این فایل در قالب فرمت word قابل ویرایش ، آماده پرینت و استفاده میباشد
تاریخچه جوشکاری
چون احتیاجات بشر ، اتصال و جوش در همه موارد را خواستار بوده است، لذا مثلاً از رومی‌های قدیم ، فردی به نام "پلینی" از لحیم به نام آرژانتاریم وترناریم استفاده می‌کرد که دارای مقداری مساوی قلع و سرب بود و ترنایم دارای دو قسمت سرب و یک قسمت قلع بود که هنوز هم با پرکنندگی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
دقت و ترکیبات شیمیایی و دستگاههای متداول طلاسازی از قدیم‌الایام در جواهرات با چسباندن ذرات ریز طلا بر روی سطح آن با استفاده از مخلوط نمک و مس و صمغ آلی که با حرارت ، صمغ را کربونیزه نموده ، نمک مس را به مس احیاء می‌کنند و با درست کردن آلیاژ طلا ، ذرات ریز طلا را جوش میدهند و تاریخچه ای به شرح زیر دارند:
"برناندوز" روسی در 1886 ، قوس جوشکاری را مورد استفاده قرار داد.
"موسیان" در 1881 قوس کربنی را برای ذوب فلزات مورد استفاده قرار داد.
"اسلاویانوف" الکترودهای قابل مصرف را در جوشکاری بکار گرفت.
"ژول" در 1856 به فکر جوشکاری مقاومتی افتاد.
"لوشاتلیه در 1895 لوله اکسی‌استیلن__ را کشف و معرفی کرد.
"الیهو تامسون" آمریکائی از جوشکاری مقاومتی در سال 7-1876 استفاده کرد.
چون علم جوشکاری همراه با گنج تخصصی بود، یعنی هر جوشکار ماهر در طی تاریخ درآمد زیادی داشت، سبب شد که اسرار خود را از یکدیگر مخفی نمایند. مثلاً هنوز هم در مورد لحیم آلومینیوم و آلیاژ ، آن را از یکدیگر مخفی نگه می‌دارند. در جریان جنگهای جهانی اول و دوم جوشکاری پیشرفت زیادی کرد. احتیاجات بشر به اتصالات مدرن – سبک – محکم و مقاوم در سالهای اخیر و مخصوصاً بیست سال اخیر ، سبب توسعه سریع این فن گردید و سرمایه‌گذاری‌های عظیم چه از طرف دولتها و چه صنایع نظامی و تخصصی در این مورد اعمال گردید و مخصوصاً رقابت‌های انسانها در علوم هسته‌ای ( که فقط برای صلح باید باشد ) ، یکی دیگر از علل پیشرفت فوق سریع این فن در چند ده سال اخیر شد که به علم جوشکاری تبدیل گردید.
گروههای مختلف جوشکاری
لحیم کاری
جوشکاری فشاری و پرسی
جوشکاری ذوبی
جوشکاری زرد
جوش و جوشکاری
همه چیز درباره جوش و جوشکاری
جوشکاری از مسائل خیلی مهم در صنعت ساختمان است .اهمیت این امر به سبب ساخت و سازهای مرتفع که امروزه در تمام نقاط شهری و حتی روستایی به سرعت در حال پیشرفت است چندین برابر شده تا آنجا که سازمان نظام مهندسی نیز با درک این مسئله دوره های مختلفی را برای بالا بردن آگاهی اعضای خود و بروز کردن اطلاعات مهندسین محترم مرتبا برگزار میکند.
در قسمت ذیل عناوینی مشاهده میشود که خود شامل زیر مجموعه های دیگری می باشند(که در ادامه مطلب بطور کامل آمده است). تلاش من در ارائه این مطلب بر این بوده تا حد امکان این مهم کامل و جامع بررسی شود. باشد که مورد توجه علاقمندان قرار گیرد...
نکاتی در مورد جوشکاری ساختمانهای فلزی
انواع اتصالات در جوشکاری
خطاهاى جوشکارى اتصالات در ساختمانهاى فولادى
آزمایشهای جوش
انواع و روش های جوشکاری
جوشهای بی کیفیت ساختمانها
جوشکاری با قوس الکتریکی
نکاتی در مورد جوشکاری ساختمانهای فلزی
فرآیند برپا سازی اسکلت ساختمانهای فلزی (غالباً مسکونی و تجاری های کوچک) در زمان کوتاهی٬ حدوداً یک روزه٬ انجام می شود. به همین دلیل نمی توان تمام جوشکاریها را در همان روز انجام داد. در این حالت در قدم اول جوشکار سعی می کند تیر و ستونهای ساختمان را با حداقل جوش بر پا کند و بعد از رفتن جرثقیل٬ هزینه ساعتی اجاره جرثقیل زیاد است و برای همین نمی توان چند روز از آن استفاده کرد مضافاً اینکه اگر حتی یک ساعت در روز از آن استفاده شود باید هزینه کل روز را پرداخت نمود٬ شروع به جوشکاری کامل کند.
برای همین است که پایداری ساختمان فلزی در چند روز اول که جوشکاری ها هنوز نیمبند هستند بسیار کم است. بلای جان این وضعیت٬ باد است. بله وزش باد. تصور اینکه یک ساختمان به خاطر وزش باد فرو بریزد بسیار وحشتناک است. چه باید کرد؟
خب٬ این خودش یک بحث علمی را میطلبد. آیا تابه حال به واژه "بارهای حین ساخت" (Construction Loads) برخورده اید؟ اساس قضیه اینست که تکنولوژی ساخت نیز علاوه بر بارهای اعمالی بر سازه٬ ممکن است بارهای جدیدی را به سازه اعمال کند. مثلاً در مبحث پل سازی٬ اگر برای ساخت پل مجبوریم که از تکنولوژی ساخت خاصی استفاده کنیم٬ شاید که لازم باشد سازه را برای یک بارگذاری جدید که ریشه آن فقط و فقط روش ساخت است طراحی کنیم. حالا جالب است که بعضی مواقع این بارها هستند که در طراحی سازه حاکم می شوند. بهر حال٬ می توان یک تحقیق علمی خوب در این زمینه مربوط به مسئله ای که اشاره شد انجام داد. اما اگر بخواهیم این مسئله را بصورت تقریبی و تجربی حل کنیم٬ بهتر است که دستورالعمل های ساده ای را رعایت کنیم.
- به هواشناسی اهمیت دهیم. روزهایی که وزش باد زیاد است (Windy Weather) از الم کردن سازه اجتناب کنیم.
- اگر که مجبور به ادامه کار در حین وزش باد هستیم در طول برپاسازی به ارتفاع و عرض سازه عمود بر جهت وزش باد (سطح بادگیر سازه) دقت کنیم. طوری باید کار را پیشرفت داد که همواره این عامل حداقل باشد.
- اگر در یک سایت با محوطه باز هستید احتمال تغییر جهت باد به نفع خود با آرایش و چیدمان مهندسی و حساب شده ماشین آلات کانتینرها و هر چیز دم دستتان که دارای حجم و سطح مناسبی است را بررسی کنید.
- استفاده از حائل برای افزایش پایداری هم گزینه مناسبی است.
- از علم مهندسی سازه نیز استفاده کنید. در حین الم سازی سازه دقت کنید که اگر بعضی از اتصالات کامل جوشکاری شوند می توانید حداقل یک سازه معین پایدار داشته باشید. اکنون باید مطمئن باشید که سازه معین انتخابی شما پایدار است.
- موارد دیگری که نسبت به جایی که شما هستید احتمالاً وجود دارند که شما باید از خلاقیت خود کمک بگیرید.
انواع اتصالات در جوشکاری
مراحل اجرایی جوشکاری قوس الکترود دستی
آلودگی ها از قبیل چربی، کثافات، رنگ، اکسیدها و پوسته ها از لبه های مورد جوش حداقل تا فاصله 15mm از هر طرف قطعه. اصولاً کار به کمک سنگ زنی، برس زنی و سمباده انجام می گیرد. روش شیمیایی بیشتر برای زدودن چربی ها می باشد.
جوشکاری (Beveling): متناسب با ضخامت ورق و شرایط کار و نهایتاً به کمک استانداردها لبه سازی انجام می شود. برای ورق های ضخیم از لبه سازی (Beveling) دو طرفه و برای ورق های با ضخامت متوسط از لبه سازی یک طرفه استفاده می شود. مسلماً شیار (Groove) نیز می تواند برای قطعات با ضخامت متوسط از یکطرف و برای قطعات ضخیم در دو طرف قطعه ایجاد شود. 1-برطرف کردن کلیه مواد زائد، ناخالصی ها، 2- یخ زدن لبه های مورد
زاویه پخ و شعاع انحناء تحتانی لبه ها بر حسب حساسیت به ترک، پیچیدگی، وزن قطعه در هنگام جوشکاری، نوع الکترود، مهارت جوشکار و هزینه یخ سازی انجام می گیرد. مثلاً لبه سازی به صورت لاله فلز جوش متری نسبت به لبه سازی به صورت V نیاز دارد. یا لبه سازی به شکل V به بعضی ترک خوردگی ها نسبت به شکل لاله (U) حساس تر است و یا قطعات لبه سازی شده از دو طرف نسبت به قطعات لبه سازی شده از یک طرف حساسیت کمتری به پیچیدگی دارند.
البته بعضی اوقات از شکل ظاهری قطعات می توان استفاده کرده و لبه سازی انجام نمی دهند.
لبه سازی معمولاً به کمک سنگ زنی، ماشین کاری و یا با استفاده از Totch و یا قوس انجام می گیرد که هر یک مستلزم هزینه می باشد و به هزینه جوشکاری افزوده می گردد.
3- استقرار اجزاء در کنار یکدیگر برای عملیات جوشکاری:
ترجیحاً استقرار قطعات را طوری کنار یکدیگر فراهم می سازند که راحت ترین موقعیت (Position) برای جوشکاری آنها تامین گردد. در این راستا می توان از گیره، نگهدارنده و وضعیت دهند ها استفاده نمود که اکثراً شرایط کار را خیلی ساده می کنند.
4- تک بندی (Tack Weld): قطعات در فواصل مناسب بطوریکه از پیچیدگی آنها جلوگیری به عمل آید و پیچیدگی آنها به حداقل برسد نسبت به یکدیگر با خال جوش کنار هم استقرار می یابند.
5- عملیات جوشکاری
انتخاب الکترود و تنظیم آمپر و قراردادن کار در موقعیتی که جوشکار احساس راحتی کند. تنظیم آمپر اصولاً روی تکه قراضه ای انجام می گیرد.
پس از راه اندازی قوس و تنظیم آمپر، قوس را به داخل محل اتصال جهت می دهند تا فلز جوش در محل اتصال رسوب داده می شود. لذا جوشکار حرکت های زیر را بایستی همزمان به طور یکنواخت و قابل کنترل انجام دهد این حرکت ها عبارتند از:
الف) تثبیت فاصله نوک الکترود با سطح مذاب حوضچه. در حقیقت الکترود را باید به سمت حوضچه در اثر مصرف پایین آورد.
ب) حرکت الکترود و قوس در سرتاسر مسیر جوش که در اصل تعیین کننده سرعت جوشکاری است. این حرکت توام با حرکت های زیگزاگی یاموجی شکل است که هر جوشکار بر حسب عادت یک نوع حرکت را انجام می دهد.
حرکت موجی الکترود سبب می گردد تا سرباره به کناره ها جارو گردد، البته این حرکت بایستی طوری انجام گیرد که سرباره در جوش حبس نشود و زاویه الکترود نسبت به قطعه و زاویه کاردرست انتخاب شود.
قطع قوس به منظور تعویض الکترود بایستی به آرامی انجام گیرد یعنی الکترود به آهستگی به عقب کشیده شود تا عیب دهانه آتش فشان در جوش بوجود نباید بایستی الکترود را به طرف عقب حرکت داد و همزمان فاصله قوس را زیاد کرد تا قوس خاموش شود. الکترود بعدی که مورد استفاده قرار گیرد ابتدا بایستی انتهای حوضچه سنگ بخورد و جوش از جلو شروع شود و به طرف عقب برگردد و مجدداً ادامه یابد. محل تعویض الکترود منبع جدی برای بوجود آمدن عیوب جوش از قبیل سرباره، حباب گاز و فقدان ذوب کامل می باشد.
در جوشکاری چند پاسه بایستی سرباره از روی هر پاس بطور کامل تمیز گردد و سپس جوشکاری در پاس های بعدی انجام گیرد. هر پاس حداقل 3/1 پاس زیری را می پوشاند.
زاویه کار (Work Angle)
زاویه بین الکترود با خط عمود بر جوش در صفحه عرضی را زاویه کار می گویند.
زاویه راهنما (Lead Angle)
زاویه الکترود با خط عمود بر جوش در صفحه طولی را زاویه راهنما می گویند. زاویه الکترود سبب می گردد تا جوشکار بتواند حفره کاسه ای شکل قوس را مشاهده نماید، علاوه بر آن نیروی قوس سبب می گردد تا سرباره بطور ناخواسته بطرف جلو حرکت کند و همچنین از بروز گودافتادگی کنار جوش (Undercut) جلوگیری می کند. جوشکار بایستی در انتخاب زاویه کار و زاویه راهنما انتخاب صحیحی انجام دهد.
دسترسی به ماشین جوشکاری: سعی میشود ماشین جوشکاری تا حد امکان در دسترس جوشکار قرار گیرد تا از مزاحمت کابل ها و تداخل آنها اجتناب شود. که به تازگی با استفاده از کنترل از راه دور جوشکار می تواند شدت جریان جوشکاری را خود از محل جوشکاری تنظیم نماید.
فضای کارگاه: جوشکاری در فضای بسته انجام نمی گیرد مگر آنکه تهویه کافی و پرقدرت بر رویفضا تعبیه شده باشد.
نحوه بسته بندی و نگهداری الکترود: معمولاً الکترودها را در بسته های به صورت Hermetically airtight به بازار عرضه می کنند.
بایستی در نگهداری الکترودها در انبار دقت لازم به عمل آید و آنها را در محلی دور از رطوبت، آب، باران، گرد و خاک، دود، گریس و چربی نگهداری نمود. (جای خشک بهترین محل است) و اصولاً الکترود را نباید در انبار روی زمین انباشت نمود بهترین جا قفسه می باشد.
وسایل مورد نیاز:
برای فولادهای کربن استیل Wire Brush، Chipping Hammer، Helmet، برای فولادهای زنگ نزن و زنگ زن استفاده می کنند. Wire Brush Chipping Hammer Face Shield، Hand Shield، Gloves، Photo Sensitive Lens، Leathers نیز استفاده می شود.
گذشته از وسائل یاد شده ایمنی نیز در جوشکاری بایستی مورد توجه قرار گیرد. مثلاً جلوگیری از سقوط جوشکار بخاطر برق گرفتگی، همچنین در هنگام جوشکاری گازهای مضری نظیر اوزنبهخاطر اشعه ماوراء بنفش، No2 (Nitrogen dioxide) و Phosgene Gas و همچنین اشعه ماوراء بنفش بوجود می آیند که برای پوست و تنفس مضر هستند. O3
معایب و محدودیتهای روش SMAW
1- با کوتاه شدن الکترود، جوشکار باید الکترود را تعویض نماید و این امر باعث کاهش سرعت وراندمان جوشکاری می شود.
2- شدت جریان جوشکاری بدلیل زیاد بودن طول الکترود محدود است. آمپرهای بالا مانند آنچه در تفنگهای اتوماتیک یا نیمه اتوماتیک استفاده می شود غیر عملی است زیرا فاصله بین قوس و نقطه تماس الکتریکی در نگهدارنده الکترود (طول الکترود) زیاد بوده و شدت جریان جوشکاری بوسیله مقاومت حرارتی زیاد الکترود محدود می شود. درجه حرارت الکترود نباید از درجه حرارتشکست پوشش (Break Down) بیشتر شود زیرا مواد شیمیائی موجود در پوشش با یکدیگر یا با هوا واکنش کرده و وظیفه خود را بخوبی در قوس انجام نمی دهند.
خطاهاى جوشکارى اتصالات در ساختمانهاى فولادى
1- مقدمه
با وجود تجربه تلفات و خسارات سنگین زلزله هاى اخیر مانند زلزله هاى منجیل و بم، احتمال جدى وقوع زمین لرزه هاى بزرگ در بیشتر مناطق پر جمعیت کشور و نیاز جدى به اعمال کنترل کیفى در طراحی و اجرای ساختمانها، متاسفانه هنوز توجه کافی به ساخت و ساز صحیح نشده است . از نظر علم مهندسى زلزله، در حال حاضر ساخت بناهای مقاوم در برابر زلزله امکان پذیر است، لیکن عملا به دلیل یکسری مشکلات اجرائی رسیدن به ساختمانهای مقاوم تضمین نمی گردد.
مشکل اصلی آسیب پذیرى لرزه ای ساختمانها حتی نمونه های جدید الاحداث در ایران، عدم استفاده صحیح از دانش فنی در مراحل طراحی و اجرا می باشد. دستورالعملهای اتصالات جوشکاری شده و ضوابط طراحی ساختمانهای فولادی، گاهی در طراحی و اجرا سهل انگاری میشود. لذا بایستی سطح معلومات فنی این افراد افزایش یافته و نیز مکانیزمی براى اعمال قاطعیت اجرایی و کنترل امر در نظر گرفته شود و البته طوری که حقوق مهندس ناظر حفظ شده و مسئولیتها به درستی تقسیم گردد.
ساختمانهای فولادی بخش قابل توجهی از ساخت و ساز در ایران را تشکیل میدهند و یکی از مهمترین موضوعات در هر ساختمان فولادی، کنترل جوشکاری آن میباشد. اهمیت این امر در زلزله های اخیر نتمان داده شده است که خسارات اساسی پس از بریدن جوش اتصال عضو سازه ای مدید میآید
جوشها در همه بخشها بایستی منطبق بر اطلاعات نقشه بوده و از لحاظ بعد و طول جوش و کنترل کیفیت لازم بررسی گردد. در استاندارد 2800، آزمایشات اولتراسونیک و رادیوگرافى براى کنترل اتصالات جوشی قابهای خمشی ویژه اجباری شده است که البته بسته به تشخیص مهندس ناظر در سایر حالات حتی در ساختمانهای معمولی نیز باید انجام گردد. در این مقاله، ضمن مروری بر عیبهای معمول جوشکاری در اجرای ساختمانهای فولادی، روشهای بازرسی و کنترل کیفیت جوش ارائه میگردد.
عیبها و ناپیوستگى های معمول در جوشکاری
یکی از مهمترین وظایف بازرس یا تیم کنترل کیفی جوش، ارزیابی حقیقی جوشها به منظور بررسی مناسب بودن آنها در شرایط بهره برداری و در واقع تعیین هر گونه کمبود و نیز نامنظمی در جوش یا قطعه جوشکاری شده که عموما ناپیوستگى نامیده میشود میباشد. در حالیکه یک ناپیوستگى، هر گونه اختلال در ساختار یکنواخت را بیان می کند، یک عیب ناپیوستگى وپژه است که مناسب بودن سازه یا قطعه را زیر سئوال می برد. شکل ناپیوستگى را میتوان به دو گروه کلی خطی و غیر خطی تقسیم نمود. ناپیوستگى هاى خطی طولی به مراتب بیش از پهنا دارند. زمانیکه در جهت عمود بر تنش اعمالى قرار گیرند، یک ناپیوستگى خطی نسبت به غیر خطی شرایط بحرانی تری را ایجاد می کند، چرا که احتمال اشاعه و در نهایت تخریب آن بیشتر خواهدبود.
ناپیوستگیهاى فلز جوش و فلز پایه
3-1 . ترکها
بحرانی ترین ناپیوستگى ها، ترکها هستند. شرایط اضافه بار باعث ایجاد ترکها و تمرکز تنش می شود. یک روش گروه بندی ترکها با مشخص کردن آنها به صورت گرم یا سرد است . همچنین ترکها را میتوان توسط جهت آنها نسبت به محور طولی جوش توصیف نمود. ترکهای طولی بعلت تنشهای انقباضی عرضی جوشکاری یا تنشهای سرویس ایجاد می شوند. ترکهای عرضی عموما به علت اثر تنشهای انقباضی طولی جوشکاری روی جوش یا فلز پایه با انعطاف پذیرى کم ایجاد می شوند. انواع مختلف ترک با توصیف دقیق موقعیتهای اجزا مختلف شامل : ترکهای گلویی، ریشه، کناره، چاله جوش، زیر گرده منطقه متاثر از حرارت و فلز پایه هستند.
ترکهای گلویی که از میان گلویی جوش یا کوتاهترین مسیر در سطح مقطع جوش گسترش می یابد، از نوع ترکهای طولی بوده و اغلب در طبقه بندی ترک گرم قراردارند.
ترکهای طولی و عرضی در جوشهای شیاری و گوشه ترکهای ریشه در فلز پایه یا در خود جوش نیز در زمره ترکهای طولی هستند. ترکهای کناره جوش در فلز پایه ایجاد شده و در کناره جوش توسعه ما یابند. ترکهای چاله جوش درنقطه پایانی ردیفهای منفرد جوش در صورت عدم مهارت جوشکار ایجاد می شوند. دسته بعدی ترکها، ترک زیر جوش به علت حضور هیدرورن است
این نوع ترک بجای فلز جوش در ناحیه تحت تاثیر حرارت به موازات خط ذوب واقع هستند.
3-2. ذوب و نفوذ ناقص
طبق تعریف، ذوب ناقص یک ناپیوستگى در جوش است که ذوب شدن بین فلز جوش و سطوح ذوب و یا لایه های جوش رخ نداده باشد. بعلت خطی بودن و انتهای نسبتا تیز آن، ذوب ناقص از ناپیوستگى های بارز در جوش است و در وضعیتهای مختلف در منطقه جوش تشکیل می شود. نفوذ ناقص معرف حالتی است که فلز جوش به طور کامل در سراسر ضخامت ورق گسترده نشده باشد. موقعیت این عیب در مجاورت ریشه جوش است . ذوب و نفوذ ناکافی به علت عدم مهارت جوشکار، شکل نامناسب اتصال یا آلودگی اضافی ایجاد می شود.
3-3. سرباره های محبوس شده
مناطقی در سطح مقطع یا در سطح جوش هستند که سرباره محافظ حوضچه جوش به طور مکانیکی درون فلز منجمد شده محبوس میشود. این سرباره منجمد شده بخشی از مقطع جوش را نمایش می دهد که فلز جوش بخوبی ذوب نمی شود. این پدیده خود سبب ایجاد بخشى ضعیف در نمونه خواهد شد. در حقیقت سرباره های محبوس شده اغلب در ارتباط با ذوب ناقص هستند.
3-4. تخلخل
این نوع ناپیوستگی در خلال انجماد جوش در اثر حبس گاز ایجاد می شود. بنابراین تخلخل را بسادگى میتوان، حفره های گاز درون فلز جوش منجمد شده دانست . به علت طبیعت کروى شکل آنها، تخلخل کمترین خطر را در میان دیگر ناپیوستگی ها داراست ولی در زمانیکه جوش باید تحمل فشارهای بالا را داشته باشد حضور تخلخل خطرناک خواهد بود. منابع مختلفی براى حضور رطوبت یا آلودگى وجود دارد که میتوان الکترود فلز پایه، گاز محافظ یا محیط اطراف را در این میان نام برد، تغییر در تکنیک جوشکاری نیز می تواند سبب ایجاد تخلخل شود.
3-5. بریدگی کنار جوش
بریدگی کنار جوش یک ناپیوستگی سطحی است که در فلز پایه مجاور فلز جوش رخ میدهد. در شرایطی عیب را داریم که فلز پایه شسته شده ولی با فلزی پر کننده جبران نمی شود. نتیجه، ایجاد یک شیار خطی با شکلی نسبتا تیز است که در فلز پایه تشکیل می شود. این عیب بعلت سطحی بودن ماهیت آن براى بارگذاری خستگی خطرناک است . بریدگی کنار جوش عموما به علت تکنیک جوشکاری نامناسب ایجاد می گردد، به ویژه اگر سرعت حرکت جوش زیاد باشد. علاوه بر این اگر گرمای جوشکاری بسیار بالا باشد می تواند سبب ذوب شدن بیش از حد فلز پایه گردد.
3-6 . پرشدن ناقص
این مورد مشابه بریدگی کنار جوش، یک ناپیوستگی سطحی است که به علت کمبود ماده در مقطع عرضی ایجاد میشود. تنها تفاوت در این میان این است که پرشدن ناقص در فلز جوش ولی بریدگی کنار جوش در فلز پایه یافت می شود. به بیان ساده، پرشدن ناقص، زمانی رخ می دهد که فلز پر کننده به اندازه کافی براى پرکردن اتصال جوش در دسترس نباشد. مشابه بریدگی کنار جوش، پرشدن ناقص نیز هم در سطح رویى و هم در ریشه جوش ظاهر می شود. دلیل اولیه پرشدن ناقص، تکنیک غلط جوشکاری است . مثلا سرعت زیاد جوشکاری اجازه پرشدن اتصال و هم سطح شدن آن با فلز را نمی دهد.
3-7. سررفتن
نوع دیگر ناپیوستگی سطحی جوش که از تکنیک نامناسب جوشکاری (سرعت جوشکاری خیلی آرام ) ناشی می شود، سررفتن است که در آن، فلز جوش روى فلز پایه مجاورش سر میرود و درکناره جوش، شیارى تیز را ایجاد می نماید. به علاوه اگر مقدار سررفتن به اندازه کافی زیاد باشد می تواند ترکی را که از این تمرکز تنش ایجاد می شود را مخفی نماید.
3-8. تحدب بیش از حد
این ناپیوستگی مختص جوشهای گوشه است و طبق تعریف تحدب عبارت از حداکثر فاصله از رویه محدب یک جوش گوشه تا خط واصل بین کناره های جوش است . از نقطه نظر استحکام مقدار تحدب در جوش گوشه ضروری است ولی اگر از حدی بیشتر باشد، به عنوان یک عیب تلقی می شود. این مطلب هم از نقطه نظر اقتصادی (مصرف فلز پرکننده بیشتر) و هم از نظر حضور مناطق تیز اطراف جوش به خصوص در بارگذارى خستگى مطرح می شود. دلیل ایجاد تحدب، آرام بودن سرعت جوشکاری یا تکنیک ناصحیح جوشکاری است .
3-9. لکه قوس و پاشش
لکه های قوس در نتیجه شروع قوس عمداً یا تصادفی روی سطح فلز پایه دور از اتصال به وجود میآیند. در اثر این رخداد، منطقه ای متمرکز شده از سطح فلز پایه ذوب شده و سریعاً سرد و شکننده می شود. پاشش همان ذرات فلزی پراکنده ناشی از جریان بالای جوشکاری هستند که در تشکیل جوش نقشی ندارند. از نقطه نظر بحرانی بودن، پاشش ممکن است زیاد مهم تلقی نشود، ولی در هر حال مقادیر زیاد پاشش میتوانند گرماى موضعی زیادی را به سطح فلز مشابه با اثر لکه قوس ایجاد کنند و حتی سبب تشکیل ناحیه تحت تاثیر حرارت شوند.
3-10. اعوجاج
خمیدگى یا اعوجاج از مشکلات مهم جوشکاری است که باید برطرف گردد. این مسئله در اثر انقباض که به هنگام کرم و سرد شدن پس از عملیات جوشکاری در فلز پایه و جوش بوجود میآید، شکل می گیرد. براى کنترل اعوجاج باید شرایط لازم براى جوشکاری شامل کنترل قبل، حین و بعد از جوشکاری تامین گردد.
3-11 . تورق و پارگى سراسری
این ناپیوستگی ویژه مربوط به فلز پایه است . تورق در اثر حضور آلودگى و ناخالصى غیر فلزی موجود درزمان تولید فولاد ایجاد می شود. این ناخالصی ها به طور طبیعی اکسیدی هستند که در زمانیکه فولاد هنوز مذاب است تشکیل شده و در خلال عملیات بعدى نورد کشیده شده و موجب تورق می شوند. نوع دیگر ناپیوستگی مربوط به پارگی سراسری است و زمانی رخ می دهد که در جهت تمام ضخامت در اثر جوشکارى تنشهاى انقباضى بزرگى ایجاد شده باشد. پارگی عموما موازى سطح نورد شده زیر فلز پایه و معمولآ موازى مرز ذوب جوش رخ می دهد. پارگی سراسرى یک ناپیوستگی است که مستقیما به طرز قرار گیرى اتصال مرتبط می شود.
3. جابجا شدن و ناپیوستگی هاى ابعادى
در اثر سوارکردن و مونتاژ غلط اجزاى مورد جوش در کنار یکدیگر، جابجایى بصورت هم محور نبودن دو سطح قطعه کار در جوشهای لب به لب است که در مواردى با برشکارى رفع می شود، اما در بیشتر مواقع باید جوش را بریده و مجددا عملیات جوشکاری بادقت تکرار شود. ناپیوستگی هاى ابعادى، نقائص شکل یا ابعاد هستند و هم درجوش و هم در سازه جوش شده بروز مى کنند.
آزمایشهای جوش
4-1. ارزیابى جوشکار
آزمونى که صلاحیت جوشکار را براى اجراى ضوابط آیین نامه اى تایید می کند، آزمایش تشخیص صلاحیت یا ارزیابى جوشکار و یا آزمون کیفیت اجرا خوانده می شود. این ارزیابى مشخص می کند که ایا جوشکار دانش و مهارت لازم را در بکارگیرى و اعمال دستورالعمل جوشکارى مدود در رابطه با رده بندى کارى خود دارد یاخیر. ارزیابى جوشکار ممکن است با تجهیزات جوشکارى دستى و یا با تجهیزات جوشکارى تمام اتوماتیک انجام شود.
روشهاى آزمایشى که کیفیت یک جوش را تعیین می کند، در سه طبقه بندى بسیار وسیع قرار می گیرد. 1-آزمایش هاى غیر مخرب، 2- آزمایشهاى مخرب و 3- بازرسى عینى .
4-2. آزمایشهاى غیر مخرب
هدف از این آزمایشها، بازرسى و تشخیص عیوب مختلف جوش (سطحى وعمیق) و تایید آن می باشد، بدون اینکه قطعه جوش داده شده غیر قابل استفاده شود. اگر آزمایش نشان دهد که محلی از جوش معیوب است می توان از طرفین محل مذکور به اندازه لازم برداشته و با جوش مجدد اتصال کاملی را به دست آورد .
4-2-1. آزمون ذرات مغناطیسى
آزمون ذرات مغناطیسى یکى از آسانترین آزمایشهاى غیر مخرب جوشکارى است . این روش جوش را براى معایبى از قبیل ترکهاى سطحى، ذوب ناقص، تخلخل، بریدگى کنار جوش، نفوذ ناقص ریشه جوش و اختلاط سرباره کنترل می کند. این آزمایش محل ترکهاى داخلى و سطحى بسیار ریز را براى رویت با حشم غیر مسلح آشکار میکند. قطعه مورد آزمایش با استفاده از جریان الکتریکى، یا قراردادن آن در داخل یک سیم پیچ مغناطیسى می گردد. سطح مغناطیسى شده قطعه با لایه نازکى از یک گرد مغناطیسى نظیر اکسید آهن قرمز پوشده می شود و این لایه گرد در صورت وجود یک عیب سطحى یا داخلى در داخل حفره یا ترک مربوطه فرو می رود.
4-2-2. بازرسى با مواد نافذ
بازرسى با مواد نافذ یکى از شیوه هاى غیر مخرب براى محل یابى معایب سطحى می باشد. سطح مورد بازرسى باید ابتدا از لکه هاى روغن، گریس و مواد ناخالص و خارجى تمیز شود. سپس ماده رنگى مورد نظر بر روى سطح پاشیده شده و در داخل ترکها و سایر ناهمواریهاى نفوذ می کند. رنگ اضافى از روى سطح پاک شده و سپس یک ماده فوق العاده فرار حاوى ذرات ریز سفید رنگ بر روى سطح پاشیده می شود. تبخیر مایع فرار باعث برجاى ماندن گرد خشک سفید رنگ بر روى ماده قرمز نفوذ کرده در ترک می گردد و بر اثر عمل مویینگى، ماده قرمز از ترک بیرون کشیده شده و پودر سفید کاملا قرمز می شود.
4-2-3. آزمون فراصوتى
آزمون فراصوتى قادر به تشخیص معایب داخلى بدون نیاز به تخریب قطعه جوش شده می باشد. موج هاى فراصوتى از داخل قطعه مورد آزمایش عبور داده می شوند و با هرگونه تغییر درتراکم داخلى قطعه منعکس می شوند. امواج منعکس شده (پژواک ها) به صورت برجستگى هایى نسبت به خط مبنا، بر روى صفحه نمایش دستگاه ظاهر می شوند. هنگامى که عیب یا ترک داخلى توسط واحد جست و جو پیدا شود تولید ضربان سومی می کند که بین ضربان اول و دوم بر روى صفحه نمایش ثبت می شود. بنابراین مشخص می شود که این عیب بین سطوح بالاو بایین مصالح (در داخل جسم مصالح ) می باشد.
4-2-4. آزمایش پرتونگاری
پرتونگاری یکى از روشهاى آزمایش غیر مخرب است که نوع و محل عیوب داخلى و بسیار ریز جوش را نشان میدهد. پرتو رادیویى در ضخامت فلز نفوذ کرده و پس از عبور این ضخامت لکه اى بر روى صفحه فیلم ایجاد می کند. میزان جذب پرتوهاى رادیویى توسط مواد مختلف متفاوت است . نفوذ گل، حفره کازى، ترکها، بریدگى هاى کناره جوش و قسمتهاى نفوذ ناقص جوش تراکم کمترى نسبت به فولاد سالم دارند. بنابراین در حوالى این قسمتها پرتو بیشترى به سطح فیلم می رسد و عیوب فلز جوش، به صورت لکه هاى تاریکى بر روى فیلم ثبت می شوند.
4-3. آزمایشهای مخرب
این آزمایشهاى مکانیکى نمونه جوش شده جهت تعیین مقاومت و سایر خواص مکانیکى، نسبتا ارزان قیمت بسیار کاربردى هستند. به همین جهت در سطح وسیعى براى ارزیابى و تایید دستوالعمل جوشکارى و صلاحیت جوشکار به کار می روند.
نتیجه گیرى
ساختمانهاى فولادى بخش قابل توجهى از ساخت و ساز در ایران را تشکیل می دهند و یکی از مهمترین موضوعات در هر ساختمان فولادى بویژه از نقطه نظر مقاومت لرزه اى، کنترل جوشکارى آن میباشد. جوشها در همه بخشها بایستى منطبق بر اطلاعات نقشه بوده و از لحاظ بعد و طول جوش و کنترل کیفیت لازم بررسى گردد. در این خصوص حتى ممکن است در یک ساختمان فولادى کوچک به انجام آزمایشات غیر مخرب (NDT) بر روى جوش نیاز باشد. در استاندارد، 2800، آزمایشات اولتراسونیک و رادیوگرافى براى کنترل اتصالات جوشى قابهاى خمشى ویژه اجبارى شده است که البته بسته به تشخیص مهندس ناظر در سایر حالات نیز انجام میگیرد.
انواع و روش های جوشکاری
جوشکاری فلزات رنگین با گاز استیلن یا کاربید ( یا فلزات غیر آهنی)
فلزات غیر آهنی یا فلزات رنگی به فلزاتی گفته می شود که فاقد آهن و یا آلیاژهای آن باشند مانند مس – برنج – برنز- آلومینیوم- منگنز- روی و سرب تمام فلزات رنگین را با کمی دقت و مهارت و آشنائی با اصول جوشکاری می توان جوش داد و برای جوشکاری این نوع فلزات بایستی خواص فلز را در نظر گرفت.
جوشکاری مس با گاز
بهترین طریقه برای جوشکاری مس جوشکاری با اکسیژن است ( جوش اکسیژن = اتوگن= استیلن= کاربید اصطلاحات مختلف متداول می باشند) ضمناً می توان جوشکاری مس را با قوس الکتریک یا جوش برق نیز انجام داد. ورقه های مس را مانند ورقه های آهنی برای جوشکاری آماده می کنند یعنی سطح بالائی را تمیز نموده و از کثافات و روغن پاک نموده و در صورت لزوم سوهان می زنند. ولی چون خاصیت هدایت حرارت مس زیادتر است باید مقدار آمپر را قدری بیشتر گرفت. بهتر است همیشه با قطب مستقیم جوشکاری را انجام داد ( با جریان مستقیم و الکترود مثبت) زاویه الکترود نسبت به کار مانند جوشکاری فولاد است. طول قوس حداقل باید 10 تا 15 میلی متر باشد، برای جوشکاری مس می توان از الکترودهای ذغالی استفاده کرد. الکترودهای جوشکاری مس بیشتر از آلیاژ مس و قلع و فسفر ساخته شده اند و گاهی نیز از الکترودهای که دارای فسفر- برنز- سیلکان یا آلومینیوم هستند استفاده می کنند چون انبساط مس در اثر گرم شدن زیاد است فاصله درز جوش را در هر 30 سانتیمتر در حدود 2 تا 3 سانتیمتر زیادتر در نظر می گیرند. خمیر روانساز مس معمولاً در حرارت 700 تا 1000 درجه ذوب می شود و به صورت تفاله (گل جوش) سبکی روی کار قرار می گیرد و از تنه کار به علت کف کردن در روی کار نباید استفاده شود. بدون روانساز هم می توان مس را جوش داد و معمولاً از براکس استفاده می گردد. مس را به وسیله شعله خنثی جوش دهیم تا تولید اکسید مس نکند چون ضریب هدایت حرارت مس زیاد است باید پستانک جوشکاری مشعل 1 تا 2 نمره بیشتر از فولاد انتخاب شود. بهتر است مس را قبل از جوشکاری گرم نمائیم و با سیم جوشکاری مخصوص جوش داد برای جوشکاری صفحه 5 میلیمتری سیم جوش 4 میلیمتری کافی است و از وسط ورق شروع به جوشکاری می نمائیم و وقتی فلز هنوز گرم است روی آن چکش کاری می شود تا استحکام درز جوش زیاد شود.
جوشکاری سرب
در این نوع جوشکاری بیشتر از گاز هیدروژن و اکسیژن استفاده می گردد. در جوشکاری سرب احتیاج به گرد مخصوص نیست ولی باید قطعات کار را قبل از جوشکاری کاملاً صیقلی نموده سیم جوش سرب باید کاملاً خالص باشد چون سرب مذاب بسیار سیال می باشد. لذا جوشکاری درزهای قطعات سربی که به وضع قائم قراردارند بسیار دشوار و مستلزم مهارت و تجربه زیاد است.
جوشکاری چدن با برنج یا لحیم سخت برنج
چدن را می توان با برنج جوش داد. قطعات چدنی را باید همان طوری که برای جوشکاری با سیم جوش چدنی آماده می شوند برای برنج جوش آماده ساخت. لبه های درز جوش را باید به وسیله سوهان یا ماشین تراشید و هیچگاه لبه های درز قطعات چدنی را با سنگ سمباده پخ نزنید. زیرا ذرات گرافیت روی ذرات آهن مالیده می شوند و لحیم سخت خوب به چدن نمی چسبد. قطعات چدنی را قبل از شروع به جوش دادن حدود 210 تا 300 درجه سانتی گراد گرم کنید و گرد جوشکاری مخصوص چدن به کار برید تا بهتر به هم جوش بخورد.
نقطه ذوب سیمهای برنجی باید در حدود 930 درجه سانتی گراد باشد. سیمهای برنجی که برای جوش دادن قطعات چدنی به کار می روند دارای مقدار زیادی مس است و کمی نیکل نیز دارند . نیکل اتصال لحیم را به چدن آسان می کند و نقطه ذوب زیاد آن موجب سوختن گرافیت درز جوش می شود . در جوشکاری چدن با برنج از شعله ملایم پستانک بزرگ با فشار کم استفاده کنید. اگر فشار شعله زیاد باشد گرد جوشکاری از درز خارج می شود و در نتیجه قطعات چدنی خوب به هم جوش نمی خورند. قطعات چدنی را باید پس از جوشکاری در محفظه یا جعبه ای پر شن یا گرد آسپست قرار داد تا بتدریج خنک شود و سبب شکنندگی و ترک و سخت شدن چدن نگردد.
جوشکاری منگنز
از منگنز به صورت خالص استفاده نمی شود در جهت عکس از آلیاژهای ماگنزیوم استفاده می شود که برای ریختگی فشاری از آن استفاده می گردد . به جای آلیاژهای Mg. Mn و Mg. Al و Mg AlZn امروزه از آلیاژهای مخصوصاً محکم Zr و Th استفاده می شود. برای جوشکاری ماگنزیوم و آلیاژهای آن از همان شرایط جوشکاری آلومینیوم استفاده می گردد. قابلیت هدایت حرارت زیاد و انبساط سبب پیچش زیاد کار می شود. ماگنزیوم در درجه حرارت محیط به سختی قابل کار کردن است و در 250 درجه می توان به خوبی کار گرد.
جوشکاری برنج با گاز
برنج مهمترین آلیاژ مس است و از مس و روی و گاهی قلع و مقداری سرب تشکیل می شود، این فلز در مقابل زنگ زدگی و پوسیدگی مقاوم است. چون روی در حرارت نزدیک ذوب برنج تبخیر می گردد بنابراین جوشکاری با این فلز مشکل می باشد. برنج از 60 درصد مس و 40% روی و گاهی مقداری سرب تشکیل شده است. درموقع جوشکاری روی به علت بخار شدن و اکسید روی محل جوش را تیره کرده و عمل جوشکاری را مشکلتر می نماید. ضمناً گازهای حاصله خطرناک بوده و باید از محل کار تخلیه گردند. درموقع جوشکاری روی حرکت دست بسیار مهم است و باید حتی الامکان سرعت دست را زیاد کرده وگرده جوش کمتری ایجاد نمود تا فرصت زیادی برای تبخیر روی نباشد. برنج را می توان با الکترودهای گرافیتی و معمولی جوشکاری نمود، درجوشکاری برنج از قطب معکوس استفاده می شود. فاصله قوس الکتریکی باید حداقل 5 تا 6 میلیمتر باشد. برنج ساده تر از فولاد و چدن و مس جوش داده می شود و استحکام و قابلیت انبساط آن درمحل درز جوش بسیار خوب است. توجه شود چون انقباض و انبساط برنج زیاد است نمیتوان به وسیله چند نقطه جوش به هم وصل کرد بلکه بایستی به کمک بست هائی که در حین جوشکاری می توان آنها را به هم متصل نمود از پیچیدگی جلوگیری شود. توجه شود که در جوشکاری از سیمهای مخصوص جوشکاری برنج که مقدار مس آن 42 تا 82 درصد است استفاده نمائید و برای جلوگیری از اکسیداسیون از گرد جوشکاری استفاده می شود و از استعمال تنه کار در جوشکاری برنج باید خودداری شود زیرا درز جوش را خورده سوراخ سوراخ و متخلخل می سازد و شعله را باید طوری تنظیم کرد که اکسیژن آن از استیلن بیشتر باشد زیرا روی در حرارت 419 درجه ذوب و در 910 درجه تبخیر می شود و رسوبی از روی و اکسید روی در کنار درز جوش به وجود می آید. مقدار اکسیژن شعله بستگی به نوع آلیاژ دارد و می توان قبلاً قطعه ای از آن را به طور آزمایشی جوش داد و اگر درز جوش سوراخ و خورده نشد خوب است. و اکسیژن زیاد هم باعث کثیف شدن جوش می شود . ورقهای نازکتر از 4 میلیمتر را از راست به چپ و ورقهای ضخیم تر از 4 میلیمتر را از چپ به راست جوش می دهند. به چکش کاری و خروج دود خطرناک و استفاده از ماسک مخصوص وباز نمودن پنجره وهواکش باید توجه نمود.
جوشکاری فولاد زنگ نزن با گاز
قابلیت هدایت حرارت فولاد زنگ نزن کمتر از فولاد معمولی می باشد و می توان سر مشعل را کوچکتر انتخاب کرد. شعله جوشکاری باید برای جوش فولاد زنگ نزن خنثی باشد زیرا اکسیژن یا استیلن اضافی با عناصر تشکیل دهنده فولاد زنگ نزن ترکیب شده و درز جوش خورده پس از مدتی زنگ می زند . روانساز جوشکاری فولاد زنگ نزن را به صورت خمیر در آورده روی درز جوش می مالیم . سیم جوش باید حتی المقدور از نوع خود فولاد زنگ نزن انتخاب شود و بهتر است تسمه باریکی از جنس همان فولادی که باید جوش داده شود را بریده و به جای سیم جوشکاری استفاده کرد. در روش جوشکاری این فولاد مشعل را باید طوری نگهداشت که زاویه آن نسبت به کار بین 80 تا 90 درجه باشد . زاویه سیم جوش در حدود 20 تا 40 درجه است وسیم جوشکاری را جلوی مشعل نگذارید تا همزمان با لبه کار ذوب شود و نوک مخروطی باید با ناحیه مذاب تماس داشته باشد تا از اکسیده شدن فلز جلوگیری کند. و شعله را نباید یک دفعه از کار دور نمود زیرا درجه انبساط فولاد زنگ نزن بیشتر از فولاد معمولی است و بابست های مخصوص از پیچیدن و کج شدن آن در موقع جوشکاری باید جلوگیری کرد فاصله لبه کار را باید برای هر 30 سانتیمتر 3 الی 4 میلیمتر بیشتر در نظر گرفت. پس از تمام شدن کار جوشکاری به وسیله برس و شتشو مواد اضافی تفاله و روانساز و یا گرد جوشکاری اضافی را باید کاملاً تمیز کرد و بر طرف نمود.
جوشکاری فولادهای مولیبدونی
وقتی که به فولاد مولیبدون اضافه شود مقاومت آن را بالا می برد مخصوصاً در حرارتهای زیاد ، بنابراین موارد استعمال این نوع فولاد بیشتر در لوله هائی که تحت فشار و حرارت زیاد باشد بیشتر است. بعضی از فولادهای مولیبدونی دارای مقداری کرم نیز هستند این آلیاژ را که مولی کرم می نامند بیشتر در ساختن قطعات مقاوم هواپیما به کار برده می شوند. جوشکاری این فولاد مانند جوشکاری آهن می باشد با این تفاوت که برای مقاوم بودن جوش باید از الکترود نوع E_7010 و E_7012 و E_7020 استفاده شود و برای قطعات ضخیم که گرده های پهن مورد احتیاج است می توان از فولادهای قلیائی (E_7016 ، E_7015 (LOWHYDROGE استفاده نمود. در مورد جوشکاری ورقهای 5 میلیمتر و ضخیمتر لازم است بعد از جوشکاری 1200 الی1250 درجه فارنهایت گرم کرده و برای ضخامت 5/12 میلیمتر به مدت یک ساعت گرم نگهداشت و بعد از آن باید قطعه به آهستگی سرد نمود به طوری که در هر ساعت 200 الی 250 درجه فارنهایت از حرارت آن کاسته شود وقتی که قطعه به 150 درجه فارنهایت رسید بعد می توان قطعه را در هوای معمولی سرد کرد.
جوشکاری مونل واینکونل
فلز مونل آلیاژی است از 67 % نیکل 30% مس و مقدار کمی آهن و آلومینیوم ومنگنز.
فلز اینکونل آلیاژی است از 80% نیکل ، 15% گرم و 5% آهن. این دو فلز به علت مقاومت زیادی که در مقابل زنگ زدگی دارند برای ساختن تانکر و ظروف حامل مایعات به کار می روند. مونل و اینکونل را می توان با الکترودهای پوشش دار به آسانی آهن جوشکاری کرد.
بنابراین جوشکاری این فلزات در تمام حالتها امکان پذیر است ولی بهتر است که درحالت تخت عمل انجام گیرد. قطعاتی که ضخامت آنها کمتر از 5/1 میلیمتر است نباید با قوس الکتریکی جوشکاری نمود. برای جوشکاری مونل واینکوئل باید عملیات زیر را انجام داد.
قشر نازک اکسید تیره رنگ را از نقاطی که باید جوشکاری کرد به وسیله برس یا سمباده پاک نمائید.
به گرم کردن قبلی احتیاجی نیست.
از الکترودهای با پوشش ضخیم استفاده به عمل آید.
درمورد جوشکاری حالت تخت زاویه الکترود نسبت به خط قائم درجه و در مورد حالتهای دیگر الکترود عمود بر صفحه باید باشد.
– گرده های باریک ایجاد گردد.
جوشکاری طلا
جوشکاری طلا به طریقه DC باجریان مستقیم انجام میگرد. الکترود را به قطب منفی وصل می نمائیم و یا با جریان فرکانس زیاد جریان متناوب کار میکنیم . ضمناً می توان برای جوشکاری طلا از طریقه جوشکاری نقطه جوش استفاده کرده که با الکترود و لفرامی عمل می نماید و پس از جوشکاری به وسیله صیقل نمودن با الکل کار را براق می نمائیم . ضمناً به وسیله جوشکاری کند پرسی نیز می توان طلا راجوش داد. جوش دادن متداول با شعلهای ریز و دقیق شبیه جوشکاری نقطه جوش می باشد.
جوشهای بی کیفیت ساختمانها
ساختمان ها اغلب به وسیله سازندگان غیرمتخصص و غیرمتعهد ساخته می شود. بنابراین رعایت نکردن الزامات کیفی در ساخت سازه‌ها و ساختمانها تعجب‌آور نیست. این بخشی از گفته‌های مهندس علی امامیان استاد دانشگاه است. وی در خصوص «اهمیت جوش و بازرسی جوش» در سازه و ساختمان معتقد است: « فقدان نظارت صحیح و نبود آیین‌نامه‌های مدون و استاندارد از یک سو و نبود احساس نیاز به حضور مهندس و بازرسی جوش در سازه‌های فلزی از طرف دیگر موجب شده تا کیفیت ساخت کاهش یابد.»
به گفته وی آگاه نبودن مجریان، ناظران و پیمانکاران به علم مهندسی جوش و اعتقاد نداشتن به ضرورت حضور بازرسان جوش به عنوان یک فرآیند ویژه، اطلاعات و اصطلاحات اشتباه و دور از هر گونه پشتوانه علمی را در صنعت ساختمان رایج کرده است.
«در حال حاضر حضور یک بازرس جوش برای کنترل و تضمین کیفیت در جوش امری دور از ذهن، لوکس و غیرعملی به نظر می‌رسد.»
به اعتقاد این استاد دانشگاه تنها یک بررسی اجمالی نشان میدهد که بی‌توجهی به این مقوله پیامدهای جانی و مالی بسیاری را به کشور تحمیل کرده است.
« اگر بم و کرمان را مورد مطالعه قرار دهیم خواهیم دید این مناطق از سالهای 1233 در معرض زمین لرزه‌های شدید بوده که البته تلفات جانی و مالی قابل توجهی به بار آورده است، با وجود تکرار این حوادث برنامه‌ریزی خاصی در بخش طراحی و ساخت و ساز در کشور انجام نگرفته است.»
وی در ادامه به بحث جوش در سازه اشاره کرده و می‌گوید: «هزینه‌های گزافی صرف انجام عملیات تعمیری و رفع اشکال در مقاطع زمانی خاص میشود و همین ما را با مسایل جدیدی مثل پیچیدگی و ضعیف شدن خواص مکانیکی در منطقه جوش و اطراف آن روبه‌رو میکند.»
راه حلی که مهندس امامیان ارائه میدهد، آموزش مهندسان ناظر، دخالت دادن مهندسان جوش و بازرسان صلاحیت دار از سوی وزارت مسکن و شهرسازی و سازمان نظام مهندسی است.
آموزش جوشکاران و انجام آزمون‌های تعیین صلاحیت از آنها و برگزاری دوره‌های آشنایی و مقدماتی، تخصصی در هر یک از مقاطع به طور زمان‌بندی شده و مداوم موارد دیگری است که امامیان بر آن تاکید میکند.
وی معتقد است در صورت بی‌توجهی به اهمیت جوش و بازرسی جوش در ساختمان دور از ذهن نخواهد بود که اتفاقات بم بار دیگر تکرار شود.
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 کار بوده که در نتیجه آن حرارت تولید می شود. باید توجه داشت که برای برقراری قوس الکتریک 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 3200 درجه سانتیگراد در کاتد و تا 3900 در آند حرارت وجود دارد. دمای حاصله در آند و کاتد برای الکترودهای فلزی حدوداً 2400 درجه سانتیگراد تا 2600 درجه تخمین زده شده است.
در این شرایط درجه حرارت در مرکز شعله بین 6000 تا 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 8/0 تا 6/0 قطر الکترود می باشد و تقریباً 90% از قطرات مذاب جدا شده از الکترود 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 نه ولتاژ.
انتخاب صحیح الکترود برای کار
انتخاب صحیح الکترود برای جوشکاری بستگی به نوع قطب و حالت درز جوش دارد مثلاً یک درز Vشکل با زاویه کمتر از 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 از الکترود 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 نظر قطر)
بایستی توجه داشت که همیشه قطر الکترود از ضخامت فلز جوشکاری کمتر باشد 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 زیادتر باشد ولی انجام آن احتیاج به مهارت فوق العاده جوشکار دارد.
همچنین انتخاب صحیح قطر الکترود 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 ماند که قدرت و استحکام جوش را به طور قابل ملاحظه ای کاهش خواهد داد. در حین جوشکاری گاهی اوقات جرقه هائی به اطراف پخش می شود که دلایل آن چهار مورد زیر است.
ایجاد حوزه مغناطیسی و عدم کنترل قوس الکتریکی
ازدیاد فاصله الکترود نسبت به سطح کار
آمپر بیش از حد یا آمپر بالای غیر ضروری
عدم انتخاب قطب صحیح برای جوشکاری
اطلاعات پاکت الکترود
مطابق استاندارد پاکت ها و کارتنهای الکترود بایستی علامت ها و نوشته 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 از استانداردهای 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 می شود.
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 جریان متناوب لازم است( با موتور ژنراتور یا ترانسفورماتور می توان جوش داد) یا هر دو و در جریان دائم نوع اتصال قطبی بایستی یا به عبارت یا علامت روی پاکت درج شود.
حالت یا 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 شدت جریان ضمن جوشکاری با توجه به عوامل مختلف انجام می شود) ضروری است. وزن الکترودها یا 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 شوند مفتولهای 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
60 = کشش گرده جوش بر حسب پاوند بر اینچ مربع
1 = حالات مختلف جوشکار ی
0 = نوع 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 دار هستند که در جوشکاری با اکسی استیلن از آنها استفاده می شوند مانند FC18 ).
در 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 پاوند بر اینچ مربع است.
Kg/mm2
علامت سوم
حالات جوش را مشخص می کند 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. الکترودهائی که 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 باشد موارد استعمال این الکترودها تنها با جریان مستقیم یا DCو با قطب معکوس می باشد. نفوذ این جوشکاری زیاد و شکل مهره های جوش آن تخت و درجه سختی گرده جوش تقریباً زیاد 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 می باشد. )
اگر علامت چهارم 2 باشد موارد استعمال الکترود با AC ، DC می باشد.نفوذ جوش متوسط و درجه سختی جوش کمی کمتر از دو گروه قبل می باشد نمای ظاهری آن 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 دو گرده 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.
موارد استعمال 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 موارد استعمال 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 پر مصرف
انواع الکترود برای جوشکاری در تمام حالات مخصوصاً سربالا
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 آهن.
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 می دهد.
انواع الکترود برای جوشکاری در تمام حالات مخصوصاً سربالا
استاندارد آما 1/421 م ج
استانداردآمریکائی: AWS.E 6013
رنگ شناسائی : انتها – زرد
الکترود با روپوش متوسط روتیلی برای جوشکاری فولادهای معمولی در ساختمان اسکلت های فلزی – خرپاها – پل سازی – در و پنجره سازی – ورق کاری و سایر کارهای آهنی – این الکترود را می توان برای جوشکاری درهمه حالات ( عمودی – افقی – و بالاسر ) استفاده نمود. محل جوش نرم است و بخوبی قابل براده برداری یا چکش کاری می باشد.
دارای گواهی از لویدز ژرمن و دانشکده پلی تکنیک تهران و هنرستان صنعتی تهران.
انواع الکترود مخصوص جوشکاری مخازن – ماشین سازی – پل سازی و کشتی سازی
استاندارد آما 4/1 + 50 ک ج
استانداردآمریکایی: AWS.E 7018/8018
رنگ شناسائی : انتها – نقره ای
الکترود قلیائی برای کارهائی که به جنس جوش فشار زیاد وارد می شود مانند مخازن دیگها – مصارف ماشین سازی – کشتی سازی – پل سازی و بناهای فولادی – قابل کار روی فولادهای ساختمانی ، 33 St ، 34 St ، 42 St ، 50 St ، 52 St ، 60 St ، 70 St و فولادهای دانه ریز با مقاومتهای 50 تا 62 کیلوگرم مثل فولادهای 50 Fb ، 50 Hsb ، 4 Mn 19 ، 5 Mn 17، 39 Bh ، 154 Dillinal ، 50 Aldur ، F 38 Sb ، 6 Fk ، 50 Hoag ، 36 Union ، 36 Bh ورقهای دیگ سازی HIII ، HII ، HI ، ورقهای لوله سازی ، 4/55 St ، 55 St ، 8/45 St ،5/45 St ، 45 St ، 8/35 St ، 35 St ، 4/35 St ، 35 St ، و فولادهای کشتی سازی A . B .C . D .E و فولادهای مقاوم در سرما N 35 TT St ، N 45 TT St ، N 45 TT St ، V 41 TT St ، N 41 TT St ، V 35 TT St و فولادهای مقاوم در کهنگی و سرما.
دارای گواهی از خط آهن دولتی آلمان فدرال و لویدزژرمن برای فولادهای ، 50 St ، 60 St ، 70 Stآزمایش شده از طرف اتحادیه مراقبتهای فنی آلمان تا منهای 80 درجه سانتیگراد.
این الکترود با پاشیدن متوسط در همه حالات به آسانی جوش می خورد. فقط الکترودهای خشک مصرف شود. با قوس کوتاه جوشکاری شده و حتی المقدور کمتر نوسان دهند. سربار آن به آسانی پاک می شود. مخصوصاً ثبات فرم آن حتی در حرارتهای کم و تنشهای نامناسب جالب توجه است.
الکترودهای مخصوص رنده های ماشین تراش و صفحه تراش یا فولادهای تنه بر
عملیات حرارتی
الف- تاباندن 5 ساعت در 820 درجه سانتیگراد
ب- آب دادن : حرارت سردکردن 1280 تا 1320 درجه سانتیگراد
وسیله سردکردن : روغن – حمام گرم – هوای خشک فشرده
حرارت حمام کردن : 500 تا 550 درجه سانتیگراد
حرارت رنگ گیری : 560 تا 580 درجه سانتیگراد
نمونه مصرف
رنده صفحه تراش طبق دین 4552 __
ساختمان یک رنده صفحه تراش نوبا :__
این فولاد بهتر از همه است زیرا دارای تمام خواص جوشکاری و آبدهی می باشد.
حتی المقدور از مصرف فولادهائی که بیش از 45/0 % و کمتر از 35/0% کربن دارند اجتناب شود.
طرز کار
الف- گرم کردن سریع 600 تا 700 درجه سانتیگراد
ب- جوش دادن
د- سائیدن مقدماتی ( در صورت تاباندن جهت نرم شدن عملیات براده برداری هم ممکن است)
هـ - آب دادن در حرارت 1280 درجه سانتیگراد ( در روغن )
و- رنگ گیری نیم ساعت در 560 درجه سانتیگراد
ز- به اندازه سائیدن
برای محدود کردن جوش روکشی قطعاتی از مس یا فلزات سبک و همچنین قطعات گرافیت پهلوی آن قرار می دهند. این قطعات کار جوش را آسان کرده و سرعت کار را زیاد می نماید.
قطعات فوق باید طوری باشند که جلوی جریان جوش را نگیرند.برای این منظور یا باید یخ خورده باشند ( 45 درجه ) و یا بین قطعات و قطعه کار 2 تا 3 میلیمتر فاصله باشد.
انتخاب قطر الکترود بسته به سطحی است که باید روکش شود.
آما 1105
رنگ شناسائی : انتها – زرد با خال نقره ای
استاندارد :آمریکائیE FE.5B
مخصوص تهیه و اصلاح لبه های افزارها مثل رنده های ماشین تراش و صفحه تراش.
آما 1105 می تواند در تهیه کارهای نو روی فولادهای ساده و در کارهای اصلاحی روی تمام افزارهای فولاد تندبر روکشی شود.
این الکترود دارای قوس آرام است و آسان هدایت می شود جنس جوش متراکم و بدون خلل و فرج بوده سخت و پر مقاومت می باشد و عملیات حرارتی لازم ندارد ولی به هر صورت با آن عملیات سخت تر خواهد شد.
جنس جوش در هر حال قابل براده برداری نیست و فقط ممکن است با سنگ سمباده سائیده شود. در جوش روکشی به روی فولاد کربن دار وقتی بهترین نتیجه حاصل می شود که به فلز مبنا حداقل حرارت لازم جهت چسبیدن جوش برسد. برای این منظور باید حتی المقدور با جریان کم جوشکاری کرد و الکترود را نوسان نداد. فلز مبنا باید قبلاً در حدود 600 الی 700 درجه سانتیگراد گرم شده باشد و هنگام جوش این حرارت حفظ شود از نظر ترکیبات خاصی که در روپوش وجود دارد با الکترود آسیب دیده نباید جوش داد.
الکترودهای روکش سخت و مقاوم در برابر فرسودگی
رنگ شناسائی : انتها – سبز با خال سفید
الکترود روپوش کلفت اوستنیتی همراه با کرم – نیکل – و مانگانز برای جوشکاری اتصالات عالی و ترک نخور- فولادهای بد جوش یا فولاد ریختگی .جوش روکشی ریل های تراموای سوزن خط آهن – زنجیرهای حرکت تراکتورهای زنجیری و امثال آن – قشر لائی پر مقاومت در روکشهای سخت مخصوصاً قسمتهای فرسوده شونده در فولاد سخت کرم دار مخصوص فولادهای ساده و آلیاژدار با استحکام زیاد- فولادهای احیا شده فولادهای زنگ نزن کرم دار فولادهای مقاوم در پوسته شدن – فولادهای سخت منگنز و فولادهای معمولی.
دارای گواهی از خط آهن آلمان فدرال برای روکشی و جوش دادن فولاد سخت منگنز آما 1090 با قوس آرام ذوب می شود در حال عادی پس از جوشکاری جنس جوش نرم و پر مقاومت است ومی تواند با عملیات سخت کننده سرد تا 400 برینل سخت گردد. جنس جوش به مقدار زیادی زنگ نزن و مقاوم در الکتروشیمی است. تا 800 درجه سانتیگراد سخت است و پوسته نمی کند.
الکترودهای مقاوم در برابر حرارت برای ساختمان تاسیسات نفتی و شیمیائی آماجی 1248 ن
رنگ شناسی : انتها – سفید با خال آبی
الکترودی است با روپوش قلیائی و با 5/0% کرم و 5/0% مولیبدن مناسب برای کار به روی فولادهای مقاوم در برابر حرارتهای زیاد و عملیات پر فشار مانند ساختمانهای مراکز جدید تاسیسات نفتی و شیمیائی.
دارای گواهی از کارخانه شل هندی. این الکترود جریان آرام و روان دارد سرباره آن آسان پاک می شود و در تمام وضعیت به آسانی کار می کند. درز آن تمیز و خوش منظره است. برای رسیدن به یک جوش بی نقص نباید الکترود را نوسان داد و همچنین باید حتی المقدور طول قوس را کوتاه نگهداشت. فقط باید الکترودهای خشک مصرف کرد. در صورت مرطوب شدن الکترودها باید آنها را دو ساعت در حرارت 150 درجه سانتیگراد خشک کرد و سپس به مصرف رساند.
پیش گرم کردن قطعه کار از 200 تا 300 درجه سانتیگراد و گرم کردن آن برای رفع تنش از 720 تا 750 درجه سانتیگراد توصیه می شود.
رنگ شناسائی : انتها – سفید با خال سفید
استاندارد : آلمانی KB^IS
الکترود قلیائی با روپوش کلفت برای جوشکاری فولادهائی که حداکثر تا 550 درجه سانتیگراد را به طور قائم تحمل می نمایند مانند دیگها- مخزن و لوله ها و فولادهای ریخته گری مخصوص جوشکاری روی فولادهای 17Mn4،19Mn5،15Mo3،HIV و فولاد ریخته گری Gs22Mo4 و فولادهای دانه ریز با مقاومت 50 تا 60 کیلوگرم بر میلی متر مربع آزمایش شده از طرف اتحادیه مراقبتهای فنی آلمان- دفتر آمریکائی و لویدژرمن.
این الکترود دارای قوس آرام و ثابت است. پاشیدن آن بسیار کم می باشد. سرباره در قطعات متوسط به آسانی پاک می شود. منظره گرده جوش تمیز است. اندازه های تا 25/3 میلیمتری آن مخصوص لایه ریز در حالات اجباری درست شده است. این الکترود به طریقه مخصوصی با دو روپوش تهیه گردیده و در تمام حالات به استثنای از بالا به پایین قابل جوشکاری است.
(فقط الکترودهای خشک را مصرف نمائید.)
الکترودهای مخصوص جوشکاری سربالا
استاندارد آما 1/322 ن ج
رنگ شناسائی : ندارد
الکترودی است برای جوشکاری در تمام حالات مخصوصاً عمودی سربالا، دارای قابلیت پل زنی خوب، با این الکترود می توان ورقهای نازک را هم بخوبی ورقهای ضخیم جوش داد. درز جوش ریز فلس بوده و بسیار تمیز است. گرده جوش کمی برجسته و بدون اثر سوختگی است. برای جوشکاری تعمیراتی و جوشکاری نوسازی در اطاق کامیون- قطعات اتومبیل – مخازن و ساختمانهای فولادی و ورقهای نازک مناسب است.
برای جوشکاری همیشه طول قوس کوتاه انتخاب کنید. در جوشکاری بالا سر قطر کوچکتری انتخاب نمائید.
استاندارد آما 1/421 م.ج
رنگ شناسائی انتها : زرد با خال قرمز
استاندارد : آمریکائی E 6013
الکترود با روپوش متوسط تیتانی برای جوش اتصالی در ساختمانهای فولادی ماشین سازی- واگن سازی- دیگ و مخزن سازی – کشتی سازی – درزهای لب به لب و گلوئی روی فولادهای ساده
st33 ، st34 ، st33 ، st37 ، st43 ، st52 و فولادهای لوله سازی 35 st ،
st35/4 ، st35/8 ، st45 ، st45/4 ، st45/8 ، st55 ، st55/4 و فولاد دیگ سازی HIII، HII، HI و فولاد کشتی سازی A، B،C و فولادهای طبق دین 1623 و فولاد رخته گری.
دارای گواهی از خط آهن آلمان فدرال تا 52 st – لویدز ژرمن – آزمایش ده از طرف اتحادیه مراقبتهای فنی آلمان.
این الکترود به آسانی روشن می شود.پاشیدن کم دارد- در همه حالات جوش می دهد و سرباره آن به آسانی جدا می گردد
الکترودها در جوش قوس الکتریکی
انواع قوس ها در جوشکاری با قوس الکتریک:
تهیه قوس الکتریک به دو صورت با الکترودهای مصرفی و یا با الکترودهای غیر مصرفی مثلاً الکترودهای ذغالی و تنگستنی انجام می گیرد.
قوس الکتریک را می توان هم با جریان مستقیم و هم با جریان متناوب ایجاد کرد. ولی عملاً دیده می شود که جوشکاری با جریان مستقیم راحت تر و بهتر انجام می گیرد.
جنس الکترودها در جوشکاری با قوس الکتریک :
چنانچه الکترود از نوع غیر مصرفی باشد الکترود از کربن – گرافیت یا تنگستن اختیار می گردد. الکترودهای کربنی یا گرافیتی مورد استعمالشان فقط در جوشکاری با جریان مستقیم می باشد در حالیکه الکترودهای غیر مصرفی از فلز تنگستن یا ولفرام را می توان برای هر دو نوع جریان بکار برد.
جنس الکترودها بر حسب موارد کاربردشان از مواد گوناگونی ساخته شد و معمولاً شامل تقسیم بندی زیر می باشد:
فولاد نرم
فولاد پر کربن
فولاد آلیاژی مخصوص
الکترود چدن
فلزات غیر آهنی
در مورد فلزات غیرآهنی از الکترودها و آلیاژهای مانند مس – آلومینیوم – آب نقره برنج و برنز می توان نام برد.
ترکیب شیمیایی روپوش الکترودها
روپوش الکترودهای فلزی از مواردی مانند آهک یا اکسید کلسیم CaO فلوئور کلسیم F2Ca – اکسید سدیم Na2O – تیتان یا تیتانیم Ti – سلولز روتایل – اجسام الیافی مانند آسبست – خاک رس- سیلیسیم Si پور تالک و مایع سیلیکات سدیم یا پتاسیم و غیره می باشد. مقدار وزن پوشش نسبت به الکترود بیت 25% تا 5% وزن الکترود و نقطه ذوب مجموعه مواد تشکیل دهنده بایستی کمتر از فلز یا آلیاژ سازنده الکترود جوشکاری باشد.
فاصله الکترود را نباید از کار زیاد نمود تا الکترود نتواند با گازهای متصاعده از روپوش خود منطقه ذوب را نگهداری کند و در برابر تاثیر گازهای خارجی محافظت بنماید.
اثرات الکترود شامل موارد زیر است :
اگر روپوش الکترود فاسد یا مرطوب شود قوس الکتریکی پیوسته انجام نمی شود و بایستی الکترودها را که دارای مواد آهکی هستند در درجه حرارت بین 80 تا 60 درجه سانتیگراد در خشک کننده الکترود قرار داد تا از فساد پوشش آنها جلوگیری شود.
حفظ ناحیه جوش از اکسیده شدن و تاثیر ازت و ایجاد اکسید فلزی.
خارج راندن مواد مضر از ناحیه جوش زیرا پوشش الکترود ذوب شده و در روی ناحیه مذاب بصورت محافظی قرار می گیرد و چنانچه مواد زیان بخش در داخل مذاب باشد آن ها را بطرف بالا می کشد.
تقسیم بندی الکترودها از نظر پوشش شیمیائی
دانستن دقیق پوشش الکترودها اغلب جزء اسرار کارخانجات سازنده می باشد و بر حسب مقدار درصد مواد و نوع ترکیبات شیمیائی کاملاً متفاوت هستند. بطوریکه بعضی از الکترودها برای کار خاصی ساخته شده اند چنانچه اگر برای جوش دادن کارهای دیگر مصرف شوند مقاومت دلخواه جوشکاری به دست نخواهد آمد.
الکترودها از نقطه نظر پوشش به سه گروه اصلی زیر تقسیم می شوند.
الکترودهای اسیدی
الکترودهای روتایلی
الکترودهای بازی
که از اسم آن ها می توان به تر کیبات آن پی برد.
انواع گرده جوش در جوش برق
طریقه ایجاد قوس الکتریکی با دست
برای ایجاد قوس الکتریکی مانند نوک زدن مرغ عمل می نمائیم و الکترود را به کار نزدیک کرده و پس از برقراری شعله آن را در فاصله ای بین 2 تا 3 میلیمتر نسبت به کار نگه می داریم و صدای یکنواخت معرف تنظیم بودن جریان جوش می باشد. در جوشکاری تخت الکترود با زاویه تمایل بین 15 تا 20 درجه نسبت به خط قائم قرار دارد و با تغییراتی در این زاویه می توان تغییراتی در گروه و نوع جوش بوجود آورد.
برای پر کردن با حرکات مختلفی که به الکترود می دهند عمل می شود و انواع مختلف حرکت الکترود وجود دارد و برای پر کردن درز جوش مورد استفاده قرار می گیرد.
پر کردن در امتداد محور الکترود
پر کردن درز جوش بصورت شکسته و بسته
پر کردن درز جوش بطور زیگزاگ
پر کردن درز جوش با نوسان دایره ای
که 1و2 برای کارهای معمولی و لبه های کار اختیار میشود، و 3و4 به وسیله گرم نگه داشتن لبه های اتصال مانع خنک شدن حوضچه مذاب گردیده و در نتیجه موجب افزایش نفوذ گرده جوش می گردد. در جوشکاری چند پاس بایستی هر پاس که جوشکاری می شود به وسیله چکش و برس تمیز گردد و سپس پاس بعدی جوش داده شود.
جوشکاری قائم یا Vertiealwelding:
این نوع جوش دادن معمولاً مشکل می باشد زیرا حوضچه مذاب متمایل می باشد که بسمت پائین حرکت کند و بدیت جهت حرکت الکترود از پائین بطرف بالا در نظر گرفته می شود و برای ورقهای نازکتر از 5/1 میلیمتر نمی توان استفاده کرد.
جوش بالای سر Overhead welling:
در این نوع جوشکاری باید قوس الکتریکی ایجاد شده خیلی کوتاه و الکترود دارای روپوش دیرگذاری باشد تا بتواند پوششی مناسب بر روی حوضچه مذاب بوجود آورد و از چکیدن قطرات فلز ذوب شده جلوگیری کند.
در جوشکاری قوس الکتریک گرمای ایجاد شده مابین انتهای الکترود لبه های صفحات را ذوب نموده و قطرات فلز مذاب را سر الکترود با سرعتی در حدود 40 متر بر ثانیه جدا می شوند که حد میانگین آنها بین 10 تا 20 قطره در هر ثانیه می باشد.
جوشکاری با گاز یا شعله
جوشکاری با گاز شعله یکی از اولین روشهای جوشکاری معمول در قطعات آلومینیومی بوده و هنوز هم در کارگاههای کوچک در صنایع ظروف آشپزخانه و دکوراسیون و تعمیرات بکارمیرود. در این روش فلاکس یا روانساز یا تنه کار برای برطرف کردن لایه اکسیدی بکار میرود.
مزایا : سادگی فرایند و ارزانی و قابل حمل و نقل بودن وسایل
محدوده کاربرد : ورقهای نازک 8/0تا 5/1میلیمتر
محدودیتها : باقی ماندن روانساز لابلای درزها و تسریع خوردگی - سرعت کم – منطقه H.A.Zوسیع است .
قطعات بالاتر از 5/2میلیمتر را به دلیل عدم تمرکز شعله و افت حرارت با این روش جوش نمیدهند.
حال می پردازیم به چگونگی تامین حرارت در این فرآیند : حرارت لازم در این روش از واکنش شیمیایی گاز با اکسیژن بوجود می آید. حرارت توسط جابجایی و تشعشع به کار منتقل می شود.قدرت جابجایی به فشار گاز و قدرت تشعشع به توان چهارم درجه حرارت شعله بستگی دارد. لذا تغببر اندکی در درجه حرارت شعله می تواند میزان حرارت تشعشعی و شدت آنرا بمقدار زیادی تغییر دهد . درجه حرارت شعله به حرارت ناشی از احتراق و حجم اکسیژن لازم برای احتراق و گرمای ویژه و حجم محصول احتراق (گازهای تولید شده) بستگی دارد. اگر از هوا برای احتراق استفاده شود مقدار ازتی که وارد واکنش سوختن نمی شود قسمتی از حرارت احتراق راجذب کرده و باعث کاهش درجه حرارت شعله می شود.بنابراین تنظیم کامل گاز سوختنی و اکسیژن لازمه ایجاد شعله بادرجه حرارت بالاست. گازهای سوختنی نظیر استیلن یا پروپان یا هیدروژن و گاز طبیعی نیز قابل استفاده است کخ مقدار حرارت احتراق و در نتیجه درجه حرارت شعله نیز متفاوت خواهد بود. در عین حال معمولترین گاز سوختنی گاز استیلن است.
تجهیزات و وسایل اولیه این روش شامل سیلندر گاز اکسیژن و سیلندر گاز اسیتلن یا مولدگاز استیلن و رگولاتور تنظیم فشار برای گاز و لوله لاستیکی انتقال دهنده گاز به مشعل جوشکاری است.
استیلن با فرمول C2H2 و بوی بد در فشار بالا ناپایدار و قابل انفجار است و نگهداری و حمل و نقل آن نیازبه رعایت و مراقبت بالا دارد.فشار گاز در سیلندر حدودpsi 2200است و رگولاتورها این فشار را تا زیر psi 15 پایین می آورند.و به سمت مشعل هدایت می شود. (در فشارهای بالا ایمنی کافی وجود ندارد).توجه به این نکته نیز ضروری است که اگر بیش از 5مترمکعب در ساعت ازاستیلن استفاده شود از سیلندر اسیتلن بیرون خواهد زد که خطرناک است.
بعضی اوقات از مولدهای استیلن برای تولید گاز استفاده می شود. بر اساس ترکیب سنگ کاربید با آب گاز استیلن تولید میشود.
CaC2 + 2 H2O = C2H2 + Ca(OH)2
روش تولید گاز با سنگ کاربید به دو نوع کلی تفسیم میشود :
1-روشی که آب بر روی کاربید ریخته میشود.
2-روشی که کاربید باسطح آب تماس حاصل میکند و باکم و زیاد شده فشار گاز سطح آب در مخزن تغییر می کند.
رگولاتورها(تنظیم کننده های فشار) هم دارای انواع گوناگونی هستند و برای فشارهای مختلف ورودی و خروجی مختلف طراحی شده اند. رگولاتورها دارای دو فشارسنج هستند که یکی فشار داخل مخزن و دیگری فشار گاز خروجی را نشان میدهند. رگولاتورها در دو نوع کلی یک مرحله ای و دومرحله ای تقسیم میشوند که این تقسیم بندی همان مکانیزم تقلیل فشار است. ذکر جزییات دقیق رگولاتورها در اینجا میسر نیست اما اطلاع از فرایند تنظیم فشار برای هر مهندسی لازم است (حتما پیگیر باشید) .
کار مشعل آوردن حجم مناسبی از گاز سوختنی و اکسیژن سپس مخلوط کردن آنها و هدایتشان به سوی نازل است تا شعله مورد نظر را ایجاد کند.
اجزا مشعل : الف-شیرهای تنظیم گاز سوختنی و اکسیژن ب-دسته مشعل ج-لوله اختلاط د-نازل
قابل ذکر اینکه طرحهای مختلفی درقسمت ورودی گاز به لوله اختلاط مشعل وجود دارد تا ماکزیمم حرکت اغتشاشی به مخلوط گازها داده شود و سپس حرکت گاز در ادامه مسیر در ادامه مشعل کندتر شده تا شعله ای آرام بوجود آید.
معرفی جوش آرگون
در جوش آرگون یا تیگ (TIG) برای ایجاد قوس جوشکاری از الکترود تنگستن استفاده می شود که این الکترود برخلاف دیگر فرآیندهای جوشکاری حین عملیات جوشکاری مصرف نمی شود. حین جوشکاری گاز خنثی هوا را از ناحیه جوشکاری بیرون رانده و از اکسیده شدن الکترود جلوگیری می کند.
در جوشکاری تیگ الکترود فقط برای ایجاد قوس بکار برده می شود و خود الکترود در جوش مصرف نمی شود در حالیکه در جوش قوس فلزی الکترود در جوش مصرف می شود. در این نوع جوشکاری از سیم جوش(Filler metal) بعنوان فلز پرکننده استفاده می شود.و سیم جوش شبیه جوشکاری با اشعه اکسی استیلن(MIG/MAG) در جوش تغذیه می شود. در بین صنعتکاران ایرانی این جوش با نام جوش آلومینیوم شناخته می شود. نامهای تجارتی هلی آرک یا هلی ولد نیز به دلیل معروفیت نام این سازندگان در خصوص ماشینهای جوش تیگ باعث شده بعضا این نوع جوشکاری با نام سازندگان هم شناخته شود. نام جدید این فرآیند G.T.A.W و نام آلمانی آن WIGمی باشد. همانطور که از نام این فرآیند پیداست گاز محافظ آرگون میباشد که ترکیب ین گاز با هلیم بیشتر کاربرد دارد.علت استفاده از هلیم این است که هلیم باعث افزایش توان قوس می شود و به همین دلیل سرعت جوشکاری را می توان بالا برد و همینطور باعث خروج بهتر گازها از محدوده جوش می شود.
کاربرد این جوش عموما در جوشکاری موارد زیر است:
1- فلزات رنگین از قبیل آلومینیوم...نیکل...مس و برنج (مس و روی) است.
2- جوشکاری پاس ریشه در لوله ها و مخازن
3- ورقهای نازک(زیر1mm)
مزایای TIG
1- بعلت اینکه تزریق فلز پرکننده از خارج قوس صورت میگیرد. اغتشاش در جریان قوس پدید نمی آید.در نتیجه کیفیت فلز جوش بالاتر است.
2- بدلیل عدم وجود سرباره و دود و جرقه، منطقه قوس و حوضچه مذاب بوضوح قابل رویت است.
3- امکان جوشکاری فلزات رنگین و ورقهای نازک با دقت بسیار زیاد.
انواع الکترودها در TIG
1- الکترود تنگستن خالص (سبز رنگ)برای جوش آلومینیوم استفاده می شود و حین جوشکاری پت پت می کند.
2- الکترود تنگستن توریم دار که دو نوع دارد
الف-1% توریوم دار که قرمز رنگ است ب-2 % توریم دار که زرد رنگ می باشد.
3- الکترود تنگستن زیرکونیم دار که علامت مشخصه آن رنگ سفید است.
4- الکترود تنگستن لانتان دار که مشکی رنگ است.
5- الکترود تنگستن سزیم دار که طلایی رنگ است.
چند نکته در مورد مزایای تنگستن
1- افزایش عمر الکترود
2- سهولت در خروج الکترونها در جریان DC
3- ثبات و پایداری قوس را بیشتر می کند
4- شروع قوس راحت تر است.
نوع قطبیت مناسب در جوشکاریTIG
جریان DCEN برای جوشکاری چدن-مس-برنج-تیتانیوم و انواع فولادها
جریان ACبرای جوشکاری آلومینیوم و منیزیوم و ترکیبات آن
اثر طراحی و اجرای اتصالات جوشی بر سازه های فولادی
باگذشت حدود 50 سال از کاربرد اتصالات جوشی در صنعت ساختمان در ایران هنوز نقایص زیادی در اجرای ساختمانهای فولادی جدید مشاهده می شود. در یک بررسی اولیه عوامل زیر را می توان به عنوان دلائل اصلی نقایص ذکر کرد:
عدم طرح دقیق اتصالات جوشی با توجه به عملکرد مورد نظر آنها
عدم انطباق اجرای معمول ساختمان با آئین نامه ها و دستورالعملها
کیفیت پائین جوش به علت عدم وجود آموزش کلاسیک کافی در این زمینه برای مهندسان و جوشکاران
نبود نظارت اصولی و دقیق بر اجرای جوشکاری در ساختمانهای شهری در کشور.
در این مقاله بعد از مرور خرابیهای سازه های فولادی در زلزله های گذشته ایران و جهان سعی گردیده تا طراحی و اجرای معمول و سنتی سازه های فولادی جوش شده در کشور با حالت قابل قبول آن مقایسه گردد. برای این منظور از آئین نامه های معمول طراحی سازه های فولادی ایران و آئین نامه های طراحی کشورهای صنعتی زلزله خیز استفاده شده تا مشخص شود که چه مواردی از اجرا یا آئین نامه ها و دستورالعملهای اجرائی همخوانی ندارد. علاوه بر آن مطالعه ای بر روی نقاط ضعفی که ناشی از اجرای جوش می باشد انجام گرفته و در پایان پیشنهاداتی برای بهبود وضع موجود و کاهش خطرات ناشی از زلزله ها در این نوع سازه ها ارایه گردیده است.
مقدمه
سازه فولادی از مجموعه ای از اعضای باربر ساخته شده از نیمرخهای فولادی یا ورق می باشد که به کمک اتصالات به یکدیگر متصل می گردند. با توجه به روشهای تکامل یافته ای که برای تولید نیمرخ های فولادی به کار گرفته می شود این مقاطع غالبا رفتار در حد قابل انتظاری از خود نشان می دهند. مساله بسیار مهم رفتار اتصالاتی است که الف) برای ساخت اعضای مرکب از نیمرخ و ورق برای یکپارچه نمودن اعضا(شامل تیر و ستون و مهاربندها)در محل گره ها مورد استفاده قرار می گیرد. وسایلی که برای ساخت اعضا و اتصال آنها به یکدیگر به کار می رود شامل پیچ و پرچ و جوش است. در این میان استفاده از جوش در ساختمان سازی متعارف در ایران بسیار رایج است. تا زمان وقوع زلزله نورث ریچ(1994) تصور بر این بود که در صورت رعایت اصول فنی در طرح و اجرای سازه های فولادی جوشی این سازه ها در زلزله عملکرد قابل قبولی از خود نشان می دهند. اما وقوع این زلزله این فرض را زیر سوال برد. در این زلزله مشاهده شد که در بسیاری از اتصالات، در محل درز جوش اتصال، فلز مادر (Base metal) دچار ترک یا بعضا شکست شده است. این مساله باعث شد تا تحقیقات گسترده ای در مورد علت این پدیده صورت گیرد که این تحقیقات تا به امروز ادامه دارد. از طرف دیگر مشاهده و تحقیق درباره وضعیت ساخت و ساز ساختمانهای فولادی نشان می دهد که اتصالات جوشی متداول در ایران از کیفیت مناسبی برخوردار نیستند و با وجود سابقه نسبتا طولانی در استفاده از جوشکاری در صنعت ساختمان هنوز نقایص زیادی در این زمینه مشاهده می شود.
عملکرد لرزه ای ساختمانهای فولادی
براساس تجربه های حاصل از زلزله های گذشته و مطالعات انجام گرفته سازه هایی در برابر زلزله دارای عملکرد بهتری هستند که بتوانند ضمن حفظ پایداری و انسجام کلی خود انرژی ناشی از زلزله را تا حد امکان جذب و مستهلک نمایند. با توجه به منحنی نیرو-تغییر مکان سازه ها و توجه به این مطلب که سطح بین منحنی نیرو-تغییرمکان و محور تغییرمکان نشان دهنده میزان انرژی جذب شده توسط سازه است. هر چه سازه شکل پذیرتر باشد انرژی بیشتری را هنگام زلزله جذب کرده و رفتار مطلوبتری دارد. فولاد نرمه به علت طبیعت شکل پذیر از این نظر ماده مناسبی می باشد و می تواند میزان زیادی انرژی جذب کند. اما تجربه نشان داده است که در سازه های فولادی در صورت عدم استفاده از اتصالات مناسب عملکرد مناسب لرزه ای آنها مناسب و قابل قبول نخواهد بود و در اثر زلزله دچار شکست سازه ای و یا انهدام خواهد شد. در زلزله منجیل (1369) مشاهده شد که تعدادی از ساختمانهای فولادی دچار تخریب کامل شدند. رفتار این سازه ها در این زلزله ثابت کرد که در بسیاری از موارد سازه های موجود دارای سیستم مقاوم زلزله مناسبی نیستند. استفاده از تیرهای خورجینی(تیرهای سرتاسری در دو طرف ستون با اتصال نبشی) و عدم شناخت سیستم حاصل و مدل صحیح برای این اتصالات باعث شده این سیستم از نظر مهندسی زلزله بسیار آسیب پذیر تلقی گردد. درس حاصل از این زلزله کیفیت پایین ساخت و ساز شهری بود که در سالهای اخیر تلاشهایی برای اصلاح آن به عمل آمده است. در زلزله نورث ریچ آمریکا مشاهده شد که در بسیاری از ساختمانهای فولادی اتصال تیرها و ستونها دچار ترک و یا بعضا شکست شد. بیشتر این ترکها و شکستها در بال ستون اتفاق افتاده است.
صنعت جوشکاری ساختمان در ایران
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 سر از زمین برآورد. گسیل سرمایه ها به سوی ساخت و ساز شهری و تبدیل ساخت سرپناه به ماشین سرمایه گذاری جهت سودهای کلان باعث گردید تا رعایت اصول فنی و ایمن سازی ساختمانها در برابر زلزله در برابر منفعت طلبی صاحبکاران عملا مورد توجه قرار نگیرد. از طرف حجم عظیم ساخت و ساز نیروز انسانی زیادی اعم از مهندس و تکنسین و جوشکار احتیاج داشت که باعث ورود افراد غیرمتخصص به این جرگه گردید. تمامی این مسایل دست به دست هم داد تا طرح و اجرای ساختمانهای فولادی آنچنان که باید از کیفیت مطلوبی برخوردار نباشد. تخریب کلی ساختمانهای فولادی در زلزله منجیل موید پایین بودن کیفیت ساختمانهای فولادی کشور می باشد. از میان تمامی عوامل دخیل در طرح و ساخت سازه های فولادی اتصالهای جوشی از نارسایی های بیشتری برخوردارند. 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
عدم انطباق اجرای معمول سازه های فولادی با آیین نامه ها و دستورالعملها
در بسیاری از موارد طرز اجرای متداول جوش با جزییات ارائه 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 ارائه نقشه ها و جزئیات غیرقابل اجرا
ب) گران تر بودن هزینه اجرای جزییات آئین نامه نسبت به روش سنتی اجرا
پ)آگاه نبودن کارفرما و یا مهندس مجری طرح به جزییات آئین نامه و عدم
توانایی در تمیز دادن حالات مختلف از یکدیگر
بعد از اجباری شدن آیین نامه 2800 (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 لنگر از 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 آنجایی که 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 گسیخته خواهد شد. زمانی که در یک عضو فشاری از دو مقطع در کنار یکدیگر استفاده می شود باید هم پایداری کل عضوبه عنوان یک المان و هم پایداری تک تک مقاطع کنترل شود تا هیچکدام 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 بادبندها ی دوبل در طول خود به یکدیگر وصل نمی شوند و در نتیجه دو مقطع با یکدیگر عمل نمی کنند 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 دو مقطع در ستونهای ترکیبی را مقرر نموده است. اما در موارد زیادی مشاهده می شود که فاصله بین جوش ستونها بیشتر از این مقدار است.
کیفیت پایین جوش به علت عدم آموزش کلاسیک کافی در این زمینه برای جوشکاران و مهندسان
یکی از مهمترین اشکالات موجوددر اجرای ساختمانهای فولادی در کشور کیفیت پایین جوشکاری ساختمان می باشد. عوامل مختلفی در این امر تاثیر می گذارند. استفاده ازجوشهای کارگاهی حتی در مورد جوشهای نفوذی و اجرای کل جوشکاری در کارگاه ساختمانی و استفاده از نیروی انسانی غیرمجرب از عوامل اصلی پایین آمدن کیفیت جوشکاری ساختمان می باشد. در نتیجه عوامل برشمرده شده مشکلات عدیده ای گریبانگیر اتصالات جوشی می باشد.
در بسیاری از موارد سطح فلز در حال جوش آلوده به روغن یا مواد نامناسب دیگر است و یا اینکه روی فلز زنگ زده یا رنگ خورده جوش داده می شود. گاه در فاصله بین پاسهای متوالی جوش حتی از جدا نموده گل جوش نیز خودداری می شود و یابدون برداشتن گل جوشکاری اقدام به زدن رنگ ضدزنگ می شود. از انواع جوشهایی که در کارهای ساختمانی بسیار از آن استفاده می شود جوش سربالا می باشد. به علت سختی اجرا در غالب موارد این نوع جوش از کیفیت پایینی برخوردار است. در بسیاری از موارد در اثر استفاده از تکنیکهای نامناسب جوشکاری نقایصی چون تابیدگی و پیچش در قطعات اتفاق می افتد.
عیوبی نظیر نفوذ ناقص بریدگی کناره جوش اختلاط سرباره تخلخل و وجود ترک درفلز مادر باعث کاهش ظرفیت باربری قطعات می شود. یکی از متداولترین اشکال مقاطع مورد استفاده در سازه های فولادی تیرهای لانه زنبوری می باشد. بسیاری از مجریان طرح این تیرها را در وضعیت نامطلوبی در کارگاه ساختمانی مونتاژ می کنند. در بسیاری از موارد جوش میانی تیر از کیفیت پایینی برخوردار است و با توجه به اهمیت عملکرد مناسب این قسمت و تقویتهای لازم درمجل تکیه گاه تیر و وسط آن صورت نمی پذیرد. متاسفانه طراحی و اجرای پلکانهای فولادی در ساختمانها نیز از کیفیت پایینی برخوردار است و با توجه به اهمیت عملکرد مناسب این قسمت ساختمان پس از زلزله دقت لازم در ساخت آن مبذول نمی شود .
نبود نظارت اصولی و دقیق بر اجرای جوشکاری در ساختمانهای شهری در کشور
با توجه به اهمیتی که شهرداری برای مسایلی از قبیل پارکینگ و نورگیرها و مسایلی از این دست قایل است مشاهده می شود که بیشتر توجه مهندسان نیز به این امور معطوف می باشد و توجه چندانی به مسایل سازه ای نمی شود. البته باید به این نکته نیز اشاره شود که به علت عدم وجود آموزش جوشکاری در واحدهای درسی دانشجویان عمران
عدم طرح دقیق اتصال جوشی با توجه به عملکرد مورد نظرآنها
بسیاری از کارفرمایان عمل طراحی سازه و ایجاد تمهیدات مقابله با زلزله را یک امر زاید می دانند و تلاش می کنند تا کمترین هزینه ممکن را صرف این کار نمایند. از طرف دیگر شهرداریها کمترین نظارتی بر طرح و اجرای سازه ها نداشته فقط به مسایل معماری دقت می کنند. این عوامل دست به دست هم می دهد تا فقط حق امضای مهندسین سازه اهمیت داشته باشد و طرح از حداقل اهمیت برخوردار باشد به خاطر همین موضوع مهندسین سازه اغلب کمترین وقت را صرف این عمل می نمایند و بالطبع دقت لازم را در طرح اتصالات جوشی مبذول نمی شود. بعضی اوقات از اتصالات طرح شده برای یک ساختمان در نقشه های دیگر ساختمانها استفاده می شود. در بسیاری از موارد جزییات اتصالات موجود در نقشه ها نامفهوم بی دقت و ناقص است.
نتیجه گیری و پیشنهادات
از بررسی های انجام شده بر روی ساخت وساز ساختمانهای فلزی در سطح تهران مشخص است که هنوز مشکلات زیادی در طرح و اجرای این سازه ها وجود دارد. و عمده مشکلات و نقایص مربوط به اتصالات جوشی است. اجرای جوش کارگاهی و نبود آموزش کافی برای مهندسان عمران و عدم نظارت کافی بر حسن اجرای جوش و . . . مشکلاتی است که این صنعت را رنج میدهد. و برای رفع این موارد بهترین راه در صورت امکان استفاده از جوش در کارخانه به جای جوش کارگاهی
بالابردن سطح آگاهی عمومی جامعه درباره زلزله بر ساختمانها
آموزش جوشکاری به جوشکاران و دادن گواهینامه به جوشکاران ماهر ساختمانی
آموزش جوشکاری به عنوان واحد درسی به مهندسین عمران و یا ایجاد شاخه جدیدی
تحت عنوان بازرسی جوش اسکات برای مهندسین ناظر
تقویت سیستم نظارتی موجود و ایجاد سیستم های نظارتی ناظربر کار مهندسین عمران
مهندسینی که از دانشگاه فارغ التحصیل می شوند در این زمینه دارای اطلاعات کافی نیستند و به عنوان مهندس ناظر نمی توانند مسئولیت خود را به نحو احسن انجام دهند. البته باید به این موارد مساله سختی کار را نیز افزود. به علت جوشکاری در ارتفاع غالب مهندسین از انجام بازدید از این جوشها طفره می روند. در نهایت امر اینکه آنطور که از ظواهر امر مشخص است شهرداریها نیز در این زمینه کوچکترین نقشی ایفا نمی کنند و هیچگونه نظارتی بر اجرای ساختمانها ندارند.
دمای بین پاسی
دمای بین پاسی عبارتست از دمای قطعه در ناحیه جوشکاری درست قبل از اعمال پاس دوم و یا بین هر دو پاس متوالی. در عمل حداقل دمای بین پاسی اغلب برابر است با دمای پیشگرم قطع، هرچند که طبق تعریف این مورد الزامی نمیباشد.
اهمیت دمای بین پاسی:
اهمیت دمای بین پاسی از نظر تأثیر بر خواص مکانیکی و میکروساختار قطعه، اگر بیشتر از اهمیت دمای پیشگرم نباشد از آن کمتر هم نیست.
بعنوان مثال استحکام تسلیم و استحکام کششی فلز جوش تابعی از دمای بین پاسی میباشند. مقادیر بالای دمای بین پاسی باعث کاهش استحکام فلز جوش میشود. علاوه بر این دماهای بین پاسی بالا اغلب باعث بهبود خواص ضربه و تافنس جوش میشود. هرچند که در صورت افزایش این دما به بالاتر از ۲۶۰ درجه سانتیگراد این اثر عکس خواهد شد.
حداکثر دمای بین پاسی:
هنگامی که دستیابی به خواص مکانیکی مشخصی در فلز جوش مد نظر باشد٫ کنترل حداکثر دمای بین پاسی اهمیت ویژه ای میابد. درصورتیکه طراح حداقل استحکام را برای قطعه ای که ممکن است در اثر شرایط جوشکاری به دماهای بین پاسی بالایی برسد٫ مشخص کرده باشد، باید حداکثر دمای بین پاسی نیز تعیین گردد. در غیر اینصورت ممکن است استحکام جوش بشدت کاهش یابد. کنترل حداکثر دمای بین پاسی همچنین در جوشکاری فولادهای کونچ و تمپر شده (مانند A514 ) نیز اهمیت خاصی دارد. بدلیل اینکه عملیات حرارتی خاصی روی این فولادها اجرا شده است٫ دمای بین پاسی باید در محدوده مجاز کنترل شود تا به خواص مکانیکی مورد نظر در فلز جوش و HAZ دست یابیم. البته کنترل حداکثر دمای بین پاسی در همه موارد الزامی نیست. در مورد فلزات حساس٫ حداقل دمای بین پاسی باید به حد کافی باشد تا از ایجاد ترک جلوگیری نمای، در حالیکه حداکثر دمای بین پاسی نیز جهت دستیابی به خواص مکانیکی مناسب باید کنترل شود. برای رسیدن به یک تعادل بین ایندو٫ پارامترهای زیر نیز باید مد نظر قرار گیرد: زمان بین اعمال پاسها٫ ضخامت فلز پایه، دمای پیشگرم٫ شرایط محیطی٫ خصوصیات انتقال حرارت و حرارت ورودی حین جوشکاری. برای مثال جوشهایی با سطح مقطع کوچکتر طبیعتاً دمای بین پاسی را افزایش میدهند. بدین صورت که با ادامه عملیات جوشکاری دمای قطعه بدلیل انتقال حرارت کمتر، بطور مداوم افزایش میابد. بعنوان یک قانون کلی اگر سطح مقطع جوش کمتر از ۱۳۰ سانتیمتر مربع باشد، دمای بین پاسی در اثر اعمال هر پاس ( درصورت ثابت بودن سرعت عملیات ) افزایش میابد. در حالیکه اگر سطح مقطع بیشتر از ۲۶۰ سانتیمتر مربع باشد، دمای بین پاسی در صورت عدم وجود منبع حرارتی دیگری، در خلال جوشکاری کاهش میابد.
اندازه گیری و کنترل دمای بین پاسی:
یک روش پذیرفته شده برای کنترل دمای بین پاسی استفاده از دو شمع حرارتی یکی با دمای ذوبی برابر با حداقل دمای بین پاسی یا دمای پیشگرم و دیگری با دمای ذوبی برابر با حداکثر دمای بین پاسی میباشد. جوشکار ابتدا ناحیه اتصال را گرم میکند تا زمانی که شمع حرارتی اول ذوب شده و رسیدن به دمای پیشگرم را تایید کند. پس از اینکه قطعه به دمای پیشگرم رسید پاس اول اجرا میشود. درست قبل از اعمال پاس دوم ( و پاسهای بعدی) حداقل و حداکثر دمای بین پاسی توسط شمعهای حرارتی در محلهای مناسب کنترل میشود. بدین صورت که شمع اولی (با دمای ذوب کمتر) باید ذوب شود (نشاندهنده رسیدن به حداقل دمای بین پاسی) در حالیکه شمع دوم ( با دمای ذوب بیشتر) نباید ذوب شود ( نشاندهنده عدم عبور دمای بین پاسی از حداکثر تعیین شده). اگر شمع حرارتی مربوط به دمای ذوب کمتر ذوب نشود باید حرارت بیشتری به قطعه اعمال گردد و درصورتیکه شمع حرارتی مربوط به دمای بیشتر ذوب شود باید قطعه در هوای محیط به آهستگی سرد شود تا حدی که دیگر شمع دمای بالاتر ذوب نشده ولی شمع اولی ذوب شود. در این هنگام میتوان پاس بعدی را اعمال کرد.
محل اندازه گیری دمای بین پاسی:
محل اندازه گیری دمای بین پاسی در استانداردها مشخص شده است. بعنوان مثال در AWS D 1. 1 و AWS D 1. 5 چنین آمده که دمای بین پاسی باید در فاصله ای حداقل برابر با ضخامت قطعه ضخیمتر ( اما نه کمتر از ۳ اینچ یا ۷۵ میلیمتر) در تمامی جهات از نقطه جوشکاری، اندازه گیری شود. این حالت برای اندازه گیری حداقل دمای بین پاسی قابل درک است. اما وقتی کنترل حداکثر دمای بین پاسی نیز ضروری باشد، دمای ناحیه مجاور جوش ممکن است بسیار بالاتر از حد مشخص شده باشد. در این حالت بهتر است دما در فاصله یک اینچی از کناره گرده جوش ( Weld Toe ) اندازه گیری شود. در موارد دیگری نیز صنایع خاص دستورالعملهای مخصوص به خود را دارند. بعنوان مثال در صنایع کشتی سازی٫ دمای بین پاسی معمولاً در فاصله یک اینچی از کناره گرده جوش و در ۳۰۰ میلیمتر اول از نقطه آغاز جوشکاری اندازه گیری میشود. در این حالت خاص پیشگرم از طرف مقابل محل اندازه گیری اعمال میشود تا از پیشگرم شده کامل ضخامت قطعه اطمینان حاصل شود.
کوتاه درباره جوشکاری زیر آب
جوشکاری زیر آب از زمان جنگ جهانی دوم هنگامی که کشتی های خسارت دیده باید سریعاً در آب تعمیر می شدند به وجود آمد. بیرون آوردن کشتی برای تعمیر کردن آن، هم اکنون هم بسیار هزینه بر است و صرفه اقتصادی ندارد. شاید بسیاری از مردم جوشکاری زیر آب را بسیار عجیب می پندارند چون ماهیت آن را از آتش می دانند. ولی جوشکاری ماهیت قوس الکتریکی دارد و روشن شدن آن زیر آب کار عجیبی نیست. برای جوشکاری در خشکی، هوا یونیزاسیون می شود و در آب، بخار آب یونیزاسیون می شود.
جوشکاری زیر آب به دو صورت انجام می شود: جوشکاری خشک و مرطوب. اثرات منفی جوشکاری مرطوب عبارتنداز ترک خوردگی هیدروژنی، افت شدید دما که باعث تغییرات ساختاری و متالورژیکی می شود و همچنین اکسیژن با عناصر آلیاژی ترکیب می شود و اکسید این آلیاژها در آب حل می شوند.
جوشکاری خشک در یک اتاقک در داخل آب انجام می گیرد و داخل اتاقک هوای فشرده وجود دارد که فشار داخل و خارج اتاقک را بالانس می کند. اتاقک ها را دو تکه می سازند و داخل آب، و روی قطعه مورد نظر دو تکه را به هم وصل می کنند. یک لوله رابط بین کشتی و اتاقک است و وسایل مورد نیاز را به وسیله این لوله به اتاقک می فرستند. این روش برای اولین بار در آمریکا انجام گرفت اما چون بسیار پرهزینه و وقت گیر است دانشمندان سعی می کنند مشکلات جوشکاری مرطوب را حل کنند چون سریعتر و ارزانتر است.
وسایل ایمنی همان وسایل ایمنی جوشکاری روی خشکی است بعلاوه وسایل غواصی.
جوشکاری زیر آب با صنعت نفت و گاز کشورمان گره خورده است و کشور ما نیز دارای منابع عظیم نفت و گاز است درنتیجه تحقیق در این زمینه برای ما یک ضرورت محسوب می شود ولی ما در جوشکاری مرطوب هنوز اول راه هستیم.