پسگرمي روي كل جوش و يا فقط يك قسمت از آن و براي به دست اوردن يك يا تمامي اهداف زير انجام مي شود:
1- تنش زدائي
2- افزايش چقرمگي
3- افزايش استحكام
4- افزايش مقاومت خوردگي
5- زدودن كار سرد
عمليات حرارتي گوناگوني وجود دارند كه با تغييرات فوق مرتبط بوه و بنام هاي الف- عمليات حرارتي تنش زدايي ب- آنيله كردن يا تابانيده ج- نرماليزه كردن، د- سخت كردن ه- آبدادن يا تمپره كردن و- استمپره كرده و ز- مارتمپره كردن خوانده مي شوند. اختلاف بين اين عمليات هاي حرارتي عموماً به دماي به كار گرفته شده و يا روش سرد كردن مرتبوط مي گردد دماهاي عمليات حرارتي تنش زدايي زير حد بحراني فولاد است در حالي كه دماهاي لازم براي آنيله كردن، نرماليزه كردن و سخت كردن هميشه بالاي حد بحراني مي باشند. شايد يك مورد استثناء براي اين وجود داشته باشد عمل نرم كردن گاهي در دماي زير حد بحراني انجام مي شود كه به آن «آنليه زيربحراني» يا انيله تمپرهاي مي گوين گاهي دو عمل حرارتي براي يك منظور خاص به كار گرفته مي شود انتخاب صحيح روش تعمليات حرارتي نيازمند بررسي عوامل متعددي نظير نوع فولاد، شرايط ايجاد تنش در جوش و ساختار ناحيه گرما ديده مي باشد.
عمليات حرارتي تنش زدائي
عمليات حرارتي تنش زدائي عبارت از گرم كردن يكنواخت يك سازه تا دماي مناسب زير حد بحراني و سپس سرد كردن يكنواخت آن است معمولاً عمليات حرارتي در محدوده دماي بحراني نامناسب هستند و به همين علت تنش زدايي در بيشتر موارد زير حد بحراني انجام مي گيرد.
تصميم تنش زدايي °F 1250-900 مي باشد كه پايين تر از حد بحراني است، مدت دماي تنش زدائي فولاد معمولاً براي هر اينچ ضخامت يك ساعت است. براي قطعات پيشگرم شده اغلب تشن زدايي لازم مي شود. قطعات پيچيده يا فولادهايي كه ميل زيادي به ترك خوردن دارند بايد بلافاصله پس از جوشكاري و قبل از سرد شدن تا دماي پيشگرمي،در كوره هاي تنش زدايي قرار بگيرند.
اگرچه عمليات تنش زدايي فقط به خاطر از بين بردن تنش ها به كار مي روند و تغييرات ساختاري فولاد از ان انتظار نمي رود ولي با اين حال تاثيرات عمومي عمليات حرارتي تنش زدايي به صورت هاي زير مي باشند:
- بازيابي(Recovery)
- افت تنش(Relaxation)
- تمپره كردن (از بين بردن نواحي سخت)
- تبلور مجدد(Recrestauization)
- گرداله سازي(spheroidizing)
اثر اول عمومي است، اثر دوم هنگاي ايجاد مي شود كه تنش زدائي در دماي بالا و به مدت كافي انجام بگيرد، اثر سوم فقط موقعي به دست مي آيد كه در اثر جوشكاري نواحي سخت به وجود امده باشند و دو اثر آخر در جوشكاري كم اهميت هستند.
سازه هاي جوش شده چه هنگام جوشكاري مهار شده و چه آزاد بوده باشند در آستانه تنش تسليم داراي تنش هاي پسماند يا باقيمانده هستند، اين تنشها قادر اشكالاتي در جوش به وجود بياورند البته احتمال پديد امدن اين اشكالات به تركيب شيمايي فولاد، روش جوشكاري، طرح جوش و شرايط بهره برداري و غيره بستگي دارد. با اين وصف از بين بردن اين تنش ها فوائد زير را نيز در پي خواهد داشت:
- به حداقل رسانيدن احتمال گسترش خرابي، مخصوصاً در مواردي كه چقرمگي بالايي مورد نياز باشد.
- پايداري بيشتر ابعاد
- مقاومت فراوان در مقابل خوردگي، مخصوصاً ترك خوردگي تنشي(SCC)
از بين بردن اين تنش هاي باقيمانده و تنش هاي واكنش در جوش چقدر اهميت دارد؟ آيا لازم است اين تنش ها به صفر برسند، و آيا ممكن است كه يك جوش كاملاً از تنش آزاد شود؟
جوش ها در اثر انقباض ناشي از جوشكاري داري تنش هاي چند محوره مي باشند در بررسي و تحليل احتمال شكست ترد اين تنش ها اهميت زيادي دارند عوامل ديگري نظير چقرمگي فولاد، احتمال ايجاد شيار در طراحي جوش، و دماهائي كه اين بارها در آن وارد مي شوند در اين بررسي نقش دارند. لازم است يك فرمول عملي وتجربي بريا محاسبه و براورد ميزان اهميتاين عوامل در پديده شكست ترد به دست آيد. آزادسازي تنش ها در جوش عموماً بر اس تجربه بوده و از اطلاعات به دست آمده از آزمايشات چقرمگي ، تيزي ومقدار شيار و ميزان تنش هاي باقيمانده حاصل مي گردد. پايداري ابعادي در يك جوش مستقيماً از تنش هايي كه در قطعه محبوس مانده باشند،متاثر مي شود. هنگامي كه يك جوش در عين حال كه در زير تنش هاي پسماند يا باقيمانده قرار دارد تراشيده شود پخش مجدد تنش ها و انقباض جوش رخ مي دهد تراشكار نمي تواند مطمئن باشد كه در جهت درستي تراشكاري مي كند يا نه، چون جوش همزمان با تراش قطعه به انقباض خود ادامه مي دهد. تنش زدائي جوش قبل از ماشينكاري باعث مي شود كه قطعه از نظر شكل پايدار بماند و ابعاد آن هنگام ماشينكاري تغيير نكن سوال اين است كه اين تنش ها بايد تا چه حد آزاد شوند تا پايداري ابعاد تأمين شود ميزان مجاز تنش باقيمانه در مرحله اول به مقدار فلزي كه بايد تراشيده شود محل آن نسبت به ناحيه تنش دار و اختلاف مجاز در اندازه هاي نهايي بستگي دارد. بسياري از فلزات و آلياژها در معرض ترك خوردگي تنشي قرار دارند. فولاد از اين امر مستثني نمي باشد. اين نوع خرابي خوردگي در فولاد را شكنندگي سودسوزآور مي نامند. تغيير ماهيت محيط خورنده يا كاهش تنش مي تواند احتمال ترك خوردگي تنشي را از بين ببرد. اغلب تنش پسماند خيلي زياد در نزديكي جوش باعث تشديد شرايط ايجاد ترك مي گردد و كاهش اين تنش ها به وسيله عمليات حرارتي تنش زدائي براي از بين بردن احتمال ايجاد ترك كافي مي باشد.در روي جوش ها اكثراً كار سرد انجام مي شود و مهندس جوش يا ناظر از آن بي اطلاع مي ماند اين نوع كار سرد معمولاً‌در اثر خشم سرد يا چكش كاري اتصال در هنگام جفت كردن و تراز به وجود مي آيدهدف از انجام آزمايشات تعيين کيفيت روش جوشکاري آن است که نشان دهيم ، روش جوشکاري تدوين شده ( WPS ) با اتصالي سالم و با خواص مکانيکي مطلوب و قابل پذيرش در محدوده استاندارد مربوطه ، بوجود مي آورد . نتيجه آزمايشات در فرم خاصي ثبت شده که به آن گزارش کيفيت روش جوشکاري ( PQR ) Procedure Qualification Record مي گويند .
مراحل تهيه PQR
براي تهيه يک PQR چهار مرحله زير طي مي شود :
1. آماده سازي و جوشکاري نمونه هاي مناسب
2. آزمايش نمونه هاي تهيه شده
3. ارزيابي نتايج و نتيجه گيري راجع به آماده سازي ، جوشکاري و آزمايشات
4. ثبت و تائيد نتايج ( در صورت قابل قبول بودن آن ها )
1 – 3 ) آماده سازي و جوشکاري نمونه هاي مناسب
معمولاً نمونه ها به نحوي مونتاژ و ساخته مي شوند که درز اتصال در وسط نمونه قرار بگيرد . اندازه ، نوع و ضخامت نمونه بايد متناسب با نوع و ضخامت موادي که در توليد جوشکاري مي شوند و نيز تعداد ، نوع و اندازه نمونه هاي آزمايشي لازم براي آزمايشات باشد . مواد ، نحوه و جزئيات جوشکاري نمونه ها بايد مطابق با WPS مربوط باشد ، به عبارت ديگر متغيرهاي ضروري بايد يکسان باشد . ابعاد و اندازه نمونه ها بايد حداقل با مقادير ذکر شده در استاندارد ( ASME. Sec IX, QW-463.1 ) مطابقت باشد . مطابق با همين استاندارد اندازه و محل نمونه هاي آزمايش که از نمونه هاي جوشکاري شده بدست مي آيند ، مشخص شده است
تحقيق برشكاري حرارتي
فرآيند‌هاي برشكاري براي برش و جدا سازي قطعات، تكه‌برداري و پخ‌سازي لبه‌هاي مورد جوش و يا برداشتن مناطقي از جوش عيب‌دار كاربرد دارد. براي آماده‌سازي اجزاء يك اسكلت نيز اغلب عمليات برشكاري قبل از جوشكاري ضروري است. يكي ديگر از موارد كاربردي آن با برشكاري سيستم‌هاي راهگاهي و تغذيه و قسمت‌هاي اضافي قطعات ريختگي مي‌باشد.
عمليات برشكاري مي‌تواند بوسيله وسايل مكانيكي (اره، ماشينكاري، و سنگ زدن)، ذوب كردن با شعله و واكنش شيميائي ( اكسيد كردن) و يا ذوب كردن با قوس‌الكتريكي بعدي كه خود شامل چندين نوع است موضوع اين بخش را تشكيل مي‌دهد. برشكاري با اكسيژن (ox fuel gas) Oxygen – cutting، برشكاري با فلاكس شيميايي chemical flux – cutting برشكاري با پودر فلزي Metal powder cutting برشكاري قوس- اكسيژن oxygen – arc cutting گروهي از فرآيند‌هاي برشكاري را تشكيل مي‌دهد كه حرارت مسير برشكاري را ذوب كرده و اكسيژن آنرا اكسيد كرده و از درز برش به بيرون ريخته مي‌شود.
گروه ديگر از فرآيند‌هاي برشكاري فلزي كه موضوع پروژه مي‌باشد. به كمك حرارت ناشي از قوس‌الكتريكي بين الكترود و سطح كار ذوب شده و مذاب بر اساس نيروي ثقل يا بكمك فشار پلاسما جت هوا يا اكسيژن به بيرون جاري مي‌شود و شامل فرآيند‌هاي برشكاري: هوا – كربن ARI- Carbon الكترود فلزي – گازGas metal- arc، الكترود تنگستن – گاز Gas tungsten – arc قوس پلاسما plasma- arc والكترود پوشش‌دار shielded metal- arc مي‌باشد.
چگونگي تعمير و اصلاح جوش
در يک پروژه امکان رخ دادن عيب به طور حتمي وجود دارد بنابراين با داشتن دستورالعمل ساخت،دستورالعمل جوشکاري WPS و معيارهاي عيوب در استاندارها و بازرسي دقيق و ملاحضات اقتصادي مي توان به تعمير جوشها بدون ايجاد هر گونه مشکلي فايق آمد.
عيب چيست :در جوشکاري رعايت نکردن بعضي از اصول سبب کاهش استحکام جوش مي شود که نتيجه آن عيب مي باشد.
جوش معيوب: جوشي که يکي يا همه نيازهاي مطرح شده در استاندارد يا کد مرجع را دارا نباشد جوش معيوب تلقي مي شود.
انواع عيوب معروف در جوشکاري عبارتند از:
*پروفيل نا مناسب جوش | (Bad Profile) |
تخلخل | (حفرهPorosity) |
ترک | (Crack) |
تقعر | (Concavity) |
*تحدب | (Convexity) |
*جرقه | (Spater) |
*لکه قوس | (Arc Stricke) |
*روي هم افتادگي لبه | (Over Lap) |
*سوختگي سراسري | (Burn Through) |
*عدم ذوب کافي | (Lack of Fusion) |
*عدم نفوذ کافي | (Lack of Penetration) |
*عدم هم ترازي | (High-Low) |
*نفوذ بيش از حد | (Exesses Peneteration) |
*سرباره حبس شده | (Slag Inclusion) |
*بريدگي کنار جوش | (Under Cut) |
*چاله سياه جوش | (Black Point) |
*تنگستن حبس شده | ((Tungstan Inclusion |
*عدم پر شدگي شيار | (Under Fill) |
*تورق | (Lamination) |
*عيوب فلز پايه در حين فولاد سازي | (Seam/Lap) |
*باز شدن دو پوستگي | Delamination)) |
گرده اضافي در جوشهاي شياري | Weld Reinforcement)) |
*مشکلات ابعادي | (Dimensional) |
بررسي طبقه بندي سيم و پودرهاي جوشكاري زير پودري‘ مخصوص فولادهاي دانه ريز و غيرآلياژي بر اساس استاندارد EN756 :
اين طبقه بندي‘ در سال 1995 ميلادي بازنگري شد و به EN 756-95 مشهور گرديد. در اين طبقه بندي‘ فرم كلي براي معرفي يك سيم و پودر به قرار زير است:
S XX XX XX SXXX
S: به معناي جوشكاري زيرپودري است‘
XX: حداقل تنش تسليم بر حسب 2N/mm است‘ كه در جدول(زير) طبقه بندي شده اند.
حداقل تنش تسليم و نشانه هاي آن براي سيم و پودرهاي طبقه بندي شده در EN756
نشانه | حداقل تسليم (2N/mm) | استحكام كششي (2N/mm) | انعطاف پذيري (درصد) |
35 | 355 | 570-440 | 22> |
38 | 380 | 600-470 | 20> |
42 | 420 | 640-500 | 20> |
46 | 460 | 680-530 | 20> |
50 | 500 | 720-560 | 18> |
XX: در جدول (زير). حداقل انرژي ضربه در درجه حرارت هاي مختلف را نشان مي دهد.
مشخصات مربوط به تنش تسليم
نشانه | محدوده R(تنش تسليم فلزپايه) | محدوده Rm (تنش تسليم فلزپايه ) |
T3 | 355> | 470> |
T4 | 420> | 520> |
T5 | 500> | 600> |
جدول مشخصات مربوط به انرژي ضربه
نشانه | انرژي ضربه (j) | درجه حرارت cْ |
z | استاندارد نشده است. |
A | 47 | 20 |
0 | 47 | 0 |
2 | 47 | 20- |
3 | 47 | 30- |
4 | 47 | 40- |
5 | 47 | 50- |
6 | 47 | 60- |
7 | 47 | 70- |
8 | 47 | 80- |
XX: نوع پودر مصرفي را نشان مي دهد. مشخصات اين جدول‘ شباهت زيادي به علايم و مشخصاتي دارد كه در همين مورد براي طبقه بندي EN 760 گفته شد.
SXXX: نشان دهنده تركيب شيميايي سيم جوش مصرفي است و راجع به آن در جدول زيرتوضيحات كاملي داده شده است.
تركيب شيميايي سيم جوش هاي مصرفي در فرايند جوشكاري زير پودري مطابق استاندارد طبقه بندي شده ي EN 756-95
نشانه | سيليسيم | منگنز | نيكل | موليبدن |
S0 | استاندارد نشده |
S1 | 15/0 | 35/0-6/0 | - | - |
S2 | 15/0 | 3/1-8/0 | - | - |
S3 | 15/0 | 75/1-31/1 | - | - |
S4 | 15/0 | 25/2-7601 | - | - |
S1 SI | 4/0-15/0 | 6/0-35/0 | - | - |
S2 SI | 4/0-15/0 | 3/1-8/0 | - | - |
S3 SI | 6/0-4/0 | 3/1-8/0 | - | - |
S4 SI | 4/0-15/0 | 85/1-31/1 | - | - |
S1 MO | 4/0-15/0 | 25/2-86/1 | - | - |
S2 MO | 25/0-05/0 | 6/0-35/0 | - | - |
S3 MO | 25/0-05/0 | 3/1-8/0 | - | - |
S4 MO | 25/0-05/0 | 75/1-31/1 | - | 2/0-54/1 |
S2 NI 1 | 25/0-05/0 | 25/2-76/1 | - | 2/0-54/1 |
S2 NI 1/5 | 25/0-05/0 | 3/1-8/0 | - | 2/0-54/1 |
S2 NI 2 | 25/0-05/0 | 3/1-8/0 | 2/1-8/1 | 2/0-54/1 |
S2 NI 3 | 25/0-05/0 | 3/1-8/0 | 8/1-21/1 | 2/0-54/1 |
مخلوط آرگون – هيدروژن :(Argon –Hydrogen Mixtures )
ترکيبات آرگون هيدروژن کاربردهاي خاصي دارند،مثلاجوشکاري مکانيزه لوله هاي فولادي ضدرنگ سبک که هيدروژن باعث تاثيرات متالوژيکي مخرب تخلخل وشکاف هاي حاصل از هيدروژن نمي شود.افزايش سرعت جوشکاري تناسب مستقيم با مقدار هيدروژن اضافه شده به آرگون دارد،دليل آن نيز افزايش ولتاژ قوس مي باشدمقدارمجاز هيدروژني که مي تواند به آرگون اضافه شود نسبت به ضخامت فلز ونوع اتصال درهرکاربرد خاص ،تغيير مي کند.وجود هيدروژن بيش ازحدمجاز،باعث ايجاد تخلخل مي گردد.هنگام جوشکاري مکانيزه اتصالات سخت لب به لب فولادي هاي ضدرنگ با حداکثر ضخامت 620/0 اينچ (6/1 ميليمتر) درسرعت هاي مشابه با هليم استفاده مي شود (50% سريعتر از آرگون ).درجوشکاري هاي دستي ،براي ايجاد جوشهاي تميزتر ،استفاده از ترکيب 5%هيدروژن مناسب تراست
SWPS
هدف از تنظيم يک WPS مشخص و تعيين کردن جزئيات فرايند جوشکاري يک قطعه است برخي از کارخانه ها براي توليدات خود گواهي کيفيت نيز تنظيم مي کنند تا به وسيله آن شرايط آماده سازي بررسي و تائيد مشخصات بيان شده در روش جوشکاري ،کنترل شود .
بر اساس نوع سازه ،استانداردهاي مختلفي براي طراحي و ساخت سازه در کشورهاي مختلف وجود است و تقريباً در تمامي اين استانداردها بخشي به جوشکاري و کنترل کيفي اختصاص داده شده است. به عنوان مثال در آمريکا ،طراحي و ساخت بويلرها ف مخازن تحت فشار و نيرو گاه هاي اتمي بر اساس استانداردهاي منتشره از سوي انجمن ASME صورت مي گيرد.همچنين براي سازه هاي فلزي انجمن AWS استانداردهايي را منتشر ساخته است. انجمن API نيز براي مخازن ذخيره فولادي و لوله ها ي انتقال گاز،کدهايي را معرفي کرده است.
امروزه خواسته هاي کيفيتي جوش جهت کسب استاندارد ISO 9001 ،بايد بر اساس کد EN -729 تنظيم گردد. اين استاندارد در چهار بخش به ترتيب راهنماي انتخاب و استفاده ،خواسته هاي کيفيت کامل ،خواسته هاي کيفيتي استاندارد و خواسته هاي کيفيتي ابتدايي جوشکاري را مطرح مي سازد.
معيارهاي تعيين کيفيت و کنترل کيفيت جوشکاري را براي سازه ها و تجهيزات مختلف متفاوت است.
ASME , Sec 1X ، درباره کيفيت جوشکاري بويلر ها و مخازن تحت فشار ، استاندارد AWS.D1.1 براي کنترل کيفيت جوشکاري سازه هاي فلزي و API 1101,API650 به ترتيب براي تعيين کيفيت جوشکاري مخازن ذخيره فولادي و خطوط لوله گاز مي باشد .در کشورهاي اروپايي نيز استاندارد EN -288 به تنظيم روش جوشکاري اختصاص داده شده است .
نکته حائز اهميت آن است که هدف تمامي استانداردهاي مذکور تعيين کيفيت مطلوب جوش است و تنها بسته به مسائل طراحي مورد نظر ، متغيرهاي اساسي مورد توجه جهت ارائه روش جوشکاري مي کند .
مشخصات روش جوشکاري بر اساس نياز هاي سازنده و بنا به تاييد مشاور طرح تنظيم مي گردد. ماخذ مورد استفاده در اين دوره استاندارد ASME , Sec 1x بوده وبه استاندارد مشابه AWS.D1.1 نيز اشاره شده است.
موارد توصيه شده در استاندارد ASME عبارتند از :
1- نام شرکت
2- شماره WPS .اين شماره استاندارد خاصي نداشته و بنا به قرار دادها و بخشنامه هاي داخلي هر شرکت تعيين مي شود .
3- تاريخ تنظيم WPS
4- شماره گزارش کيفيت جوشکاري تاييد کننده (PQR NO )
5- شماره تجديد نظر
6- تاريخ تجديد نظر
7- فرايند يا فرايند هاي جوشکاري مورد استفاده
8- نحوه انجام فرايند جوشکاري
پارامتر هاي انتخاب صحيح روش جوشکاري:
1- اندازه ابعاد و طرح اتصال قطعات
2- جنس مواد پايه
3- قابليت دسترسي(فرايند و قطعه کار)
4- تعداد قطعات
5- تجهيزات در دسترس
6- موقعيت جوشکاري
7- اقتصاد جو
منابع: 1- http://iranwelding.blogfa.com
2- http://www.joshkari.150m.com
3-- http://www.iran-eng.com
4- مجموعه مقاله‌هاي شانزدهمين سمينار سالانه جامعه ريخته‌گران ايران ناشرانتشارات جامعه ريخته گران ايران
5-http://ultra-science.blogfa.com
6- كتاب اصول و كاربرد عمليات حرارتي فولادها و چدنها
/الف