ضوابط کلی فرایندهای جوشکاری
جوش قوسی با الکترود روکشدار، جوش قوسی زیر پودری، جوش قوسی تحت حفاظ گاز با الکترود فلزی و جوش قوسی با الکترودد توپودری جز فرایندهای جوشکاری هستند که استفاده از آنها بدون انجام آزمایش های ارزیابی دستورالعمل جوشکاری مجاز است. مقررات ایمنی به کار گرفته شده باید منطبق بر مقررات ایمنی وزرات کار و امور اجتماعی و مبحث ۱۲ مقررات ملی ساختمان تحت عنوان آیین نامه ایمنی و حفاظت کار در اجرا باشد.
پیش گرمایش و حرارت عبورهای میانی
- به منظور جلوگیری از وقوع ترک، مقدار پیش گرمایش و حرارت عبورهای میانی باید کافی باشد. حداقل حرارت در اکثر حالات برای جلوگیری از وقوع ترک کافی است. لیکن در وضعیت‌های شامل گیرداری زیاد، هیدروژن زیاد، حرارت القایی جوشکاری کم و قرار گرفتن ترکیبات فولاد در شرایط حدی (لب مرز) مشخصات فنی لازم است دمای پیش گرمایش و بالعکس در شرایط معکوس حالات فوق می‌توان دمای پیش گرمایش را کاهش داد.
- در صورتی که دمای اطراف قطعه مورد جوشکاری از ۱۸- درجه سانتیگراد کمتر باشد، انجام جوشکاری به کلی ممنوع است. در محیط با دمای ۰ تا ۱۸- درجه سانتیگراد با ایجاد چادر و سرپوش و گرم کردن درون آن می‌توان دمای محیطی مناسبی (حدود ۵ درجه سانتیگراد) برای جوشکار و جوشکاری فراهم نمود.
- بر حسب نوع و ضخامت فولاد و رروش جوشکاری اگر درجه حرارت فلز پایه کمتر باشد فلز پایه باید پیش گرمایش شود. پیش گرمایش باید به نحوی باشد که دمای اطراف نوک الکترود در دایره‌ای به شعاع ضخامت قطعه یا ۷۵ میلمتر (هر کدام که بزرگتر باشد) بزرگتر از حداقل درجه مذکور است. در درزهایی که چند نوع فولاد وجود دارد انتخاب درجه حرارت پیش گرمایش باید بر مبنای فولاد با مقاومت بزرگتر باشد.
- به روش دیگر حداقل پیش گرمایش و حرارت عبورهای میانی را می‌توان بر پایه ترکیبات فولاد قرار داد. در این روش‌ها در شرایط آزمایشگاهی و مدل سازی از وضعیت واقعی شرایط وقوع ترک بر حسب گیرداری، مقدار هیدروژن، ترکیبات فولاد و پیش گرمایش مورد مطالعه قرار گرفته و دمای مناسب پیش گرمایش تعیین می‌شود.
کنترل حرارت القایی جوشکاری در فولادهای اصلاح شده
در جوشکاری فولادهای اصلاح شده، متناسب با دمای پیش گرمایش و درجه حرارت عبورهای میانی، مقدار درجه حرارت القایی باید کنترل شود. این کنترل باید بر مبنای توصیه‌های کارخانه تولید کننده فولاد باشد. استفاده از نوار جوش رگه‌ای برای اجتناب از فراگرمایش به صراحت توصیه می‌شود. شیار زنی فولادهای اصلاح شده با استفاده از روش‌های برش هواگاز مجاز نیست.
تنش زدایی به کمک حرارت
- در صورتی که در نقشه‌های ساخت و مشخصات فنی مقرر شده باشد، قطعات جوش شده باید به کمک حرارت، تشن 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 معمولاً توصیه نمی‌شود. تنش زدایی حرارتی باید منطبق بر ضوابط زیر باشد.
- دمای کوره هنگامی که قطعه جوشکاری شده در آن قرار داه می‌شود نباید از ۳۱۵ درجه سانتیگراد بیشتر باشد.
- در بیش از ۳۱۵ درجه سانتیگراد سرعت افزایش دما در داخل کوره نباید از ۵۶۰۰ بر ساعت بیشتر باشد. افزایش دما در هیچ حالت نباید از ۲۲۰ درجه سانتیگراد بر ساعت بیشتر باشد. در حین افزایش دما تغییرات دما در طول قطعه نباید بیش از ۱۴۰ درجه سانتیگراد در هر ۴/۵ متر طول باشد.
- بعد از اینکه دما به ۶۹۰ درجه سانتیگراد در فولادهای اصلاح شده و ۵۹۰ تا ۶۵۰ درجه سانتیگراد در سایر فولادها رسید، قطعه به مدت مشخص شده بر اساس ضخامت جوش، در دمای ثابت نگه داشته می‌شود. وقتی که هدف، پایداری ابعادی قطعه است، حداقل زمان توقف، بر اساس ضخامت قطعه ضخمیتر است. طی مدت توقف اختلاف بین حداکثر و حداقل دمای نقاط مختلف قطعه نباید بیشتر از ۸۵ درجه سانتیگراد باشد.
- در درجه حرارت‌های بیش از ۳۱۵ درجه سانتیگراد خنک کردن قطعه باید در یک کوره یا محفظه خنک ساز، بسته با سرعتی کمتر از ۷۰۰۰ بر ساعت انجام شود . این سرعت نباید در هیچ حالت بزرگتر از ۲۶۰ درجه سانتیگراد بر ساعت باشد. در دمای کمتر از ۳۱۵ قطعه می‌تواند در هوای ساکن خنک شود.
جوشکاری قوسی دستی با الکترود روکشدار (SMAW)
شرایط انبار کردن الکترودهای کم هیدروژن
الکترودها با روکش کم هیدروژن باید در بسته بندی‌های ضد رطوبت مهر شده خریداری و نگهداری شوند و یا قبل از مصرف به مدت ۲ ساعت در دمای بین ۳۰۰ تا ۴۳۰ درجه سانتیگراد در دستگاه خشک کن خشک شوند. در صورتی که بسته بندی الکترود معیوب شده باشد، قبل از مصرف باید خشک شوند. بلافاصله بعد از باز کردن بسته بندی الکتورد یا در آوردن الکتوردها از دستگاه خشک کن، الکترودها باید در دستگاه خشک کن ذخیره با درجه حرارت ۱۲۰ درجه سانتیگراد نگهداری شوند.
الکترود برای فولادهای پر مقاومت اصلاح شده
در صورت استفاده از الکترودهای پایینتر از گروه E100XX-X برای جوشکاری این فولادها، به استثنای الکترود E7018M یا E70XXH4R بدون توجه به وضعیت قبلی این الکترودها باید حداقل به مدت یک ساعت در دمای بین ۳۷۰ تا ۴۳۰ درجه سانتیگراد در دستگاه خشک کن خشک شوند.
دستوالعمل جوشکاری قوسی با الکترود روکشدار
تا حد امکان جوشکاری باید در وضعیت تخت انجام شود. رده و قطر الکترود، طول قوس، اختلاف پتانسیل (ولتاژ)، شدت جریان (آمپر)، باید برای ضخامت مصالح ، نوع مصالح، نوع شیار، وضعیت جشوکاری و سایر شرایط محیطی مناسب باشد. شدت جریان (آمپر) باید در محدوده توصیه شده توسط کارخانه سازنده الکترود باشد.
حداکثر قطر الکترود
- حداکثر قطر الکترود ۸ میلیمتر برای تمام جوش‌هایی که در وضعیت تخت انجام می‌شوند به استثنای عبور ریشه.
- ۶ میلیمتر برای جوش‌های گوشه در وضعیت افقی
- ۶ میلیمتر برای جوش ریشه، جوش گوشه در وضعیت تخت و جوش شیاری در وضعیت تخت با پشت بند و با فاصله ریشه ۶ میلیمتر و بزرگتر.
- ۵۴ میلیمتر برای جوشکاری با الکترود EXX14 و الکترودهای کم هیدروژن در وضعیت قائم (سربالا) و سقفی.
- ۵ میلیمتر برای عبور ریشه جوش‌های ریشه.
- اندازه حداقل ضخامت در عبور ریشه در جوش‌های شیاری نباید از ۶ میلیمتر بزرگتر باشد.
حداکثر اندازه ساق
حداکثر اندازه ساق جوش‌های گوشه یک عبوره و عبور ریشه جوش‌های گوشه چند عبوره به قرار زیر است.
- ۱۰ میلیمتر در وضعیت تخت
- ۸ میلیمتر در وضعیت افقی و سقفی
- ۱۳ میلیمتر در وضعیت قائم (سر بالا)
حداکثر ضخامت
حداکثر ضخامت لایه‌های بعد از عبور ریشه جوش‌های شیار و گوشه به قرار زیر است.
- ۳ میلیمتر برای جوشکاری در وضعیت تخت
- ۵ میلیمتر برای جوشکاری در وضعیت قائم، افقی و سقفی
جوش‌های شیاری با نفوذ کامل که بدون استفاده از پشت بند جوشکاری می‌شوند، باید قبل از انجام جوش پشت، از پشت درز تا رسیدن به فلز سالم، شیار زنی شوند.
جوشکاری قوسی زیر پودری (SAW)
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 الکتوردها باید طوری باشد که قبل از رسیدن قوس دوم، سرباره یا گل جوشکاری قوس اول به طور کامل خنک نشده باشد به نحوی که از رسوب کامل و صحیح الکترود دوم جلوگیری نماید. جوش‌های زیر پودری چند الکتوردی می‌توانند برای هر جوش شیاری یا گوشه مورد استفاده قرار گیرند. قطر الکترود نباید از بیش از ۶ میلیمتر باشد.
در صورتی که نفوذ کامل ریشه مورد نظر باشد و امکان شیار زنی و جوش پشت نباشد، سازنده باید طبق روش پیشنهادی خود نمونه آزمایش تهیه کرده و سپس با مقطع زدن نشان دهد که روش پیشنهادی وی نفوذ کامل را به وجود می‌آورد. در صورت عدم امکان تهیه مقطع با تایید مهندس مشاور می‌توان از آزمایش پرتونگاری استفاده نمود.
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 هیدروژن نیز انجام پذیرد.
عمق و حداکثر عرض مقطع هر عبور جوش، نباید از عرض گوشه در سطح جوش بزرگتر باشد. این شرایط را وقتی می‌توان نقض نمود که به کمک آزمایش بتوان نشان داد که جوش مورد نظر عاری از هرگونه ترک است.
خال جوش‌ها (به شکل جوش گوشه با اندازه ساق مساوی یا کوچکتر از ۱۰ میلیمتر یا در ریشه جوش‌هایی که نیاز به نفوذ خاص در ریشه دارند) نباید تغییر قابل توجهی در ظاهر سطح جوش به وجود آورند یا باعث کاهش نفوذ جوش شوند. اگر خال جوش نتواند این شرایط را به وجود آورد، در ریشه درزهایی با پشت بند فولادی با ضخامت کمتر از ۸ میلیمتر باید برداشته شود یا به کمک جوش قوسی دستی با الکترود روکشدار کم هیدروژن در تمام طول به مدت پیوسته در آیند.
پودر جوشکاری برای جوش قوسی زیر پودری
پودر مورد استفاده برای جوش زیر باید خشک و عاری از هرگونه آلودکی، فلس یا سایر مصالح بیگانه باشد. پودرها باید در بسته بندی‌هایی که بتوان آنها را در شرایط عادی به مدت ۶ ماه بدون هرگونه فسادی که تاثیر سو بر جوشکاری داشته باشد، انبار نمود، خرید و فروش شوند. در صورت صدمه دیدن بسته بندی پودر باید به مدت یک ساعت در درجه حرارت ۲۶۰ درجه سانتیگراد خشک شود. بلافاصله بعد از باز کردن بسته پودر، آن را باید در قیف توزیع دستگاه ریخت. در صورت استفاده از بسته سرباز، باید از لایه سطحی به ضخامت ۲۵ میلمتر صرف نظر شده و درو ریخته شود. پودرهای مرطوب نباید مورد استفاده قرار گیرند.
استفاده از گل جوشکاری
گل جوشکاری را می‌توان به صورت پودر در آورده و به طور مجدد مورد استفاده قرار داد مشروط بر اینکه توسط دستگاه ذیصلاح انجام بگیرد و پودر حاصل مورد آزمایش ارزیابی قرار گیرد.
دستورالعمل جوشکاری زیر پودری با الکترود تک
- الکترود تک یعنی فقط یک الکترود که به یک مولد متصل است. تمام جوش‌های قوسی زیر پودری، به استثنای جوش گوشه، باید در وضعیت تخت اجرا شوند. جوش گوشه را می‌توان در وضعیت تخت و افقی اجرا نمود. با این محدودیت که حداکثر اندازه ساق یک عبور جوش در وضعیت افقی ۸ میلیمتر است.
- ضخامت هر لایه از جوش به استثنای لایه ریشه و لایه سطحی نبادی از ۶ میلمتر بزرگتر باشد. وقتیکه دهانه ریشه ۱۳ میلیمتر یا بیشتر است، باید از تکنیک لایه مضاعف استفاده نمود. تکنیک لایه مضاعف در مواقعی نیز که عرض لایه از ۱۶ میلیمتر تجاوز می‌کند باید مورد استفاده قرار بگیرد.
- شدت جریان (آمپر)، اختلاف پتانسیل (ولتاژ) و سرعت حرکت الکتورد باید طوری انتخاب شود که هر عبور امتزاج کامل با فلز پایه و جوش اطراف داشته باشد. و هیچگونه بیرون زدگی (لوچه) یا بریدگی پای جوش به وجود نیاید. شدت جریان (آمپر) حداکثر برای عبور حوشی که از دو وجه دارای امتزاج است، ۶۰۰ آمپر است. لایه سطحی را می‌توان با شدت جریان بیشتری انجام داد. حداکثر شدت جریان برای انجام جوش گوشه در وضعیت تخت ۱۰۰۰ آمپر است.
دستورالعمل جوشکاری زیر پودری با الکترود موازی
- الکترود موازی به معنای دو الکترود است که به طور موازی به یک مولد متصل شده است. هر دو الکتورد معمولاً به وسیله یک دستگاه تغذیه می‌شوند. در این حالت شدت جریان مجموع شدت جریان دو الکترود است.
- به استنثای جوش‌های گوشه، جوش‌های زیر پودری انجام شده به وسیله الکتوردهای موازی، باید در وضعیت تخت انجام شوند. جوش‌های گوشه را می‌توان در وضعیت تخت یا افقی انجام داد. با این شرط که اندازه ساق گوشه یک عبوره انجام شده با الکترودهای موازی در وضعیت افقی نباید از ۸ میلیمتر تجاوز نماید.
- در صورتی که عرض لایه سطحی جوش شیاری از ۱۳ میلیمتر تجاوز نماید، الکترودهای موازی باید به طور جانبی حرکت داده شوند یا از تکنیک لایه مضاعف استفاده شود تا از ذوب کامل لبه‌ها اطمینان حاصل شود. وقیت که عرض لایه قبلی از ۱۶ میلمیتر تجاوز کند، باید از تکنیک لایه مضاعف با الکترود مضاعف استفاده نمود.
- شدت جریان جوشکاری، اختلاف پتانسیل قوس، سرعت حرکت و محل نسبی الکترودها باید طوری باشد که هر عبور امتزاج خوبی با فلز پایه مجاور عبورهای قبلی داشته و هیچگونه گود افتادگی در نوار جوش یا بریدگی پای جوش به وجود نیاید. به منظور جلوگیری از بروز ترک در ریشه درز، باید مراقب بود که عبورهای اولیه تقعر بیش از اندازه نداشته باشد.
- در جوش‌های شیاری یا گوشه در صورتی که عبور ریشه با جوش قوسی با الکترود فلزی تحت حفاظ گاز انجام شود، می‌توان عبورهای بعدی را با جوش زیر پودری با الکترود موازی ادامه داد.
دستورالعمل جوشکاری زیر پودری با الکترودهای چندگانه
منظور از الکترود چندگانه ترکیبی از ۲ یا چند الکترود تک یا موازی است. هر یک از مولفه‌های سیستم دارای مولد نیروی مستقل و تغذیه کننده الکترود مربوط به خود است.
به استثنای جوش‌های گوشه، جوشکاری زیر پودری با الکتوردهای چندگانه باید در وضعیت تخت انجام شود. جوش‌های گوشه را می‌توان در وضعیت تخت یا افقی انجام داد مشروط بر اینکه اندازه جوش گوشه‌ای که در وضعیت تخت انجام می‌شود از ۱۳ میلیمتر تجاوز نکند.
جوشکاری قوسی با الکترود فلزی تحت حفاظ گاز (GMAW)
ضخامت لایه جوش در جوش شیاری به استثنای عبور ریشه و سطحی نباید از ۶ میلیمتر تجاوز نماید. وقتی که فاصله ریشه ۱۳ میلیمتر یا بزرگتر باشد، باید از تکنیک لایه مضاعف استفاده نمود. همچنین در هر عبوری که عرض لایه جوش بیش از ۱۶ میلیمتر باشد، باید از تکنیک لایه مضاعف استفاده شود.
جوشکاری قوسی با الکترود توپودری
- ضخامت لایه جوش در جوش شیاری به استثنای عبور ریشه و عبور رویه نباید از ۶ میلیمتر تجاوز نماید. وقتی که فاصله ریشه ۱۳ میلیمتر یا بزرگتر باشد، باید از تکنیک لایه مضاعف استفاده شود. وقتی که عرض لایه‌ای از جوش شیاری در وضعیت جوشکاری تخت، افقی یا سقفی ۱۶ میلیمتر یا بزرگتر باشد باید از تکنیک لایه مضاعف جند عبوره استفاده شود. در جوشکاری قائم، تکنیک لایه مضاعف وقتی مورد استفاده قرار می‌گیرد که عرض لایه بیش از ۲۵ میلیمتر باشد.
- در جوش‌های شیاری با نفوذ کامل در صورت عدم استفاده از پشت بند قبل از انجام هر گونه جوش پشت ریشه جوش باید شیار زنی شود.
- انجام جوش‌های تخت حفاظ گاز در صورت وزش باد مجاز نیست مگر اینکه عملیات جوشکاری توسط چادر محافظت شود. حداکثر سرعت مجاز وزش باد در مجاورت جوش ۸ کیلومتر بر ساعت است.
دستورالعمل جوشکاری گاز الکتریکی و سرباره الکتریکی
- گاز محافظ باید برای جوشکاری مناسب بوده و منطبق بر مشخصات دستورالعمل جوشکاری باشد. در کارگاه جوشکاری باید وسایل مناسب برای اختلاط گازها با نسبت مشخص وجود داشته باشد. درصد گازها باید منطبق بر مشخصات دستورالعمل جوشکاری باشد.
- جوشکاری باید طوری شروع شود که فرصت تولید گرمای کافی برای امتزاج فلز جوش با وجوه شیار باشد. اگر درحین جوشکاری درز، توقفی در کار ایجاد شود، به طوری که حوضچه جوش و سرباره به حالت انجماد در آید ادامه جوشکاری امکان پذیر است مشروط بر اینکه سلامت جوشکاری به فاصله ۱۵۰ میلیمتر از هر طرف نقطه توقف، توسط ازمون فراصوت یا پرتونگاری کنترل شود.
- به علت حرارت القایی زیاد این فرایند جوشکاری در شرایط عادی نیاز به پیش گرمایش نیست. با این وجود وقتی که دمای فلز پایه زیر صفر درجه سانتیگراد باشد، مجاز به شروع جوشکاری نیستیم.
جوش انگشتانه
روش مورد استفاده برای انجام جوش انگشتانه وقتی از جوش دستی با الکترود روکشدار، جوش قوسی با الکترود فلزی تحت حفاظ گاز یا جوش قوسی با الکترود توپودری استفاده می‌شود باید به صورت زیر باشد.
- برای جوش‌هایی که در وضعیت تخت انجام می‌شوند در لایه اول ابتدا ریشه جوش در امتداد لبه سوراخ جوش داده می‌شود و سپس الکترود به صورت مارپیچ به مرکز سوراخ ادامه مسیر می‌یابد. در این حالت یک لایه جوش در ریشه و ته سوراخ رسوب کرده است. سپس الکترود مجدد به لبه سوراخ هدایت و مطابق قبل تا مرکز هدایت می‌شود. لایه‌های مختلف به همین ترتیب تکرار می‌شوند تا سوراخ پر شود. در حین جوشکاری سرباره جوش باید به حالت مذاب حفظ شود. در صورت توقف جوش به طوری که منجر به سرد شدن سرباره شود باید قبل از شروع مجدد تمام سرباره برداشته شود.
- برای جوش‌هایی که در وضعیت سقفی انجام می‌شوند روش جوشکاری مشابه وضعیت تخت است با این تفاوت که در انتهای هر لایه اجازه داده می‌شود که سرباره جوشکاری سرد شده و به طور کامل برداشته شود. لایه‌های مختلف بدین ترتیب تکرار می‌شوند تا ضخامت لازم حاصل شود.
جوش‌های کام
روش جوشکاری در کام مشابه جوش انگشتانه است با این تفاوت که اگر طول شکاف بزرگتر از سه برابر قطر بوده یا شکاف تا لبه‌های کار ادامه داشته باشد، باید پس از هر لایه اجازه داده شود که سرباره جوشکاری سرد شده و قبل از شروع لایه بعدی برداشته شود.
