مقدمه ای بر عیوب جوشکاری

به طور کلی هر نوع بریدگی در ساختار هندسی، فیزیکی جوش را گسستگی یا عیب می­گویند. به این دلیل، عیب نیز به عنوان یک پدیده مستقل در جوشکاری باید بررسی، علت یابی، موقعیت­یابی، پیشگیری و در صورت لزوم تعمیر گردد. نمی­توان جوشی را پیدا کرد که به طور کامل بدون نقص باشد، به همین منظور باید در به کارگیری لغت عیب دقت زیادی شود. هرگاه یک ناپیوستگی از نظر اندازه به حدی بزرگ باشد که مورد پذیرش استاندارد مرجع قرار نگیرد، عیب محسوب می­گردد. به همین دلیل، ضروری است از ناپیوستگی­های موجود در جوش، پیش از اظهار نظر در مورد آنها، ارزیابی مهندسی به عمل آید و بهتر است به جای استفاده از کلمه عیب، در ابتدا از کلماتی مانند گسستگی، ناپیوستگی و یا نقص جزئی استفاده شود.

استانداردها، با در نظر گرفتن پارامترهایی نظیر کیفیت، قابل اعتماد بودن از نظر برآورده سازی نیازهای طراحی و البته صرفه اقتصادی، محدوده پذیرش ناپیوستگی­ها در جوش را برای کاربردهای مختلف مشخص کرده­اند.

در بعضی موارد، ملاحظات اقتصادی باعث می­شود که برخی ناپیوستگی­ها در جوش یک سازه خاص، عیب محسوب نشوند. به همین منظور، استاندارد­ها با در نظر گرفتن ضرایب اطمینان، بعضی ناپیوستگی­ها را عیب محسوب نکرده و برای آن، تعمیر و اصطلاح نیز در نظر نگرفته­اند.

در مواردی که ناپیوستگی در محدوده مجاز استاندارد مرجع قرار نگیرد، عیب به حساب آمده و بدون توجه به ملاحظات اقتصادی یا سایر پارامتر­های پروژه، باید مطابق دستورالعمل­های تعمیراتی و روش­های اجرایی مورد تأیید، تعمیر گردد.

۱- روش­های ملاحظه عیب یا عیب یابی

این روش ها از تنوع و تعدد زیادی برخوردار بوده و تمام آنها، عهده دار پیدا کردن عیب و تعیین محل یا موقعیت آن هستند. روش­هایی چون بازرسی­های چشمی و بازرسی به کمک ذره بین و ابزارهای دستی و نیز بازرسی­های غیر مخرب و یا مخرب از این جمله­اند.

۲-  روش های پیشگری از بروز عیب

جمله «پیشگیری بهتر از تعمیر است» به ویژه در فرآیندهای پرهزینه ساخت، مانند جوشکاری تنها یک شعار نیست و افزایش تمایلات کارفرما در سرمایه­گذاری­های وسیع در مهندسی جوش، بیانگر این مدعا است. در اغلب کارخانجات یا پروژه­­­های جوشکاری، استفاده از روش­های مهندسی، تجهیزات پیشرفته و کالیبره، مواد مصرفی کنترل شده و دستورالعمل­های تأیید شده­، هرچند هزینه­های اولیه زیادی را به سازنده تحمیل می­کند، اما به دلیل افزایش اطمینان در پیشگیری بروز برخی عیوب جوش به شدت مرسوم گردیده است.

برآورد هزینه­های تعمیرات جوش شامل عیب­یابی، بریدن یا شکافتن جوش و جوشکاری مجدد آن، در اغلب مـوارد و با توجـه به تأخیراتی که در پیشرفت کار جوشـکاری ایجاد مـی­کند، بیش از هزینه­های جوشکاری اولیه آن موضع است. علاوه بر آن نباید از تأثیرات روانی تعمیرات جوش که سبب تضعیف روحیه جوشکاران و سلب اعتماد به نفس آن­ها می­گردد غافل شد.

۳- علل  بروز  عیوب جوش

دانستن علل بروز عیوب جوش، مستلزم آگاهی از اصول و مبانی متالوژی جوش، شناسایی فرآیند­های جوش و تسلط بر اصول طراحی اتصال می­باشد. گاهی عدم وجود هر یک از این موارد، مبنای تشکیل یک عیب را پایه گذاری می­کند. از این رو هر اندازه دانش جوشکاری بیشتری در اختیار باشد، آگاهی از علل ایجاد یک عیب، از تکیه بر حدس و گمان خارج و به سمت اطمینان پیش می­رود. به هر حال یافتن علت­های ایجاد عیوب جوش، برای پیشگیری از تکرار آنها و برای تعیین روش­های تعمیراتی، امری ضروری است.

۴- روش­های تعمیر و اصلاح عیوب جوش

همانطور که قبلا گفته شد، تصور این موضوع که امکان دارد، جوشکاری دریک پروژه بزرگ بدون هیچ عیبی انجام و پایان پذیرد، نادرست است. از این رو در هنگام تهیه مدارک فنی و دستورالعمل­های ساخت، باید در اندیشه تهیه دستور العمل تعمیر جوشکاری نیز بوده و بر اساس معیارهای قابل پذیرش استاندارد، توافقات قراردادی، روش­های اجرایی و تجربی و نیز ملاحظات اقتصادی، نسبت به تعمیر عیوب جوش، اقدام نمود.

۵- ناپیوستگی­ های ناشی از طراحی نادرست

جوشکاری نیز مانند هر فرآیند ساخت دیگر، متکی بر طراحی اولیه و تعیین صحیح پارامترهایی است که در عمل به آنها نیاز دارد. طراحی اتصال به عنوان یکی از مهم ترین ارکان مهندسی جوش، در صورتی که به درستی انجام نشود، می­تواند اصلی­ترین دلیل بروز برخی عیوب جوش باشد.

از سوی دیگر، طراحی جوش تنها شامل طراحی اتصال نبوده و انتخاب صحیح فلز پایه از دیدگاه متالوژیکی و مکانیکی نیز از اهمیت ویژه­ای برخوردار است. در جدول ۱ به برخی از عیوب متداول ناشی از طراحی نادرست اتصال اشاره شده است.

 ۷- انتخاب نامناسب پارامتر های WPS

انتخاب نادرست و نامناسب فرآیند جوشکاری، و یا پارامتر­های دستورالعمل جوشکاری WPS، دو عامل بسیار مهم درایجاد عیوب جوشکاری است. برای مثال چند مورد از انتخاب نامناسب پارمتر­های جوشکاری در WPS، دراین قسمت بیان شده است.

بالا بودن بیش از حد شدت جریان، سبب بروز عیب سوختگی یا بریدگی کنار جوش می­گردد. پایین بودن شدت جریان در WPS نیز سبب ایجاد عیوبی ماند عدم نفوذ کافی عدم ذوب کافی و عیوبی از این دست خواهد شد. انتخاب فشار گاز محافظ، کمتر از حد مورد نیاز در فرآیند GTAW یا GMAW و یا حتی بیش از حد مورد نیاز می­تواند عامل بروز عیوبی نظیر حفره­ها گردد. عدم انتخاب پیش گرمایش در مورد اتصالی که نیاز دارد از قبل گرم شود، قطعاً زمینه ساز بروز عیوبی مانند حفره­ها و یا ترک خواهد شد. از این قبیل مثال­ها می­توان به تعداد بیشماری اشاره کرد. به همین دلیل دقت در انتخاب صحیح پارمترهایWPS  و جدی انگاشتن آن، امری است که طراحان و مهندسین باید همواره مد نظر قرار دهند.

۸- انتخاب یا اجرای نادرست فرآیند جوشکاری و پارامتر های آن

در پاره­ای از موارد، انتخاب نادرست فرآیند جوشکاری نیز، علت اصلی پدید آمدن عیوب جوش می­باشد. به طور مثال، چنانچه برای جوشکاری آلیاژهای آلومینیوم، از فرآیند جوشکاریSMAW با جریان مستقیم و پلاریته DCEP استفاده گردد، ممکن است عیوبی مانند پاشش، ترک و غیره پدید آید. البته برای جوشکاری ورق­های نازک تر ازmm 4، مطمئناً فرآیند SAW، سبب سوراخ شدن ورق و یا بروز عیوبی نظیر بریدگی کنار جوش خواهد شد. اجرای نامناسب فرآیند نیز که ممکن است توسط جوشکار و یا ماشین صورت گیرد، باعث پیدایش برخی عیوب می­باشد. چنانچه دستگاه جوش، کالیبره نبوده و نوسان آمپر خروجی آن در زمان برقراری قوس الکتریکی بیش از ۱۵+  آمپر باشد، احتمال بروز عیوب عدم نفوذ و عدم ذوب کافی، زیاد خواهد بود، در ضمن امکان پدید آمدن بریدگی کنار جوش نیز در زمان افزایش جریان، بعید نخواهد بود.