نشریه شماره ۲۲۸

نشریه شماره ۲۲۸ مقررات جوشکاری سازه‌های فولادی را در بر می‌گیرد. بایستی همراه با آیین نامه طرح سازه‌های فولادی مورد استفاده قرار گیرد. کاربرد نشریه شماره ۲۲۸ در محدوده مهندسی عمران (شامل ساختمان، پل و …) است و نمی‌تواند در طراحی مخازن و لوله‌های تحت فشار مورد استفاده قرار گیرد.

سازه فولادی مجموعه‌ای از اعضای باربر، ساخته شده از ورق یا نیمرخ‌های فولادی است که به کمک اتصالات، اسکلت ساختمان را به وجود می‌آورند. نیمرخ‌های فولادی تولیدهای کارخانه‌ای هستند که با توجه به روش‌های تکامل یافته برای تولید آنها، غالباَ رفتاری در حد انتظار از خود نشان می‌دهند. برای ساخت و اتصال آنها به یکدیگر از پرچ، پیچ و جوش استفاده می‌شود. در ایران استفاده از جوش در ساختمان‌های متعارف بسیار رایج است. با توجه به قدمت نسبتاً طولانی استفاده از جوش در ساخت اسکلت فولادی پیشرفت‌های قابل توجهی در شناخت و توسعه فن آوری مربوط به آن صورت گرفته است.

اهداف نشریه شماره ۲۲۸

هدف نشریه شماره ۲۲۸ ارائه دستورالعمل‌های عمومی برای استفاده در شرایط متعارف است. برای حالات خاص که در گستره این آیین نامه قرار نمی‌گیرند، می‌توان از معیارهای خاص پذیرش استفاده کرد. مشروط بر اینکه این معیارها بر مبنای مستندات نظری و علمی قرار داشته و توسط مهندس مشاور به تصویب رسیده باشد. این مستندات می‌توانند تجربیات موفق گذشته، نتایج آزمایشگاهی و تحلیل‌های مهندسی بر پایه نوع مصالح، نوع بارگذاری و عوامل محیطی باشند.

مقررات ایمنی به کار گرفته شده، باید منطبق بر مقررات ایمنی وزرات کار و امور اجتماعی و مبحث ۱۲ از مقررات کلی ساختمانی کشور، تحت عنوان آیین نامه ایمنی و حفاظت کار در اجرا باشد.

فرایندهای جوشکاری در نشریه شماره ۲۲۸

جوش قوسی با الکترود روکشدار (SMAW)، جوش قوسی زیر پودری (SAW)، جوش قوسی تحت حفاظ گاز با الکترود فلزی (GMAW)، و جوش قوسی با الکترود توپودری با روش‌های منطبق بر ضوابط ارائه شده که می‌توانند پیش پذیرفته فرض شوند و استفاده از آنها بدون انجام آزمایش‌های ارزیابی دستورالعمل جوشکاری مجاز است.

برش حرارتی

برشکاری با قوس الکتریکی (پلاسما) شیارزنی یا الکترود زغالی و هوا گاز به منظور برش، آماده سازی، صاف کاری لبه‌ها مجاز است. استفاده از این روش‌ها بر حسب مورد مطابق ضوابط نشریه شماره ۲۲۸ است.

جوش‌های شیاری

مساحت موثر جوش، مساوی حاصل ضرب طول موثر در بعد موثر گلوی جوش است. طول موثر جوش برای انواع جوش شیاری، با لبه ساده (گونیا) یا پخدار، مساوی عرض قطعه متصله در امتداد عمود بر جهت تنش است. بعد گلوی جوش در جوش شیاری با نفوذ کامل، مساوی ضخامت ورق نازکتر است. هیچگونه افزایشی به علت وجود تحدب مجاز نیست.

برای جوش شیاری با نفوذ نسبی، در صورتیکه زاویه شیار کوچکتر از ۶۰ درجه ولی بزرگتر از ۴۵ درجه است، جوشکاری به روش قوسی با الکترود روکشدار یا زیر پودری انجام می‌شود. وقتی که جوشکاری در وضعیت سر بالا و سقفی جوش قوسی، تحت حفاظ گاز با الکترود فلزی است، جوش قوسی با الکترود توپودری یا جوش قوسی تحت حفاظ گاز با الکترود تنگستن انجام می‌شود. بعد موثر گلوی جوش، مساوی عمق شیار منهای ۳ میلیمتر است.

جوش گوشه

مساحت موثر جوش گوشه، مساوی حاصل ضرب طول موثر در بعد موثر گلو است. فرض شود هر نوع تنش در جوش گلو، بر این سطح وارد می‌شود. طول موثر جوش گوشه، مساوی طول کل نوار تمام اندازه است. در صورتیکه جوش در طول نوار تمام اندازه باشد، هیچ کاهشی به علت شروع و ختم جوش لازم نیست در طول موثر اعمال شود. بعد موثر گلوی جوش گوشه، کوتاهترین فاصله از ریشه تا سطح هندسه ایده‌آل مقطع جوش است.

جوش شیاری با نفوذ نسبی

استفاده از جوش شیاری با نفوذ نسبی تحت بارهای کششی عمود بر امتداد درز، به علت اثر دینامیکی ایجاد گسیختگی‌های ناشی از خستگی مجاز نیست. در چنین جوش‌هایی وقتی که از یک سمت جوش می‌شود، باید تدابیری چهت جلوگیری از دوارن قطعات اتخاذ شود.

جوش شیاری با نفوذ کامل

جوش‌های شیاری را که با یکی از فرایندهای جوش قوسی با الکترود روکشدار، جوش قوسی زیر پودری، جوش قوسی تحت حفاظ گاز با الکترود فلزی (به استثنای مدار بسته)، جوش قوسی با الکترود توپودری در اتصالات لب به لب، گونیا یا سپری داده می‌شوند، در صورتی می‌توان بدن انجام آزمایش ارزیابی کرد که منطبق بر جزئیات مقررات نشریه باشد.

خال جوش‌ها

خال جوش‌ها باید با همان ضوابط کیفیتی جوش اصلی اجرا شوند. برای اتصال خال جوش‌هایی که در نوار جوش اصلی ذوب می‌شوند، پیش گرمایش اجباری نیست. ناپیوستگی‌هایی نظیر، بریدگی لبه جوش، چاله انتهای جوش، تخلخل، لازم نیست قبل از نوار جوش نهایی تعمیر شوند. خال جوش‌هایی که جزیی از جوش اصلی هستند، باید با الکترودی که شرایط جوش اصلی را تامین می‌نماید، جوش شوند. خال جوش‌های چند عبوره باید دارای انتهای پله‌ای باشند.

به استثنای سازه‌های تحت بار استاتیکی، خال جوش‌هایی که جزیی از جوش اصلی نیستند، باید برداشته شوند. در سازه‌ها تحت بار استاتیکی نیازی به حذف خال جوش‌ها نیست مگر اینکه مهندس مشاور این کار ایجاب نماید.

فرایندهای جوشکاری (پیش گرمایش و حرارت عبورهای میانی)

به منظور جلوگیری از وقوع ترک، مقدار پیش گرمایش و حرارت عبورهای میانی باید کافی باشد. در وضعیت‌هایی شامل گیر داری زیاد، هیدروژن زیاد، حرارت القایی جوشکاری کم و قرار گرفتن ترکیبات فولاد در شرایط حدی (لب مرزی) مشخصات فنی، بایستی دمای پیش گرمایش افزایش یابد. بالعکس در شرایط معکوس حالات فوق می‌توان دمای پیش گرمایش را کاهش داد.

به استثنای جوشکاری گلمیخ‌ها و جوشکاری گاز الکتریکی و جوشکاری سرباره الکتریکی حداقل پیش گرمایش و حرارت عبورهای میانی بر حسب نوع فولاد و روش جوشکاری، باید مطابق ضوابط باشد. در صورتیکه دمای اطراف قطعه مورد جوشکاری از ۱۸- درجه سانتی گراد کمتر باشد، انجام جوشکاری به کلی ممنوع است. در محیط با دمای ۰ تا ۱۸- درجه سانتی گراد با ایجاد چادر و سرپوش و گرم کردن درون آن، می‌توان دمای محیطی مناسب (حدود ۵ درجه) برای جوشکار و جوشکاری فراهم نمود.

تنش زدایی به کمک حرارت

قطعات جوش شده باید به کمک حرارت، تنش زدایی شوند. هر گونه پرداخت و ماشین کاری بهتر است بعد از اصلاح حرارتی انجام شود. تنش زدایی قطعات جوش شده از فولادهای پر مقاومت با اصلاح سرد و گرم معمولاَ توصیه نمی‌شود.

دستورالعمل تنش زدایی

تنش زدایی باید منطبق بر ضوابط زیر باشد.

دمای کوره هنگامیکه قطعه جوشکاری شده در آن قرار داده می‌شود، نباید از ۳۱۵ درجه سانتی گراد بیشتر شود.
در بیش از ۳۱۵ درجه سانتی گراد، سرعت افزایش دما در داخل کوره نباید از ۵۶۰۰ درجه بر ساعت بیشتر شود. افزایش دما در هیچ حالت نباید از ۲۲۰ درجه سانتی گراد بر ساعت بیشتر شود. در حین افزایش دما، تغییرات دما در طول قطعه نباید بیش از ۱۴۰ درجه سانتیگراد در ۵/۴ متر طول است.
بعد از اینکه دما به ۵۹۰ درجه در فولادهای اصلاح شده و ۵۹۰ تا ۶۵۰ درجه در سایر فولادها رسید، قطعه به مدت مشخص شده بر اساس ضخامت جوش، در دمای ثابت نگه داشته می‌شود. وقتیکه هدف پایداری ابعادی قطعه است، حداقل زمان توقف بر اساس ضخامت قطعه ضخیمتر است.

جوشکاری قوسی زیر پودری

جوشکاری زیر پودری می‌تواند به وسیله یک یا چند تک الکترود یا یک یا چند الکترود موازی یا ترکیبی از الکترودهای تک و موازی انجام پذیرد. فاصله بین الکترودها باید طوری باشد که قبل از رسیدن قوس دوم، سرباره یا گل جوشکاری قوس اول به طور کامل خنک نشده، به نحوی که از رسوب کامل و صحیح الکترود دوم جلوگیری نماید. جوش‌های زیرپودری چند الکترودی، می‌تواند برای هر جوش شیاری یا گوشه مورد استفاده قرار گیرند.

به منظور حصول ریشه سالم، ریشه جوش‌های شیاری یا گوشه را می‌توان با استفاده از پشت بند نوار مسی، پودر آهنی، پودر جوشکاری یا نوار شیشه‌ای مهر نمود. مهر کردن ریشه می‌تواند با استفاده از پاس ریشه با الکترود کم هیدرژن انجام پذیرد.

دستورالعمل جوشکاری گاز الکتریکی و سرباره الکتریکی

گاز محافظ باید برای جوشکاری مناسب بوده، و منطبق بر مشخصات دستورالعمل جوشکاری است. در کارگاه جوشکاری باید وسایل مناسب برای اختلاط گازها با نسبت مشخص وجود داشته باشد. جوشکاری گاز الکتریکی نباید در محلی که سرعت وزش باد بیش از ۸ کیلومتر بر ساعت است، انجام شود. مگر اینکه توسط چادر مناسب محافظت شود. هندسه و جنس این چادر بابد برای کاهش سرعت باد به کمتر از ۸ کیلومتر بر ساعت مناسب است.

جوشکاری باید طوری شروع شود که فرصت تولید گرمای کافی برای امتزاج فلز جوش با وجود شیار باشد. اگر در حین جوشکاری درز، توقفی در کار ایجاد شد، طوری که حوضچه جوش و سرباره به حالت انجماد در آید، ادامه جوشکاری امکان پذیر است، مشروط بر اینکه سلامت جوشکاری به فاصله ۱۵۰ میلی متر از هر طرف نقطه توقف، توسط آزمون فراصوت یا پرتونگاری کنترل شود.