جوش و جوشکاری

[spow 44197]

1) دستورالعمل جوش استاندارد (Standard WPSs)

 

استانداردهای مختلفی برای کنترل کیفی و چگونگی اجرای عملیات جوشکاری وجود دارد. اما تقریبا 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 هر یک یا چند WPS باید بر اساس الزامات کد مربوطه دارای یک PQR باشند. از طرفی تدوین یک PQR دارای مراحل مختلفی است که کاری زمان بر و پر‌هزینه می‌باشد. از توضیحات ارائه شده چنین استنباط می شود که تدوین مستندات جوشکاری٫ کاری بسیار مشکل است- که در 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 بر اساس میزان کاربرد، کدهایی را تدوین نموده که شامل اطلاعات و پارامترهای دستورالعمل جوش برای موارد پرکاربرد می باشد. این کدها بر اساس نوع ماده٫ فرآیند جوشکاری٫ 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 که پارامترهای WPS تدوین شده توسط سازنده، در محدوده تعیین شده توسط یکی از این کدها باشد، تحت شرایطی دیگر نیازی به تهیه PQR مجزا نمی باشد. شما می توانید یک نمونه از این WPSهای استاندارد را از لینک زیر دانلود نمایید.

AWS B2_1_1_208.PDF

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

خوشبختانه کد ASME نیز استفاده از دستورالعملهای استاندارد AWS را تحت شرایطی که در ASME IX Art V.pdf آورده است٫ مجاز می داند. این شرایط اگرچه سخت گیرانه تر از شرایط 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٫ تستهای 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.

دسته بندی دستورالعملهای استاندارد و شرایط استفاده از آنها در ASME را میتوانید از لینکهای زیردانلود نمایید:

ASME IX Ap E.pdf

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

ASME IX Art V.pdf

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[spow 44197]

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 می کنیم 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 روش‌هاي 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 همجنس 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 معمولا از 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 نیاز جوشکاری را تامین نماید. روش دیگر تامین اختلاف پتانسیل و جریان الکتریکی مورد نیاز استفاده از ژنراتورها است. ژنراتور با استفاده از انرژی سوختی، انرژی الکتریکی لازم را فراهم می کند.

[spow 44197]

2-2) جوش ذوبی:

 

وقتی كه 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، یك فلز اضافی به صورت میله (الكترود)، رخنه‎ها و شكافها و كمبود مقدار فلز ناشی از اكسیداسیون را جبران می‎كند.

مسلم است منابع حرارتی كه دارای درجه حرارت بیش از نقطه ذوب فلزات یا آلیاژهای آهن هستند و انرژی آنها می‎تواند ورقهای ضخیم را ذوب كند، طبیعتاً مضر هستند.

جوش ذوبی یكی از مواردی است كه بایستی خطرات آن مشخص و احتیاط‎های مناسب درباره این گونه جوشكاری را در نظر گرفت

[spow 44197]

2-3) تجهیزات جوشكاری با قوس (قسمتهای اصلی):

 

این وسیله به نحوی طراحی شده كه ولتاژ زیاد و متناوب جریان برق را كه منبع اصلی تغذیه برق به دستگاه است، به ولتاژ بدون خطر و جریان زیاد مناسب برای جوشكاری تبدیل كند.

خروجی ترانسفورماتور جوشكاری می‎تواند بصورت جریانی متناوب موجی یا یك جریان موجی مستقیم باشد. بمنظور ایمنی ولتاژ خروجی ترانس جوشكاری بین 50-100 ولت محدود می‎شود، اگرچه میزان جریان خروجی ممكن است تا 500 آمپر برسد

[spow 44197]

2-4) خطراتی‌كه در نتیجه كاربرد دستگاههای جوشكاری با برق وجود دارد:

1- قسمت اولیه (ولتاژ زیاد) كه بایستی مدار اتصال آن بوسیله یك برقكار ماهر نصب شود.

2- قسمت ثانویه (ولتاژ ضعیف) كه مدار خروجی دستگاه است و جوشكار، خود با اتصال دادن كابل اتصال بدنه و تنظیم ولتاژ برای میزان آمپر مورد نیاز اقدام به بهره‎برداری می‎نماید.

برای رفع این خطرات حتی‎الامكان موارد زیر بایستی مدنظر گرفته شود. این موارد از اصول ايمنی است كه بايستي بررسی شود. در شرایط كار ترانس، موارد ویژه دیگری نیز لازم است كه بايد به شرح زير رعايت شوند:

1- اطمینان حاصل كنید منبع تغذیه دستگاه، توسط كلید فیوز عمل نمايد. بنابراین دستگاه را می‎توان از شبكه برق اصلی جدا نمود و دسترسی به این كلید در هر زمان به آسانی میسر باشد.

2- اطمینان حاصل كنید سیم رابط اولیه دستگاه جوش در مقابل صدمات مكانیكی مسلح شده و عایق‎بندی آن برای فشار برق تغذیه تا حد v415 مناسب است.

3- اطمینان حاصل كنید كه عایق‎بندی كلیه كابلها سالم باشند و ترمینالها مطمئن و بی‎عیب هستند. در صورت مشكوك بودن نبایستی از دستگاه استفاده كنید، مگر دستگاه توسط برقكار ماهری چك شود.

4- اطمینان حاصل كنید بدنه دستگاه با كابلی كه بتواند تحمل جریان ثانویه را داشته باشد، به زمین ارت شده باشد.

5- اطمینان حاصل كنید سلكتور رگولاتور جریان، دارای یك وضعیت برای قطع جریان دارد. بنابراین حتی در موقع بروز حادثه جریان جوشكاری را بدون برگشت به كلیدی كه روی كابل اولیه ترانس است، قطع نماید.

6- اطمینان حاصل كنید مدار خارجی دستگاه مناسب با جریان زیادی كه بایستی برای كار مورد نظر استفاده شود، می‎باشد.

[spow 44197]

2-5) مدار خارجی دستگاه جوش برقی:

 

معمولاً آماده‎سازی و اتصالات جوشكاری توسط خود جوشكار انجام می‎گیرد در این رابطه سه اتصال مهم وجود دارد.

1-ارتباط كابل جوشكاری از دستگاه به انبر جوشكاری برای عبور جریان جوشكاری.

2-كابل اتصال آهن كه جریان برگشتی جوشكاری را از قطعه كار به دستگاه برگشت می‎دهد.

3-انتهای كابل معمولاً توسط بست پیچ‎دار یا انبر فنردار مخصوص مجهز شده و به قطعه كار اتصال می‎یابد.

4-سیم اتصال زمین: این اتصال برای كلیه مدارات جوشكاری لازمست كه قطعه كار بدنه دستگاه و سایر اسكلت‎بندی فلزی را كه ممكن است در تماس با مدار برق جوشكاری قرار گیرند به پتانسیل زمین ارتباط دهد.

انتخاب وضعیت جریان و استفاده از كابلهای مناسب جوشكاری یك اصل مهم ایمنی بشمار می‎رود. زیرا باید توجه داشت در صورت عدم رعایت مسائل فوق چه عیوبی ممكنست در عمل بوجود آید.

مهمترین عیوب به شرح زیر است:

1-بدی اتصالات

2-استفاده از كابلهای درازی كه نیاز به آن طول نباشد (به سبب افت ولت بیش از حد)

3-عایق‎بندی خراب

4-استفاده نمودن از كابلهای اتصال به ثانویه ترانس جوشكاری كه ظرفیت عبور جریان لازم را برای جوشكاری نداشته باشد. شكل اختلاف اساسی بین كابل اتصال آهن و كابل جوشكاری دستگاه ترانس را نشان می‎دهد. این كابل دارای سه یا چهار رشته سیم نسبتاً ضخیم است در صورتیكه جدیداً با دارا بودن صدها رشته سیم نازك از نرمش و قابل انعطاف بودن آن و همچنین ظرفیت لازم برای جریانهای خیلی زیاد برخوردار است. این سیمهای افشان نازك كه بدون پوشش كاغذی هستند برای این منظور است كه رشته‎ها با لیز خوردن روی هم بتوانند وضعیت خم شدن را قبول كنند پوشش عایقی و مقاوم برای جدار خارجی كابل با مواد عایقی نظیر لاستیكهای گوگرددار (TVR) معمول گردیده است.

الف - نمونه‎ای كامل چند رشته كه برای اتصال مدار اولیه دستگاه جوشكاری به منبع جریان است نشان می‎دهد.

ب - كابل جوشكاری با سیمهای افشان بمنظور استفاده از انعطاف زیاد آن.

خطرات اصلی كه در مدار خارجی ترانسهای جوشكاری وجود دارد در این جدول ذكر شده است كه این خطرات را می‎توان با استفاده از كابلهای مناسب و اتصال صحیح آنها به مدار برطرف نمود. مشخصات ساختمانی و مقدار جریان كابلهای با عایق‎بندی لاستیكی/غلاف‎دار لاستیكی و عایق‏بندی لاستیكی/P.C.P كابل غلافدار با هادیهای مسی دراین جدول داده شده است. كابلهائی كه از دستگاه جوشكاری به الكترود جوشكاری و اتصال آهن وصل می‎شود بایستی مناسب با جریان ماكزیمم جوشكاری باشد.

زمان بهره‎برداری (Duty Cycle) یك دستگاه جوشكاری هیچگاه بطور مداوم تحت بهره‎برداری واقع نمی‎شود زیرا جوشكار در ضمن جوشكاری زمانهائی صرف تعویض الكترود، تفاله‎زدائی از ناحیه جوش و غیرو می‎نماید. نسبت درصد بین زمانیكه عملاً جوشكاری انجام می‎شود یا بعبارت دیگر قوس الكتریكی جریان دارد به زمانیكه كار جوش كاری انجام می‎گیرد زمان بهره‎برداری (Duty Cycle) نامیده می‎شود.

 

x 100 مدت زمانیكه قوس الكتریكی بر قرار است =زمان بهره برداری

كل مدت جوشكاری

 

(كه كل مدت جوشكاری مساویست با زمان برقراری جوش + صرف وقتهای جنبی در ارتباط با جوشكاری) مسیر ترانسهای جوشكاری مدت زمانی كه تحت برقراری جریان ماكزیمم قرار می‎گیرند (Duety Cycle) 40% كل مدت جوشكاری است اگر در جوشكاری از كمترین جریان دستگاه استفاده شود این درصد ممكنست افزایش یابد.

[spow 44197]

2-6) انبرهای جوشكاری:

 

انبرهای جوشكاری بایستی با سركابلهای جوشكاری اتصال محكمی داشته باشند. كابلها بایستی متناسب با جریان ماكزیممی كه برای جوشكاری مورد استفاده قرار می‎گیرند انتخاب شوند كه از گرم شدن آنها در كار جلوگیری شود. انواع زیادی از انبرهای جوشكاری قابل تهیه است بعضی از آنها دارای اجزای عایق‎بندی است و بعضی دیگر همانطوریكه در شكل دیده می‎شود كاملاً عایق‎بندی شده هستند. انبرهای جوشكاری كه دارای اجزای عایق‎بندی هستند در عوض دارای یك دسته و یك سپر محافظ دست از جنس مقاوم در برابر حرارت و غیرقابل اشتعال هستند. این سپر حفاظتی وظیفه دوگانه‎ای دارد یكی اینكه دست را از لیز خوردن بسوی قطعه كار كه هم گرم و هم تحت ولتاژ است جلوگیری نماید و هم اینكه بطور فیزیكی بتواند در روی سطح كار بدون اینكه موجب اتصال كوتاه شود قرار گیرد.انبرهای كاملاً عایق‎بندی شده همانطوریكه از اسمشان معلوم است كلیه قسمتهای فلزی آن بجزء قسمت كوچكی كه الكترود را نگه می‎دارد با ماده موثری عایق‎بندی شده‎اند.

الف - انبری كه اجزائی از آن عایق‎بندی شده.

ب - نوعی كه كاملاً عایق‎بندی شده.

[spow 44197]

2-7) دستگاه جوش سیار:

 

این دستگاه ولتاژ تولیدی خطرناكی را ایجاد نمی‎نماید، ولی طبیعتاً 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 كه دستگاه در محیط‎های بسته مورد استفاده قرار می‎گیرد بایستی پیش‎بینی شده باشد.

 

2-8) لوازم حفاظت انفرادی برای محافظت سر و صورت:

برای كلیه عملیات جوشكاری ضروری است كه در مقابل تشعشعات پخش ذرات و تفاله‎های داغ جوشكاری سر و صورت جوشكاران محافظت شود برای این منظور جوشكاران بایستی یا بوسیله كلاه و یا نقاب صورت دستی خود را محافظت نمایند. دراین شكل نمونه‎هائی از این ماسكهای جوشكاری نشان داده شده‎اند. یك ماسك دستی جوشكاری همانطوریكه سر و صورت جوشكار را محافظت می‎كند دیگر دست او را نیز حفاظت می‎كند ماسك دستی دارای دسته‎ای عایق است كه جوشكار را در مقابل حرارت و جریان الكتریكی محافظت می‎نماید. دسته ماسك جوشكاری ممكنست داخل محفظه یا خارج آن باشد در صورتیكه دسته در بیرون ماسك باشد بایستی بوسیله حفاظی كه بتواند دست را در مقابل حرارت و نور قوس محافظت كند مجهز باشد.

كلاه جوشكاران معمولاً دارای باندی تنظیم‎دار است كه برای سر جوشكار اندازه گردد.

باندهای كلاه جوشكاری و وسیله تنظیم آن بایستی از جنس كاملاً عایقی باشد این عایقها نبایستی جاذب رطوبت باشند زیرا در صورت جذب عرق بدن هادی می‎شوند.

قاب آن با چرخ روی محوری در دو وضعیت قرار می‎گیرد:

وضعیت پائین برای كار جوشكاری و وضعیتی كه قاب بدور محور بالا زده شود كه برای زمانی است كه جوشكار جوشكاری نمی‎كند بتواند دید داشته باشد.

بعضی از جوشكاران ترجیح می‎دهند كه از ماسك دستی بجای كلاه جوشكاری استفاده نمایند، زیرا ماسك دستی برای آنها كمتر خسته كننده است و این درحالی است كه اگر جوشكار از كلاه محافظ استفاده نماید هر دو دست او نیز آزاد است.

اثر مضریكه از تابش اشعه جوشكاری ناشی می‎شود برای استفاده از جریان dc یا ac یكسان است تابش اشعه مادون قرمز به چشم و صورت باعث ایجاد گرمای ناخوشایندی می‎شود كه ممكنست سبب ناراحتیهای متعددی برای چشم شود. اگر بدن جوشكار یا افرادیكه در مجاور او كار می‎نمایند تحت تابش مقدار زیادی اشعه مافوق بنفش قرار گیرند اثرات آن ممكنست نظیر آفتابزدگی در پوست و یا حالتی كه قوس‎زدگی چشم است پیش بیاید و بایستی اضافه نمود كه مقدار خیلی زیاد اشعه مرئی خیره كننده‎ایكه در جوشكاری بوجود می‎آید در تعداد كمی از جوشكاران باعث سردرد ناشی از فشار به چشمان می‎شود.

 

واضح است كه احتیاطات گفته شده برای جلوگیری از اثرات مضر تشعشعات ناشی از جوشكاری و پرتاب ذرات مذاب به چشم است این گونه خطرات را می‎تواند بااستفاده از شیشه‎های ***** رنگی و دانسیته مخصوص كه شدت نور مرئی را نیز كاهش می‎دهد برطرف نمود برای كلاهها و ماسكهای جوشكاری یك ***** شیشه‎ای رنگی و یك شیشه شفاف نسبتاً ارزان قیمت به عنوان محافظ روی شیشه رنگی پیش‎بینی شده است.

هر *****ی كه در آن استاندارد bs679 رعایت شده باشد بایستی علامت دائمی روی آن بشرح زیر وجود داشته باشد:

[spow 44197]

1-bs679

2-علامت تائیدیه انستیتو استاندارد انگلیس

3-نام سازنده علامت یا شماره مجوز

4-ارقام و حرف دلالت بر تیرگی و نوع جوشكاری (گاز یا برق) دارد.

شیشه‎های *****ی گران قیمت هستند، بنابراین بایستی برای محافظت آنها از یك شیشه شفاف كه روی آنها قرار می‎گیرد، در مقابل آسیب‎های ناشی از پرتاب ذرات و یا دود و دمه جوشكاری محافظت شوند. این شیشه‎های محافظ نسبتاً ارزان و به آسانی قابل تعویض هستند. برداشتن تفاله جوش بوسیله خرد كردن كه معمولاً توسط جوشكار با ضربه زدن چكش بر روی جوش صورت می‎گیرد ممكنست سبب حوادثی برای صورت و چشم گردد، زیرا جوشكاران اغلب عادت دارند اینگونه كارها را بدون حفاظت انجام دهند استفاده از عینك و محافظ صورت كه دارای شیشه شفاف باشد در اینگونه امور الزامی است.

وقتی كه نقاب صورت بایستی بكار برد برای تفاله زدائی توصیه براین است كه از یك شیشه نشكن یا روكش پلاستیكی در روی نقاب استفاده شود.

در موقع استفاده از ماسك دسته‎دار یا كلاه كاسك جوشكاری كه برای دو منظوره فوق استفاده می‎شود، وسیله یا محفظه شیشه‎ای برای بیرون آوردن یا داخل كردن شیشه ***** محل خوب و بی‎عیبی برای نگهداری ***** باشد.

[spow 44197]

2-9) محصور نمودن یك پست جوشكاری:

 

افرادی كه در مجاورت یك پست جوشكاری كار می‎نمایند كه شامل سایر جوشكاران نیز می‎شود، ممكن است در معرض تابش نور خیره كننده جوشكاری قرار گیرند و سبب ناراحتی آنها شود. نگاه كردن چند ثانیه‎ای به یك قوس جوشكاری كه محصور نشده باشد، حتی در فاصله چندین متری آن سبب خیر‎گی چشم شده و ممكن است بعد از گذشت 4 تا 12 ساعت احساس سوزش در چشم نمایند. این احتمال وجود دارد كه كسی در معرض نور خیره كننده واقع شده است، از خواب بیدار شود با حالتی كه احساس درد چشم می‎كند. معمولاً این افراد احساس می‎كنند كه شن در چشمان آنها رفته است، چشم آنان زخم سوخته اشك ریزان می‎شود. هرجا كه امكان دارد ناحیه جوشكاری بایستی به طریقی محصور شود كه نفوذ پرتوهای نورانی به حداقل خود برسد. دیوارهای محل جوشكاری یا یك پست جوشكاری بایستی با رنگ‎های جاذب مات نقاشی شود كه بازتاب خیلی كمی داشته باشند رنگ نقاشی نبایستی مشكی باشد. بنابر تجربه كه مورد تائید واقع شده استفاده از رنگهای مات خاكستری تیره یا آبی یا سبز بطور یكسان موثرند. اگر فردی در معرض تابش نور خیره كننده قرار گرفته باشد، اثر برق زدگی چشم را می‎توان با استفاده فوری از محلولهای مخصوص چشم كه در قفسه كمكهای اولیه وجود دارد، به حداقل رسانید. یكبار تجربه برای شخص كه در معرض نور خیره كننده جوشكاری قرار گرفته باشد كافی است تا از پریشانی‎ها و رنج و عذابی كه متحمل شده در آینده بطور جدی محتاط باشد.

[spow 44197]

2-10) خطر آتش سوزی:

 

خطریكه معمولاً فراموش می‎شود كه به آن توجه شود، سوختگی بدن ناشی از سطوح داغی است كه روی قطعاتی كه 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 كاری با برق و یا برشكاری با گاز بایستی مراعات شود.همچنین از دیگر مواردی كه جوشكاری را از خطر سوختگی حفظ می‎كند، توجه به جرقه‎ها، ذرات مذاب و تفاله‎های داغ جوشكاری است كه در صورت وجود مواد قابل اشتعال در حریم جوشكاری ممكن است موجب آتش‎سوزی شود. لذا قبل از انجام جوشكاری بایستی لباسهای كهنه، ضایعات پنبه‎ای - گونی كاغذ و غیره را از ناحیه جوشكاری دور ساخت. سطل‎های محتوی شن یا آزبست جهت انداختن سر تكه‎های الكترود جوشكاری در محل قرار داده شود.

انداختن سرتكه‎های الكترود جوشكاری بر روی كف كارگاه كه داغ هستند، می‎تواند با سوزانیدن كف كفش و فرو رفتن در آن سبب حادثه گردند. همچنین پا گذاشتن روی تكه باقیمانده الكترود جوشكاری كه روی كف محل پرتاب شده، می‎تواند همان اثری را كه پا روی یك اسكیت چرخ‎دار گذارده می‎شود، دارا باشد.

نظافت‎های عمومی محلهای جوشكاری به نظر نمی‎رسد كه تا این اندازه اساسی و مهم هستند.

هرجا كه جوشكاری با برق یا برشكاری با گاز انجام می‎شود، منطقه كار بایستی با ورقهای فلزی یا پارچه‎های آزبستی محصور شود. كف محل در صورتیكه دارای پوشش چوبی است، بایستی با لایه‎ای از شن و یا گذاردن سطوح فلزی پوشانیده شود.

جرقه و تكه‎های مذاب فلزی نبایستی به داخل شكاف و درزهای كف انداخته شود. حساس بودن جوشكاری لزوم استفاده آزبستی پارچه نسوز از بستن، برای جلوگیری از ریزش جرقه‎های جوش را ایجاب می‎نماید.

[spow 44197]

2-11) تهویه:

 

هنگامیكه مقدار زیادی الكترود برای جوشكاری مصرف می‎شود، جوشكار در صورت وجود هواكش مناسب میل ندارد از بیماریهای ناشی از دود و دم رنج ببرد. با تهویه موضعی نه تنها می‎توان دود و دم را در ناحیه جوشكاری رقیق و خارج ساخت، بلكه می‎توان درجه حرارت را نیز كاهش داد و به راحتی به جوشكار در بازدهی كار كمك نمود.

[spow 44197]

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

 

1) موارد 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 . اكسید های سطحی بوجود آمده در اثر جوشكاری باید با روشهای مناسب حذف شوند . قطعات مورد استفاده برای آغاز و اتمام قوس جوشكاری باید از جنسی مشابه فلز پایه انتخاب شوند .

در صورتیكه قطعه فقط از یكطرف جوشكاری شود، پاس ریشه باید از طرف مقابل تحت حفاظت گازهای محافظ قرار گرفته و پاس اول توسط tig یا پلاسما اجرا شود .

در صورت استفاده از پشت بند دائم ، این پشت بند باید از جنس فلز پایه باشد . همچنین در صورت امكان 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 گردد تا احتمال نفوذ مس در جوش كاهش یابد . می توان از آبكاری كرم یا نیكل نیز استفاده كرد . در صورت استفاده از گاز محافظ در سمت ریشه جوش باید زمان اعمال گاز به درستی رعایت گردد تا احتمال اكسید شدن ریشه از بین برود . تمیز كاری پس از جوش باید حتما" اجرا گردد تا مقاومت خوردگی فولادها كاهش پیدا نكند .

تمیز كاری 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 مخصوص فولاد ضد زنگ

- اسید شویی

- پرداخت الكترولیتی

[spow 44197]

2) جوشكاري انواع فولادهاي ضدزنگ

 

2-1) جوشكاری فولادهای آستنیتی :

تمامی فرآیندهای قوس الكتریكی را می توان برای این نوع فولادها بكار برد . حرارت ورودی را باید تا جای ممكن پایین نگه داشت تا باعث پیچیدگی ، ترك گرم و حساس شدن فلز پایه نگردد . همچنین از پیش گرم نمودن این فولادها باید اجتناب شود .

آرایش لبه ها مانند فولادهای كربنی می باشد . در مورد ورقهای نازك می توان با ذوب كردن لبه ها بدون نیاز به فلز پركننده جوشكاری را انجام داد .

فلز پركننده باید بر اساس توصیه سازنده انتخاب شود . این مواد را می توان بر اساس استاندارد های 12073 en , 12072 , en en 1600 انتخاب كرد .

مواد مصرفی در جوشكاری فولادهای آستنیتی معمولا" فلز جوشی شامل مقادیری فریت هستند تا احتمال ایجاد ترك گرم را كاهش دهند . گاز محافظ در فرآیند tig اغلب آرگون ، آرگون هیدروژن و یا آرگون هلیوم می باشد .

فولادهای آستنیتی دارای ضریب انبساط بالا و هدایت حرارتی كم هستند، لذا بسیار مستعد پیچیدگی اند ، بنابراین این موضوع باید كنترل شود . عملیات حرارتی پس از جوش در اغلب موارد برای این فولادها نیازی نمی باشد . البته ممكن است جهت كاهش تنش پسماند یا افزایش خواص مطلوب عملیات حرارتی آنیل اجرا گردد .

[spow 44197]

2-2) جوشكاری فولادهای فریتی :

 

این فولادها را نیز می توان با انواع فرآیندهای قوس الكتریكی جوشكاری نمود . این فولادها مستعد رشد دانه می باشند، لذا باید حرارت ورودی كم باشد . گاهی ممكن است پیش گرم 200 – C300 در فولادهای نیمه فریتی با ضخامت بیشتر از mm3 نیاز باشد . از ورود كربن و نیتروژن به درون جوش باید جلوگیری شود . مواد مصرفی آستنیتی به دلیل داكتیلیتی بیشتر نسبت به فلز پایه برای جوشكاری این فولادها ترجیح داده می شود . در صورتیكه خطر ورود سولفور از محیط به درون قطعه باشد ، لایه نهایی جوش كه با محیط در تماس است باید از مواد فریتی انتخاب شود. جهت جلوگیری ازخوردگی نباید مقدار كرم فلز جوش كمتر از فلز پایه باشد .

مواد مصرفی فریتی را نیز در مواقعی كه نیاز به انبساط حرارتی برابر و یا نمای ظاهری یكسان سطح باشد ، مي 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 كم و هدایت حرارتی بالا مشكل پیچیدگی بسیار كمتر از فولادهای آستنیتی است . آنیل قطعه پس از جوشكاری در دمایc 700 – 800 انجام می گیرد تا علاوه بر افزایش داكتیلیتی منطقه HAZ و كاهش تنشهای پسماند ، مقاومت خوردگی بین دانه ای نیز بهبود یابد .

[spow 44197]

2-3) جوشكاری فولادهای دوبلكس :

 

جوشپذیری فولادهای دوبلكس 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 كاهش یافته است .

برای جوشكاری این فولادها از تمامی فرآیندهای قوس الكتریكی می توان استفاده كرد . در مواردیكه جوشكاری بدون فلز پر كننده اجرا می شود، ناحیه اتصال باید بعد از جوشكاری آنیل شده و به سرعت تا دمای اتاق سرد شود .

به پیش گرم در این فولادها نیاز نمی باشد، اما می توان حداكثر تاc 100 ،جهت حذف رطوبت، قطعه را پیش گرم كرد .

میزان حرارت ورودی در این فولادها باید در یك محدوده مشخص قرار گیرد . حرارت ورودی كم باعث سریع سرد شدن و افزایش میزان فریت و حرارت ورودی بالا باعث رسوب می گردد . ماكزیمم دمای بین پاسی برای فولادهای كم و متوسط آلیاژ، 250 C می باشد .

فولادهای پرآلیاژ 100 – 150 جهت دسترسی به ساختار جوش مناسب باید از مواد مصرفی با نیكل بالا استفاده شود .

برای فولادهای كم و متوسط آلیاژ كه در محیطهای خورنده قرار می گیرند، می توان از مواد مصرفی دوبلكس با مقادیر بالای كرم ، مولیبدن و نیتروژن استفاده كرد . از هیدروژن در گازهای محافظ باید اجتناب گردد . فولادهای دوبلكس به ترك هیدروژنی حساس هستند .

فولادهای دوبلكس حاوی مقادیر بالای نیتروژن ( > 0.20% ) ، نسبت به تشكیل تخلخل مستعد می باشند . احتمال ایجاد تخلخل در حالت جوشكاری بالاسری بیشتر می شود . برای رفع این مشكل باید پاسها نازك بوده و از طول قوس زیاد اجتناب گردد .

عملیات پس گرمایی در این فولادها اغلب نیاز نمی باشد . در صورت نیاز به آنیكل محلولی، بعد از جوشكاری این عمل باید در دمای بالاتر از دمای عملیات مشابه برای فلز پایه انجام گیرد. پس از این عملیاتc 30 – 40 قطعه باید به سرعت تا دمای محیط سرد شود .

[spow 44197]

2-4) جوشكاری فولادهای مارتنزیتی :

 

این فولادها را اغلب به روش TIG یا MMA جوشكاری می كنند، البته روشهای قوس الكتریكی دیگر را نیز در شرایط خاص می توان استفاده كرد . در كلیه حالات می توان از مواد آستنیتی یا مواد مشابه به فلز پایه استفاده كرد . 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 مشكل عمده ای نمی‌باشد .

در صورتی كه از مواد مصرفی آستنیتی برای جوشكاری 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

[spow 44197]

5) كلیات جوشكاری ترمیمی

 

5-1) مقدمه

جوشكاری تعمیری یكی از فرآیندهای مهم تعمیرات و نگهداریست كه شامل جوشكاری ترمیمی و سطح پوشانی می گردد . با توجه به اینكه در صنایع فلزی حجم كارهای تعمیرات و نگهداری بسیار بیشتر از ساخت می باشد، تعداد جوشكاران فعال در زمینه جوش تعمیری بیشتر است . این موضوع اهمیت جوشكاری تعمیراتی را در صنایع نشان می دهد .

قطعات بطور پیوسته دچار سایش ، خوردگی و شكست می شوند . در بسیاری موارد امكان جایگزینی قطعه كاملا" مشابه وجود ندارد . این موضوع در مواردی كه صنعت یا قطعه قدیمی باشد، بیشتر صدق می كند . با توجه به اینكه در تعمیر قطعات می توان نواقص و نقاط ضعف اصلی را بر طرف كرد ، قطعه تعمیر شده می‌تواند كارآیی بهتری داشته باشد . همچنین با توجه به كاهش زمان توقف و رفع نیاز خرید قطعه جدید ، هزینه تعمیرات كاهش می یابد . در ادامه سعی شده به كلیات و اصول اجرایی یك جوشكاری ترمیمی موفق بر اساس ملزومات استاندارد بصورت خلاصه اشاره گردد.

 

5-2) جوشكاری ترمیمی

در قطعات تولید شده عیوب مختلفی را می توان مشاهده كرد كه این عیوب می‌توانند ناشی از فرآیند تولید و یا حین كاركرد قطعه بوجود آمده باشند . بسته به نوع و علت ایجاد عیب ، جوشكاری ترمیمی به چند دسته تقسیم می شود :

- جوشكاری تكمیلی در حین تولید ( finishing weld )

- اصلاح جوشكاریهای غیر قابل قبول ( correction of non confirming weld )

- جوشكاری تعمیری حین كاركرد قطعه ( repair weld )

 

5-2-1- جوشكاری تكمیلی در حین تولید:

نحوه جوشكاری تكمیلی بستگی به نوع فرآیند تولید دارد . به عنوان مثال در مورد قطعات ریختگی از جوشكاری تكمیلی برای برطرف كردن 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 كه ممكن 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 كند .

 

5-2-2- اصلاح جوشكاریهای غیر قابل قبول:

معمولا" كیفیت جوش و تلورانسهای قطعه باید با شرایط مندرج در استاندارد مورد استفاده و یا قرارداد منطبق باشد (استانداردهای ISO 13920 و ISO 10042و ISO 5817). در صورتیكه این مورد احراز نگردد، باید اقدامات اصلاحی بر اساس استانداردISO 3834 انجام گیرد . پس از اجرای اقدامات اصلاحی قطعه باید مجددا" تحت بازرسی ، آزمون و كنترل كیفی 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 كاركرد قطعه:

در صورتیكه حین كاركرد قطعه دچار شكست شود و یا عیوبی در جوش و یا فلز پایه ایجاد گردد ، مراحل زیر قبل از اجرای جوش تعمیری باید انجام گیرد :

 

- تعیین ریشه و علل ایجاد عیب

- تعیین دقیق فلز پایه و مواد مصرفی جوش

- بررسی استاندارد مورد استفاده و قرارداد پیرامون موضوع تعمیر

- تهیه برنامه تعمیر ( شامل مراحل تعمیر )

 

5-2-3-1-تعیین ریشه و علل ایجاد عیب :

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 تكرار آن پس از بازسازی جلوگیری كرد.

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 ، جوشكاری ، عملیات حرارتی )

پس از بررسی علت ایجاد عیب و ریشه یابی آن، جهت رفع آن ممكن است به اجرای یك یا چند مورد از موارد زیر نیاز باشد :

-تغییر طراحی ( مثلا" ابعاد جوش )

-تغییر مواد پایه یا مواد مصرفی جوش

-تغییر مراحل و پارامترهای جوش

-ماشینكاری و پرداخت بیشتر جوشها

[spow 44197]

5-2-3-2-فلز پایه و مواد مصرفی جوش:

 

الف- فلز پایه

در صورتیكه نوع دقیق فلز پایه در مستندات 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 مورد میكرو آلیاژها صورت گیرد .

در مواردی كه از فولادهایی با عمر بیش از 30 سال استفاده شده است، هنگام برنامه ریزی تعمیر باید به مقدار نیتروژن توجه شود (امكان شكست ترد ) .

در صورتیكه خواص مكانیكی فلز پایه مشخص نباشد، باید نمونه هایی از قسمتهای كم تنش قطعه، تهیه شده و تست گردد .

خصوصیات زیر باید مشخص شود :

-استحكام كششی

-استحكام تسلیم

-افزایش طول

-چكش خواری (خواص ضربه )

-كاهش سطح مقطع در راستای ضخامت ( در صورت نیاز )

 

در صورت نیاز آزمونهای 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 جوشكاری ترمیمی مواد 30% باشند) . به خصوص برای جوش ریشه اغلب توصیه می شود كه از مواد مصرفی با استحكام تسلیم كمتر از فلز پایه استفاده شود . در مواردی كه لایه جوش ماشینكاری و برداشته می شود ، باید حتما" از این مواد استفاده شود .

 

5-2-3-3- استاندارد مورد استفاده و قرارداد

جوشكاری ترمیمی باید كاملا" مطابق با استاندارد مشخص شده و یا دستورالعمل قرارداد اجرا گردد و كیفیت و تلورانسهای خواسته شده، بدست آید . در بعضی موارد برنامه ترمیم باید توسط یك بازرس یا مشتری، بررسی و تائید شود. همچنین امكان دارد روال كار حین اجرا توسط بازرس یا مشتری نظارت گردد . بعد از اتمام جوشكاری 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 كه این برنامه توسط بازرس یا خریدار تائید شود . موارد موجود در برنامه ترمیم بسیار شبیه به برنامه جوشكاری است .

در طراحی برنامه باید به موارد زیر توجه خاص صورت گیرد :

-تمیز كاری

-نوع ماده

-نام تجهیز و قسمتهایی كه باید ترمیم گردند

-طراح قسمتهای معیوب كه باید برداشته شوند و روش برداشتن عیوب

-مواد مصرفی جوش

-دستورالعمل جوش ترمیمی

-گواهینامه جوشكار

-آزمونهای تائید دستورالعمل جوش

-ترتیب و توالی عملیات ترمیم

-مقدار مجاز انقباض

-عملیات حرارتی ( دما ، زمان ، سرعت گرم و سرد كردن ) (در صورت نیاز )

-عملیات پس از جوشكاری ( چكش زنی ، ماشینكاری ، پرداخت )

-روشهای آزمون ( زمان و مشخصات آزمون )

-بازرسی و بررسی جوش ترمیمی

 

5-2-4- مراحل اجرای جوشكاری ترمیمی:

فعالیتهای مهم برای اجرای جوشكاری ترمیمی را می توان به سه دسته تقسیم كرد :

-آماده سازی برای جوشكاری

-جوشكاری ترمیمی

-عملیات پس از جوشكاری

[spow 44197]

5-2-4-1- آماده سازی برای جوشكاری

 

قبل از آغاز جوشكاری باید موارد زیادی در نظر گرفته شود .مهمترین این موارد عبارتند از:

-ایمنی : محل اجرای جوشكاری ترمیمی باید آماده سازی شده و كلیه موارد ایمنی در نظر گرفته شود .

-تمیزكاری : تمامی آلودگیها مانند غبار ، روغن ، رنگ و … باید از سطح قطعه تحت جوشكاری پاكسازی گردد . روش پاكسازی بستگی به نوع ماده و محل قطعه كار دارد . برای اغلب تجهیزات و سازه ها تمیزكاری با بخار لازم است . در صورت عدم امكان اجرای تمیزكاری با بخار می توان از شستشوی شیمیایی و یا بلاست استفاده كرد . همچنین از تمیزكاری با ابزار مانند برس ، سنگ سمباده و … نیز می‌توان استفاده كرد .

-پیاده سازی : بجز در مواردی كه كار ترمیم بسیار ساده است، در سایر موارد نیاز به پیاده سازی وجود دارد .

-محافظت از تجهیزات و سطوح ماشین شده نزدیك به محل كار : در صورت اجرای جوشكاری ترمیمی ، تجهیزات و قطعاتی كه در نزدیكی 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 كرد . سطوح ماشین شده باید تا فاصله 5 متر از محل جوش پوشانیده شوند .

-بست و مهار : در تعمیرات پیچیده امكان دارد به بست یا مهار سازی نیاز باشد . علت این امر به وزن زیاد قطعه و یا نیروهای اعمالی به قطعه تحت جوشكاری بر می‌گردد . اگر اجزاء اصلی سازه بریده شوند، باید نیرو توسط مهارهای موقتی تحمل گردد . این مهارها می توانند بصورت موقت به سازه جوشكاری شود .

-الگو سازی : در اغلب موارد تعمیراتی لازم است كه قسمتی از ماده برداشته شود تا امكان ایجاد جوش با نفوذ كامل ایجاد گردد. در این موارد باید الگویی ساخته شود كه قسمتی را كه باید بریده شود و برای جوشكاری آماده شود، مشخص نماید . الگو باید طوری طراحی شود كه كمترین ماده برداشته شود و راحت ترین موقعیت جوشكاری را ایجاد نماید .

-پیش گرمایی : پیش گرم كردن و برش با برنال یا گوج كردن جزو عملیات آماده سازی جوشكاری می باشند . هنگامی كه برنال كاری یا كوج نیاز باشد ، باید پیش گرمایی مشابه پیش گرمایی لازم برای جوشكاری انجام گردد . هر چند كه تنش‌های ایجاد شده در برش كاری كمتر از جوشكاری است ، اما در برشكاری نیز امكان ایجاد شوك های حرارتی مشابه جوشكاری وجود دارد . پیش گرم كردن قبل از جوشكاری از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است و باید دقیقا رعایت شود. بسیاری از عیوب جوش ناشی از عدم پیش گرم كردن مناسب قبل از جوشكاری است. عوامل اصلی موثر بر دمای پیشگرم شامل كربن معادل، ضخامت قطعه و پارامترهای جوشكاری می‌باشد.

-برشكاری و گوج كردن : برشكاری با مشعل ، گوج و برش قوس كربن، بیشترین مصرف را در مراحل جوشكاری ترمیمی دارند كه بسته به نوع ماده و مشكل لبه‌سازی یكی از آنها انتخاب می گردد . البته در صورت استفاده از قوس كربن باید پارامترها به گونه ای تنظیم شود كه از رسوب كربن در سطوح جوشكاری جلوگیری شود . در مورد بعضی مواد نمی توان از روشهای فوق استفاده كرد (مانند فولاد ضد‌زنگ ). در اینگونه موارد از روشهای مكانیكی 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 تمیزكاری : سطوح ایجاد شده در مرحله قبل به اندازه مناسب صاف نبوده و دارای نقاط سوخته ، اكسید و غیره می باشد . سطوح جوش باید قبل از جوش صاف و تمیز گردد . در موارد بحرانی كه احتمال ایجاد ترك های اضافی وجود دارد، بهتراست پس از سنگ زنی تست MT یا PT صورت گیرد تا از باقی نماندن ترك اطمینان حاصل شود .