PT)

 

عیوب جوش با تست مایع­ نافذ (PT)

شکل 70 شناسایی عیوب جوش با تست مایع­ نافذ (PT)

 

اگر متوجه بازرسی جوش PT نشده اید اصلا نگران نباشید حتما این ویدئو را تماشا کنید.

 

 

 

5. 4 بازرسی جوش به روش ذرات مغناطیسی (Magnetic Particle Test)

بازرسی جوش تست ذرات مغناطیسی (MT) از طریق انحراف خطوط مغناطیسی روی سطح جوش، عیوب جوش را شناسایی می­نماید. مراحل انجام این تست عبارتند از:

  • پاک­سازی سطح قطعه
  • اسپری رنگ سفید برای وضوح دید عیوب و ناپیوستگی­ ها
  • پاشیدن براده ­های آهن روی سطح
  • ایجاد میدان مغناطیسی از طریق آهنربای برقی (یوک)
  • تجمع براده­ های آهن و انحراف خطوط مغناطیسی به دلیل وجود عیب و ناپیوستگی

 

 

بازرسی جوش MT

شکل 71 انجام آزمایش ذرات مغناطیسی (MT) برای شناسایی عیوب­ جوش

 

 

حداقل یکبار ویدئو زیر را مشاهده کنید تا با بازرسی جوش MT آشنا شوید.

 

 

5. 5 بازرسی جوش به روش فراصوتی (Ultrasonic Test)

بازرسی جوش (UT) جهت شناسایی عیوب داخلی جوش به ­کار می­رود. مراحل اجرای این تست عبارتند از:

  • تشکیل امواج فراصوت توسط مبدل­ های پیزوالکتریک
  • هدایت امواج فراصوتی توسط Prob به داخل جوش یا قطعه
  • بازگشت امواج پس از بررخورد با فضای گازی و حفرات داخل قطعه
  • مشاهده­ ی امتداد عبور امواج فراصوتی به­ صورت اکو روی صفحه­ ی نمایش
  • مقایسه­ ی زمان مشاهده­ ی اکو با زمان لازم برای عبور موج از ضخامت قطعه
  • در صورت وجود عیب در جوش­، امواج فراصوتی زودتر بازمی­گردند.

 

بازرسی جوش UT

شکل 72 تست فراصوتی (UT) برای شناسایی عیوب­جوش

 

با مشاهده ی این ویدئو با بازرسی جوش UT  یا همان تست فراصوتی اشنا می­ شوید.

 

 

5. 6 بازرسی رادیوگرافی جوش (Radiographic Test)

بازرسی جوش (RT) از متداول ­ترین و مفیدترین روش­ های تشخیص عیوب جوش است. این روش مشابه تهیه­ ی عکس رادیولوژی در تشخیص طبی است. مراحل انجام آزمایش عبارتند از:

  • عبور اشعه ­ی X از قطعه­ ی مورد نظر
  • جذب بخشی از اشعه و خروج قسمت دیگر آن از سمت دیگر قطعه
  • برخورد اشعه­ ی خروجی با فیلم یا صفحه ­ی حساس موجود در سمت خروجی قطعه
  • تشکیل نقاط تیره روی فیلم که معرف وجود عیوب جوش هستند.
  • تشکیل نقاط روشن به دلیل عبور کمتر اشعه از قسمت­ های ضخیم ­تر

 

 

بازرسی جوش RT

شکل 73 شناسایی عیب داخلی تخلخل (Porosity) با استفاده از تست رادیوگرافی

 

اصول بازرسی جوش تست رادیوگرافی

شکل 74 شناسایی عیب داخلی نفوذ ناقص (Lack of Penetration) با استفاده از تست رادیوگرافی

 

بازرسی جوش با دستگاه

شکل 75 مکانیزم تشخیص عیوب­ جوش توسط تست رادیوگرافی

 

اگر به خوبی با این نوع آزمایش نشده اید حتما ویدئو زیر را مشاهده کنید تا به خوبی مفهوم بازرسی جوش RT را درک کرده باشید.

 

 

5. 7 بازرسی به روش جریان گردابی (Eddy Current Test)

یکی از روش ­های الکترومغناطیسی بازرسی غیرمخرب با دقت و سرعت عمل مناسب، جهت کنترل کیفیت و شناسایی عیوب و ناپیوستگی­ های سطحی و زیر سطحی قطعات رسانا، تست جریان گردابی (ECT) می ­باشد. از مزایای ECT این است که با وجود آلودگی­ هایی مانند لایه­ های نازک رنگ، روغن و چربی روی سطح قطعه قابل انجام است.

موارد کاربرد ET در صنایع مختلف عبارتند از:

  • بازرسی عیوب سطحی تولیدات نیمه­ تمام مانند لوله­ ها، انواع پروفیل­، میله­، شمش ­های داغریخته­ گری مداوم، مفتول­ های داغ، حین فرآیند شکل­ دهی گرم با دمای بالا (حدود 800 تا 1200 درجه سانتی­گراد)
  • بازرسی عیوب سطحی محصولات نهایی مانند غلتک ­ها، پین ­ها
  • ارزیابی خوردگی سازه ­ها و سطوح مخفی بال هواپبماها و بدنه کشتی­ ها و مخازن
  • اندازه گیری ابعاد و ضخامت لایه­ ی پوشش
  • تعیین سختیو استحکام فولادها
  • تعیین فازهای حاصل ازعملیات حرارتی
  • تشخیص عیوب و ناپیوستگی اتصالات جوشی (درز، ترک و آخال)

 

بازرسی جوش آزمایش جریان گردابی

شکل 76 آزمایش جریان گردابی (Eddy Current Test)

 

با مشاهده این ویدئو با مکانیزم Eddy Current Test بیشتر آشنا خواهید شد.

 

 

 

5. 8 بازرسی مخرب جوش (Destructive Tests)

آزمایش­ های DT جهت بررسی رفتار و خواص مکانیکی فلز جوش با اعمال تنش ­های متفاوت تا مرحله ­ی تغییرشکل، شکست یا بریدن اتصال، انجام می­شوند و در نهایت منجر به تخریب اتصال جوشی می­گردند.

کاربرد این آزمایش ­ها در موارد زیر می ­باشد:

  • ارزیابی کیفیت مواد اولیه (فلز پایه و مواد مصرفی جوشکاری)
  • تعیین کیفیت طراحی اتصال
  • تعیین صلاحیت حرف ه­ای جوشکار
  • تعیین ساختارهای فلز جوش(متالوگرافی)
  • بررسی تحمل اتصال در شرایط مختلف دما، فشار یا کشش

انواع تست‌های مخرب (DT)

  • آزمون کشش (Tensile Test)
  • آزمون خمش (Moment Test)
  • آزمون مقاومت در برابر ضربه (Impact Resistance Test)

 

5. 9 آزمون کشش جوش (Tensile Test) چگونه انجام می­ شود؟

در این روش، نمونه­ ی فلز جوش یا اتصال جوشی را تحت نیروی کششی تا لحظه ­ی گسیختگی قرا می­دهند. در صورتی که جوش دچار شکست نشود، اتصال جوشی مورد قبول است. این آزمایش به صورت کشش طولی و عرضی امکان­ پذیر است. پس از انجام این آزمایش، قطعه تخریب می­شود.

 

اجرای تست مخرب

شکل 77 مکانیزم اجرای تست مخرب کشش اتصال جوشی

 

اگر آزمایش کشش جوش را به خوبی درک نکرده اید حتما این ویدئو کوتاه را مشاهده کنید.

 

 

5. 10 آزمون خمش جوش (Moment Test) چگونه انجام می­شود؟

در این روش، اتصال جوشی را در جهت ­های ریشه، سطح جوش و جهت عرضی تحت خمش قرار می­ دهند. چنانچه اتصال از قسمت جوش دچار ترک یا شکست نشود، مورد تأیید است.

 

کنترل کیفیت جوش

شکل 78 بررسی کیفیت جوش با آزمایش خمش

 

با تماشای این ویدئو با آزمایش خمش جوش آشنا خواهید شد.

 

 

5. 11 آزمون مقاومت در برابر ضربه جوش (Impact Resistance Test) چگونه انجام می­شود؟

در آزمایش ضربه، نمونه ­های جوش تحت تأثیر ضربه به ­صورت ایستاده (Izod Test) یا در حالت تخت با ضربه­ ی چکش پاندولی (Charpy Test) قرار می­­ گیرد. معیار پذیرش جوش، عدم آسیب و شکست اتصال از ناحیه ­ی جوش می ­باشد.

 

ضربه جوش

شکل 79 آزمایش مقاومت در برابر ضربه در حالت­ های مختلف

 

با تماشای این ویدئو با آزمایش ضربه Izod جوش آشنا خواهید شد.

 

 

با تماشای این ویدئو با آزمایش ضربه Charpy جوش آشنا خواهید شد.

 

 

6. دستورالعمل جوشکاری جوش (WPS)

استانداردها و کدهای رایج جوشکاری در آمریکا عبارتند از:

  1. AWS D1.1
  2. API STD 1104
  3. فصل چهارم ASME.
  • منظور از (WPS (Welding Procedure Specification چیست؟

WPS دستورالعمل کلی جوشکاری استاندارد است که اجرا و نظارت جوشکاری بر اساس آن انجام می­شود. بازرس­ جوش یا مهندس­ جوش در تنظیم و تدوین WPS موارد زیر را به طو ردقیق درج می­نماید:

  1. نام و کد جوشکار
  2. کد سازنده یا خط
  3. نوع فرایند جوشکاری
  4. لوازم و وسایل مورد استفاده
  5. نوع و ضخامت ورق مصرفی
  6. مشخصات الکتریکی دستگاه­ جوش و اتصال ­الکترود
  7. تعداد پاس­ های جوشکاری
  8. نوع و قطر الکترود مصرفی
  9. گاز محافظ و ترکیب آن
  10. نوع آلیاژ
  11. نوع و روش عملیات حرارتی (پیش ­گرما یا پس ­گرما)

 

دستور العمل بازرسی جوش

شکل 80 یک نمونه WPS

 

  • منظور از (PQR (Procedure Qualification Record چیست؟

PQR دستورالعمل کلی آزمون­ های موردنیاز جوش، اعم از آزمون ­های مخرب و غیرمخرب است. بدون انجام PQR روی WPS، هیچ WPS قابل­ اجرا نمی ­باشد. تست ­هایی که در گزارش کیفیت دستورالعمل­جوش (PQR) باید قید گردند، عبارتند از:

  1. بازرسی چشمی
  2. آزمایش مخرب RT یا UT و MT یا PT
  3. آزمایش کشش عرضی
  4. آزمایش خمش
  5. آزمایش ضربه در شرایط خاص یا به تشخیص بازرس

 

فرم دستور العمل جوش

شکل 81 نمونه فرم PQR

 

شکل کلی فرم­ های PQR اختیاری است و توسط شرکت استفاده­ کننده تهیه می­شود، اما بایستی نکات لازم در آن لحاظ شده ­باشد.

 

منابع

 

خرید لينک هاي دانلود

دانلود رایگان اعضای ویژه

دانلود رایگان این آموزش و ده ها آموزش تخصصی دیگر به ازای پرداخت فقط 29 هزار تومان (+ اطلاعات بیشتر)

خرید با اعتبار سایت به ازای پرداخت فقط 3 هزار تومان

دانلود و ذخیره فقط همین آموزش ( + عضو شوید و یا وارد شوید !)

دانلود سریع و بدون نیاز به عضویت به ازای پرداخت فقط 3 هزار تومان

پیش از همه باخبر شوید!

تعداد علاقه‌مندانی که تاکنون عضو خبرنامه ما شده‌اند: 18,596 نفر

تفاوت اصلی خبرنامه ایمیلی سبزسازه با سایر خبرنامه ها نوآورانه و بروز بودن آن است ، ما تنها تازه ترین های آموزشی ، تخفیف ها و جشنواره ها و ... مورد علاقه شما را هر هفته به ایمیل تان ارسال می کنیم

نگران نباشید، ما هم مثل شما از ایمیل های تبلیغاتی متنفریم ، خاطر شما را نخواهیم آزرد!

تولید کنندگان آموزش
با ارسال اولین دیدگاه، به بهبود این محتوا کمک کنید.
؟ شهرزاد صادقی | مشاور شما :

پاسخ سوالات متداول غیر علمی خود را با کلیک روی علامت سوال بدون اتلاف زمان پیدا کنید.

فقط کافیست ایمیلتان را وارد کنید

در کمتر از 5 ثانیه اطلاعاتتان را وارد کنید و 3 ایبوک طراحی سازه بتنی در ایتبس را به همراه هدیه ویژه آن در ایمیلتان دریافت کنید
برایم ایمیل شود
نگران نباشید ایمیل های مزاحم نمی فرستیم
close-link