شیمی

ساخت ونگهداری

بررسی مشکلات عملیاتی لوله های پلی اتیلن توزیع گاز

 

 

استفاده از لوله های پلی اتیلن در شبکه های توزیع آب و گاز دنیا از حدود پنجاه سال قبل رایج شدهاست. به عنوان نمونه وضعیت و میزان استفاده از شبکه های پلی اتیلن در مقایسه با لوله های فولادی و سایر لوله ها که توسط شرکت گاز دوفرانس اجرا شده در شکل ی نشان داده شده است. همانگونه که ملاحظه میشود میزان لولههای فولادی طی سالهای مورد بررسی ثابت بوده و این در حالی است که علاوه بر افزایش میزان کاربرد لوله های پلی اتیلن، میزان لوله های غیر فولادی از قبیل چدن کاهش یافته و به وسیلهی لولههای پلی اتیلن جایگزین شده است.بررسی ها نشان می دهند که در کشور آمریکا نیز روند افزایش استفاده از لوله های پلی اتیلن وضعیت مشابهی دارد. به طوریکه در شکل دو ملاحظه می شود میزان شبکه های اصلی پلی اتیلن ( با اقطار ۳ و۴ اینچ ) در سال ۲۰۰۰ نسبت به سال ۱۹۹۶ رشد قابل توجهی داشته است. در کشور ما نیز از حدود دو دههی قبل اقدامات عملی و اجرایی استفاده از لوله های پلی اتیلن در شبکه های توزیع گاز آغاز شده است، هرچند مطالعات اولیه مربوط به این موضوع به سال های قبل از آن باز می گردد. بر اساس آمار رسمی موجود وضعیت و میزان استفاده از لوله های پلی اتیلن در کشور ما در شکل ۳ به تصویر کشیده شده است:

رشد شبکه های پلی اتیلن در ایران
همان گونه که در شکل نشان داده شده است میزان شبکه های پلی اتیلن در سال های مورد بررسی به طور متوسط سالانه از رشدی معادل ۵۴ درصد برخوردار بوده و این در حالی است که متوسط رشد شبکه های فولادی حدود ۶/۸ درصد می باشد.نسبت استفاده از لوله های فولادی و پلی اتیلن در شبکه های گاز کشور (شامل شبکه های تغذیه و توزیع) در شکل ۴ نشان داده شده است.لازم به ذر است براساس تحقیقات انجام شده استان های کرمان، تهران، خراسان، مازندران و فارس به ترتیب دارای بیشترین میزان استفاده از لوله های پلی اتیلن می باشند و در استان خوزستان بر اساس صلاحدید مسئولان محترم شرکت گاز این استان ، تاکنون از لوله های پلی اتیلن استفاده نشده است. از مهم ترین مزایای لوله های پلی اتیلن در مقایسه با لوله های فولادی می توان به سرعت و سهولت در اجرا، آموزش ساده ، مقرون به صرفه بودن و مهم تر از همه عدم خوردگی و در نتیجه عدم نیاز به پوشش وحفاظت از زنگ اشاره کرد. با عنایت به مراتب فوق و نیز با در نظرگرفتن معضلات و مشکلات موجود در اجرا و نگهداری لوله های فولادی، استفاده از لوله های پلی اتیلن در شبکه های توزیع گاز بدون هیچ گونه تامل و تردیدی منطقی به نظر می رسد. لیکن لازم است در خصوص شناسایی مشکلات و معضلات خاص لوله های پلی اتیلن و اتخاذ تدابیرلازم در مواجهه و برخورد با این مسائل احتمالی با رویکردی پیشگام و نگرشی پیشگیرانه اقدام کرد.در این مقاله دو مورد از مشکلات بالقوه در لوله های پلی اتیلن یعنی آثار الکتریسیتهی ساکن بر لوله ها و نیز موضوع صدمه دیدن لوله های پلی اتیلن توسط جوندگان و به طور مشخص موش ها مورد بررسی قرار می گیرد.

آثار الکتریسیتهی ساکن بر لوله های پلی اتیلن حامل گاز
آثار الکتریسیتهی ساکن بر لوله های پلی اتیلن حامل گاز از دو منظر قابل بررسی و تامل است.

الف - احتمال بروز انفجار و آتش سوزی ناشی از ایجاد جرقه
در لوله های پلی اتیلن تولید یا ایجاد الکتریسیتهی ساکن امری بدیهی و پذیرفته شده است چراکه پلی اتیلن عایق الکتریسیته بوده و در اثر عبور جریان گاز که معمولا دارای ناخالصی و یا ذرات ریز نیز می باشد الکتریسیتهی ساکن تولید می شود که در این فرایند الکتریسیتهی ساکن ابتدا در قسمت داخلی لوله ایجاد شده و در همان جدارهی داخلی باقی می ماند. بارهای الکتریکی ایجاد شده به محض این که مسیری برای تخلیه از طریق اتصال زمین پیدا کنند به صورت جرقه ای خطرناک تخلیه می شوند بنابراین در زمان انجام عمل تخلیهی هوا و درسایر شرایط مناسب امکان ایجاد جرقه وجود دارد ودر صورت فراهم آمدن چهار شرط: ایجاد الکتریسیتهی ساکن، اتصال به زمین، وجود گاز، وجود اکسیژن یا هوا ایجاد انفجار و آتش سوزی متصور است.البته بر اساس نظرات تایید شده مانند GTI ( Gas Technology Institute ) ،الکتریسیتهی ساکن ایجاد شده در جدارهی داخلی لوله بعد از قطع گاز نیز در لوله باقی می ماند و در صورت نیاز به برش قسمتی از لوله به وسیلهی کاتر، جرقه ای ناشی از تخلیهی الکتریسیته ساکن ایجاد خواهد شد.از طرفی شرایط زیر به عنوان عوامل تشدید کنندهی الکتریسیتهی ساکن باید مورد توجه قرار گیرند:

- مواقع استفاده از چلانگر (Squeezer)
- کاهش قطر خط لوله به دلایل دیگر
- وجود ناخالصی در جریان گاز
- نشت گاز در قسمتی از لوله به دلیل شکستگی و یا هر دلیل دیگر

برخی شواهد و تجربیات عملی نگارنده مبنی بر احتمال حضور الکتریسیتهی ساکن و تبعات ناشی از آن در حوزهی فعالیت شرکت گاز استان خراسان عبارتند از:

* اشتعال دو مورد زین انشعاب در حینHottap در سال ۱۳۸۰ در شهرستان تربت حیدریه
* حادثهی آتش سوزی سال ۱۳۸۱ در شهر کاشمر
* حادثهی انفجار و آتش سوزی سال ۱۳۸۲ در شهر طرقبه
* سایر تجارب عملی

ب- ایجاد منافذ ریزدر اثر الکتریسیتهی ساکن
تاکنون و در نوشتارها و دوره های آموزشی به خطرات احتمالی ناشی از ایجاد الکتریسیتهی ساکن در لوله های پلی اتیلن، صرفا از منظر ایمنی نگریسته شده است و در این مباحث بر روی نحوهی جلوگیری از ایجاد مثلث آتش تاکید گردیده است اما تحقیقات و بررسی های به عمل آمده نشان می دهد که الکتریسیتهی ساکن علاوه بر احتمال کمک به تشکیل مثلث آتش چگونه می تواند باعث بروز و ایجاد سوراخ های ریز در لوله و در نتیجه نشت گاز و مشکلات بعدی شود. برای اولین بار در سال ۱۹۸۴ شرکت Mountain Fuel بعد از استفاده از چلانگر تعدادی سوراخ ریز در محل چلانده شده کشف کرد که بعدها و در سال ۱۹۸۹ Mark Staker طی مقاله ای به این موضوع اشاره کرد. همچنین در سال ۲۰۰۱ Dirk S.Smith از شرکت Boca Raton مقاله ای در این خصوص به رشتهی تحریر درآورد و بالاخره در سال ۲۰۰۳ Ray A.Ward از شرکت and water) , gas memphis (light MLGW با انتشار مقاله ای با ذکر شواهدی به بررسی این موضوع پرداخت.

بر اساس مقالهی نوشته شده به وسیلهی Ray A.Ward با در نظر گرفتن کلیهی تمهیدات لازم، یک انشعاب به قطر یک اینچ توسط یک واحد مجری وابسته به شرکت MLGW اجرا و به صورت موفقیت آمیز مورد تست قرار گرفت سپس به منظور بهره برداری از انشعاب در آینده، روی آن پوشانده شد و دو ماه بعد برای اتصال به شبکه و برقراری جریان گاز، روی آن برداشته شد. به دلیل ایجاد فاصلهی زمانی، انشعاب، مورد تست مجدد قرار گرفت که طی آن در انشعاب، افت غیر مجاز مشاهده شد، لذا تست رد و انشعاب به منظور انجام تست هیدرواستاتی از انال خارج و در نتیجهی تست تعداد زیادی سوراخ ریز در طول انشعاب شف شد. در بررسی های بعدی ه در آزمایشگاه انجام شد تعداد ۹ سوراخ در فشار ۸۰psi آشار شد در حالی ه در قسمت باقی مانده از (حلقه) لوله هیچ گونه منفذ و مشکلی مشاهده نگردید. پس از آن کلیهی رکوردها و سوابق ایرادها در حین تولید نترل و مشخص شد ه پروسهی تولید لوله نیز هیچگونه مشلی نداشته است. بررسی های بیشتر اثبات کرد ه منافذ ریز ناشی از الکتریسیتهی ساکن هنگامی ایجاد می شوند که میزان بارهای الکتریکی ایجاد شده در اثر عواملی از قبیل مواردی ه در بند الف توضیح داده شد آن قدر بالا روند تا بر قدرت تحمل لوله فایق آیند. چراه قدرت تحمل دی الکتریک (Dielectric Strength ) لولهی پلی اتیلن مانند هر عایق التریی دیگر مقداری معین و محدود است. این امر با یک جرقهی (Hot Arc) ناشی از تخلیهی بارهای الکتریکی به زمین همراه بوده ودر نتیجهی این فرایند، پلی اتیلن خمیری و ذوب شده و باعث بروز نشتی در لوله می شود. ولتاژ مورد نیاز برای ایجاد سوراخ، به خواص و ضریب دی الکتریک مواد پلی اتیلن و نیز ضخامت جدارهی لوله بستگی دارد. بدیهی است ه در ضخامت های بیشتر برای غلبه بر قدرت تحمل دی الکتریک لوله به ولتاژهای بیشتری نیاز است. در واقعهی مورد بررسی، آزمایش های انجام یافته نشان داد که در خلال پر کردن لوله به وسیلهی هوا برای تست فشار و نیز تخلیهی هوا در انتهای آزمایش، احجام و سرعت هوا و شرایط آن باعث ایجاد یک بار الکتریکی(Static Charge) شده ه این بار الکتریکی از قدرت تحمل دی الکتریک دیوارهی لوله بیشتر بوده است.

از نظر مشخصه ها و شل ظاهری، اولا قطر سوراخ ها در درون و بیرون لوله متفاوت هستند و اساسا قطر یک سوراخ بزرگتر از قطر سوراخ های دیگر است. سوراخ بزرگتر نشاندهندهی محل شروع تخلیهی بار الکتریکی و سوراخ کوچکتر مشخص کنندهیِ محلی است که تخلیهی الکتریکی در آن جا پایان یافته است. ثانیا سوراخ ایجاد شده به صورت سه شاخه (Tree- Shape ) و به همراه یک شاخهی جانبی است.

تحلیل و نتیجه گیری

بررسی های انجام یافته نشان می دهند که بیشتر از آن چه تصور می شود امکان ایجاد منافذ ریز در اثر الکتریسیتهی ساکن وجود دارد وسوراخ های ریز علاوه بر خطرات احتمالی ناشی از نشت گاز و نیز هزینه های تعمیرات، باعث هدر رفتن مقادیر قابل توجهی گاز می شوند. انشعاب مورد بحث در این حادثه دارای ۸ سوراخ با قطری معادل ۷۵/۰ میلی متر بود. این تعداد سوراخ با قطری معادل یک میلی متر در فشار عملیاتی تقریبی psi 60میتواند باعث تخلیهی حدود ۲۵ مترمکعب گازدر ساعت شود و مقدار گاز تخلیه شده در هر سال (اگر متوجه این نشتی ها نباشیم) معادل ۲۱۹ هزار متر مکعب خواهد بود.

پیشنهادات
پشنهادات زیربه طور اختصار قابل طرح می باشند ه توضیحات مبسوط تر آن به فرصتی دیگر موول می شود.

۱- استانداردهای ایمنی در خصوص خنثی کردن الکتریسیتهی ساکن بیرون لوله های پلی اتیلن توصیه های موثری ارایه کرده اند که لازم است به آن ها توجه کامل شود.
۲- در مباحث استانداردهای ایمنی یا صنعتی در مورد الکتریسیتهی ساکن داخل لوله های پلی اتیلن، اقدام و یا توصیهی خاصی وجود ندارد لیکن برخی روش های ابداعی مانند سیستم پیشنهادی پیشگیرانهی IONIX مطابق شل صفحه بعد در این زمینه ارایه شده است.
۳- تجدید نظر در نوع لوله های پلی اتیلن مورد استفاده از نظر جنس و یا فرایند تولید (در صورت موثر بودن و تایید مراجع ذیربط).
۴- افزایش سطح آگاهی واحدهای بهره بردار.
وارد شدن صدمه به لوله های پلی اتیلن توسط جوندگان و بهویژه موشها

در استان خراسان برای اولین بار در سال ۱۳۸۲ ی مورد مشو به موش خوردگی در یی از شهرها گزارش شد ه موضوع توسط واحدهای ذیربط در ستاد شرت ملی گاز مورد بررسی قرار گرفت . متعاقب آن دو مورد موش خوردگی انشعاب پلی اتیلن در تاریخ ۱۴/۹/۱۳۸۳در یی از روستاهای استان خراسان شف و انشعابات مورد نظر مورد تعمیر قرار گرفت؛ در زیر تصاویری از این موارد ارایه شده است .
همچنین یک مورد جدید موش خوردگی در تاریخ ۱۹/۱۰/۱۳۸۳ در یی دیگر از روستاها شف و مورد تعمیر قرار گرفت.
در تاریخ ۱۱/۱۲/۱۳۸۳ نیز در همان روستا دو مورد دیگر موش خوردگی شف و تعمیر شد ه نتهی جالب توجه این بود ه یک مورد از موش خوردگی های شف شده مربوط به انشعابی بود ه قبلا و در حدود سه ماه قبل یعنی ۱۴ /۹/۱۳۸۳ مورد هجوم موشها قرار گرفته و محل نشتی تعمیر شده بود.

علاوه بر موارد فوق مواردی از موش خوردگی در استان های لرستان و سمنان نیز گزارش شده است ه در زمان تهیهی این مقاله اطلاعات دقیقی از آنها در دسترس نبود.
ضمنا با توجه به بررسی های گستردهی بهعمل آمده در استان خراسان و بررسی انشعابات فولادی ه در روستایی در مجاورت روستای مورد بحث نصب شده بودند آثار هجوم موشها به انشعابات فولادی نیز بهاثبات رسید بهطوری ه بعضا عایق و پوششش انشعابات فولادی و نیز نوارزرد اخطار از هجوم موشها در امان نمانده بودند ه تصاویری از این موضوع نیز ارایه شده است..ناگفته نماند بهمنظور به حداقل رساندن تبعات موضوع، برخی تصمیمات موثر در منطقهی مورد بحث اتخاذ و به مورد اجرا گذاشته شده است.

تحلیل موضوع

با بررسی موارد فوق میتوان نات زیر را بهعنوان راهنمایی برای بررسی های بعدی مدنظر قرار داد:
۱- هر نوع موشی قادر به حمله به لوله های گاز نیست و قاعدتا (و احتمالا) موش های صحرایی یا یسه داره در برخی مناطق خاص زندگی می کنند از عهدهی این ار بر می آیند.
۲- همانگونه ه در بالا ذر شد هجوم موشهای مورد نظر تنها مختص به لولههای پلی اتیلن نبوده و عایق لوله های فولادی نیز از این حملات در امان نیستند.
۳- یی از نات مشتر در موارد موش خوردگی لوله های پلی اتیلن اتفاق افتاده در استان خراسان سایز لوله میباشد. بهنظر میرسد ه موشهای منطقه قادر به ایراد صدمه به لوله های با قطر خارجی بیشتر از ۲۵ میلیمتر ( شبه با اقطار ۶۳ و ۹۰ و ۱۱۰ و ۱۲۵و ۱۶۰ میلیمتر ) نیستند.
۴- از دیگر نات قابل توجه، عمق لوله های مورد هجوم است. بررسی ها، مذارات و ماتبات نویسنده با برخی مراجع بر این نته تاید دارند ه موشها تنها در صورتی در پی ایراد صدمه به موانعی از قبیل لوله پلی اتیلن برمیآیند ه این لوله ها بهعنوان مانعی در مسیر حرکت آنها قرار گیرند؛ در این صورت موشها سعی در برداشتن مانع از مسیر عمدتا افقی خود می کنند. همچنین بر اساس اظهار برخی متخصصان علوم جانوری، موشها در نفوذ به اعماق زمین از نظر عمق با محدودیت های زیستی مواجه هستند.
۵- آخرین نتهی مفید، فصل روی دادن موش خوردگی ها است. بررسی ها نشاندهندهی بروز موش خوردگی ها در فصول خاصی از سال( پاییز وعمدتا زمستان ) می باشند.

پیشنهادات

در پایان، پیشنهادات زیر بهطور اختصار قابل طرح هستند و توضیحات مبسوط تر آن به فرصتی دیگر موول میشود.
۱- تجدید نظر در مطالعات امکان سنجی و طراحی اولیه با لحاظ کردن موارد خاص شبکه های پلی اتیلن.
۲- تجدید نظر در عمق شبکه های پلی اتیلن در مناطق خاص بر اساس مطالعات قبل یا در حین طراحی.
۳- تجدید نظر در قطر انشعابات پلی اتیلن در مناطق خاص بر اساس مطالعات قبل یا در حین طراحی.
۴- تجدید نظر در نوع لوله های پلی اتیلن مورد استفاده ( از نظر جنس یا فرایند تولید ) در صورت مثمرثمر بودن و تایید مراجع ذیربط ه بحث در این خصوص فرصت دیگری را می طلبد.
۵- تشکیل یک تیم یا میتهی پژوهشی با حضور ارشناسان شرت ملی گاز و متخصصان دانشگاهی در رشته های مرتبط و استفاده از پژوهش ها و تجارب موجود در سطح شرتهای گاز استانی بهمنظور شناسایی مشکلات و معضلات خاص لوله های پلی اتیلن و اتخاذ تدابیرلازم در مواجهه و برخورد با مسایل احتمالی، با رویکردی پیشگام و نگرشی پیشگیرانه.

* کارشناس ارشد برنامه ریزی و نترل شرکت گاز استان خراسان مدرس دوره های آموزشی شرکت ملی گاز ایران
نکته : در قسمتهای از مقاله حرف (( ک )) حذف شده است

 

 

 

 

تقویت لوله های انتقال گاز با لایه های کامپوزیت

 

تاریخچه ی مختصراز جوشکاری دستی قوس برقی(S.M.A.W)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فولادهای A۵۱۴/A۵۱۷ یک گروه از فولادهای سازه کونچ و تمپر شده با ترکیبی از خواص مکانیکی مناسب هستند. مهمترین این خواص استحکام تسلیم بالا (حداقل استحکام تسلیم ۹۰-۱۰۰ ksi )، جوشپذیری و تافنس خوب در دماهای پایین میباشد. استفاده از این فولادهای پر استحکام باعث کاهش هزینه و افزایش راندمان میگردد. هرچند جوشپذیری این فولادها خوب است اما برای ایجاد یک اتصال موفق باید به برخی نکات مهم توجه داشت. از جمله مهمترین این نکات عملیات پسگرم میباشد. منظور از عملیات پسگرم در این نوشتار، عملیات حرارتی پس از جوشکاری در دمای بالاتر از ۳۷۰ºC و کمتر از دمایی است که سازنده برای تمپر کردن این فولاد استفاده نموده است. بطور کلی این فولادها نباید تحت عملیات پسگرم قرار بگیرند چرا که ممکن است در اثر این عملیات، تافنس در ناحیه جوش و HAZ کاهش یافته و یا ترک در قطعه ایجاد شود.
عناصر آلیاژی که برای دستیابی به استحکام و تافنس بالا در این فولادها بکار رفته در اثر عملیات پسگرم تاثیر عکس بر خواص خواند داشت. عملیات پسگرم برای این فولادها-مانند سایر فولادها- تنها زمانی میتواند انجام شود که از مفید بودن آن اطمینان حاصل شده و آثار مخرب احتمالی آن قابل کنترل باشد.بهرحال در برخی موارد لزوم اجرای عملیات پسگرم غیر قابل انکار است. بخصوص در مواردی که امکان ایجاد ترک یا ترک خوردگی تنشی (SCC) در اثر تنشهای باقیمانده از جوش یا کار سرد روی قطعه وجود داشته و یا تافنس قطعه در اثر جوشکاری یا کار سرد کاهش یافته باشد. در این گونه موارد باید بررسی دقیقی صورت گیرد تا بتوان عملیات پسگرمی موفق و با کمترین احتمال آسیب اجرا کرد.

نتایج تستهای ضربه انجام شده نشان میدهد که عملیات پسگرم در محدوده دمایی ۵۱۰-۶۵۰ºC میتواند باعث آسیب به تافنس فلز جوش و ناحیه HAZ گردد. میزان این آسیب به ترکیب شیمیایی، دمای عملیات و مدت زمان قرار گرفتن قطعه در آن دما بستگی داشته و اثر مخرب آن با کاهش سرعت سرد کردن افزایش میابد.

همچنین هنگامی که جوش این فولادها تحت عملیات پسگرم بالاتر از ۵۱۰ºC قرار میگیرد- مانند بسیاری فولادهای دیگر- ممکن است در ناحیه درشت دانه شده HAZ ترکهای بین دانه ای ایجاد شود. ترکهای بین دانه ای که در اثر تنش بالا ایجاد میشوند اغلب در مراحل اولیه عملیات پسگرم اتفاق می افتند. امکان ایجاد این ترکها با افزایش میزان مهار جوش (Weld Restraint) و شدت تمرکز تنش بالا میرود. عناصر کرم، مولیبدن و وانادیوم عوامل اصلی در ایجاد این ترکها هستند ولی عناصر کاربیدزای دیگر نیز به این قضیه کمک میکنند. رسوب کاربیدها در دمای بالا در خلال اجرای عملیات پسگرم تعادل بین مقاومت به لغزش مرزدانه ها و مقاومت به تغییر فرم را در دانه های درشت ناحیه HAZ بر هم میزند. این پدیده قبلا بطور کاملتر توضیح داده شده است (رجوع کنید به مطلب مرتبط). این ترکها به نامهای ترکهای بازگرمایشی (Reheat Crack)، ترکهای آزادکننده تنش (Stress Relife Crack) و ترکهای تنشی (Stress Rapture Crack) شناخته میشوند. برای کاهش احتمال ایجاد این ترکها در مواردی که انجام پسگرم الزامی باشد میتوان از روشهای زیر استفاده کرد:

۱) رعایت دقیق میزان پیشگرم و کنترل حرارت ورودی حین جوشکاری با استفاده از تکنیکهای مناسب.
۲) انتخاب طرح اتصال، محل جوشکاری و ترتیب آن بگونه ای که میزان مهار بودن جوش به حداق برسد.
۳) طراحی اتصال و شکل گرده نهایی بگونه ای که حداقل تمرکز تنش ایجاد شود.
۴) استفاده از فلز جوشی که استحکام آن در دمای عملیات پسگرم کمتر از استحکام ناحیه HAZ فلز پایه باشد.
۵) پوشش دادن و یا لایه کشی ناحیه پنجه جوشهای گوشه توسط یک یا چند لایه جوش بصورت حلقه زنجیری. برای اینکار باید از فلز جوش با استحکام کم استفاده شود.
۶) چکش زنی ناحیه جوش به منظور کاهش تنشهای پسماند در آن.
لازم به ذکر است که اجرای هیچکدام از موارد فوق به تنهایی یا بصورت ترکیبی متضمن حذف کامل احتمال ایجاد ترک در موارد عملی نمیباشد، بلکه تنها کاهش دهنده این احتمال است.

درصورت اجرای عملیات پسگرم، دمای آن نباید از دمای تمپرینگ تولید کننده فلز بالاتر باشد. پسگرم در دمایی حدود ۱۰ºC کمتر از دمای تمپرینگ تولید کننده از کاهش استحکام فولاد جلوگیری میکند. همچنین توصیه میشود که قطعات جهت بررسی وجود ترک قبل و بعد از عملیات پسگرم تحت تستهای غیر مخرب قرار گیرند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 کلیات جوشکاری ترمیمی

 

 

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

 

 

● جوشکاری ترمیمی
در قطعات تولید شده عیوب مختلفی را می توان مشاهده کرد که این عیوب می توانند ناشی از فرآیند تولید و یا حین کارکرد قطعه بوجود آمده باشند . بسته به نوع و علت ایجاد عیب ، جوشکاری ترمیمی به چند دسته تقسیم می شود :
- جوشکاری تکمیلی در حین تولید ( finishing weld )
- اصلاح جوشکاریهای غیر قابل قبول ( correction of non confirming weld )
- جوشکاری تعمیری حین کارکرد قطعه ( repair weld )

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

۲) اصلاح جوشکاریهای غیر قابل قبول
معمولا” کیفیت جوش و تلورانسهای قطعه باید با شرایط مندرج در استاندارد مورد استفاده و یا قرارداد منطبق باشد . (استانداردهای ISO ۱۳۹۲۰ . ISO ۱۰۰۴۲ . ISO ۵۸۱۷ ) . در صورتیکه این مورد احراز نگردد باید اقدامات اصلاحی بر اساس استاندارد ISO ۳۸۳۴ انجام گیرد . پس از اجرای اقدامات اصلاحی قطعه باید مجددا” تحت بازرسی ، آزمون و کنترل کیفی قرار گرفته و با شرایط مورد نیاز مطابقت گردد . همچنین شرایط و علل ایجاد عیب باید بدرستی بررسی و رفع گردد .

۳) جوش تعمیری حین کارکرد قطعه
در صورتیکه حین کارکرد قطعه دچار شکست 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 )

۳ـ۱) تعیین ریشه و علل ایجاد عیب
دلیل ایجاد عیب ها در جوش باید قبل از بازسازی مشخص گردد . ( بعنوان مثال با آزمایشهای متالوگرافی ) . تنها با دانستن علت ایجاد عیب می توان از تکرار آن پس از بازسازی جلوگیری کرد.
دلایل ایجاد عیوب می تواند جزو موارد زیر باشند :
-تنش بیش از حد مجاز
-خطای طراحی و محاسباتی
-انتخاب ماده نا مناسب
-جابجا شدن فلز پایه و یا ماده مصرفی با فلز یا ماده نا مناسب
-عیوب مراحل ساخت ( آماده سازی ، سرهم بندی ، جوشکاری ، عملیات حرارتی )
پس از بررسی علت ایجاد عیب و ریشه یابی آن جهت رفع آن ممکن است به اجرای یک 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
-ماشینکاری و پرداخت بیشتر جوشها

۳ـ۲) فلز پایه و مواد مصرفی جوش
۳ـ۲ـ۱) فلز پایه
در صورتیکه نوع دقیق فلز پایه در مستندات معتبر بازرسی موجود نباشد ، باید آنالیز شیمیایی گرفته شود . در مورد فولادهای ساختمانی ریز دانه با تنش تسلیم بالاتر از ۳۵۵ MPa باید دقت خاصی در مورد میکرو آلیاژها صورت گیرد .
در مواردی که از فولادهایی با عمر بیش از ۳۰ سال استفاده شده است هنگام برنامه ریزی تعمیر باید به مقدار نیتروژن توجه شود (امکان شکست ترد ) .
در صورتیکه خواص مکانیکی فلز پایه مشخص نباشد باید نمونه هایی از قسمتهای کم تنش قطعه تهیه شده و تست گردد . خصوصیات زیر باید مشخص شود :
- استحکام کششی
- استحکام تسلیم
- افزایش طول
- چکش خواری (خواص ضربه )
- کاهش سطح مقطع در راستای ضخامت ( در صورت نیاز )
در صورت نیاز آزمونهای متالوگرافی نیز باید انجام گیرد (مانند تعیین ساختار ماده ، محل عیب ) .

۳ـ۲ـ۲) مواد مصرفی جوش
مواد مصرفی جوش استفاده شده باید مشخص گردد (مثلا” توسط آنالیز شیمیایی ) . در جوشکاری ترمیمی مواد مصرفی باید دارای افزایش طول مناسب (&#۶۱۶۱۹;۳۰% ) باشند . بخصوص برای جوش ریشه اغلب توصیه می شود که از مواد مصرفی با استحکام تسلیم کمتر از فلز پایه استفاده شود . در مواردی که لایه جوش ماشینکاری و برداشته می شود , باید حتما” از این مواد استفاده شود .

۳ـ۳) استاندارد مورد استفاده و قرارداد
جوشکاری ترمیمی باید کاملا” مطابق با استاندارد مشخص شده و یا دستورالعمل قرارداد اجرا گردد و کیفیت و تلورانسهای خواسته شده باید بدست آید . در بعضی موارد برنامه ترمیم باید توسط یک بازرس یا مشتری بررسی و تائید شود همچنین امکان دارد روال کار حین اجرا توسط بازرس یا مشتری نظارت گردد . بعد از اتمام جوشکاری حداقل آزمونهای اصلی برای نمونه اولیه باید اجرا شود .

۳ـ۴) برنامه ترمیم
برای هر ترمیمی باید برنامه تهیه گردد و اغلب نیاز است که این برنامه توسط بازرس یا خریدار تائید شود . مواد موجود در برنامه ترمیم بسیار شبیه به برنامه جوشکاری است . در طراحی برنامه باید به موارد زیر توجه خاص صورت گیرد :
- تمیز کاری
- نوع ماده
- نام تجهیز و قسمتهایی که باید ترمیم گردند
- طراح قسمتهای معیوب که باید برداشته شوند و روش برداشتن عیوب
- مواد مصرفی جوش
- دستورالعمل جوش ترمیمی
- گواهینامه جوشکار
- آزمونهای تائید دستورالعمل جوش
- ترتیب و توالی عملیات ترمیم
- مقدار مجاز انقباض
-عملیات حرارتی ( دما ، زمان ، سرعت گرم و سرد کردن ) (در صورت نیاز )
-عملیات پس از جوشکاری ( چکش زنی ، ماشینکاری ، پرداخت )
-روشهای آزمون ( زمان و مشخصات آزمون )
-بازرسی و بررسی جوش ترمیمی

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

۴ـ۱) آماده سازی برای جوشکاری
قبل از آغاز جوشکاری باید موارد زیادی در نظر گرفته شود .مهمترین این موارد عبارتند از:
- ایمنی : محل اجرای جوشکاری ترمیمی باید آماده سازی شده و کلیه موارد ایمنی در نظر گرفته شود .
- تمیزکاری : تمامی آلودگیها مانند غبار ، روغن ، رنگ و … باید از سطح قطعه تحت جوشکاری پاکسازی گردد . روش پاکسازی بستگی به نوع ماده و محل قطعه کار دارد . برای اغلب تجهیزات و سازه ها تمیزکاری با بخار لازم است . در صورت عدم امکان اجرای تمیزکاری با بخار می توان از شستشوی شیمیایی و یا بلاست استفاده کرد . همچنین از تمیزکاری با ابزار مانند برس ، سنگ سمباده و … نیز می توان استفاده کرد .
- پیاده سازی : بجز در مواردیکه کار ترمیم بسیار ساده است در سایر موارد نیاز به پیاده سازی وجود دارد .
- محافظت از تجهیزات و سطوح ماشین شده نزدیک به محل کار : در صورت اجرای جوشکاری ترمیمی ، تجهیزات و قطعاتی که در نزدیکی محل قرار دارند باید از جرقه جوش ، شعله ، جرقه های برش و سایر خطرات محافظت شوند . برای محافظت می توان از ورقه های فلزی و یا برزنت استفاده کرد . سطوح ماشین شده باید تا فاصله ۵ پا از محل جوش پوشانیده شوند .
- بست و مهار : در تعمیرات پیچیده امکان دارد به بست یا مهار سازی نیاز باشد . علت این امر به وزن زیاد قطعه و یا نیروهای اعمالی به قطعه تحت جوشکاری بر می گردد . اگر اجزاء اصلی سازه بریده شوند باید نیرو توسط مهارهای موقتی تحمل گردد . این مهارها می توانند بصورت موقت به سازه جوشکاری شود .
- الگو سازی : در اغلب موارد تعمیراتی لازم است که قسمتی از ماده برداشته شود تا امکان ایجاد جوش با نفوذ کامل ایجاد گردد. در این موارد باید الگویی ساخته شود که قسمتی را که باید بریده شود وبرای جوشکاری آماده شود مشخص نماید . الگو باید طوری طراحی شود که کمترین ماده برداشته شود و راحت ترین موقعیت جوشکاری را ایجاد نماید .
- پیش گرمایی : پیش گرم کردن و برش با برنال یا گوج کردن جزو عملیات آماده سازی جوشکاری می باشند . هنگامی که برنال کاری یا کوج نیاز باشد ، باید پیش گرمایی مشابه پیش گرمایی لازم برای جوشکاری انجام گردد . هر چند که تنش های ایجاد شده در برش کاری کمتر از جوشکاری است ، اما در برشکاری نیز امکان ایجاد شوک های حرارتی مشابه جوشکاری وجود دارد . پیش گرم کردن قبل از جوشکاری از اهمیت ویژه ای برخوردار است و باید دقیقا رعایت شود. بسیاری از عیوب جوش ناشی از عدم پیش گرم کردن مناسب قبل از جوشکاری است. عوامل اصلی موثر بر دمای پیشگرم شامل کربن معادل، ضخامت قطعه و پارامترهای جوشکاری میباشد. جداول و نمودارهای بسیاری برای محاسبه مقدار پیشگرم لازم برای مواد مختلف طراحی شده است. جدول زیر یکی از نمونه های کاربردی این جداول میباشد.
- برشکاری و گوج کردن : برشکاری با مشعل ، گوج و برش قوس کربن بیشترین مصرف را در مراحل جوشکاری ترمیمی دارند که بسته به نوع ماده و مشکل لبه سازی یکی از آنها انتخاب
می گردد . البته در صورت استفاده از قوس کربن باید پارامترها به گونه ای تنظیم شود که از رسوب کربن در سطوح جوشکاری جلوگیری شود . در مورد بعضی مواد نمی توان از روشهای فوق استفاده کرد . (مانند فولاد ضد زنگ ) در اینگونه موارد از روشهای مکانیکی و سنگ زنی استفاده می شود . در صورت استفاده از گوج یا مشعل، پس از اتمام فرآیند لبه ها باید مجددا تا ۲mm سنگ زده شوند.
- سنگ زنی و تمیزکاری : سطوح ایجاد شده در مرحله قبل به اندازه مناسب صاف نبوده و دارای نقاط سوخته ، اکسید و غیره می باشد . سطوح جوش باید قبل از جوش صاف و تمیز گردد . در موارد بحرانی که احتمال ایجاد ترک های اضافی وجود دارد بهتراست پس از سنگ زنی تست MT یا PT صورت گیرد تا از باقی نماندن ترک اطمینان حاصل شود .

۴ـ۲) اجرای جوش ترمیمی
جوشکاری ترمیمی موفق شامل موارد و پارامترهای زیر می گردد .
- دستورالعمل جوش : دستورالعل جوش باید برای استفاده جوشکاران تهیه گردد . این دستورالعمل باید شامل پروسه ، نوع ماده مصرفی ، پیش گرم و سایر اطلاعات تخصصی لازم برای اجرای جوشکاری باشد .
- تجهیزات جوشکاری : تجهیزات جوشکاری باید به اندازه کافی در دسترس باشد بطوریکه تأخیری در کار ایجاد نشود . این تجهیزات شامل ماشین جوش ، کابل ، آون ، گیره و … می باشد .
- مواد : مواد کافی نیز باید در دسترس باشد . این مواد شامل الکترود و مواد مصرفی جوش، قطعات جایگزین ، تقویتی ها و غیره می باشد . همچنین سوخت جهت پیش گرم و برش نیز باید در حد کافی موجود باشد .
- ترتیب جوشکاری : ترتیب جوشکاری و نحوه اجرای پاسها بسیار اهمیت دارد و باید بطور واضح در دستورالعمل تشریح گردد .
- ایمنی : در تمام مراحل باید شرایط بگونه ای تعبیه شود تا ایمنی کامل برقرار گردد .
- کیفیت جوش : کیفیت جوش باید بطور مداوم بررسی گردد . جوش نهایی باید کاملا” صاف و بدون شیار باشد .
- در نهایت باید تعداد کافی جوشکار تائید شده و با مهارت برای اجرای سریع کار وجود داشته باشد .
۴ـ۳) عملیات پس از جوشکاری
پس از اتمام جوشکاری باید قطعه به آهستگی سرد شود و نباید در برابر باد یا محیط سرد کننده قرار گیرد . همچنین تا زمانی که قطعه به دمای محیط نرسیده نباید نیرویی به محل تعمیر شده اعمال گردد .
- بازرسی : جوش باید تحت بازرسی قرار گیرد . این بازرسی می تواند شامل بررسیهای غیر مخرب مانند MT ، UT یا RT باشد . جوش ترمیمی باید از کیفیت بالایی برخوردار باشد چرا که باید جایگزین ماده اصلی گردد .
- عملیات تمیزکاری : این عملیات شامل جداسازی مهارها ، سنگ زنی محل های اتصالات موقت، پاکسازی جرقه های جوش ، سرباره جوش و جمع آوری پوششهای محافظ و غیره
می شود .
- رنگ آمیزی مجدد : در صورت لزوم پس از تمیزکاری، ناحیه تعمیر شده باید رنگ آمیزی گردد . همچنین قطعات ماشین آلات باید در صورت نیاز گریس کاری شوند .
- سرهم بندی : پس از تکمیل مراحل تجهیز مجددا” سرهم بندی می شود

پسگرم در جوشکاری فولادهای A۵۱۴/A۵۱۴M

● موارد عمومی :
ابزارهای مورد استفاده در آماده سازی فولادهای زنگ نزن باید مخصوص این فولادها بوده و در مورد دیگر فلزات استفاده نشوند . آلودگی ابزار به فلزات دیگر میتواند باعث ایجاد خوردگی در فولادهای زنگ نزن گردد .

اکسید های سطحی بوجود آمده در اثر جوشکاری باید با روشهای مناسب حذف شوند . قطعات مورد استفاده برای آغاز و اتمام قوس جوشکاری باید از جنسی مشابه فلز پایه انتخاب شوند .
در صورتیکه قطعه فقط از یکطرف جوشکاری شود پاس ریشه باید از طرف مقابل تحت حفاظت گازهای محافظ قرار گرفته و پاس اول توسط TIG یا پلاسما اجرا شود .

در صورت استفاده از پشت بند دائم ، این پشت بند باید از جنس فلز پایه باشد . همچنین در صورت امکان ایجاد خوردگی شیاری نباید از پشت بند دایم استفاده شود .

در صورت استفاده از پشت بند موقت مسی باید سطح پشت بند در قسمت ریشه جوش شیاری ایجاد گردد تا احتمال نفوذ مس در جوش کاهش یابد . می توان از آبکاری کرم یا نیکل نیز استفاده کرد .

در صورت استفاده از گاز محافظ در سمت ریشه جوش باید زمان اعمال گاز بدرستی رعایت گردد تا احتمال اکسید شدن ریشه از بین برود .
تمیز کاری پس از جوش باید حتما” اجرا گردد تا مقاومت خوردگی فولادها کاهش پیدا نکند . تمیز کاری را می توان بروشهای مختلف انجام داد :

- برس زنی با برس سیمی از جنس فولاد زنگ نزن
- بلاست با ذرات شیشه یا گوی های فولاد زنگ نزن
- سنگ زنی با سنگ های تمیز و مخصوص فولاد زنگ نزن
- اسید شویی
- پرداخت الکترولیتی

● جوشکاری فولادهای آ ستنیتی :
تمامی فرآیندهای قوس الکتریکی را می توان برای این نوع فولادها بکار برد . حرارت ورودی را باید تا جای ممکن پایین نگه داشت تا باعث پیچیدگی ، ترک گرم و حساس شدن فلز پایه نگردد . همچنین از پیش گرم این فولادها باید اجتناب شود .
آرایش لبه ها مانند فولادهای کربنی می باشد . در مورد ورقهای نازک می توان با ذوب کردن لبه ها بدون نیاز به فلز پرکننده جوشکاری را انجام داد .

فلز پرکننده باید بر اساس توصیه سازنده انتخاب شود . این مواد را می توان بر اساس استاندارد های EN ۱۲۰۷۳ , EN ۱۲۰۷۲ , EN ۱۶۰۰ انتخاب کرد .

مواد مصرفی در جوشکاری فولادهای آستنیتی معمولا” فلز جوشی شامل مقادیری فریت تولید می کنند تا احتمال ایجاد ترک گرم را کاهش 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 کم هستند لذا بسیار مستعد یچیدگی هستند . بنابراین این موضوع باید کنترل شود .
عملیات حرارتی پس از جوش در اغلب موارد برای این فولادها نیازی نمی باشد . البته ممکن است جهت کاهش تنش پسماند یا افزایش خواص مطلوب عملیات حرارتی آنیل اجرا گردد . همچنین می توان جهت تنش زدایی قطعه را تا ۴۵۰C گرم کرد .

● جوشکاری فولادهای فریتی :
این فولادها را نیز می توان با انواع فرآیندهای قوس الکتریکی جوشکاری نمود . این فولادها مستعد رشد دانه می باشند لذا باید حرارت ورودی کم باشد .

گاهی ممکن است پیش گرم ۲۰۰ – ۳۰۰C در فولادهای نیمه فریتی با ضخامت بیشتر از ۳ mm نیاز باشد . از ورود کربن و نیتروژن به درون جوش باید جلوگیری شود . مواد مصرفی آستنیتی بدلیل داکتیلیتی بیشتر نسبت به فلز پایه برای جوشکاری این فولادها ترجیح داده می شود . در صورتیکه خطر ورود سولفور از محیط به درون قطعه باشد ، لایه نهایی جوش که با محیط در تماس است باید از مواد فریتی انتخاب شود . جهت جلوگیری ازخوردگی نباید مقدار کرم فلز جوش کمتر از فلز پایه باشد .

مواد مصرفی فریتی را نیز در مواقعی که نیاز به انبساط حرارتی برابر و یا نمای ظاهری یکسان سطح باشد ، انتخاب نمود .
گاز محافظ باید با پایه آرگون باشد و بهیچ وجه نباید شامل CO ۲ ، هیدروژن یا نیتروژن باشد .

در فولادهای فریتی بدلیل ضریب انبساط کم و هدایت حرارتی بالا مشکل پیچیدگی بسیار کمتر از فولادهای آستنیتی است .
آنیل قطعه پس از جوشکاری در دمای ۷۰۰ – ۸۰۰C انجام می گیرد تا علاوه بر افزایش داکتیلیتی منطقه HAZ و کاهش تنشهای پسماند ، مقاومت به خوردگی بین دانه ای نیز بهبود می یابد .

● جوشکاری فولادهای دوبلکس :
جوشپذیری فولادهای دوبلکس با تنظیم درصد آستنیت - فریت و افزایش نیتروژن بهبود یافته است و احتمال رشد دانه و یا ایجاد بیش از حد فریت در ناحیه HAZ کاهش یافته است .
برای جوشکاری این فولادها از تمامی فرآیندهای قوس الکتریکی میتوان استفاده کرد . در مواردیکه جوشکاری بدون فلز پر کننده اجرا می شود ناحیه اتصال باید بعد از جوشکاری آنیل شده و بسرعت تا دمای اتاق سرد شود .
به پیش گرم در این فولادها نیاز نمی باشد اما می توان حداکثر تا ۱۰۰ جهت حذف رطوبت قطعه را پیش گرم کرد .
میزان حرارت ورودی در این فولادها باید در یک محدوده مشخص قرار گیرد . حرارت ورودی کم باعث سریع سرد شدن و افزایش میزان فریت و حرارت ورودی بالا باعث رسوب فازهای بین فلزی می گردد . ماکزیمم دمای بین پاسی برای فولادهای کم و متوسط آلیاژ ۲۵۰C و برای فولادهای پرآلیاژ ۱۰۰ – ۱۵۰C می باشد .

جهت دسترسی به ساختار جوش مناسب باید از مواد مصرفی با نیکل بالا استفاده شود .
برای فولادهای کم و متوسط آلیاژ که در محیطهای خورنده قرار می گیرند می توان از مواد مصرفی دوبلکس با مقادیر بالای کرم ، مولیبدن و نیتروژن استفاده کرد . از هیدروژن در گازهای محافظ باید اجتناب گردد . فولادهای دوبلکس به ترک هیدروژنی حساس هستند .

فولادهای دوبلکس حاوی مقادیر بالای نیتروژن ( > ۰.۲۰% ) نسبت به تشکیل تخلخل مستعد می باشند . احتمال ایجاد تخلخل در حالت جوشکاری بالاسری بیشتر می شود . برای رفع این مشکل باید پاسها نازک بوده و از طول قوس زیاد اجتناب گردد .

عملیات پس گرمایی در این فولادها اغلب نیاز نمی باشد . در صورت نیاز به آنیکل محلولی بعد از جوشکاری این عمل باید در دمای ۳۰ – ۴۰C بالاتر از دمای عملیات مشابه برای فلز پایه انجام گیرد. پس از این عملیات قطعه باید بسرعت تا دمای محیط سرد شود .

● جوشکاری فولادهای مارتنزیتی :
این فولادها را اغلب بروش TIG یا MMA جوشکاری می کنند البته روشهای قوس الکتریکی دیگر را نیز در شرایط خاص می توان استفاده کرد .
در کلیه حالات می توان از مواد آستنیتی یا مواد مشابه به فلز پایه استفاده کرد . حرارت ورودی باید حد نرمال باشد . پیش گرم بسته به نوع فولاد می تواند بین ۱۰۰ - ۳۰۰C اجرا گردد .

در این فولادها نیز بدلیل هدایت حرارتی بالا و ضریب انبساط پایین پیچیدگی مشکل عمده ای نمی باشد .
در صورتیکه از مواد مصرفی آستنیتی برای جوشکاری این فولادها استفاده شود احتیاجی به PWHT نمی باشد ولی در صورت استفاده از مواد مصرفی مشابه فلز پایه عملیات حرارتی طبق توصیه سازنده فلز پایه الزامی است

در آغاز قرن بیستم جوشکاری دستی با قو

قوس برقی در سال ۱۸۰۷توسط سرهمفری دیوی کشف شد ولی استفاده از آن در جوشکاری فلزات به یکدیگر هشتاد سال بعد از این کشف ، یعنی در سال ۱۸۸۱ اتفاق افتاد. فردی به نام آگوست دیمری تنز در این سال توانست با استفاده از قوس برقی و الکترود ذغالی صفحات نگهدارنده انباره باطری را به هم متصل نماید. بعد از آن یک روسی به نام نیکولاس دی بارنادوس با یک میله کربنی که دسته ای عایق داشت توانست قطعاتی را به هم جوش دهد. وی در سال ۱۸۸۷ اختراع خود را در انگلستان به ثبت رساند.این قدیمی ترین اختراع به ثبت رسیده در عرصه جوشکاری دستی قوسی برقی می باشد.فرایند جوشکاری با الکترود کربنی در سالهای ۱۸۸۰و۱۸۹۰در اروپا و آمریکا رواج داشت ولی استفاده از ولت زیاد (۱۰۰ تا ۳۰۰ولت)و آمپر زیاد (۶۰۰تا ۱۰۰۰آمپر)در این فرایند و فلز جوش حاصله که به علت ناخالصیهای کربنی شکننده بود همه باعث می شد این فرایند با اقبال صنعت مواجه نشود.
جهش از این مرحله به مرحله فرایند جوشکاری با الکترود فلزی در سال ۱۸۸۹ صورت گرفت.در این سال یک محقق روس به نام اسلاویانوف و یک آمریکایی به نام چارلز کافین(بنیانگذار شرکت جنرال الکتریک)هرکدام جداگانه توانستند روش استفاده از الکترود فلزی در جوشکاری با قوس برقی را ابداع نمایند.

س برقی مورد قبول صنعت واقع شد. علیرغم ایرادهای فراوان(استفاده از مفتول لخت و بدون روکش)مورد استفاده قرار گرفت.در آمریکااز مفتول لخت که دارای روکش نازکی از اکسید آهن که ماحصل زنگ خوردگی طبیعی و یا بخاطر پاشیدن عمدی آب بر روی کلافهای مفتول قبل از کشیده شدن نهایی بود استفاده می شد و گاهی این مفتول لخت با آب آهک آغشته می شد تا در هر دو وضعیت بتواند ثبات قوس برقی را بهتر فراهم آورد.آقای اسکار کجل برگ سوئدی را باید پدر الکترودهی روکش دار مدرن شناخت وی نخستین شخصی بود که مخلوطی از مواد معدنی و آلی را به منظور کنترل قوس برقی و خصوصیات مورد نظر از فلز جوش حاصله با موفقیت به کار برد.وی اختراع خود را در سال ۱۹۰۷ به ثبت رساند.ماشینهای جوشکاری با فعالیت های فوق الذکر به روند تکاملی خود ادامه می دادند.در سالهای ۱۸۸۰ مجموعه ای از باطری پر شده به عنوان منبع نیرو در ماشین های جوشکاری به کار گرفته شد.تا اینکه در سال ۱۹۰۷ نخستین دستگاه Generator جوشکاری به بازار آمریکا عرضه شد.

● جوشکاری با گاز یا شعله
جوشکاری با گاز یا شعله یکی ازاولین 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 لیه اکسیدی بکار میرود.
▪ مزایا:سادگی فرایند و ارزانی و قابل حمل و نقل بودن وسایل
▪ محدوده کاربرد:ورقهای نازک ۸/۰تا ۵/۱میلیمتر
▪ محدودیتها:باقی ماندن روانساز لابلای درزها و تسریع خوردگی - سرعت کم – منطقه H.A.Zوسیع است .

قطعات بالاتر از ۵/۲میلیمتر را به دلیل عدم تمرکز شعله و افت حرارت بین روش جوش نمیدهند.
حرارت لازم در این روش از واکنش شیمیایی گاز با اکسیژن بوجود می اید.

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 تغییر 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.بنابرین 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 که 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 استیلن یا مولد گاز استیلن و رگولاتور تنظیم فشار برای گاز و لوله لاستیکی انتقال دهنده گاز به مشعل و مشعل جوشکاری است.

استیلن با فرمول C۲H۲ و بوی بد در فشار بالا ناپیدار و قابل انفجار است و نگهداری و حمل و نقل آن نیازبه رعایت و مراقبت بالا دارد.فشار گاز در سیلندر حدود psi ۲۲۰۰است و رگولاتورها این فشار را تا زیر psi ۱۵ 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 ۵ مترمکعب در ساعت ازاستیلن استفاده شود از سیلندر استن بیرون خواند 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.
CaC۲ + ۲ H۲O = C۲H۲ + Ca(OH)۲

ـ روش تولید گاز با سنگ کاربید به دو نوع کلی تفسیم میشود.
۱) روشی که آب بر روی کاربید ریخته میشود.
۲) روشی که کاربید با سطح آب تماس حاصل میکند و باکم و زیاد شده فشار گاز سطح آب در مخزن تغییرمی 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 دو مرحله 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 یجاد 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 اید.

● پیچیدگی(Distortion)
پیچیدگی و تغییر ابعاد یکی ازمشکلاتی است که در اثر اشتباه طراحی و تکنیک عملیات جوشکاری ناشی میشود. با فرض اجتناب از ورود به مباحث تئوریک تنها به این مورد اشاره میکنیم که حین عملیات جوشکاری به دلیل عدم فرصت کافی برای توزیع یکنواخت بار حرارتی داده شده به موضع جوش و سرد شدن سریع محل جوش انقباضی که میبایست در تمام قطعه پخش میشد به ناچار در همان محدوده خلاصه میشود و این انقباض اگر در محلی باشد که از نظر هندسی قطعه زاویه دار باشد منجر به اعوجاج زاویه ای(Angular distortion) میشود.در نظر بگیرید تغییر زاویه ای هرچند کوچک در قطعات بزرگ و طویل چه ایراد اساسی در قطعه نهایی ایجاد می کند.
حال اگر خط جوش در راستی طولی و یا عرضی قطعه باشد اعوجاج طولی و عرضی(Longitudinal shrinkage or Transverse shrinkage) نمایان میشود. اعوجاج طولی و عرضی همان کاهش طول قطعه نهایی میباشد. این موارد هم بسیار حساس و مهم هستند.
نوع دیگری از اعوجاج تاول زدن یا طبله کردن و یا قپه Bowing)) میباشد.

ذکر یکی از تجربیات در این زمینه شاید مفید باشد. قطعه ای به طول ۲۰ متر آماده ارسال برای نصب بود که بنا به خواسته ناظرمیبایست چند پاس دیگر در تمام طول قطعه جوش داده میشد.تا ساق جوش ۲-۳میلیمتر بیشتر شود.بعد از انجام اینکارکاهش ۲۷میلیمتری در قطعه بوجود آمد. و این یعنی فاجعه .چون اصلاح کاهش طول معمولا امکان پذیر نیست و اگر هم با روشهای کارگاهی کلکی سوار کنیم تنها هندسه شکل رااصلاح کرده ایم و چه بسا حین استفاده از قطعه آن وصله کاری توان تحمل بارهای وارده را نداشته باشد و ایرادات بعدی نمیان شود.

بهترین راه برای رفع این ایراد جلوگیری ازبروز Distortion است. و(طراح یا سرپرست جوشکاری خوب) کسی که بتواند پیچیدگی قطعه را قبل ازجوش حدس بزند و راه جلوگیری از آن راهم پیشنهاد بدهد.

● بعضی راهکارهای مقابله با اعوجاج:
۱) اندازه ابعاد را کمی بزرگتر انتخاب کرده …بگذاریم هر چقدر که میخواهد در ضمن عملیات تغییر ابعاد و پیچیدگی در آن ایجاد شود.پس از خاتمه جوشکاری عملیات خاص نظیر ماشین کاری…حرارت دادن موضعی و یا پرسکاری برای برطرف کردن تاب برداشتن و تصحیح ابعاد انجام میگیرد.
۲) حین طراحی و ساخت قطعه با تدابیر خاصی اعوجاج را خنثی کنیم.
۳) از تعداد جوش کمتر با اندازه کوچکتر برای بدست آوردن استحکام مورد نیاز استفاده شود.
۴) تشدید حرارت و تمرکز آن بر حوزه جوش در اینصورت نفوذ بهتری داریم و نیازی به جوش اضافه نیست.
۵) ازدیاد سرعت جوشکاری که باعث کمتر حرارت دیدن قطعه میشود.
۶) در صورت امکان بالا بردن ضخامت چراکه در قطعات با ضخامت کم اعوجاج بیشتر نمود دارد.
۷) تا حد امکان انجام جوش در دوطرف کار حول محور خنثی
۸) طرح مناسب لبه مورد اتصال که اگر صحیح طراحی شده باشد میتواند فرضاً مصالح جوش را در اطراف محور خنثی پخش کند و تاحد زیادی از میزان اعوجاج بکاهد.
۹) بکار بردن گیره و بست و نگهدارنده باری مهار کردن انبساط و انقباض ناخواسته درقطعه

● عوامل مهم بوجود آمدن اعوجاج :
۱) حرارت داده شده موضعی , طبیعت و شدت منبع حرارتی و روشی که این حرارت به کار رفته و همچنین نحوه سرد شدن
۲) درجه آزادی یا ممانعت بکار رفته برای جلوگیری از تغییرات انبساطی و انقباظی. این ممانعت ممکن است در طرح قطعه وجود داشته باشد و یا از طریق مکانیکی (گیره یا بست یا نگهدارنده و خالجوش)اعمال شود.

۳) تنش های پسماند قبلی در قطعات و اجزا مورد جوش گاهی اوقات موجب تشدید تنش های ناشی از جوشکاری شده و در مواردی مقداری از این تنش ها را خنثی میکند.

۴) خواص فلز قطعه کار واضح است که در شرایط مساوی طرح اتصال(هندسه جوش) و جوشکاری مواردی مانند میزان حرارت جذب شده در منطقه جوش و چگونگی نرخ انتقال حرارت و ضرایب انبساط حرارتی و قابلیت تغییر فرم پذیری و استحکام و بعضی خواص دیگر فلز مورد جوش تاثیر قابل توجهی در میزان تاب برداشتن دارد. مثلا در قطعات فولاد آستنیتی زنگ نزن مشکل پیچیدگی به مراتب بیشتر از فولاد کم کربن معمولی میباشد.

● توضیحاتی پیرامون WPS & PQR
در نظر بگیرید در کارخانه ای بزرگ که تعداد زیادی پروژه در دست انجام است مسوول کنترل کیفی و یا ناظر هستیم. و با انواع و اقسام حالات جوشکاری برخورد میکنیم ….انواع الکترودها، ورقها با ضخامتهای متفاوت، ماشینهای مختلف که تحت شریط خاصی تنظیم شده است ،جوشکاران که اغلب به روش سنتی(بدون رعایت اصول علمی)جوشکارای میکنند را در نظر بگیرید. بهترین کار چک کردن کار با کتابچه ای است که به عنوان WPS (Welding Procedure spcification)معروف است. هر چند کاربرد اصلی این دفترچه برای پرسنل تولید است اما در واقع زبان مشترک تولید کننده و بازرس و ناظر میباشد که در بعضی مواقع کارفرماهی بزرگ خودشان WPSمورد قبول خود را به سازنده ارایه میکنند و بنای بازرسی ها را بر اساس آن قرار میدهند. فکر میکنم تا حدودی مفهوم را ساده کرده باشم.

استاندارد مرجعAWSَ حدود ۱۷۰ نوع اتصال را با پوزیشنهای متفاوت معرفی کرده و انواع پارامترهای جوشکارای را برای تمامی انواع فرایندها(SMAW-MIG/MAG-TIG-SAW-…)معرفی کرده این متغیرها شامل محدوده ضخامت مجاز برای نوع اتصال –دامنه تغییرات مجاز برای آمپر- ولتاژ-قطر الکترود-نوع پودر-زاویه کونیک کردن-روش پیشگرم و پسگرم-و … میباشد. که بخشی از وظیفه QC_MAN کنترل میزان تطابق روش جاری جوشکاری با روش مشخص شده در WPS است. در بعضی از موارد خاص که استاندارد روش خاصی ارایه نداده اغلب یک طراح جوش بنا به تجربیات خود پروسیجری ارایه میدهد. در بعضی شرکتهای بزرگ برای هر پروژه ای یک دفترچه WPS موجود است اما از آنجا که روشها و امکانات موجود هر کارخانه اغلب ثابت است لذا بنظر میرسد که نیازی به -WPS های متفاوت نباشد. و تجربه نشان داده که برای کارهای مشخص و ثابت بهتر است یک WPS تهیه شود و از تعدد ایجاد مدارک و مستندات دست و پا گیر جلوگیری شود. یک WPS معمولی میتوانید در حدود ۲۰۰-۲۵۰ صفحه باشد.یعنی به همین تعداد اتصالات مختلف را نشان داده و روش جوشکاری مربوطه را توضیح داده است.

● (PQR (Procedure Qualification Record
ابتدا توضیح کوتاهی در مورد خود PQR لازم است که باید گفت PQR نتایج آزمایشات مخرب و غیر مخرب در مورد یک نوع مشخص جوش است.که از طرف آزمایشگاههای معتبر بید ارایه شود.

حال به این سوال میرسیم که از کجا اعتبار یک WPS را بفهمیم؟ و مدیران خط تولید یا تضمین کیفیت و یا ناظران و کنترل کیفیت چطور از اعتبار WPS اطمینان حاصل میکنند؟

قطعا آن قسمت از WPSکه از متن استاندارد استخراج شده نیاز به اینکار ندارد چراکه تمامی موارد پیشنهادی استاندارد هم حاصل تجربیات گروه زیادی از متخصصان بوده است و فلسفه استفاده از استاندارد کوتاه کردن مسیر تجربه است تا زودتر به نتیجه دلخواه برسیم.ولی جدا از نحوه برداشت ما از استاندارد در ستاندارد AWS مشخصا به این موضوع اشاره شده که برای موارد پیشنهادی استاندارد نیازی به PQR نیست.

اما برای آن مواردی که از استاندارد استخراج نشده و پیشنهاد واحد طراحی و یا مشاور طرح بوده باید حتما PQR تهیه شود.

● روش تهیه PQR:
فرض کنیم نیاز داریم برای ۷۰ نوع از انواع اتصالات PQR تهیه کنیم.یا باید ۷۰نمونه تهیه کنیم؟ و یا این کار عاقلانه است؟ مسلما خیر.
بنابر جداول مربوط به تهیه نمونه برای PQR میتوان تعداد بسیار کمتری برای تاییدیه روش جوشکاری (PQR) تهیه کرد به این ترتیب که در جداول مربوطه بنا بر تغییرات ضخامت قطعات در اتصالات شبیه به هم تعداد نمونه و نوع و تعداد آزمایشات برای آن نمونه معرفی شده. که پس از فرستادن قطعات به ازمایشگاههای ذیصلاح و گرفتن جواب مثبت میتوان به آن WPS اعتماد کرد و جوشکاری را آغاز کرد.

▪ مثال:
فرض کنید دفترچه WPS را برای تهیه PQR در اختیار دارید.مراحل زیر برای تهیه PQRپیشنهاد میشود.
۱) اتصالاتی که در استاندارد وجود دارد را تنها با متن استاندارد مطابقت دهید تا چیزی از قلم نیفتاده باشد و تلرانسها دقیقا استخراج شده باشد و نظیر این…
۲) در مورد اتصالات شبیه به هم با مراجع به استاندارد یکی از پرکاربردترین ضخامتها را انتخاب کنید.برای کارهای سازه ای و اتصال نوع Grooveفرض کنید که ۴۵ نوع ضخامت مختلف به شما معرفی شده .بهترین کار این است که با مراجعه به جداول استاندارد بهترین نمونه برای تهیه PQR انتخاب کنیم که این بهترین انتخاب اغلب پرکاربردترین یا حساسترین اتصال است.مثلا Grooveبا ضخامت ۳۰-۳۰که بنابر جدول استاندارد میبینیم که این نوع اتصال محدوده ضخامتیmm ۳ تاmm ۶۰ را با اعتبار میبخشد یعنی برای ضخامت ۲ تا ۶۰ دیگر نیازی به تهیه PQR نداریم و این از مزایای استفاده از استاندارد است.
۳) حال که نمونه مورد نظر را انتخاب کردیم باید در ابعاد مشخص(طول و عرض) که باز هم در استاندارد آمده است آنرا تهیه کنیم و توسط یک جوشکار که دارای کارت صلاحیت جوشکاری در حالت مربوطه(۱G-۲G-۱F-۲F و غیره) است جوشکاری انجام شود.
۴) قطعه مور نظر را به آزمایشگاههای معتبر ارسال میکنیم تا تحت تستهای مختلف قرار گیرد. این تستها اغلب خمش کناره-رادیوگرافی-ماکرواچ-شکست و … است.
۵) پس از اعلام نتیجه مثبت آزمایشگاه میتوان جوشکاری را آغاز نمود.

● نکاتی در مورد جوشکاری فولادهای ضدزنگ و ضدخوردگی
خصلت اصلی فولادهای استنلس(ضد زنگ) مقاومت در برابر زنگ خوردگی است (داشتن کرم بیش از ۱۲% موید همین مطلب است).نیکل موجود در این فولادها حتی به مقدار زیاد هم نمیتواند به تنهایی مقاومت در برابر خوردگی را زیاد کند.ولی با حضور کرم میتواند تا حد زیادی این وظیفه را بخوبی انجام دهد.مزیت اصلی نیکل تسهیل ایجاد فاز آستنیت و بهبود خاصیت مقاوم به ضربه فولادهای کرم نیکل دار است. مولیبدن شرائط خنثی سازی این فولاد را تثبیت می کند و عموما عامل افزایش مقاومت به خوردگی موضعی(Pitting) است.
به منظور اطمینان از تشکیل کاربیدهای پایدار که باعث افزایش مقاومت به خوردگی بین دانه ای میشود افزودن Ti و Nb به انواع معینی از فولادهای کرم-نیکل دار ضروری است.

۱) فولادهای ضد زنگ
کرم و کربن عناصر اصلی اینگونه از فولادها را تشکیل میدهد. هر چند که مقدار کربن کمتر از ۰۴/۰درصد است تاثیر کرم بر استحکام کششی حتی در مقادیر ۱۳ و ۱۷و ۲۰درصد بسیار ناچیز است. در حالیکه در مقادیر زیادتر کربن با عملیات حرارتی مناسب امکان دستیابی به استحکام کششی مناسب و عملیات مکانیکی مورد نظر فراهم میشود.

با توجه به ریزساختار فولادهای کرم دار را به شرح زیر میتوان دسته بندی کرد:
الف) فولادهای کرم دار-فریتی(۱۲ تا ۱۸ درصد کرم -۱/۰درصد کربن)
ب) فولادهای کرم دار-نیمه فریتی(۱۲ تا ۱۴ درصد کرم -۰۸/۰ تا ۱۲/۰ درصد کربن)
ج) فولادهای کرم دار-مارتنزیتی(۱۲ تا ۱۸ درصد کرم و بیش از ۳/۰ درصد کربن)
د) فولادهای کرم دار-قابل عملیات حرارتی(۱۲ تا ۱۸ درصد کرم -۱۵/۰ تا ۲۰/۰ درصد کربن)
این دسته بندی را در مورد جوش پذیری نیز میتوان تکرار کرد.
تحت شرایط حرارتی نامناسب فولادهای فریتی(گروه الف) تمایل به تشکیل دانه های درشت نشان میدهند. انرژی حرارتی ناشی از جوشکاری منجر به رشد دانه بندی میشود که نمیتوان آنرا با پس گرمایش برطرف نمود.در نتیجه کاربید رسوب میکند و در مرز دانه های فریت باعث شکنندگی و کاهش شدید مقاومت به ضربه فلز جوش میشود.برای غلبه بر این حالت باید از الکترود آستنیتی تثبیت شده با ۱۹ درصد کرم و ۹ درصد نیکل استفاده نمود.فلز جوشی که بدین ترتیب حاصل میشود دارای خاصیت آستنیتی و مقاومت به ضربه بالا است.فلز جوشی که بدین طریق حاصل میشود از نظر مقاومت به خوردگی مطابق فولددهای ضدزنگ فریتی میباشد اما از نظر ظاهر با فلز مبنا تفاوت رنگ دارد.در صورتیکه اجبار در یکرنگی باشد باید از فیلر متال مشابه( مثلا ۱۸ درصد کرم به همراه کمی Ti)استفاده شود.Tiدر مقادیر جزیی نقش موثر در ریز دانه کردن فلز جوش دارد.

بعلت رابطه گریز ناپذیر بین رشد دانه ها با از دست رفتن استحکام ضربه ای چاره ای جز کاستن از تنش های حرارتی ناشی از عملیات جوشکاری وجود ندارد و برای نیل به این منظور تمهیداتی نظیر الکترود با قطر کم و سرعت جوشکاری بیشتر و پیش گرمایش ۲۰۰تا ۳۰۰ درجه سانتیگراد باید به کار رود.

پس گرمایش در حدود ۷۰۰ تا ۸۰۰ درجه سانتیگراد خاصیت استحکام به ضربه فلز جوش را بهبود میدهد.
همچنین آنیلینگ(Annealing)به مدت کم نیز باعث تجمع کاربید شده و تا حدی شکنندگی فلز جوش را جبران میکند و همینطور به تنش گیری نیز کمک میکند. ولی هرگز باعث رفع کامل درشت دانگی HAZ نمیشود.

اقدامات مشابهی حین جوشکاری فولادهای نیمه فریتی و کوئنچ تمر شده با ۱۲ تا ۱۴ درصد کربن (دسته ب ) نیز ضروری است. میدانیم که سرد کردن سریع باعث تشکیل فاز شکننده مارتنزیتی میشود لذا ضرورت دارد که درجه حرارت قطعه حین انجام جوش بالا نگهداشته شود. قطعه کار ابتدا ۳۰۰ تا ۳۵۰ درجه پیش گرم میشود.درجه حرارت بین پاسی((Inter pass ۳۰۰ درجه مناسب است و از این کمتر نباید شود.ضمنا قطعه کار باید بلافاصله در دمای ۷۰۰ تا ۷۶۰ درجه پس گرم شود.این سیکل حرارتی در مجموع باعث ایجاد فلز جوشی با ساختار یکنواخت و چقرمه در کل طول درز جوش میشود و خطر شکنندگی و رشد دانه ها را تا حدود زیادی مرتفع میکند.

فولادهای کرم دار مارتنزیتی (دسته ج)معمولا قابل جوش نیستند و صرفا به منظور تعمیر و اصلاح عیوب جوشکاری بر روی آنها انجام میپذیرد. برای جوشکاری فولادهای کرم دار با ۱۲ تا ۱۴ درصد کرم مقدار کربن در فیلر متال نباید از ۲۵/۰درصد تجاوز کند.این نوع فولاد در هوا سخت میشود.از اینرو هیچ اقدام پیشگیرانه موثری به منظور غلبه بر سخت شده HAZوجود ندارد.اما با اعمال پیش گرم زیاد که با پس گرم بلافاصله قطعه همراه باشد میتوان تاحدودی مشکل را برطرف کرد و سختی نامطلوب را در حد پایینی نگاه داشت.دمای پس گرم ۷۵۰ تا ۸۰۰ توصیه میشود و کمتر از این دما ممکن است باعث تاثیر منفی در مقاومت به خوردگی شود.
آنیلینگ در حرارتی بین۶۵۰ تا ۶۵۰ درجه ممکن است باعث رسوب کاربید و بروز خوردگی بین دانه ای شود.

۲) فولادهای مقاوم به خوردگی
فولادهای آستنیتی مقاوم به خوردگی کرم-نیکل دار عموما دارای خواص جوشکاری مطلوبی هستند(جوش پذیرند). اما خصوصیاتی چند از این فلزات باید مدنظر قرار گیرد.

الف) ضریب هدایت حرارتی کم.
ب) ضریب انبساط حرارتی زیاد.
ج) سرشت انجماد اولیه این نوع فولادها که تاثیر مهم و تعیین کننده ای بر مکانیزم وقوع ترک گرم در آنها دارد.وجود مقدار مشخصی از فریت در فلز جوش بیانگر مقاومت آن به ترک گرم است.

به کمک نمودار شفلر-دولانگ امکان تعیین ریز ساختار بر اساس ترکیبات فلز جوش ممکن است.
نمودار شفلر-دولانگ کمکی عملی در تعیین مقدار تقریبی فریت(فریت دلتا)و سرشت ریز ساختار تشکیل شده حین جوشکاری فولادهای آلیازی غیر همجنس ارایه میدهد.علاوه بر این برآوردی کلی از تاثیرات مقادیر کم فریت بر مقاومت به ترک گرم فلز جوش آستنیتی را مقدور میسازد.تجربه ثابت کرده که روشهای متفاوت تعیین درصد فریت عملا مساله ساز است و طبق توافق جهانی به جای درصد فریت تعداد فریت را مبنا و ماخذ محاسبات قرار میدهند .

۳) فولادهای مقاوم به حرارت
الف) فولادهای فریتی یا فولادهای فریتی-پرلیتی از نوع (Cr یا Cr-Si و Cr-Si-Al) و فولدهای فریتی-آستنیتی
ب) فولادهای مقاوم به حرارت از نوع آستنیتی از نوع Cr-Ni-Si
در حالیکه در جوشکاری قطعات فولادی از نوع آستنیتی با الکترودها ی همجنس آن پیشگرم قطعه ضرورتی ندارد فولادهای مقاوم به حرارت از نوع فریتی کرم دار را معمولا ۱۰۰ تا ۳۰۰ درجه پیش گرم و در ۷۵۰ درجه هم پس گرم و آنیل میکنند.علت اینکار هم غلبه بر درشت دانگی و تمایل به ترد شدن HAZ است.

قطعات ریختگی از جنش فریت_آستنیت را باید در حالت گرم ۷۰۰تا۸۰۰ درجه جوش داد و اجازه داد که به تدریج سرد گردد.
جوشکاری فولادهای فریتی و فریتی-پرلیتی با الکترودهای هم جنس قطعه کار کاهش در استحکام ضربه ای فلز جوش را نشان میدهد لذا پیشنهاد میشود این نوع فولادها را باالکترودهای آستنیتی مقاوم به حرارت جوش داد.در این حالت نیز باید توجه داشت که مقاومت به حرارت فلز جوش آستنیتی در محیط احتراق با گازهای اکسید کننده با هوا تقویت میشود و طبیعتا این مقاومت به حرارت در محیط گازهای احیا کننده به مقدار زیادی کاهش می یابد برای غلبه بر محیط احتراق با مقدار زیاد گاز گوگرد استفاده از الکترودهایی با کرم زیاد توصیه میگردد.

● معرفی جوش آرگون در چند جمله
در جوش آرگون یا تیگ(TIG) برای ایجاد قوس جوشکاری از الکترود تنگستن استفاده می شود که این الکترود برخلاف دیگر فرایندهای 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 فرایند G.T.A.W و نام آلمانی آن WIGمی باشد.

همانطور که از نام این فرایند پیداست گاز محافظ آرگون میباشد که ترکیب این 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 میتوان بالا برد و همینطور باعث خروج بهتر گازها از محدوده جوش میشود.

▪ کاربرد این جوش عموما در جوشکاری موارد زیر است
۱) فلزات رنگین از قبیل آلومینیوم…نیکل…مس و برنج(مس و روی) است.
۲) جوشکاری پاس ریشه در لوله ها و مخازن
۳) ورقهای نازک(زیر۱mm)

▪ مزایای TIG
۱) بعلت اینکه تزریق فلز پرکننده از خارج قوس صورت میگیرد.اغتشاش در جریان قوس پدید نمی اید.در نتیجه کیفیت فلز جوش بالاتر است.
۲) بدلیل عدم وجود سرباره و دود و جرقه ,منطقه قوس و حوضچه مذاب بوضوح قابل رویت است.
۳) امکان جوشکاری فلزات رنگین و ورقهای نازک با دقت بسیار زیاد.

● انواع الکترودها در TIG
۱) الکترود تنگستن خالص (سبز رنگ)برای جوش آلومینیوم استفاده می شود و حین جوشکاری پت پت می کند.
۲) الکترود تنگستن توریم دار که دو نوع دارد
الف) ۱% توریوم دار که قرمز رنگ است
ب) ۲% توریم دار که زرد رنگ می باشد.
۳) الکترود تنگستن زیرکونیم دار که علامت مشخصه آن رنگ سفید است.
۴) الکترود تنگستن لانتان دار که مشکی رنگ است.
۵) الکترود تنگستن سزیم دار که طلایی رنگ است.
این دو نوع آخر جدیدا در بازار آمده اند.

● چند نکته در مورد مزایای تنگستن
۱) افزایش عمر الکترود
۲) سهولت در خروج الکترونها در جریان DC
۳) ثبات و پایداری قوس را بیشتر می کند
۴) شروع قوس راحت تر است.

● نوع قطبیت مناسب در جوشکاری TIG
▪ جریان DCEN برای جوشکاری چدن-مس-برنج-تیتانیوم-انواع فولادها
▪ جریان ACبرای جوشکاری آلومینیوم و منیزیوم و ترکیبات آن

● مختصری از بازرسی جوش
سازه های جوش داده شده نظیر سایر قطعات مهندسی به بازرسی در مراحل مختلف حین ساخت و همچنین در خاتمه ساخت نیاز دارند. برای حصول از مرغوبیت جوش و مطابقت آن با نیازمندیهای طرح باید کلیه عوامل موثر در جوشکاری در مراحل مختلف اجرا مورد بازرسی قرار گیرد.

برای آشنایی بیشتر با مقوله بازرسی جوش باید ابتدا” مراحل بازرسی جوش” را بشناسیم.
۱) وظایف بازرس جوش
۲) دسته بندی بازرسان جوش
۳) تواناییهای بازرس جوش
الف) آشنایی با نقشه ها و مشخصات فنی
ب) آشنایی با زبان جوشکاری
ج) آشنایی با فرایندهای جوشکاری
د) شناخت روشهای آزمایش
ه) توانایی گزارش نویسی و حفظ سوابق
و) داشتن وضعیت خوب جسمانی
ز) داشتن دید خوب
ح) حفظ متانت حرفه ای
ط) تحصیل و آموزش آکادمیک
ی) تجربه بازرسی
ک) تجربه جوش

 

 

 

 

راهنمای جوشکاری فولادهای زنگ نزن بر اساس استاندارد EN-۱۰۱۱

خوردگی عامل اصلی تخریب فلزات است که هزینه­های هنگفتی را به دنبال دارد. مطلب زیر که در شمارة ۲ مجلة کامپوزیت انتشار یافته است، به روش ارزانی برای مقابله با این پدیده در خطوط لولة انتقال گاز با استفاده از صفحات کامپوزیتی، اشاره دارد:

اهمیت:
تأمین سوخت، یکی از مسایل اساسی هر کشور بوده و انتقال ارزان و مطمئن آن مساله­ای قابل تامل است. یکی از راه­های سریع، مطمئن و پیوسته در انتقال گاز (به عنوان سوخت) استفاده از لوله­کشی سراسری است. در بعضی از شرایط لازم است، خطوط لازم برای انتقال گاز از مناطق شوره زار با خاصیت اسیدی بالا و یا مناطق مرطوب و خورنده نیز عبور کند. این شرایط باعث خوردگی و فساد تدریجی لوله می­شود.

برای دور نگه داشتن لوله از محیط و شرایط خورنده، راه­هایی چون حفاظت کاتدی و عایق­بندی سطح لوله­های فولادی را می­توان به کار برد. ولی با وجود این تدابیر، گاه پیش می­آید که لوله به قدری خورده شود که ضخامت آن از ضخامت مطمئن طراحی پایین­تر بیاید.

در این زمان بر اساس روش سنتی رایج، بخش خورده شده را از خط خارج کرده و با لوله­ای سالم جایگزین می­کنند که این راه مستلزم قطع گاز در لوله، بریدن بخش خورده شده و جوشکاری پس از جایگزینی است. به این ترتیب مقداری سوخت به هدر رفته و در محیط کاری باقی می­ماند و گاهی سبب انفجار در مرحلة جوشکاری خواهد شد.

با توجه به مسائل و مشکلات مطرح شده استفاده از یک روش بهتر، لازم به نظر می­رسد.

تقویت با لایه­های کامپوزیتی:

در این روش از لایه­های کامپوزیت با الیاف شیشه استفاده می­شود. زاویه­های الیاف و تعداد لایه­ها با توجه به فشار، استانداردهای طراحی و مقدار و وسعت خوردگی در لوله محاسبه می­شود. رزین مناسب نیز با توجه به شرایط شیمیایی و حرارتی محل برگزیده شده و به­کار برده می­شود

لایه­های کامپوزیت به­صورت پارچه­هایی تهیه شده، در محل با رزین آغشته شده و به وسیلة کارگران متخصص با زاویه­های استاندارد، به روش پیچش روی لوله­ای که سطح آن از پیش آماده شده پیچیده می­شود.

برتری­ها:

۱- در این روش، هزینه­های مربوط به جوشکاری و قطع گاز در لوله حذف می­شود.

۲- این روش قابلیت بازگرداندن لوله­های خورده شده به وضعیت اولیه طراحی را دارا است و هم­چنین از خوردگی آنها در آینده جلوگیری می­کند.

۳- خطوط لوله به هنگام تعمیر می­توانند در شرایط و فشار کاری معمولی خود، کار کنند و نیازی به قطع گاز نیست. هم چنین در این روش گاز به هدر نخواهد رفت.

۴- به علت وزن کم مواد کامپوزیت، نصب آن بسیار راحت است و تعمیر به وسیلة دو نفر بدون نیاز به لوازم و دستگاه­های ویژه انجام می­شود.

۵- چون در این روش نیازی به قطع گاز، تکه تکه کردن لوله و جوشکاری نیست در زمان هم صرفه جویی خواهد شد.

جدول (۱) مقایسة این دو روش را نشان می­دهد. اعداد و ارقام ارایه شده بر اساس هزینه­های مصرف شده پس از جایگزینی ۱۶ کیلومتر لوله به روش سنتی و تعمیر همین مقدار لوله با روش ارایه شده است. این پروژه توسط موسسة کامپوزیت ایران انجام شده است.

تحلیل:

با توجه به جدول فوق این روش نسبت به روش­های قبلی به صرفه­تر است. میزان صرفه جویی رقم بالایی را به خود اختصاص داده است. با توجه به اینکه صنعت گاز در کشور رو به گسترش است و گازرسانی به مناطق مختلف در حال انجام است، ضمناً خط انتقال گاز ایران به ترکیه راه اندازی شده است و خط لولة انتقال گاز ایران به هند نیز در دست بررسی است، توجه به این تکنولوژی می­تواند صرفه­جویی زیادی در هزینه­های تعمیر و نگهداری خطوط انتقال گاز برای کشور داشته باشد. حتی می­توان این خدمات را برای کشورهای وارد کنندة گاز نیز انجام داد. توجه به این روش برای نگهداری خطوط انتقال نفت و آب در صورت امکان، خالی از فایده نخواهد بود که توجه مسئولان را در این زمینه می­طلبد و انجام تحقیقات بیشتر را گوشزد می­نماید

 

 

 

جوشکاری لیزر

 

 

لیزر یک نام اختصاری به معنی تقویت نور با انتشار برانگیخته تابش است . فرآیند به برخورد یک اشعه نور تکرنگ همفاز جهت دار و شدید به قطعه کاری که ماده به وسیله تبخیر از آن خارج میشود بستگی دارد .

جوشکاری و برشکاری با استفاده از اشعه لیزر از روشهای نوین جوشکاری بوده که در دههای اخیر مورد توجه صنعت قرار گرفته و امروزه به خاطر کیفیت ، سرعت و قابلیت کنترل آن به طور وسیعی در صنعت از آن استفاده می شود .به وسیله متمرکز کردن اشعه لیزر روی فلز یک حوضچه مذاب تشکیل شده و عملیات جوشکاری انجام می شود .
● اصول کار و انواع لیزرهای مورد استفاده در جوشکاری :
به طور عمده از دو نوع لیزر در جوشکاری و برشکاری استفاده می شود : لیزرهای جامد مثل Ruby و ND:YAG و لیزرهای گاز مثل لیزر CO۲ . در زیر اصول کار لیزر Ruby که از آن بیشتر در جوشکاری استفاده می شود توضیح داده می شود . این سیستم لیزر از یک کریستال استوانه ای شکل Ruby (Ruby یک نوع اکسید آلومینیوم است که ذرات کرم در آن پخش شده اند . ) تشکیل شده است . دو سر آن کاملا صیقلی و آینه ای شده و در یک سر آن یک سوراخ ریز برای خروج اشعه لیزر وجود دارد . در اطراف این کریستال لامپ گزنون قرار دارد که لامپ فوق برای کار در سرعت حدود ۱۰۰۰ فلاش در ثانیه طراحی شده است . لامپ گزنون با استفاده از یک خازن که حدود ۱۰۰۰ بار در ثانیه شارژ و تخلیه شده فلاش می زند و هنگامی که کریستال Ruby تحت تاثیر این فلاش ها قرار بگیرد اتمهای کرم داخل شبکه کریستالی تحریک شده و در اثر این تحریک امواج نور از خود سطع می کنند و با باز تابش این اشعه ها در سطوح صیقلی و تقویت آنها اشعه لیزر شکل می گیرد . اشعه لیزر شکل گرفته از سوراخ ریز خارج شده و سپس به وسیله یک عدسی بر روی قطعه کار متمرکز شده که بر اثر برخورد انرژی بسیار زیادی در سطح کوچکی آزاد می کند که باعث ذوب و بخار شدن قطعه و انجام عمل ذوب می شود .
محدودیت لیزر Ruby پیوسته نبودن اشعه آن است در حالیکه انرژی خروجی ان بیشتر از لیزر های گاز مانند لیزر CO۲ است که در آنها اشعه حاصله پیوسته است، از لیزر CO۲ بیشتر به منظور برش استفاده می شود و از لیزر ND:YAG بیشتر برای جوشکاری آلومینیوم استفاده میشود .

از انجا که در این روش مقدار اعظمی از انرژی مصرف شده به گرما تبدیل می شود این سیستم باید به یک سیستم خنک کننده مجهز باشد .

در جوشکاری لیزر دو روش عمده برای جوشکاری وجود دارد : یکی حرکت دادن سریع قطعه زیر اشعه است تا که یک جوش پیوسته شکل بگیرد و دیگری که مرسوم تر است جوش دادن باچند سری پرتاب اشعه است .

در جوشکاری لیزر تمامی عملیات ذوب و انجماد در چند میکروثانیه انجام می گیرد و به خاطر کوتاه بودن این زمان هیچ واکنشی بین فلز مذاب و اتمسفر انجام نخواهد شد و از این رو گاز محافظ لازم ندارد .

طراحی اتصال در جوشکاری لیزر : بهترین طرح اتصال برای این نوع جوشکاری طرح اتصال لب به لب می باشد و با توجه به محدودیت ضخامت در آن می توان ازطرح اتصال های T یا اتصال گوشه نیز استفاده نمود .

● مزایای جوشکاری لیزر :
- حوضچه مذاب می تواند داخل یک محیط شفاف ایجاد شود ( باعکس روشهای معمولی که همیشه حوضچه مذاب در سطح خارجی آنها ایجاد می شود ) .

- محدوده بسیار وسیعی از مواد را مانند آلیاژها با نقاط ذوب فوق العاده بالا ، مواد غیر همجنس و … را میتوان به یکدیگر جوش داد .
- در این روش میتوان مکان های غیر قابل دسترسی را جوشکاری نمود .
- از آنجا که هیچ الکترودی برای این منظور استفاده نمی شود نیازی به جریانهای بالا برای جوشکاری نیست .
- اشعه لیزر نیاز به هیچگونه گاز محافظ یا محیط خلایی برای عملکرد ندارد .
- به خاطر تمرکز بالای اشعه منطقه HAZ بسیار باریکی در جوش تشکیل میشود .
- جوشکاری لیزر نسبت به سایر روشهای جوشکاری تمیز تر است .

محدودیت ها و معایب جوشکاری لیزر :
سیستم های جوشکاری لیزرنسبت به سایر دستگاههای سنتی جوشکاری بسیار گران هستند و در ضمن لیزرهایی مانند Ruby به خاطر پالسی بودن اکثر آنها از سرعت پیشروی کمی برخوردارند ( ۲۵ تا ۲۵۰ میلیمتر در دقیقه ) . همچنین این نوع جوشکاری دررای محدودیت عمق نیز می باشد .

● موارد استفاده اشعه لیزر :
از اشعه لیزر هم به منظور برش و هم به منظور جوشکاری استفاده می شود . این نوع جوشکاری در اتصال قطعات بسیار کوچک الکترونیکی و در سایر میکرو اتصال ها کاربرد دارد . از اشعه لیزر میتوان در جوش دادن آلیاژها و سوپر الیاژها با نقطه ذوب بالا و برای جوش دادن فلزات غیر همجنس استفاده نمود . به طور کلی این روش جوشکاری برای استفاده های دقیق و حساس استفاده میشود . از این روش میتوان در صنعت اتومبیل و مونتاژآن برای جوش دادن درزهای بلند استفاده نمود

 

 

رنگ‌های ضد جلبک؛ افزایش مقاومت بدنه کشتی در برابر آسیب‌ها

 

 

 

 

در سال ۱۹۹۶ میلادی، کارخانه رنگ‌سازی اینتراسلیک (Intersleek)، نوعی رنگ با خاصیت ضد جلبکی، با نام تجارتی، اینتراسلیک ۴۲۵ را به بازار جهانی معرفی کرد. این رنگ یکی از اولین پوشش‌دهنده‌های مناسب جهت انواع وسیله نقلیه آبی در جهان، به‌شمار می‌رفت. چند سال بعد در سال ۱۹۹۹ میلادی، این شرکت محصول جدید دیگری به نام اینتراسلیک ۷۰۰ را به بازار عرضه کرد که مناسب کشتی‌هائی بود که سطح ارتفاع زیادی از آنها در آب دریا قرار می‌گرفت.
در پی تحقیقات و آزمایش‌های فراوان محققان و متخصصان کارخانه رنگ‌سازی اینتراسلیک، بار دیگر محصول جدیدتری با خاصیت متفاوت به نام اینتراسلیک ۹۰۰ به بازار عرضه کرد. محصولی که به‌علت وجود ترکیبات پلی‌مری خاص و سطح صاف و استثنائی و حداقل ناصافی، به‌طور چشمگیری از چسبیدن موجودات ریز دریائی (جلبک و نظایر آن) به کشتی جلوگیری می‌کند. نکته قابل توجه در مورد این محصول، مقاومت بسیار بالای سطح پوشیده شده از رنگ در برابر برخورد و خراشیدگی است. به سبب این مزایا و برتری‌های دیگری که این رنگ نسبت به انواع گذشته خود دارد، می‌توان از آن برای پوشش‌دهی در بخش‌های مختلف کشتی در انواع آن از قبیل نفتکش، فله‌بر، حمل کالای عمومی و کانتینربر استفاده کرد.

این کارخانه دو رنگ عرضه شده خود، یعنی اینتراسلیک ۷۰۰ و اینتراسلیک ۹۰۰ را با هم مقایسه کرده و چنین اظهار نموده است که رنگ اینتراسلیک ۹۰۰ نسبت به اینتراسلیک ۲۵،۷۰۰ درصد نرم‌تر و ۳۸ درصد ضریب اصطکاک آن با آب دریا کمتر است. همچنین ۴۰ درصد بیشتر از چسبندگی جلبک‌ها به سطح خارجی بدنه کشتی جلوگیری می‌کند و میزان براق بودن آن ۳۵ درصد بیشتر است و نکته قابل توجه آن، میزان پوشش‌دهی و مقاومت در برابر خراشیدگی است که در مقایسه با اینتراسلیک ۷۰۰ حدود ۶۰ درصد بیشتر می‌باشد و با استفاده از رنگ اینتراسلیک ۹۰۰ در مقایسه با اینتراسلیک ۷۰۰ حدود ۲ درصد کاهش سوخت وجود خواهد داشت. بنابراین در طول ۵ سال، بیش از ۴۵۰۰ تن مواد سوختی را جهت کشتی‌ها، ذخیره می‌شود. همچنین از انتشار بیش از ۱۴ هزار تن دی‌اکسیدکربن جلوگیری به‌عمل می‌آید. بدین ترتیب از ۲/۱ میلیون دلار صرفه‌جوئی ارزی عاید می‌گردد.

جدیدترین کشتی که با رنگ جدیدی به‌نام رنگ اکوسپید (Ecospeed) پوشیده شده است، کشتی کورچویل نام دارد که در مالیکت شرکت Exmar وابسته به کشور بلژیک است. علت استفاده از این رنگ مقایسه برتری مزیت آن نسبت به سایر پوشش دهنده‌های عادی است. بنابراین برای این منظور، در یک زمان واحد، کشتی کورچویل با رنگ اکوسپید پوشیده شد و همتای مشابه این کشتی به ‌نام کشتی چاکونیا با رنگ متداول و همیشگی ضد جلبکی پوشیده شد. در حال حاضر هر دوی این کشتی‌ها به‌طور کامل و دقیق تحت بررسی هستند و همه اطلاعات مورد نیاز درباره آنها، از قبیل میزان مصرف سوخت، سرعت، میزان ماندگاری رنگ اکوسپید و رنگ جلبکی، مقاومت و غیره مرتباً در حال بازنگری است.

دست‌اندرکاران صنایع وابسته دریائی معتقدند: رنگ اکوسپید پوششی محافظ است که علاوه بر خاصیت محافظتی در برابر آسیب و ضربه، خاصیت ضد جلبکی هم دارد. درون این رنگ گرده‌هائی از شیشه به‌صورت معلق (سوسپانسیون) قرار دارد و از آنجا که گرده‌های شیشه مانع طبیعی برای نفوذ آب هستند، این رنگ نسبت به نفوذ آب بسیار مقاوم است. از سوی دیگر وجود گرده‌های شیشه باعث می‌شود که رنگ به‌صورت لایه‌ای محکم و ضخیم (همانند چرم) سطح مورد نظر را فرا گیرد و میزان خوردگی آن را به حداقل برساند واز طرفی میزان مقاومت بدنه را نیز بالا ببرد. با وجود این مزایا، از رنگ اکوسپید برای بدنه کشتی، عرشه، مخازن، آب توازن، سکان و پروانه کشتی‌ها استفاده می‌کنند.

شرکت همپل پوشش جدیدی به‌نام همپادور ۴۷۶۰ را به بازار عرضه کرده است. این محصول گواهی‌نامه B۱ از سازمان جهانی دریانوردی دریافت کرد. B۱ بالاترین درجه گواهی‌نامه استاندارد مورد نیاز دریائی، جهت پوشش‌های مخازن آب‌توازن کشتی‌ها است.
با اجراء استانداردسازی که از طرف سازمان جهانی دریانوردی، از ابتدای جولای سال ۲۰۰۸ میلادی جهت بازرسی پوشش‌های مخازن آب‌توازن کشتی، اجراء خواهد شد، این سازمان تعداد ابزارهای مورد نیاز و همچنین کارشناسان خود را جهت بازرسی از مخازن آب‌توازن، افزایش خواهد داد.

به‌طور کلی می‌توان گفت نوع انتخاب پوشش‌ها در استحکام بخش‌های مختلف کشتی بسیار مهم است. پوشش‌های مورد استفاده، باید دارای بالاترین حد مقاومت در برابر آسیب‌دیدگی و خراشیدگی باشند، تجربه نشان داده است که استفاده صحیح از هر یک از پوشش دهنده‌ها، می‌تواند از بروز خسارت‌های فراوانی که ممکن است به کشتی وارد شود جلوگیری کند که نتیجه آن به‌طور غیر مستقیم حفظ محیط زیست دریا خواهد بود که این موضوع اهمیت توجه به این پوشش‌ها را هرچه بیشتر خواهد کرد.

 

 

 

 

 

راهنمای جوشکاری فولادهای زنگ نزن

 

ابزارهای مورد استفاده در آماده سازی فولادهای زنگ نزن باید مخصوص این فولادها بوده و در مورد دیگر فلزات استفاده نشوند . آلودگی ابزار به فلزات دیگر میتواند باعث ایجاد خوردگی در فولادهای زنگ نزن گردد . اکسید های سطحی بوجود آمده در اثر جوشکاری باید با روشهای مناسب حذف شوند .
● موارد عمومی:
ابزارهای مورد استفاده در آماده سازی فولادهای زنگ نزن باید مخصوص این فولادها بوده و در مورد دیگر فلزات استفاده نشوند . آلودگی ابزار به فلزات دیگر میتواند باعث ایجاد خوردگی در فولادهای زنگ نزن گردد . اکسید های سطحی بوجود آمده در اثر جوشکاری باید با روشهای مناسب حذف شوند . قطعات مورد استفاده برای آغاز و اتمام قوس جوشکاری باید از جنسی مشابه فلز پایه انتخاب شوند . در صورتیکه قطعه فقط از یکطرف جوشکاری شود پاس ریشه باید از طرف مقابل تحت حفاظت گازهای محافظ قرار گرفته و پاس اول توسط TIG یا پلاسما اجرا شود . در صورت استفاده از پشت بند دائم ، این پشت بند باید از جنس فلز پایه باشد . همچنین در صورت امکان ایجاد خوردگی شیاری نباید از پشت بند دایم استفاده شود . در صورت استفاده از پشت بند موقت مسی باید سطح پشت بند در قسمت ریشه جوش شیاری ایجاد گردد تا احتمال نفوذ مس در جوش کاهش یابد . می توان از آبکاری کرم یا نیکل نیز استفاده کرد .

در صورت استفاده از گاز محافظ در سمت ریشه جوش باید زمان اعمال گاز بدرستی رعایت گردد تا احتمال اکسید شدن ریشه از بین برود . تمیز کاری پس از جوش باید حتما” اجرا گردد تا مقاومت خوردگی فولادها کاهش پیدا نکند . تمیز کاری را می توان بروشهای مختلف انجام داد :
- برس زنی با برس سیمی از جنس فولاد زنگ نزن
- بلاست با ذرات شیشه یا گوی های فولاد زنگ نزن - سنگ زنی با سنگ های تمیز و مخصوص فولاد زنگ نزن
- اسید شویی - پرداخت الکترولیتی جوشکاری فولادهای آ ستنیتی : تمامی فرآیندهای قوس الکتریکی را می توان برای این نوع فولادها بکار برد . حرارت ورودی را باید تا جای ممکن پایین نگه داشت تا باعث پیچیدگی ، ترک گرم و حساس شدن فلز پایه نگردد .

همچنین از پیش گرم این فولادها باید اجتناب شود . آرایش لبه ها مانند فولادهای کربنی می باشد . در مورد ورقهای نازک می توان با ذوب کردن لبه ها بدون نیاز به فلز پرکننده جوشکاری را انجام داد . فلز پرکننده باید بر اساس توصیه سازنده انتخاب شود . این مواد را می توان بر اساس استاندارد های EN ۱۲۰۷۳ , EN ۱۲۰۷۲ , EN ۱۶۰۰ انتخاب کرد . مواد مصرفی در جوشکاری فولادهای آستنیتی معمولا” فلز جوشی شامل مقادیری فریت تولید می کنند تا احتمال ایجاد ترک گرم را کاهش 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 کم هستند لذا بسیار مستعد یچیدگی هستند . بنابراین این موضوع باید کنترل شود . عملیات حرارتی پس از جوش در اغلب موارد برای این فولادها نیازی نمی باشد . البته ممکن است جهت کاهش تنش پسماند یا افزایش خواص مطلوب عملیات حرارتی آنیل اجرا گردد . همچنین می توان جهت تنش زدایی قطعه را تا ۴۵۰C گرم کرد .

● جوشکاری فولادهای فریتی :
این فولادها را نیز می توان با انواع فرآیندهای قوس الکتریکی جوشکاری نمود . این فولادها مستعد رشد دانه می باشند لذا باید حرارت ورودی کم باشد . گاهی ممکن است پیش گرم ۲۰۰ – ۳۰۰C در فولادهای نیمه فریتی با ضخامت بیشتر از ۳ mm نیاز باشد . از ورود کربن و نیتروژن به درون جوش باید جلوگیری شود . مواد مصرفی آستنیتی بدلیل داکتیلیتی بیشتر نسبت به فلز پایه برای جوشکاری این فولادها ترجیح داده می شود . در صورتیکه خطر ورود سولفور از محیط به درون قطعه باشد ، لایه نهایی جوش که با محیط در تماس است باید از مواد فریتی انتخاب شود . جهت جلوگیری ازخوردگی نباید مقدار کرم فلز جوش کمتر از فلز پایه باشد . مواد مصرفی فریتی را نیز در مواقعی که نیاز به انبساط حرارتی برابر و یا نمای ظاهری یکسان سطح باشد ، انتخاب نمود . گاز محافظ باید با پایه آرگون باشد و بهیچ وجه نباید شامل CO ۲ ، هیدروژن یا نیتروژن باشد . در فولادهای فریتی بدلیل ضریب انبساط کم و هدایت حرارتی بالا مشکل پیچیدگی بسیار کمتر از فولادهای آستنیتی است . آنیل قطعه پس از جوشکاری در دمای ۷۰۰ – ۸۰۰C انجام می گیرد تا علاوه بر افزایش داکتیلیتی منطقه HAZ و کاهش تنشهای پسماند ، مقاومت به خوردگی بین دانه ای نیز بهبود می یابد .

● جوشکاری فولادهای دوبلکس :
جوشپذیری فولادهای دوبلکس با تنظیم درصد آستنیت - فریت و افزایش نیتروژن بهبود یافته است و احتمال رشد دانه و یا ایجاد بیش از حد فریت در ناحیه HAZ کاهش یافته است . برای جوشکاری این فولادها از تمامی فرآیندهای قوس الکتریکی میتوان استفاده کرد . در مواردیکه جوشکاری بدون فلز پر کننده اجرا می شود ناحیه اتصال باید بعد از جوشکاری آنیل شده و بسرعت تا دمای اتاق سرد شود . به پیش گرم در این فولادها نیاز نمی باشد اما می توان حداکثر تا ۱۰۰ جهت حذف رطوبت قطعه را پیش گرم کرد . میزان حرارت ورودی در این فولادها باید در یک محدوده مشخص قرار گیرد . حرارت ورودی کم باعث سریع سرد شدن و افزایش میزان فریت و حرارت ورودی بالا باعث رسوب فازهای بین فلزی می گردد . ماکزیمم دمای بین پاسی برای فولادهای کم و متوسط آلیاژ ۲۵۰C و برای فولادهای پرآلیاژ ۱۰۰ – ۱۵۰C می باشد . جهت دسترسی به ساختار جوش مناسب باید از مواد مصرفی با نیکل بالا استفاده شود . برای فولادهای کم و متوسط آلیاژ که در محیطهای خورنده قرار می گیرند می توان از مواد مصرفی دوبلکس با مقادیر بالای کرم ، مولیبدن و نیتروژن استفاده کرد . از هیدروژن در گازهای محافظ باید اجتناب گردد . فولادهای دوبلکس به ترک هیدروژنی حساس هستند . فولادهای دوبلکس حاوی مقادیر بالای نیتروژن ( > ۰.۲۰% ) نسبت به تشکیل تخلخل مستعد می باشند . احتمال ایجاد تخلخل در حالت جوشکاری بالاسری بیشتر می شود . برای رفع این مشکل باید پاسها نازک بوده و از طول قوس زیاد اجتناب گردد . عملیات پس گرمایی در این فولادها اغلب نیاز نمی باشد . در صورت نیاز به آنیکل محلولی بعد از جوشکاری این عمل باید در دمای ۳۰ – ۴۰C بالاتر از دمای عملیات مشابه برای فلز پایه انجام گیرد. پس از این عملیات قطعه باید بسرعت تا دمای محیط سرد شود .

●جوشکاری فولادهای مارتنزیتی :
این فولادها را اغلب بروش TIG یا MMA جوشکاری می کنند البته روشهای قوس الکتریکی دیگر را نیز در شرایط خاص می توان استفاده کرد . در کلیه حالات می توان از مواد آستنیتی یا مواد مشابه به فلز پایه استفاده کرد . حرارت ورودی باید حد نرمال باشد . پیش گرم بسته به نوع فولاد می تواند بین ۱۰۰ - ۳۰۰C اجرا گردد . در این فولادها نیز بدلیل هدایت حرارتی بالا و ضریب انبساط پایین پیچیدگی مشکل عمده ای نمی باشد . در صورتیکه از مواد مصرفی آستنیتی برای جوشکاری این فولادها استفاده شود احتیاجی به PWHT نمی باشد ولی در صورت استفاده از مواد مصرفی مشابه فلز پایه عملیات حرارتی طبق توصیه سازنده فلز پایه الزامی است

 

javascripts



google
بزرگترین سایت جاوا اسکریپت ایران
Clock And Date