پيشگفتار
ASME Sec. IX یک کتابچه راهنما برای چگونه انجام دادن1 نیست بلکه مجموعه ای از حداقل الزامات است. این کد، آگاهانه تمام جنبه های جوشکاری را پوشش نمی دهد (پارامترهای بسیار زیادی در تائید صلاحیت دستورالعمل جوشکاری و جوشکاران وجود دارد که بیان تمامی آنها در یک کد بسیار دشوار و شاید نشدنی باشد) بلکه با قائل شدن انعطاف برای کاربر کد2، قواعدش را معمولا در حالت کلی بیان کرده است. در فعالیتهای مهندسی بنا بر الزامات و شرایط گاهی پیش می آید به موضوعی بر میخوریم که به صورت شفاف در کد بیان نگردیده است که در این صورت باید یا به تفسیر3 کد استناد کرد و یا از قضاوت مهندسی4 و تجارب مهندسی موجود5 بهره جست. نگارنده در این نوشتار ضمن بیان برخی از این موضوعات، تلاش خواهد کرد با محور قرار دادن کد ASME Sec. IX و با کمک گرفتن از تجربیات شخصی و منابعی مانند سایتهای اینترنتی معتبر و برخی از کتابهای مرتبط، به بررسی آن موضوع در قالب پرسش و پاسخی فرضی بپردازد.
بایسته است توجه خوانندگان گرامی را به دو نکنه جلب کنم:
نخست آنکه در متن هر جا از واژه کد استفاده شده است به منظور اشاره به ASME Sec. IX است. کد ساخت (Construction Code) اشاره به کد ساخت تجهیز مانند Section VIII Div 1 یا B 31.1 یا ... دارد.
دوم آنکه ویرایش (سال انتشار) کد یا استانداردی که در متن آمده است، در بخش مراجع درج شده است. بدین ترتیب در متن هر جا به بندی از استاندارد یا کد اشاره شده است، خواننده باید به آن ویرایش مراجعه نماید زیرا ممکن است در ویرایش دیگری شماره بند مورد اشاره تغییر یافته باشد و یا حتی آن موضوع وجود نداشته باشد. یادآور می گردد تلاش بر این بوده تا همواره از آخرین ویرایش کد یا استاندارد استفاده شود مگر در مواردی که به دلایل مختلف دسترسی به آن وجود نداشته است.
کامران خداپرستي
تهران- اسفندماه 1390
kkhodaparasti@yahoo.com
|
1
|
در چه بخشی از کد به این موضوع اشاره شده است که باید مدارک WPSو PQR پیش از آغاز جوشکاری به تایید برسند؟
|
به این مورد در کد پرداخته نشده است اما آن را یا در کد ساخت تجهیز مانند بند UW-26(c) ازکد ASME Sec. VIII (ساخت مخازن تحت فشار) می توان یافت که به صراحت این الزام را بیان کرده است، و یا آن را باید در قرارداد یا سایر استانداردها و دستورالعملهای فنی مورد پذیرش جستجو کرد.
|
|
2
|
آیا باید از آخرین ویرایش کد استفاده نمود؟
|
بلی- آخرین پاراگراف QW-100.3 را ببینید.
|
|
3
|
آیا فرآيند جوشکاري((welding process يک متغير اساسي (Essential Variable) است؟
|
در QW-253 از فرآيند جوشکاري به عنوان يک متغير اساسي نام برده نشده است اما درQW-401 از آن به عنوان يک متغير اساسي ياد شده است.
|
|
4
|
در Appendix E کد، در کنار مفاهیم آشنای P No. و S No. به M No. نیز اشاره شده است. منظور از M No.چیست؟
|
برخی استانداردها مواد را با روش خاصی دسته بندی می کنند مثلا ASME Sec. IX در QW-420 مواد فلزی را تحت P No. و G No. طبقه بندی میکند یا API 1104 در بند 5.4.2.2 مواد را براساس حداقل استحکام تسلیم در سه گروه جای میدهد. AWS B2.1 نیز فلزات پایه (آهنی و غیر آهنی) را در قالب M No. که کوتاه شده Material Number است، از شماره 1 تا 83 طبقهبندی کرده است. چدنها در این استاندارد به سه گروه A,B,C بر اساس AWS D11.2 تقسیم شده اند.
|
|
5
|
بر اساس کد ساخت باید آزمون ضربه انجام شود. آیا می توان برای جوشکاری این تجهیز از SWPSاستفاده کرد؟
|
خیر- مطابق QW-500 در صورت الزامی بودن انجام آزمون ضربه WPS توسط کد ساخت، استفاده از SWPS پذیرفته نیست.
|
|
6
|
آیا یک پیمانکار میتواند از WPS دیگران (پیمانکار یا پروژه دیگری) استفاده کند؟
|
QW-201 مسئولیت تهیه این دو مدرک را بر عهده پیمانکار یا سازنده گذاشته است و بر اساس این بند از کد استفاده از WPS-PQR پیمانکار یا سازنده دیگری مجاز نیست اما در بین کدهای ساخت متداول،ASME B31.1 در بند 127.5.3 و ASME B31.3 در بند 328.2.2 برای پرهیز از دوباره کاری، با موافقت کارفرما این مجوز را میدهند که با برآورده ساختن شرایطی خاص، بتوان از WPS موجود استفاده نمود.
|
|
7
|
آیا فرد مسئول در تهیه WPS-PQR باید مدرک خاصی داشته باشد؟
|
به این مورد در کد پرداخته نشده است. در ISO 3834 اشاره شده است که یکی از وظایف هماهنگ کننده جوشکاری (Welding Coordinator) می تواند تهیه این مدارک باشد اما برای این فرد درجه تحصیلی یا سابقه کاری مشخصی ذکر نشده و در پیوست A از ISO 3834-5 فقط پیشنهاد شده است که به منظور برآورده شدن الزامات این استاندارد میتواند دارای مدارکی نظیر IWE (مهندس بینالمللی جوش) یا IWS (متخصص بین المللی جوش) یا IWT (تکنولوژیست بین المللی جوش) باشد. در برخی از کدهای ساخت شرایطی برای بازرس (Inspector) پیشبینی شده است که در بند 340.4 از ASME B31.3 و 136.1.4 از ASME B31.1 آمدهاند.
|
|
8
|
منظور از کاربر کد (Code user) چیست؟
|
برآیند بندهای مختلف کد این است که کاربر کد به معنای بخشی است که مسئولیت تایید صلاحیت (qualification)جوشکار یا دستور العمل جوشکاری را به عهده دارد و می تواند هر یک از این موارد را شامل گردد: سازنده (manufacturer)، پیمانکار (contractor)، assembler، نصاب (installer)، کارفرما/بهره بردار (owner/user)، قسمت تعمیرات (repair organization) و غیره.
|
|
9
|
گاهی از جوشکاری با عنوان "فرآیند ویژه" (special process) یاد میشود. این تعریف در کجای کد وجود دارد؟
|
این تعریف در کد وجود ندارد بلکه برگرفته از بند 3.4.1 استاندارد معروف ISO 9000 است که بیان می دارد فرآیندی که انطباق محصول حاصل از آن را نتوان به آسانی یا به طور اقتصادی مورد تصدیق قرار داد، غالبا "فرآیند ویژه" مینامند. در مقدمه (introduction) استاندارد ISO 3834-1 چنین بیان شده است که چون کیفیت جوشکاری به آسانی قابل تصدیق نیست پس جوشکاری در زمزه فرآیندهای ویژه تعریف شده در ISO 9000 قرار می گیرد.
|
|
10
|
آیا میتوان از کد، برای تهیه WPS وPQR جوشکاری هنگام سرویس (in-service welding) خطوط انتقال گاز که طراحی آن بر اساس ASME B 31.8انجام شده است، استفاده کرد؟
|
خیر- درست است که هر دو ASME هستند اما در بند 823.2.1 از B 31.8 اشاره شده است که در این مورد باید از API 1104 استفاده کرد. این مثال نشانگر این موضوع است که در دست داشتن یک WPS تایید شده، تضمینی برای قابل پذیرش بودن آن برای تمام کدهای ساخت نیست. باید توجه داشت که عموما کد ساخت الزاماتی فراتر از الزامات Sec. IX دارد (overrule)
|
|
11
|
بندهای کد با QW معرفی می شوتد مانند QW-240 یا QW-100.3 . اینها کوتاه شده چه عبارتهایی هستند؟
|
هدف کد تایید صلاحیت (Qualification) جوشکار و دستورالعمل جوشکاری است و از این روی Q کوتاه شده Qualification و W کوتاه شده Welding است. شماره های پس از آن اشاره به article های پنجگانه کد دارند: Article I که با شماره های 100 تا 199 مشخص می گردد مربوط به کلیات است، Article II با شمارههای از 200 تا 290 برای دستور العمل (procedure)، Article III با شمارههای از 300تا 385 برای تایید صلاحیت جوشکار یا اپراتور جوشکاری (performance)، Article IV با شمارههای 400 تا 492 برای دادههای جوشکاری و Article V با شماره های 500 تا 540 مربوط به SWPS است.
|
|
12
|
چرا در جداول کد، P No. 2 وجود ندارد؟
|
در گذشته عدد 2 به wrought iron اختصاص یافته بود که با توجه به عدم استفاده صنعتی از آن در دهههای اخیر، حذف شده است.
|
|
13
|
منظور از S No. چیست؟
|
همانگونه که در QW-420 اشاره شده است، .S No نشانگر متریالی است که برای استفاده تحت کدهای B 31 پذیرفته شده است اما در جداول ASME SEC II نیامده است مانند لولهAPI 5L . گفتنی است از سال 2009 به این سو، S No. از کد برداشته شده است.
|
|
14
|
در جداولQW-422 در برخی موارد برای حداقل استحکام کششی، عددی داده نشده است. چرا؟
|
اگر QW-420 را ببینید اینها موادی هستند که نباید برای PQR با جوش شیاری (Groove weld) به کار روند.
|
|
15
|
در پروژهها مرسوم است که برای لوله با قطر زیر 2 اینچ یک WPS و برای قطر بیش از 2 اینچ، WPS دیگری نوشته میشود. آیا این بر مبنای کد است؟
|
خیر- کد برای قطر لوله محدودیتی نگذاشته است اگر چنین بود این موضوع در فرمت پیشنهادی WPS که در پیوست B کد با شماره QW-482 آمده است، با عنوانی مانند pipe dia. Range نمود پیدا می کرد. آنچه در این مورد به اشتباه بدان استناد می شود بند QW-452.3 است که سه دامنه برای قطر خارجی لوله تعریف کرده است اما اگر به عنوان QW-452 توجه کنیم میبینیم بحث performance مطرح است یعنی تایید صلاحیت جوشکار نه WPS. البته در پروژههایی آگاهانه برای لوله های زیر 2 اینچ از فرآیند TIG و برای لولههای با قطر بالاتر از SMAW استفاده می شود که مستلزم نوشتن دو WPS جداگانه است که این کار به خاطر سوراخ نشدن (نسوختن) لوله با قطر کم انجام می شود نه به دلیل الزام کد.
|
|
16
|
آیا استفاده از مدرک PQR محدودیت زمانی (time limit) دارد؟ به عنوان مثال آیا مدرک PQR با تاریخ 10 سال پیش، در پروژه ای که قرار است اجرا شود، قابل استفاده است؟
|
برابر بند QW-100.3 کد، استفاده از هر یک از مدارک WPS-PQR-WPQ تایید صلاحیت شده (qualified) در هر تاریخ گذشته (1962 میلادی به بعد) پذیرفته است. تفسیر شماره IX-04-10 که در 10 ژوئن 2004 میلادی انتشار یافته است نیز به آن صحه گذارده است. یادآور می گردد کارفرما یا یک مشخصات فنی می تواند الزامات دیگری در این مورد لحاظ کرده باشد مانند انجام آزمون PQR پیش از آغاز پروژه در حضور ناظران یا استفاده از مدرک PQR ی که بیش از 3 سال ( کد هر 3 سال یکبار ویرایش می گردد) از زمان تهیه آن سپری نشده باشد.
|
|
17
|
چرا گفته می شود کد ASME Sec. IX و نه استاندارد ASME Sec. IX ؟ آیا کد و استاندارد دو مفهوم متفاوت هستند ؟
|
کد که برگردان آن به فارسی آیین نامه است، دارای الزامات قانونی (force of law) است همانند آیین نامه 2800 زلزله در مبحث ساختمان که در صورت اجرا نشدن آن پایان کار ساختمان داده نمی شود. در واقع می توان کد را نوعی از قانون در نظر گرفت. در ایالات متحده، AWS D1.1 یا ASME B & PVC از نمونه های پر کاربرد کدها هستند. اجرای استانداردها داوطلبانه است و تنها زمانی اجرای استاندارد الزامی می گردد که یا آن استاندارد به عنوان بخشی از یک قرارداد آمده باشد و یا به عنوان بخشی از یک دستور العمل قانونی ذکر گردد. اما اینکه چرا ASME B & PVC که Sec. IX نیز بخشی از آن است به صورت کد در نظر گرفته شده است داستانی تاریخی دارد و مربوط به انفجار بویلرها و تلفات انسانی بسیار زیاد آن بوده است. ( بین سالهای 1898 تا 1905 تعداد 3612 بویلر منفجر شد یعنی به طور میانگین روزی یک انفجار و در این حوادث حدود 7600 تن جان باختند) نخستین قوانین مربوط به طراحی بویلر در ایالت ماساچوست در سال 1907 نوشته و اجباری شد. Sec. I در 1914 منتشر گردید و به دنبال آن سایر بخشهای B & PVC منتشر شدند که Sec. IX در 1937 نخستین بار به عنوان بخشی از Sec. VIII و سپس در 1941 به صورت مستقل منتشر گردید. شایان گفتن است واژه های دیگری نظیر specification وguide وRP و ... نیز در کاربردهای مهندسی وجود دارند که علاقه مندان می توانند برای مطالعه بیشتر به مراجعی مانند AWS D1.1 CCRM یا AWS WHB-5یا پیشگفتار Sec. IX مراجعه نمایند.
|
|
18
|
معمولا برای جوشکاری نمونه آزمونPQR جهت ارسال به آزمایشگاه از لوله استفاده می شود. آیا جوشکاری لوله نسبت به ورق مزیتی دارد؟
|
بند QW-211 روشن می کند که انتخاب نوع مقطع نمونه آزمون به عهده پیمانکار است و ورق و لوله تفاوتی نداشته و پاسخ مثبت روی هر یک باعث تایید دیگری نیز می شود. بنابراین استفاده از لوله مزیت خاصی ندارد. فقط شاید بتوان گفت از آنجایی که برابر بند QW-301.2 ، آن جوشکاری که نمونه PQR را با موفقیت جوشکاری کرده است به طور خودکار تایید صلاحیت می شود ، ممکن است به دلیل کاهش هزینه ها، از این مجوز کد برای تایید صلاحیت جوشکار لوله بهره گرفته شود. البته بایسته است دقت شود متغیرهای اساسی تایید صلاحیت جوشکار (QW-350) با متغیرهای اساسی PQR (QW-250) برای یک فرآیند، قدری متفاوت هستند. همچنین باید در این حالت علاوه بر تکمیل فرم PQR، فرم WPQ نیز با درج متغیرها و دامنه تایید صلاحیت تکمیل گردد.
|
|
19
|
چرا در QW-253 تغییر در قطبیت یا شدت جریان و نیز تغییر از چند پاس به تک پاس هم متغیر تکمیلی (مکمل اساسی)( supplementary essential) است و هم غیر اساسی (non-essential) ؟ منظور چیست؟
|
مطابق QW-100.1 باید متغیرهای اساسی و غیراساسی در WPS درج شوند و متغیرهای اساسی نیز حتما باید در PQR به همراه متغیرهای موردنیاز آورده شوند. بند QW-409.4 (یعنی تغییر AC به DC یا بالعکس و همچنین تغییر قطبیت در DC ) یک متغیر غیر اساسی دانسته شده و در نتیجه باید در WPS آورده شود که از چه جریانی (AC یا DC) و یا از چه قطبیتی (در صورت به کار رفتن جریان DC ) استفاده شده است. همچنین همانگونه که می دانید متغیرهای تکمیلی نیازی به ثبت در WPS ندارند و فقط در صورتی که آزمون ضربه اجباری باشد باید در WPS/PQR ثبت شوند. به همین دلیل این متغیر پر اهمیت بوده به ویژه هنگامی که آزمون ضربه الزامی است بنابراین هم متغیر غیر اساسی است و هم تکمیلی. (یعنی اگر فقط متغیر تکمیلی فرض شود در آنصورت هیچ الزامی برای ثبت آن در WPS نخواهیم داشت). در مرور متغیرهایی که تکمیلی هستند نتیجه جالبی بدست می آید یعنی برای هر متغیر تکمیلی متغیری بصورت غیر اساسی وجود دارد که اطلاعات آن در WPS ثبت شود ولی برای قطبیت و جریان یا مورد مشابه یعنی QW-410.9 چنین چیزی وجود ندارد.ضمنا اگر قرار باشد که تمام شرایط QW-409.4 را در WPS لحاظ نماییم در صورتی که آزمون ضربه هم الزامی باشد باید برای الکترودی مانند E7018 که با هر دو منبع قابل جوشکاری است، 3 عدد PQR تهیه شود.
|
|
20
|
آیا فقط کدها و استانداردهای ASME از کاربر می خواهند مدارک WPS و PQRرا بر اساس Sec. IX تهیه کنند؟
|
افزون بر کدهای ساخت ASME مانند Sections I, III, IV, VIII, XI و B 31.1 یا B 31.3، کدهای API مانند510، 570 ، 650 و 653 نیز از کاربر می خواهند مدارک WPS و PQR بر اساسSec. IX تهیه گردد. استاندارد ASTM نیز هر جا نیاز به جوشکاری تعمیری وجود داشته باشد و کد ساخت یا استفاده از قطعه یا تجهیز ASME B & PVC باشد به Sec. IX ارجاع می دهد (مانند بند 9.2 استاندارد ASTM A 487) در سایر موارد، ASTM A 488 برای تهیه مدارک WPS و PQR و نیز تایید صلاحیت جوشکاران الزام می گردد. شایان ذکر است کدها، استانداردها و spec. های دولتی، نظامی و ... در سراسر دنیا وجود دارند که استفاده از Sec. IX را پیشنهاد داده یا الزام نموده اند. البته همانگونه که می دانید Sec. IX با این که بسیار فراگیر است اما تنها مرجع تهیه WPS و PQR نیست و استانداردها و کدهای دیگری نظیر AWS D1.1، API 1104 و EN ISO 15614 به این منظور وجود دارند.
|
|
21
|
چرا کد در مورد اینکه سوابق و مستندات PWHT (گراف، نتایج سختی سنجی و ...) تا چند سال باید نگهداری شوند، اظهار نظر نکرده است؟
|
این کد، آگاهانه تمام جنبه های جوشکاری را پوشش نمی دهد (پارامترهای بسیار زیادی در تائید صلاحیت دستورالعمل جوشکاری و جوشکاران وجود دارد که بیان تمامی آنها در یک کد بسیار دشوار و شاید نشدنی باشد) بلکه با قائل شدن انعطاف برای کاربر کد، قواعدش را معمولا در حالت کلی بیان کرده است. در این مورد نیز باید به سایر استانداردها و دستور العملها مراجعه نمود. ISO/TS 29001 که سال 2003 منتشر شده است و الزامات سیستم کیفیت را برای صنایع نفت و گاز و پتروشیمی بیان می کند می تواند راهنمای مناسبی در این مورد باشد. این استاندارد بازه زمانی 5 ساله را برای نگهداری مدارک و اسناد مشخص نموده است. ISO 9000 نیز 5 سال را مناسب می داند.
|
|
22
|
آیا جنس نمونه آزمون PQR جهت ارسال به آزمایشگاه باید همانند متریالWPS باشد؟
|
در QW-211 پیش از ویرایش سال 1998 کد، مشابه بودن الکترود یا سیم جوش و فلز پایه با یکی از موارد درج شده در WPS خواسته شده بود اما در حال حاضر چنین جمله ای در کد وجود ندارد. البته برای لحیم کاری سخت در بند QB-211 این الزام همچنان وجود دارد. در کد بند QW-424
برای راهنمایی انتخاب جنس نمونه PQR با توجه به جنس فلز پایه WPS آمده است.
|
|
23
|
در نمونه های خمش ریشه که پس از انجام آزمون از آزمایشگاه بازپس گرفته ام، مشاهده می شود سطح گرده جوش سنگ خورده و با فلز پایه همسطح شده است و در واقعreinforcement جوش برداشته شده است. آیا این کار درست است؟
|
هدف آزمون خمش در PQR بررسی داکتیلیتی جوش است نه کنترل بی عیب بودن جوش و از این روی انجام مورد بالا پذیرفتنی است.
|
|
24
|
در QW-151.1، 4 قانون برای جدا کردن آزمونه از نمونه برای بدست آوردن مشخصات مکانیکی توسط آزمون کشش گفته شده است. بر اساس بند (d) اگر ضخامت نمونه ارسالی زیاد باشد می توان چند آزمونه از آن جدا کرد اما باید این برش توسط روشهای مکانیکی انجام شود و استفاده از روشهایی مانند برش پلاسما مجاز نیست. چرا؟
|
فرآیندهای برش حرارتی با افزایش حرارت ورودی به نمونه ممکن است باعث تحت تاثیر قرار گرفتن خواص آن شوند و این الزام به این دلیل آورده شده است.
|
|
25
|
در عنوان آخرین ستون جدول کشش فرمت پیشنهادی برای PQR، درج کردن نوع شکست (نرم یا ترد) پیش بینی شده است. کد در مورد تکمیل این بخش چه الزاماتی دارد؟
|
در کد برای این مورد هیچ قانون یا الزامی نیامده است.
|
|
26
|
لوله های پلی اتیلن در هر نیروگاه و پتروشیمی و پالایشگاه کاربرد گسترده ای دارند. آیا کد به چگونگی تهیه مدارک جوشکاری آنها پرداخته است؟
|
B 31.1 و B 31.3 برای اتصال لوله های غیر فلزی واژه جوشکاری را به کار نمی برند بلکه از bonding استفاده کرده و بجای واژه WPS از BPS استفاده می کنند. راهنمایی ها و الزاماتی در مورد چگونگی جوشکاری و کنترل پس از آن در App. III-5.1 و App.III-6 از B 31.1 و نیز Chapter VII از B 31.3 ذکر شده اند. Sec. IX پیش از این در برخی از code case ها، در مورد اتصال HDPE اظهار نظر کرده بود و شنیده ها حاکیست که قرار است در ویرایش سال 2013 بخش جدیدی با عنوان QP برای پرداختن به اتصال پلاستیکها به کد افزوده شود.
|
|
27
|
در کد به ویژه در بحث PQR ، به واژه هایی مانند test coupon, sample, test piece, test specimen برمی خوریم که به نظر مشابه می رسند. معنی دقیق هر یک چیست؟
|
در بند QW/QB-492 به ترمینولوژی پرداخته شده و واژه ها تعریف شده اند. در فارسی می توان بر اساس آنچه در استانداردهای ملی ایران پذیرفته شده است چنین گفت "نمونه" که معادل specimen یا sample در نظر گرفته می شود عبارت است از نمونه برداشته شده از محصول و "آزمونه" که برابر test piece انتخاب شده است عبارت است از قسمتی از نمونه که پس از آماده سازی تحت آزمون قرار می گیرد. test coupon را می توان همان"نمونه" در نظر گرفت.
|
|
28
|
در بحث PWHT دمای دگرگونی پائيني و بالایی یعنیupper transformation و lower transformation وجود دارد اما در کد هیچ تعریفی از آنها داده نشده است. درکجا این تعاریف را بیابم؟
|
این دماها به ترکیب شیمیایی فلز مرتبط هستند. برای فولادهای کربنی و کم آلیاژ با گرم کردن فولاد، ریز ساختار در دمای دگرگونی پائيني به بیش از یک فاز تغییر یافته و با ادامه گرمایش در دمای دگرگونی بالایی فقط یک فاز به نام آستنیت وجود خواهد داشت. جدول 129.3.2 از ASME B 31.1 دمای دگرگونی پائيني چند آلیاژ پر کاربرد را داده است.
|
بسياری اوقات با توجه به محدوديتهای اجرايی لازم است تا بسياری سازه ها و تجهيزات را قبل از گالوانيزه کردن جوشکاری کرد. برای دستيابی به يک پوشش گالوانيزه گرم با کيفيت مناسب روی قسمتهای جوشکاری شده بايد دو نگته مهم را قبل از اجرای گالوانيزه در نظر داشت:
۱- ترکيب شيميايی فلز جوش:
در صورتيکه در ترکيب شيميايی فلز جوش و فلز پايه اختلافی وجود داشته باشد٫ ميتواند باعث افزايش ضخامت پوشش گالوانيزه روی سطح جوش شود. مهمترين تفاوت در ترکيب شيميايی ايندو٫ مقدار سيليکون موجود در فلز جوش است. وجود سيليکون بيش از حد در فلز جوش يا فلز پايه باعث تسريع در تشکيل و رشد لايه های بين فلزی آهن-روی و در نتيجه افزايش ضخامت و حجم پوشش در اين ناحيه ميگردد (شکل زير). بدليل اينکه در بعضی فلزات جوش حدود ۱٪ سيليکون وجود دارد٫ تفاوت بين ضخامت پوشش ناحيه جوش با ساير نقاط قطعه قابل توجه خواهد بود. هنگامی که سازه جوشکاری شده درون وان روی مذاب غوطه ور شده و مدت زمان کافی جهت دستيابی به حداقل ضخامت پوشش مورد نياز٫ نگهدارشته ميشود٫ ضخامت پوشش در نواحی پر سيليکون ميتواند دو تا پنج برابر ضخامت پوشش در نواحی اطراف آن گردد. اين پوشش ضخيم را ميتوان از ظاهر آن تشخيص داد. اين موضوع باعث افزايش احتمال آسيب ديدگی پوشش در نواحی جوش ميگردد.
در فرآيندهای جوشکاری معمول مانند قوس دستی٫ زير پودری و قوس با الکترود مغزه دار٫ الکترودها و فلزات جوشی وجود دارد که مانع از رشد بيش از حد پوشش روی سطح جوش ميگردند. لذا در انتخاب فلز جوش و اطمينان از کم بودن مقدار سيليکون آن در اين موارد بايد دقت شود.
۲- تميزی ناحيه جوش:
هنگامی که يک سازه جوشکاری شدهگالوانيزه گرم ميگردد٫ تميزی ناحيه جوش تاثير قابل توجهی بر کيفيت پوشش در ناحيه جوش دارد. ناحيه جوش بايد قبل از گالوانيزه گرم کاملا از فلاکس و سرباره (گل جوش) پاکسازی شود. چرا که حضور اين مواد از چسبندگی پوشش به سطح جلوگيری ميکنند. فلاکس و سرباره جوش در مواد و اسيدهای شوينده ای که قبل از عمليات گالوانيزه گرم برای تميزکاری قطعات استفاده ميشوند حل نميشود و بايد با روشهای ديگری پاکسازی شوند. اين مواد را ميتوان با برس سيمی٫ تميزکاری با شعله٫ چکش زنی٫ ماشينکاری و يا بلاست حذف نمود.
عيوب سطحی جوش نيز ميتواند باعث تخريب کيفيت پوشش شود. حفره های سطحی و انتهايی و ترکهايی که دهانه آنها کمتر از ۵/۲ ميليمتر باشد از نفوذ روی مذاب بدرون خود جلوگيری کرده و باعث ايجاد سطوح گالوانيزه نشده ميگردند. اين موضوع بدليل ويسکوزيته روی مذاب در دمای گالوانيزه گرم اتفاق ميافتد که امکان ورود به شيارهايی با دهانه کمتر از ۵/۲ ميليمتر را ندارد. اين سطوح گالوانيزه نشده در اثر ورود و حبس محلولهای اسيد شويی مورد استفاده قبل از گالوانيزه و يا رطوبت اکسيد شده و اين اکسيد روی سطح پوشش ظاهر شده و ظاهر و کيفيت پوشش را تخريب ميکند.
منبع: مجموعه اطلاعات فنی گالوانيزه گرم
پسگرمی کل جوش و یا فقط یک قسمت از آن برای بدست آوردن یک یا تمامی اهداف زیر انجام می شود:
1 – تنش زدایی
2 – افزایش چقرمگی
3 – افزایش استحکام
4 – افزایش مقاومت خوردگی
5 – زدودن کار سرد
عملیات حرارتی گوناگونی وجود دارند که با تغییرات فوق مرتبط بوده و به نامهای :
الف – عملیات حرارتی تنش زدایی
ب – آنیله کردن یا تابانیدن
ج – نرمالیزه کردن
د – سخت کردن
ﻫ - آب دادن یا تمپره کردن
و – آستمپره کردن
ز – مارتمپره کردن خوانده می شوند .
اختلاف بین این عملیات حرارتی عموما به دمای بکار گرفته شده و یا روش سرد کردن مربوط می گردد. دماهای عملیات حرارتی تنش زدایی زیر حد بحرانی فولاد است در حالیکه دماهای لازم برای آنیله کردن ، نرمالیزه کردن و سخت کردن همیشه بالای حد بحرانی می باشند . شاید یک مورد استثناء برای این وجود داشته باشد . عمل نرم کردن گاهی در دمای درست زیر حد بحرانی انجام می شود که به آن ((آنیله زیر بحرانی )) یا آنیله تمپره ای می گویند . گاهی دو عمل حرارتی برای یک منظور خاص بکار گرفته می شود. انتخاب صحیح روش عملیات حرارتی نیازمند بررسی عوامل متعددی نظیر نوع فولاد ، شرایط ایجاد تنش در جوش و ساختار ناحیه گرما دیده می باشد .
1-3) عملیات حرارتی تنش زدایی
عملیات حرارتی تنش زدایی عبارت است از گرم کردن یکنواخت یک سازه تا دمای مناسب زیر حد بحرانی و سپس سرد کردن یکنواخت آن است . معمولا عملیات حرارتی در محدوده دمای بحرانی ناگوار هستند و به همین علت تنش زدایی در بیشتر موارد زیر حد بحرانی انجام می گیرد.
تصمیم تنش زدایی یک جوش بر اساس مقررات استاندارد (( دیگهای بخار و ظروف تحت فشار )) که توسط انجمن مهندسان آمریکا تنظیم می شود اخذ می گردد . مقررات این استاندارد شرایط مواد ، ترکیب شیمیایی ، ضخامت و موارد لزوم تنش زدایی بعد از جوشکاری را تعریف می کند.
دمای تنش زدایی برای فولادهای معمولی و کم آلیاژ که جوشکاری می شوند در محدوده 900 – 1250 f می باشد که پایین تر از حد بحرانی است.
مدت دمای تنش زدایی فولاد معمولا برای هر اینچ ضخامت یک ساعت است ، اگر چه مدت لازم برای 1000f طولانی تر از زمان مورد نیاز برای 1100f است . برای قطعات پیشگرم شده اغلب تنش زدایی لازم می شود . قطعات پیچیده یا فولادهایی که میل زیادی به ترک خوردن دارند باید بلافاصله پس از جوشکاری و قبل از سرد شدن تا دمای پیشگرمی ، در کوره های تنش زدایی قرار بگیرند . اگر چه عملیات تنش زدایی فقط بخاطر از بین بردن تنش ها بکار می روند و تغییرات ساختاری فولاد از آن انتظار نمی رود ولی با این حال تأثیرات عمومی
عملیات حرارتی تنش زدایی بصورت های زیر می باشند :
1 – بازیابی Recovery
2 – توقف Relaxation
3 – تمپره کردن ( از بین بردن نواحی سخت ) Tempering
4 – تبلور مجدد Recrystallization
5 – کروی کردن Spheroidizing
اثر اول عمومی است ؛ اثر دوم هنگامی ایجاد می شود که تنش زدایی در دمای بالا و بمدت کافی انجام بگیرد ؛ اثر سوم فقط موقعی بدست می آید که در اثر جوشکاری نواحی سخت بوجود آمده باشند و دو اثر آخر در جوشکاری کم اهمیت هستند.
سازه های جوش شده چه هنگام جوشکاری مهار شده و چه آزاد بوده باشند در آستانه تنش تسلیم دارای تنشهای باقیمانده هستند ، این تنشها قادر می باشند اشکالاتی در جوش بوجود بیاورند . البته احتمال پدید آمدن این اشکالات به ترکیب شیمیایی فولاد ، روش جوشکاری ، طرح جوش و شرایط بهره برداری و غیره بستگی دارد . با این وصف از بین بردن این تنشها فواید زیر را در پی خواهد داشت.
- به حداقل رسانیدن احتمال گسترش خرابی ، مخصوصا در مواردی که چقرمگی بالایی مورد نیاز باشد.
- پایداری بیشتر ابعاد
- مقاومت فراوان در مقابل خوردگی ، مخصوصا ترک خوردگی تنشی( SCC )
از بین بردن این تنشهای باقیمانده و تنشهای واکنش در جوش چقدر اهمیت دارد ؟ لازم است این تنشها به صفر برسند، و آیاممکن است که یک جوش کاملا از تنش آزاد شود ؟
جوشها در اثر انقباض ناشی از جوشکاری دارای تنش های چند محوره می باشند ، در بررسی و تحلیل احتمال شکست ترد این تنشها اهمیت زیادی دارند . عوامل دیگری نظیر چقرمگی فولاد ، احتمال ایجاد شیار در طراحی جوش ، ماهیت تنشهایی که در اثر بارهای مختلف در حین بهره برداری ایجاد می شوند ، و دماهایی که این بارها در آن وارد می آیند در این بررسی نقش دارند . لازم است یک فرمول عملی و تجربی برای محاسبه و برآورد میزان اهمیت این عوامل در پدیده شکست ترد بدست آید.
تصمیم آزاد سازی تنشها در جوش عموما بر اساس تجربه بوده و از اطلاعات بدست آمده از آزمایشات چقرمگی ، تیزی و مقدار شیار و میزان تنشهای باقیمانده حاصل می گردد.
پایداری بعدی در یک جوش مستقیما از تنشهایی که در قطعه محبوس مانده باشد متأثر می شود. هنگامی که یک جوش در عین حال که در زیر تنشهای باقیمانده قرار دارد تراشیده شود پخش مجدد تنشها و انقباض جوش رخ می دهد . تراشکار نمی تواند مطمئن باشد که در جهت درستی تراشکاری می کند یا نه ، چون جوش همزمان با تراش قطعه به انقباض خود ادامه می دهد . تنش زدایی جوش قبل از ماشینکاری باعث می شود که قطعه از نظر شکل پایدار بماند و ابعاد آن هنگام ماشینکاری تغییر نکند.
تنشها باید تا چه حد پایینی آزاد شوند تا پایداری اندازه ها تأمین شود ؟ میزان مجاز تنش باقیمانده در مرحله اول به مقدار فلزی که باید تراشیده شود ، محل آن نسبت به ناحیه تنش دار و اختلاف مجاز در اندازه های نهایی بستگی دارد.
بسیاری از فلزات و آلیاژها در معرض ترک خوردگی تنشی قرار دارند . فولاد از این امر مستثنی نمی باشد . این نوع خرابی خوردگی در فولاد را شکنندگی سوز آور می نامند . تغییر ماهیت محیط خورنده یا کاهش تنش می تواند احتمال ترک خوردگی تنشی را از بین ببرد .
اغلب تنش باقیمانده خیلی زیاد در نزدیکی جوش باعث افزایش حد شرایط ایجاد ترک می گردد و کاهش این تنش ها بوسیله عملیات حرارتی تنش زدایی برای از بین بردن احتمال ایجاد ترک کافی می باشد.
در روی جوشها اکثرا کار سرد انجام می شود و مهندس جوش یا ناظر از آن بی اطلاع می ماند . این نوع کار سرد معمولا در اثر خمش سرد یا چکش کاری اتصال در هنگام جفت کردن و ترتز بوجود می آید.
2-3) بازیافت
اولین تأثیری که باید هنگام افزایش دما در عملیات حرارتی تنش زدایی حاصل شود بازیافت است . دما بطور یکنواخت افزایش داده می شود تا کلیه قسمتهای سازه در تمام مدت تا حد امکان هم دما باشند تا از ایجاد تنشهای حرارتی جلوگیری گردد .هر چه دما از اولین 400Fمی گذرد تغییر قابل ملاحظه ای در ساختار دانه بندی رخ نمی دهد و لذا تنشهای انقباضی کمی کاهش می یابند . این کاهش به علت پدیده ای بنام (( بازیافت )) اتفاق می افتد . این یک قانون کلی است که هنگام افزایش دمای یک ماده ، تنشهای داخلی آن کاهش پیدا می کند.
چون مقاومت تسلیم فولاد در 400F از مقدار آن در دمای محیط بیشتر می باشد لذا علت کاهش تنشهای داخلی بخاطر کاهش مقاومت تسلیم فولاد نیست . بازیافت همچنین باعث تغییراتی در خواص مغناطیسی و الکتریکی می شود و به نظر می رسد با افزایش دمای فولاد ، حرکات ویژه ای بین اتمها و الکترونهای آن ایجاد می شود که باعث کم شدن تنشهای داخلی می گردد.
3 – 3 ) توقف
با افزایش دمای جوش تا 1200F یا بالاتر توقف اتفاق می افتد و در آن تنشها به آرامی و به طور کامل آزاد می شوند . یک میله فولادی درز هنگام جوشکاری در داخل یک چهار چوب در دمای محیط تا تنش تسلیم کشیده می شود. اتم ها به موازات بار و عمود بر جهت تنش به همدیگر نزدیک می گردند . مقاومت تسلیم فولاد در دمای 1200F نسبت به مقدار آن در دمای محیط خیلی کم است و این به آن معنی است که اتمها دیگر قادر به تحمل تنش نبوده و اجبارا به همدیگر نزدیک می شوند و با فاصله های مساوی همانند کریستالی که از تنش آزاد باشد آرایش می گیرند . در این حالت مقاومت تسلیم فولاد از تنشی که به آن وارد می گردد کمتر است و تا زمانیکه مقدار تنش ( فشاری یا کششی ) با مقاومت تسلیم فلز در دمای 1200F برابر نشده باشد بطور پلاستیک کرنش خواهد کرد.
عملیات حرارتی تنش زدایی اتمها را قادر می سازد تا به حالت با فاصله های مساوی برگشته و تنشها را آزاد کند.
تنش تا زمانیکه اتم ها دیگر کرنش نکنند کاهش می یابد . اتم های فولاد در دمای محیط تنش هایی به بزرگی تنش تسلیم را می توانند تحمل کنند . در دمای 1200Fاتمها فقط در صورتی قادر خواهند بود که مقدار تنش قابل توجهی را بدون کرنش تحمل نمایند که مدت اعمال تنش کوتاه باشد . به عبارت روشن تر ، اتم ها بطور مداوم و تحت هر تنشی جابجا می شوند . حرکت در دمای محیط بقدری کند است که با گذشت صدها سال نیز قابل تشخیص نیست ، ولی در دمای 1200F حرکت اتم ها ضرورتا از آن نوعی نیست که بررسی کرده ایم ولی ممکن است بصورت حرکت در مرز دانه بندی ها باشد . هر دو نوع حرکت به پدیده خزش یا کرنش منتهی می شوند . بنابراین توقف یک شکلی از خزش است.
محاسبه انقباض ناشی از توقف یا تنش زدایی یک جوش دشوار است ولی عموما مقدار آن از انقباض حاصل از ماشینکاری قطعاتی که تنش زدایی نشده اند خیلی کمتر است چون در ماشینکاری ، معمولا قسمتی از قطعه را که تنش زیادتری دارد از آن جدا می کنیم ( می تراشیم ).
افزایش زمان یا مدت نیز، فرآیند تنش زدایی را بهبود می بخشد . قاعده کلی آن است که اندازه درشتی دانه بندی در دمای بالاتر از 800F مقاومت در برابر خزش را زیاد می کند ولی این افزایش تأثیر قابل ملاحظه ای بر روی تنش زدایی در 1100 –1200F ندارد . هر چه تنش باقیمانده اولیه بیشتر باشد تنش بعد از تنش گیری با مدت معینی به همان اندازه زیادتر خواهد شد ( به علت آزاد ساختن زیاد تنش بوسیله کرنش ). این کرنش همانند کار سرد ضمن تنش زدایی که معمولا کریستالها را تقویت می کند ، می باشد. چون تنشهای باقیمانده تمام انواع جوش در یک فولاد معین ، تقریبا با مقاومت تسلیم آن برابر است ، لذا نمی توان مدت تنش زدایی را فقط به علت غیبت ظاهری مهار در حین جوشکاری کاهش داد.
سازه های فولادی ویژه ای که در دماهای زیاد ، مقاومت فوق العاده ای در برابر خزش دارند ، کندتر از فولاد معمولی به نقطه توقف می رسند. فولادهای مقاوم در برابر خزش ، مثلا فولاد با ترکیب 2% کربن ، 5% مولیبدن ، برای یک تنش زدایی یا درجه خاص ، نسبت به فولادهای غیر آلیاژی به دمای بیشتر و زمان طولانی احتیاج دارد.
ملاحظه خواهد شد که فولادهای با آلیاژ بیشتر با افزایش دما استحکام بالایی دارند . فولاد ضد زنگ آستنیتی 316 حتی در دمای بالای 1200F مقاومت تسلیم خوبی دارد.
لایه دوم جوش تنش های باقیمانده لایه اول را آزاد می کند ولی تنش های جدیدی بوجود می آورد. بنابراین تنش های باقیمانده جوشهای چند لایه ای کمتراز جوش های تک لایه ای نبوده و به همان اندازه احتیاج به تنش زدایی دارد . بعلاوه با ضخیم شدن جوش، تنش های باقیمانده پیچیده تر می شود . قسمتهای ضخیم تر نسبت به قسمت های نازکتر برای از بین بردن تنشها به زمان طولانی تری نیاز دارند چون سطح قطعه اولین جایی است که به دمای کوره می رسد و مدت زیادی سپری می شود تا وسط قطعه های ضخیم به دمای کوره برسد.
4-3 ) تمپره کردن ( نرم کردن )
افزایش دمای فولاد کوئینچ شده را تا هر دمایی زیر محدوده بحرانی تمپره کردن می گویند . نواحی گرما دیده مجاور جوشهایی که بدون پیشگرمی یا پسگرمی ناقص و ناکافی بوجود آمده اند در فولادهای با کربن متوسط و بسیاری از فولادهای با استحکام زیاد آنچنان سریع سرد می شوند که به سخت کردن یا کوئینچ شباهت دارند . در موقع جوشکاری که ناحیه کوئینچ شده در دمای بحرانی است ساختار دارای آستنیتی خواهد بود که ده برابر کربنی که در دمای محیط قابل حل است در محلول جامد دارد . ضمن کوئینچ بیشتر آستنیت به مارتنزیت تبدیل می شود . شکل کریستالی BCT سختی فوق العاده مارتنزیت نسبت به شکلهای دیگری بخاطر وجود کربن در آن است که معمولا یا بصورت اتمهای کربن است و یا بصورت کریستالهای نازک کربور آهن.
هنگامی که دما افزایش می یابد ، در ناحیه ای که دارای مارتنزیت است سه تغییر اتفاق می افتد :
1 – مارتنزیت به ضریب ( کریستالهای BCC ) تبدیل می شود که کریستالهای ریز کربور از شبکه فوق اشباع کریستالهای هشت ضلعی در آن رسوب می کنند.
2 – هر آستنیتی که در طول کوئینچ به مارتنزیت تبدیل نشده است به ضریب و کربور تبدیل می شود.
3 – اندازه کریستالهای کوچک کربور در مارتنزیت و کریستالهای بزرگتر کربور در سایر ساختارها نظیر پرلیت ریز افزایش می یابند.
دماهایی که تغییرات 1 و 2 در آنها اتفاق می افتد بدرستی معلوم نیستند . در فولادهای کربنی با 7% کربن تغییر 1 در 300F و تغییر 2 در 450Fرخ می دهد . در کوئینچ کردن فولادهای کربنی با حداقل 4% کربن و با کنترل دقیق فرآیند می توان مقدار کمی از آستنیت را حفظ کرد . اگر عناصر آلیاژی وجود داشته باشند با درصد کمتر کربن نیز می توان آستنیت را از تبدیل شدن به اشکال دیگر باز داشت . با افزایش دما ، رشد مداوم دانه های کربور ادامه خواهد یافت . به نظر می رسد که تغییر 3 در اثر کار سختی در طول تمپره کردن پیش می آید .
یعنی سختی فولاد مارتنزیتی به انتشار دانه های ریز کربور در هر صفحه کریستال که مانع لغزش گردیده و در ضمن کاهش نرمی ، سختی را افزایش می دهد بستگی دارد . گرم کردن مجدد دانه های کربور را درشت کرده و تعداد آنها را کم و در نتیجه سختی را کاهش می دهد.
گالوانیزه گرم غوطه وری داغ
۲-دستگاه جوش: کویل جدید را به انتهای کویل قبلی برای ورود به خط تولید پیوسته جوش می دهد.
3- آکومولاتور ورودی: برای ذخیره طولی از کویل در زمان توقف ناگهانی استفاده می شود.
4- پیش پرداخت:
1-4- از آب برای شستشوی اولیه و زدودن خاک و غبار استفاده می گردد.
2-4- چربی زدایی: برای زدودن آلودگی ها و آثار رنگ و روغن یا گریس از سطح فلز از یک محلول قلیایی داغ با مقداری افزودنی های پاک کننده، استفاده می گردد.
3-4- شستشو چربی زدا: تانکی حاوی آب می باشد که برای زدودن مواد قلیایی باقی مانده بر سطح فلز استفاده می شود.
4-4- اسید شویی: حمامی حاوی محلول اسید سولفوریک گرم یا اسید کلریدریک در دمای محیط می باشد که برای زدودن آثار زنگ زدگی از سطح محصول بکار می رود.
5-4- شستشوی اسید: تانکی حاوی آب می باشد که برای زدودن مواد قلیایی باقیمانده از سطح استفاده می گردد.
6-4- فلاکس: فلاکس برای زدودن اکسیدها از سطح و جلوگیری از تشکیل اکسیدها از سطح فلز و برای آماده سازی اولیه برای گالوانیزه و بهینه شدن پیوند با روی استفاده می گردد. روش بکاربردن فلاکس به سطح فولاد و یا آهن نوع تر یا خشک بودن پروسه گالوانیزه بستگی دارد.
در فرآیند گالوانیزه خشک، فولاد برای فلاکس اولیه وارد یک محلول کلرید آمونیم آبدار می شود. سپس قبل از ورود به حمام مذاب خشک می گردد.
در فرآیند گالوانیزه تر از یک پوشش خاص با ترکیب روی مذاب- کلرید آمونیم استفاده می شود. این فلاکس در قسمت بالای روی مذاب شناور می باشد. ورق فولادی قبل از وارد شدن به روی مذاب از داخل فلاکس عبور می کند.
5- گالوانیزه: پوشش گالوانیزه با فروبردن ورق در حمام حاوی 98% روی مذاب که شامل Mn , Sn , Ni , Mo , Cu , Ti , Co , Al , Si , C , P می باشد، ایجاد می شود.
دمای حمام بعد از آماده سازی اولیه حدود c 450 باقی می ماند. بعد از عبور ورق از حمام گالوانیزه برای کنترل کردن و ثابت ماندن ضخامت پوشش هوا با فشار به سطح ورق دمیده می شود.
6- آماده سازی نهایی: که شامل کروماته کردن و گرفتن اعوجاج سطح ورق می باشد.
1-6- کروماته: پوشش کروماته یک پوشش شیمیایی بسیار نازک همراه با اسید کرومیک می باشد که باعث می شود که سطح گالوانیزه دو مشخصه زیر را داشته باشد:
- افزایش مقاومت به خوردگی
- بالا رفتن کیفیت سطح
2-6- تنش لولر: توسط این مکانیزم، سطحی فاقد هرگونه اعوجاج ایجاد می شود. در این روش با توجه به محاسبات تئوری و تجربه هایی که بعد از گذشت چندین سال بدست آمده، می توان محصولی کاملا صاف و یکنواخت تولید کرد.
7- بازرسی : مهمترین روش برای بازرسی ورق های گالوانیزه، بازرسی چشمی می باشد. محصولات جهت تشخیص درستی پوشش بصورت چشمی بازرسی شده و ضخامت پوشش، اندازه گیری می شود و با توجه به استانداردهای JIS,ASTM یا En می توان تستهای فیزیکی یا آزمایشگاهی برای تعیین پارامترهای زیر انجام داد.
1- ضخامت
2- یکنواختی پوشش
3- چسبندگی پوشش
4- شکل ظاهر
5- آکومولاتور خروجی
6- کویل مجدد: ورق پیوسته را به کویل تبدیل می کند.
7- بسته بندی
دیاگرام گالوانیزه به روش غوطه وری گرم
- بارگیری فولاد
- جوش
- آکومولاتور ورودی
- پرداخت اولیه و غوطه وری در فلاکس
- حمام روی
- کروماته
- 1-6-تنش لولر (دستگاه گرفتن اعوجاج)
- 7- بازرسی
- 8- آکومولاتور خروجی
- 9- کویل کن مجدد
- عمیات حرارتی پسگرمی
- نویسنده : حسین وطن دوست - ساعت ٥:٢٩ ب.ظ روز سه‌شنبه ۱٥ بهمن ۱۳۸٧
-
- پسگرمی روی کل جوش و یا فقط یک قسمت از آن و برای به دست اوردن یک یا تمامی اهداف زیر انجام می شود:
- 1- تنش زدائی
- 2- افزایش چقرمگی
- 3- افزایش استحکام
- 4- افزایش مقاومت خوردگی
- 5- زدودن کار سرد
- عملیات حرارتی گوناگونی وجود دارند که با تغییرات فوق مرتبط بوه و بنام های الف- عملیات حرارتی تنش زدایی ب- آنیله کردن یا تابانیده ج- نرمالیزه کردن، د- سخت کردن ه- آبدادن یا تمپره کردن و- استمپره کرده و ز- مارتمپره کردن خوانده می شوند. اختلاف بین این عملیات های حرارتی عموماً به دمای به کار گرفته شده و یا روش سرد کردن مرتبوط می گردد دماهای عملیات حرارتی تنش زدایی زیر حد بحرانی فولاد است
-
-
- در حالی که دماهای لازم برای آنیله کردن، نرمالیزه کردن و سخت کردن همیشه بالای حد بحرانی می باشند. شاید یک مورد استثناء برای این وجود داشته باشد عمل نرم کردن گاهی در دمای زیر حد بحرانی انجام می شود که به آن «آنلیه زیربحرانی» یا انیله تمپرهای می گوین گاهی دو عمل حرارتی برای یک منظور خاص به کار گرفته می شود انتخاب صحیح روش تعملیات حرارتی نیازمند بررسی عوامل متعددی نظیر نوع فولاد، شرایط ایجاد تنش در جوش و ساختار ناحیه گرما دیده می باشد.
- عملیات حرارتی تنش زدائی
- عملیات حرارتی تنش زدائی عبارت از گرم کردن یکنواخت یک سازه تا دمای مناسب زیر حد بحرانی و سپس سرد کردن یکنواخت آن است معمولاً عملیات حرارتی در محدوده دمای بحرانی نامناسب هستند و به همین علت تنش زدایی در بیشتر موارد زیر حد بحرانی انجام می گیرد.
- تصمیم تنش زدایی °F 1250-900 می باشد که پایین تر از حد بحرانی است، مدت دمای تنش زدائی فولاد معمولاً برای هر اینچ ضخامت یک ساعت است. برای قطعات پیشگرم شده اغلب تشن زدایی لازم می شود. قطعات پیچیده یا فولادهایی که میل زیادی به ترک خوردن دارند باید بلافاصله پس از جوشکاری و قبل از سرد شدن تا دمای پیشگرمی،در کوره های تنش زدایی قرار بگیرند.
- اگرچه عملیات تنش زدایی فقط به خاطر از بین بردن تنش ها به کار می روند و تغییرات ساختاری فولاد از ان انتظار نمی رود ولی با این حال تاثیرات عمومی عملیات حرارتی تنش زدایی به صورت های زیر می باشند:
- - بازیابی(Recovery)
- - افت تنش(Relaxation)
- - تمپره کردن (از بین بردن نواحی سخت)
- - تبلور مجدد(Recrestauization)
- - گرداله سازی(spheroidizing)
- اثر اول عمومی است، اثر دوم هنگای ایجاد می شود که تنش زدائی در دمای بالا و به مدت کافی انجام بگیرد، اثر سوم فقط موقعی به دست می آید که در اثر جوشکاری نواحی سخت به وجود امده باشند و دو اثر آخر در جوشکاری کم اهمیت هستند.
- سازه های جوش شده چه هنگام جوشکاری مهار شده و چه آزاد بوده باشند در آستانه تنش تسلیم دارای تنش های پسماند یا باقیمانده هستند، این تنشها قادر اشکالاتی در جوش به وجود بیاورند البته احتمال پدید امدن این اشکالات به ترکیب شیمایی فولاد، روش جوشکاری، طرح جوش و شرایط بهره برداری و غیره بستگی دارد. با این وصف از بین بردن این تنش ها فوائد زیر را نیز در پی خواهد داشت:
- - به حداقل رسانیدن احتمال گسترش خرابی، مخصوصاً در مواردی که چقرمگی بالایی مورد نیاز باشد.
- - پایداری بیشتر ابعاد
- - مقاومت فراوان در مقابل خوردگی، مخصوصاً ترک خوردگی تنشی(SCC)
- از بین بردن این تنش های باقیمانده و تنش های واکنش در جوش چقدر اهمیت دارد؟ آیا لازم است این تنش ها به صفر برسند، و آیا ممکن است که یک جوش کاملاً از تنش آزاد شود؟
- جوش ها در اثر انقباض ناشی از جوشکاری داری تنش های چند محوره می باشند در بررسی و تحلیل احتمال شکست ترد این تنش ها اهمیت زیادی دارند عوامل دیگری نظیر چقرمگی فولاد، احتمال ایجاد شیار در طراحی جوش، و دماهائی که این بارها در آن وارد می شوند در این بررسی نقش دارند. لازم است یک فرمول عملی وتجربی بریا محاسبه و براورد میزان اهمیتاین عوامل در پدیده شکست ترد به دست آید.
- آزادسازی تنش ها در جوش عموماً بر اس تجربه بوده و از اطلاعات به دست آمده از آزمایشات چقرمگی ، تیزی ومقدار شیار و میزان تنش های باقیمانده حاصل می گردد.
- پایداری ابعادی در یک جوش مستقیماً از تنش هایی که در قطعه محبوس مانده باشند،متاثر می شود. هنگامی که یک جوش در عین حال که در زیر تنش های پسماند یا باقیمانده قرار دارد تراشیده شود پخش مجدد تنش ها و انقباض جوش رخ می دهد تراشکار نمی تواند مطمئن باشد که در جهت درستی تراشکاری می کند یا نه، چون جوش همزمان با تراش قطعه به انقباض خود ادامه می دهد. تنش زدائی جوش قبل از ماشینکاری باعث می شود که قطعه از نظر شکل پایدار بماند و ابعاد آن هنگام ماشینکاری تغییر نکن سوال این است که این تنش ها باید تا چه حد آزاد شوند تا پایداری ابعاد تأمین شود میزان مجاز تنش باقیمانه در مرحله اول به مقدار فلزی که باید تراشیده شود محل آن نسبت به ناحیه تنش دار و اختلاف مجاز در اندازه های نهایی بستگی دارد.
- بسیاری از فلزات و آلیاژها در معرض ترک خوردگی تنشی قرار دارند. فولاد از این امر مستثنی نمی باشد. این نوع خرابی خوردگی در فولاد را شکنندگی سودسوزآور می نامند. تغییر ماهیت محیط خورنده یا کاهش تنش می تواند احتمال ترک خوردگی تنشی را از بین ببرد. اغلب تنش پسماند خیلی زیاد در نزدیکی جوش باعث تشدید شرایط ایجاد ترک می گردد و کاهش این تنش ها به وسیله عملیات حرارتی تنش زدائی برای از بین بردن احتمال ایجاد ترک کافی می باشد.
- در روی جوش ها اکثراً کار سرد انجام می شود و مهندس جوش یا ناظر از آن بی اطلاع می ماند این نوع کار سرد معمولاً‌در اثر خشم سرد یا چکش کاری اتصال در هنگام جفت کردن و تراز به وجود می آید.
SAW Welding Parameter
در صورتی که بخواهیم جوشی با کیفیت مناسب داشته باشیم باید پارامترهای که در این روش موثر هستند را شناخت و کنترل نمود .این متغیر ها به ترتیب اهمیت عبارت
- آمپر جوشکاری Welding Amperage
- نوع فلاکس و نحوه توزیع دانه بندی Type of Flux &Particle distribution
- سایر الکترود Electrode size
- نوع الکترود Type of Electrode
- عرض و عمق لایه ی فلاکس Width & Depth of The Layer of Flux
اپراتور باید نسبت به تاثیر هر کدام از متغیر ها روش جوش آگاه بوده و یک جوشکاری خوب به انتخاب پارامترهای فوق بستگی دارد .
شدت جریان جوشکاری Welding Amperage
شدت جریان از موثرترین پارامترهای جوشکاری میباشد زیرا شدت جریان نرخ ذوب شدن الکترود, عمق نفوذ جوش و مقدار فلز پایه ذوب شده را تعیین می کند .در صورتی که شدت جریان خیلی زیاد شود (در یک Travel Speed مشخص) عمق نفوذ افزایش خواهد یافت.
شدت جریان بالا همچنین باعث اتلاف الکترود بصورت گردهء برجسته و اضافی خواهد گردید (Excessive Reinforcement) . این رسوب بیش از حد جوش مقدار تنش های انقباضی جوش را افزایش داده و معمولاً پیچیدگی های بزرگتری ایجاد می نماید(Distortion).
اگر شدت جریان بیش از حد کاهش پیدا کند باعث بروز عیوبی از قبیل Incomplete Penetration و Incomplete Fusion خواهد شد. موارد زیر در مورد تاثیر شدت جریان روی جوش را باید در نظر داشت
1.افزایش شدت جریان باعث افزایش نفوذ جوش و نرخ ذوب شدن خواهد داشت.
2.افزایش بیش از حد شدت جریان باعث بروز عیوبی مانند Digging Arc , Undercut, Narrow Bead , High
3. افزایش شدت جریان باعث افزایش مصرف فلاکس خواهد بود.
کاهش بیش از حد شدت جریان ناپایداری قوس را به همراه خواهد داشت.
ولتاژ قوس Arc Voltage
ولتاژ قوس طول بین الکترود و حوضچه مذاب را تعیین می نماید . اگر ولتاژ افزایش یابد , طول قوس نیز افزایش خواهد یافت و بالعکس. ولتاژ قوس تاثیر بسیار کمی روی نرخ رسوب (Deposition Rate ) که بیشتر تحت تاثیر آمپر است , دارد. ولتاژ اصولاُ تعیین کننده شکل ظاهری جوش و شکل مقطع جوش می باشد.
افزایش ولتاژ زمانی که شدت جریان و Travel Speed ثابت باشد باعث ایجاد موارد زیر خواهد شد:
- سطح جوش صاف تر و پهن تر
- افزایش flux consumption
- تمایل به ایجاد Prosity که در اثر وجود rust و Scale در فولاد بوجود می آیند , کاهش پیدا می کنند.
- درصورتیکه مونتاژ بصورت نامناسب صورت گیرد[1] help bridge excessive root opening
- در صورتیکه فلاکس حاوی عناصر آلیاژی باشد, جذب آنها را بهبود[2] می بخشد.
در صورتیکه ولتاژ بسیار بالا باشد موارد زیر مشاهده می شود:
1. باعث بوجود آوردن جوش پهن خواهد شد.
2. باعث خواهد گردید که پس از جوشکاری سرباره براحتی جدا نشود.
3. باعث می شود که گرده جوش محدب شده و تمایل به ترک افزایش یابد.
4. باعث افزایش ایجاد Undercut در لبه های جوش Fillet خواهد شد.
سایز الکترود
در صورت ثابت بودن شدت جریان , اندازه الکترود روی شکل ظاهری جوش و نفوذ تاثیر گذار خواهد بود. الکترود های با قطر کم بعلت انعطاف پذیری آن در حرکت معمولاُ در دستگاههای نیمه اتوماتیک , جوش های چند وایره و Parallel Power equipment استفاده می شود.
زمانی که لبه های جوش بخوبی مونتاژ نشده باشند , برای جوشکاری و پر کردن بهتر Root Opening استفاده از الکترود های با سایز بالاتر مناسب تر است. افزایش سایز الکترود همچنین روی نرخ رسوب (Deposition rate) تاثیر دارد وباعث افزایش آن می گردد.
هر آمپری که برای جوشکاری انتخاب شود, الکترود های با قطر کمتر دارای دانسیته شدت جریان و نرخ رسوب بیشتری نسبت به الکترود های با قطر بالا هستند. هر چند الکترود های با قطر بالا توانایی انتقال شدت جریان بیشتری را دارند. همچنین در شدن جریان های بالا نرخ رسوب بالاتری نیز خواهند داشت.
جهت یک الکترود با قطر مشخص , در صورتیکه از دانسیته جریان بالا استفاده شود باعث ایجاد یک قوس Stiff ونفوذ زیاد در فلز پایه خواهد گردید . از طرف دیگر در الکترود های یکسان , استفاده از دانسیته جریان پایین باعث ایجاد قوس soft و نفوذ کم خواهد شد. اندازه الکترود همچنین روی خصوصیات شروع قوس تاثیر گذار خواهد بود. شروع قوس [3]با الکترود قطر کمتر آسان ترمی باشد.
Electrode Extension
در دانسیته جریان بالاتر از 125 A/mm2 (80000A/in2) میزان Electrode Extension یکی از پارامترهای مهم تلقی می گردد. در شدت جریان های بالا مقاومت حرارتی الکترود بین contact tube و قوس باعث افزایش نرخ ذوب شدن الکترود خواهد شد.هر چه که طول extension زیاد تر شود , مقدار حرارت ایجاد شده در الکترود بیشتر شده و نرخ ذوب شدن الکترود افزایش خواهد یافت. این مقاومت حرارتی [4] معمولاً بصورت I2Rبیان می گردد.
In developing procedure مقدار electrode extension 8 برابر قطر الکترود در نظر گرفته می شود.
As the procedure is developed طول extension بگونه ای انتخاب می گردد که در یک شدت جریان ثابت مقدار بهینهء نرخ ذوب الکترود حاصل شود. افزایش electrode extension مقاومت موجود در مدار جوش را افزایش داده و باعث خواهد شد که مقدار از انرژی که باید صرف ایجاد قوس گردد بصورت فوق کاهش یابد.
در صورتیکه ولتاژ قوس کم باشد میزان نفوذ و پهنای جوش کاهش می یابد. به این علت که اگر ولتاژ قوس پایین باشد در بستر جوش convexity ایجاد خواهد گردید. شکل جوش نیز نسبت به حالتی که از electrode extension مناسب استفاده می شود , متفاوت خواهد بود. بنابراین هنگامی که برای دستیابی به نرخ بالایی از ذوب الکترود مقدار electrode extension را افزایش می دهیم , باید مقدار ولتاژ دستگاه جوش را که قبلاً تنظیم گردیده است را افزایش داده تا طول قوس مناسب حفظ گردد.
متغیر های جوشکاری زیر پودری
- افزایش شدت جریان رابطه مستقیم با عمق نفوذ جوش دارد و هر چه شدت جریان کم باشد جوشی کم عمق و کم نفوذ ایجاد می شود.جریان مستقیم[5] در حالت الکترود منفی(DCEN) عمق نفوذ بیشتری نسبت به حالت الکترود مثبت (DCEP) دارد.
- فلز رسوب داده شده یا نرخ رسوب با شدت جریان ارتباط مستقیم دارد.
- با افزایش ولتاژ پهنای گرده یا باند جوش وسیع تر می شود. همچنین مصرف پودر جوش نیز افزایش پیدا خواهد کرد.
× ولتاژ زیاد که در نتیجهء طول بلند است باعث شکسته شدن قوس در زیر سرباره شده و منجر به تماس هوا با مذاب و افزایش میزان ناخالصی های اکسیژن و نیتروژن و خلل و فرج در جوش می شود.
- اگر شدت جریان ثابت و ولتاژ نسبت به آن کاهش یابد. فلز اصلی به اندازه کافی ذوب نشده و جوشی ناقص ایجاد می گردد. ولتاژ خیلی کم همچنین سبب یزرگ شدن قطرات ذوب در نوک الکترود گشته و احتمال ایجاد مدار بسته متناوب وجود دارد.
- سرعت پیشرفت جوشکاری فاکتوری است که تاثیر مهمی بر روی نرخ تولید و کیفیت متالورژیکی جوش دارد.
- سرعت بر روی نرخ حرارت داده شده نیز تاثیر دارد.افزایش سرعت یا کاهش شدت جریان یکی از راههای تقلیل حرارت داده شده به قطعه کار و افزایش سرعت سرد شدن جوش می باشد.(ولتاژ نیز تاثیر دارد)
- سرعت خیلی زیاد جوشکاری عمل خیس کردن[6] را کاهش داده و احتمال ایجاد Undercut را افزایش می دهد. سرعت بسیار زیاد همچنین احتمال وزش قوس[7] (بویژه در جریان یکنواخت) ,Prosity و شکل ناموزون گرده جوش را زیاد می کند.
- سرعت کم باعث بوجود آمدن حوضچه جوش حجیم و گاهی جاری شدن مذاب جوش به اطراف می گردد,که سبب تولید جرقه و یا محبوس شدن ذرات سرباره در جوش می شود.
- کاهش قطر الکترود موجب بالا رفتن چگالی
قدمی 09179147053
نظرات شما عزیزان:
خبرنامه وب سایت:
آمار
وب سایت: