جوشکاری تعمیری
شناسایی جوشکاری تعمیری مورد نیاز
برای تعمیر موفقیت آمیز قطعه، اولین مرحله، جمع آوری اطلاعات ویژه و دقیق است. شناخت اندازه و محل دقیق عیب، قسمتی که باید تعمیر شود و در دسترس بودن تجهیزات جوشکاری تعمیری، بسیار با اهمیت به نظر میرسد. اطلاعات اجزا سازنده، همچون شماره مدل، شماره سریال، اسم قطعه و شماره شناسایی بسیار مفید است. عکسها و نقشهها در نوشتن دستورالعمل خوب جوشکاری ارزشمند است.
مطالعه دقیق ناحیه شکست یا ساییده شده برای کاربرد بهترین نوع تعمیر حائز اهمیت است. جوشکاران با تجربه میتوانند برای تعمیر موفقیت آمیز، اطلاعات ارزشمندی را ارائه کنند. تجارب آنان اغلب این امکان را فراهم میکند تا مشکلاتی را که ممکن است در طرح یا نقشه در نظر گرفته نشده باشد، پیش بینی کنند.
شناسایی عیوب جوشکاری تعمیری
عیبی که نیازمند تعمیر است ممکن است عیب ناشی از ساخت یا ناشی از آسیب حین کار باشد. طبیعت این دو نوع عیب متفاوت بوده و چگونگی طرح تعمیر را تحت تاثیر قرار میدهد. جوشکاری تعمیری را میتوان در سه دسته کلی تقسیم بندی کرد، این گروههای اصلی شامل تعمیر عیوب ناشی از جوشکاری، تعیمر قطعات تخریب شده و تعمیر قطعات ساییده شده است.
- عیوب تولید در حین ساخت اتفاق میافتد و شامل تخلخل، ناخالصی سرباره، بریدگی کناره جوش، ذوب ناقص، نفوذ ناقص و ترک انجمادی است. تعمیر به وسیله جوشکاری، شامل برداشتن ناحیه آسیب دیده و جایگزینی فلز جوش با کیفیت است. ممکن است تعمیر خیلی ساده باشد و صرفاً شامل رسوب اضافی فلز جوش جهت تصحیح بریدگی کناره جوش باشد.
- تعمیر عیوب عمیق از قبیل تورق میتواند مستلزم شیارزنی زیاد و جوشکاری دوباره یا شبیه جوش آب بندی ساده باشد. اگر ترک خوردگی رخ داده باشد شرایط باید برای جلوگیری از وقوع عیوب مشابه در آینده تغییر داده شود.
- آسیبهای ناشی از کار شامل ترکهایی است که به وسیله تنشهای بیش از حد، خستگی، شکست ترد، یا خوردگی تنشی ایجاد میشوند. مثالی از آسیب دیدگی حین کار میتواند ترک در داخل مخزن نیروگاهی باشد که از دیواره تا درون رشد پیدا کرده است. انواع سایش نظیر سایش خراشی، حفره دار شدن و خوردگی باید در تعمیر کلی مورد توجه قرار گیرد.
- ترک حستگی ناشی از نوعی آزاد شدن تنش در مناطق پر تنش است. از آنجایی که تنشهای پسماند کمتر از تنش تسلیم است، این ترکها رشد ناگهانی نخواهند داشت. بارها میتوان ترک خستگی را بدون تعمیر رها کرد. در سایر موارد رشد ترک خستگی را میتوان با بازرسیهای دورهای تحت کنترل قرار داد و در موقع مناسب آن را تعمیر کرد.
- شکست ترد در مقایسه با ترک خستگی به ندرت اتفاق میافتد. ولی میتواند باعث فجایعی نظیر نصف شدن کشتی از وسط یا متلاشی شدن مخزن تحت فشار شود. دامنه عملیات تعمیر از برداشتن ناحیه ترک خورده و جوشکاری دوباره آن تا ساخت مقطع جدید که با جوش دادن در جای خود ثابت شده را شامل میشود.
تعیین ماهیت عیب
تاریخچه کامل از قسمت ساییده شده یا آسیب دیده در تعیین علت واقعی عیب بسیار مهم است. نقطه شروع این است که تعیین کنید تحریب چه وقت، کجا و چگونه اتفاق افتاده است. از این رو لازم است تاریخچه سرویس قطعات، نظیر مدت کارکرد یا سایر تخریبهایی که در گذشته اتفاق افتاده، مورد بررسی قرار گیرد و گزارش کامل با عکسهایی از مورد تخریب شده تهیه شود.
آزمایشهای مخرب و غیر مخرب ممکن است در تعیین علت واقعی تخریب مفید واقع شوند.
آزمایش غیر مخرب
بازرسی سطوح ساییده یا شکسته شده ابتدا با بازرسی چشمی و سپس با سایر روشهای NDT انجام میشود تا ماهیت و میزان تخریب تعیین شود. بازرسی چشمی ممکن است با روشهای مانند میکروسکوپ استریو تکمیل شود. شیوههای بازرسی غیر مخرب شامل روش مایعات نافذ (PT)، روش ذارت مغناطیسی (MT)، روش رادیوگرافی (RT)، روش آلتراسونیک (UT) و روش جریانهای گردابی (EC). روش مایعات نافذ و ذارت مغناطیسی آسان و متداول بوده و برای بررسی انواع عیوب در هنگام تعمیر به کار میروند.
روش مایعات نافذ در ابتدا نیازمند آماده سازی سطح و عاری شدن آن از زنگ زدگی، رنگ و سایر آلودگیها است. سپس یک مایع قرمز رنگ با قابلیت نفوذ بسیار بالا روی محل آزمایش اعمال میشود. پس از زمان در نظر گرفته شده مایع قرمز رنگ از روی سطح پاک شده و از یک سو آشکار کننده در محل مورد نظر استفاده میشود. اگر سطح دارای ترک یا عیوب دیگری باشد، محل ناپیوستگی توسط رنگ قرمز مشخص میشود. این روش ارزانترین شیوه تشخیص عیب است.
روش ذارت مغناطیسی نیازمند تکنیسن ماهر با مقدار پودر آهن و یوک مناسب همراه با منبع جریان متناوب است. پوک در عرض مکان مورد نظر قرار میگیرد و با عبور جریان متناوب، میدان مغناطیسی ایجاد میشود. در صورت وجود عیب، خطوط میدان مغناطیسی قطع خواهد شد. سپس پودر آهن روی سطح پاشیده میشود. به دلیل اغتشاش میدان مغناطیسی در مجاورت عیب، پودرهای آهن در کنار عیوب تجمع مییابند. از این روش همچنین میتوان با دو پراد و جریان مستقیم، برای نشان دادن ناپیوستگیهای سطحی و نیز عیوب زیر سطحی تا ۶/۴ میلی متر زیر سطح استفاده کرد.
آزمایش مخرب
آزمایش مخرب میتواند برای چندین هدف مورد استفاده قرار گیرد.
- برای بررسی ناحیه آسیب دیده نظیر ترک
- برداشتن مقداری از ماده برای آنالیز
هنگامی که جوش پذیری فلز معلوم نباشد، نمونهای از سازهای که باید تعمیر شود جوش داده میشود و سپس با استفاده از روشهای تست جوش پذیری، تحت آزمایش مخرب قرار میگیرد.
علاوه بر این تست سختی نیز میتواند در تخمین استحکام کششی فلز پایه و فلز جوش مورد نظر مورد استفاده قرار گیرد.
تعیین علت تخریب
برای اثبات صحت طرح جوشکاری تعمیری لازم است علت تخریب تعیین شود. آزمایشهای مخرب و غیر مخرب میتوانند در تشخیص علت تخریب موثر باشند. انواع تخریب را میتوان در چهار گروه اصلی تقسیم بندی کرد.
- عیوب فلز پایه
- نقص استحکام فلز پایه
- تخریب در حین عملکرد
- عیوبی که در اثر سایش، حفره دار شدن، خوردگی یا فرسایش تشکیل میشوند.
تصمیم گیری در مورد استفاده از جوشکاری تعمیری
تصمیم در مورد این که جوشکاری تعمیری راه حل مناسبی است یا این که به جای تعمیر باید از قطعه جدیدی اسنفاده شود، بر اساس ماده و آزمایشهای انجام شده بر روی عیب اتخاذ میشود.
ممکن است تعمیر قطعه بسیار هزینه بر بوده یا تعمیر خوب امکان پذیر نباشد. استحکام نسبی اتصالات جوش داده شده و همچنین فلز پایه از نکات اصلی و قابل توجه است.
یکی از موارد مهم تاثیر، تکرار تعمیر است. گاهی اوقات یک سازه غیر حساس با توجه به شرایط محیط بارهای تعمیر قرار میگیرد. گاهی کمبود دانش در زمینه تاثیر تعیمرات متوالی بر خواص مواد نشان میدهد که تعداد دفعات تعمیر باید محدود شود. تعداد دفعات مجاز تعمیر متوالی بر خواص مواد نشان میدهد که تعداد دفعات تعمیر باید محدود شود. تعداد دفعات مجاز تعمیر به استانداردهای موجود وابسته است.
انواع شکست در هنگام جوشکاری تعمیری
سادهترین شکست در جوشکاری تعمیری در یک محور یا میله آزاد است. به طوری که برای اتصال دهی به کمک جوشکاری، هر قسمت میتواند جداگانه انبساط یا انقباض یابد. هنگامی که فلز جوش در داخل اتصال مهار شده و حجم فلز رسوب یافته زیاد باشد، در این حالت لبههای اتصال در مقابل انقباض جوش مقاومت کرده و باعث ترک برداشتن قطعه خواهد شد.
دومین نوع شکست همانند شکست اول است با این تفاوت که محل شکست در رینگ چرخ یا اسپک، قاب ماشین یا سایر قسمتهایی است که باز شدن قطعات در منطقه شکست میتواند موجب افزایش طول و ایجاد تنش در نقطه دیگری از قطعه شود. انقباض قطعات در منطقه شکست نیز توسط قطعه جلوگیری میشود. جهت دستیابی به یک جوش تعمیری موفقیت آمیز در شکست از نوع دوم، آماده سازی لبههای شکست و ایجاد فاصله بین آنها ضروری است تا اجازه انبساط و انقباض بعدی ناشی از جوش مهیا باشد.
سومین نوع شکست به صورت کامل توسط مواد اطراف اجاطه میشود. از ای نوع شکست میتوان به ترک در سیلندرها، سوراخها در میل لنگ، ترک در بدنه پمپها و امثال آنها اشاره کرد. در این موارد انبساط موضعی در منطقه جوش باعث بروز اثر شیار میشود. که میتواند باعث ادامه ترک یا تبدیل آن به شکست کامل شود. پیش گرم کلی برای کاهش خطر در چنین مواردی مطلوب خواهد بود. البته میتوان از تکنیکهایی استفاده کرد تا حرارت ورودی کمتری به قطعه اعمال شود. در این صورت استفاده از روشهای جوشکاری قوسی با میزان پیش گرم ملایمتر امکان پذیر خواهد بود. البته این عمل بستگی به سختی قطعه و مهارت و تجربه جوشکاری دارد. استفاده از جوشکاری برنز با شعله اکسی استیلن بدون رسیدن قطعه تا دمای ذوب نیز امکان پذیر خواهد بود. ولی در جوشکاریهای ذوبی لازم است قطعه کار به دمای ذوب برسد.