welding defect

قبل از پرداختن به عیوب جوش باید دانست، جوش جداي از تعاريف عملي و مکانيکي _ متالورژيکي در ديد ماکروسکوپي خود يک عيب محسوب می شود که در يک قطعه وجود دارد ، حال هر چه اين عيب خود داراي عيوب بيشتري باشد از کيفيت و امنيت پائين تري برخوردار است.

عواملي که منجر به ايجاد  عيوب جوش مي شوند عبارتند از:

  1. عمليات حرارتي شامل پيشگرم (Preheat) , پسگرم(PWHT) و نرخ سرد شدن پس از جوش(Cooling  Rate)
  2. تنظيم پارامترهاي پروسه از قبيل: قطبيت (Polarity) , الکترود , گاز محافظ , فلاکس(Flux) , طرح اتصال (Joint Design) و جنس قطعه کار و غيره.
  3. مهارت جوشکار
  4. عوامل محيطي مانند وجود گازهاي زائد در اتمسفر قوس که در ترکيب شيميائي حوضچه و همچنين ايجاد عيوب نقش بسزائي دارند.
  5. تجهيزات جوشکاري در بر گيرنده: موتور- ترانس جوشکاري,دينام , و لوازم جانبي جوشکاري.

 

در یک دسته بندی کلی می توان عیوب جوش را در حالتهای زیر طبقه بندی کرد:

  1. سوختگي ناشي از برخورد نوک الکترود به سطح قطعه کار يا اثر قوس  ARC Strike
  2. تخلخل يا مک porosity

  3. نفوذ ناقص Lack of penetration(Incomplete penetration or Inadequated penetration
  4. ذوب ناقص  Lack of fusion  
  5. جذب گازها Absorb ion of Gases
  6. جذب ناخالصي و آلودگي Contamination Pick Up
  7. سوختن شياري يا بريدگي کنار جوش Under Cut  
  8. جرقه يا پاشش Spatter  
  9. جدايشSegregation  
  10. تنش هاي پسماندResidual Stress  
  11. وزش يا انحراف قوس Arc  Blow
  12. ترکها Cracks  
  13. سرباره محبوس شده Slag  Inclusion

عیوب جوش
عیوب جوش
سوختگي ناشي از برخورد نوک الکترود به سطح قطعه کار يا اثر قوس  ARC Strike

اين عيب که با بي دقتي جوشکار به وجود مي آيد، در اثر ايجاد قوس ناگهاني در محلي غير از محل جوشکاري شکل می گیرد. در اثر ايجاد قوس در يک نقطه مابين الکترود و قطعه کار محلي از قطعه به صورت موضعي داغ شده و خيلي سريع سرد مي شود. اين سرد شدن سريع، باعث سختي و تردي همان قسمت و در نتيجه مشکل دار شدن جوش مي شود و مي تواند بدليل تنش پسماند بالاتر (در مقايسه با نقاط ديگر) مکان بسيار مناسبي براي خوردگي باشد. عامل بوجود آمدن تنش پسماند و تردي بوجود آمدن فاز مارتنزيت در اثر بالا رفتن موضعي دماي محل برخورد الکترود با قطعه کار و سريع سرد شدن َآن مي باشد که در بارهاي ضربه اي و نيز اضافه بار (over load ) مي تواند مکان جوانه زني و رشد ترک باشد.

در اين مورد براي گرم کردن الکترود يا به عبارتي روشن کردن آن مي توان آنرا روي خط جوش (قبل از جوشکاري ) گرم کرد که در اين صورت خط جوش آنرا ذوب کرده و مشکل بيان شده در بالا ديگر مطرح نمي شود.                 

اين مساله خصوصا در فولاد هاي پرکربن و منگنز مانند خط لوله(pipe line) نيازمند دقت بيشتري است که در اين حالت براي روشن کردن يا گرم کردن الکترود از يک قطعه واسطه در کنار خط جوش استفاده مي شود.

 

تخلخل يا مک porosity

عامل اصلي ايجاد اين نوع از عیوب جوش حلاليت متفاوت گازها در دماهاي مختلف و در نتيجه محبوس شدن حبابهاي گاز در حين سرد شدن سريع جوش، به علت پائين آمدن ميزان حلاليت آنها مي باشد. چرا که به علت سرعت بالا انجماد گاز موجود در مذاب فرصت خارج شدن از حوضچه را ندارد.

دلايل بوجود آورنده اين عيب عبارتند از:

  • حرکت سريع دست جوشکار که باعث تلاطم حوضچه و بالا رفتن احتمال نفوذ گاز به حوضچه مي شود.
  • مرطوب بودن الکترود که باعث توليد گاز مي شود( خصوصا در الکترود هاي قليائي )

انواع تخلخل در جوش را از لحاظ شکل ظاهري مي توان به دسته هاي زير تقسيم کرد:

  1. کروي Spherical : در اثر تشکيل بخار آب بوجود آمده و شکل ظاهري آنها، حباب کروي مي باشد.
  2. کشيده شده يا طولي( به سمت بالا) Elongated : در اثر وجود گاز هيدروژن که بسيار سبک مي باشد،  اين تخلخل بوجود مي آيد و دليل کشيده شدن اين نوع تخلخل در راستاي عمودي ( به جهت فرار از مذاب ) به علت سبکي H2 مي باشد.
  3. خوشه اي Cluster: در صورتيکه تخلخل ها در کنار هم قرار بگيرند و مانند خوشه انگور تشکيل يک مجموعه از مک ها را بدهند به آن تخلخل خوشه اي گويند.
  4. پراکنده يا مجزا Separated or Individual : همانطور که ار نامش پيداست توزيع نامنظم تخلخل در فلز جوش را گويند.در پاس اول اگر تخلخل کشيده شده (Elongated) در لحظه آخر به سطح برسد به آن (Worm hole or blow hole) گويند که خصوصا در هنگام استفاده از الکترود هاي سلولزي مانند E6010 بوجود مي آيد.

حرکت صحيح دست جوشکار ، عدم بوجود آوردن تلاطم در حوضچه ، تنظيم بودن آمپر و … مي توانند به جلوگيري از بوجود آمدن اين عيب کمک کنند.



نفوذ ناقص Lack of penetration(Incomplete penetration or Inadequated penetration

اين عيب که فقط مخصوص پاس اول است، در صورت نبودن جريان الکتريکي به ميزان کافي و يا عدم طراحي مناسب اتصال و يا انتخاب نادرست قطر الکترود و يا حرکت سريع دست جوشکار بوجود آمده و به معناي نرسيدن مذاب به ريشه جوش و عدم اتصال کامل مي باشد.

وجود اين عيب باعث افت استحکام مکانيکي جوش مي شود. چرا که مانند يک ترک ماکروسکوپي پاشنه جوش مي باشد.


نفوذ ناقص

ذوب ناقص  Lack of fusion

اين نوع از عیوب جوش که در ديواره ها به دليل عدم شرکت در حوضچه مذاب (ذوب نشدن ديواره هاي پخ) بوجود مي آيد مي تواند مانند يک ترک تيز عملکرده و بسيار خطرناک باشد. خصوصا اگر جوش تحت تنش هاي عرض(کشش عرضي) و يا خمش قرار گيرد اين عيب بسيار خطرناک خواهد بود.

از عوامل ايجاد اين عيب، مي توان تکنيک نامناسب جوشکار را نام برد (حرکت عرضي دست بيش از ٣ برابر قطر الکترود)

 


ذوب ناقص

جذب گازها Absorb ion of Gases

در اثر دماي بالا و نيز در اثر تلاطم، مذاب تمايل به جذب گاز پيدا کرده و مشکل جذب گازها بوجود مي آيد اينها  مي توانند عامل ايجاد تخلخل و يا تردي و يا تغيير ترکيب مذاب با توجه به نوع گاز شوند.

گازهايي که جذب حوضچه مذاب مي شوند شامل نيتروژن، اکسيژن موجود در اتمسفر و نيزهيدروژن ناشي از رطوبت مي باشد.

مهمترين عامل جلوگيري از اين عيب ايجاد يک اتمسفر محافظ توسط يک گاز محافظ مي باشد که بايد شرايط زير را داشته باشد:

  1.  حلاليت آن در مذاب کم باشد
  2.  تمايل به فرار از مذاب داشته باشد (سبک)
  3.  ميل ترکيبي کمي به مذاب داشته باشد.

جذب ناخالصي و آلودگي Contamination Pick Up

در صورت وجود آلودگي هائي از قبيل اکسيدها ، چربي و… در محل جوش قبل از شروع جوشکاري احتمال ايجاد اين عيب بالا مي رود و عناصر مضري چون گوگرد و فسفر و ديگر عناصر ناخالصي (حتي مي تواند شامل عناصر آلياژي نيز شود.) جذب فلز جوش مي شوند. براي مثال افزايش روغن از ١/ . به ٢٥/ . در مکان جوشکاري مي تواند باعث کاهش چغرمگي و شکل پذيري فلز جوش شود.

 

سرباره محبوس شده Slag  Inclusion

همانطور که از نام آن پيداست ذرات سرباره و گل جوش در مذاب باقي مانده و باعث بوجود آمدن اين عيب مي گردند. اگر در يک پاس گل جوش خوب تميز نشده باشد در جوشکاري پاس بعدي ذرات سرباره در حوضچه مذاب وارد شده و در آن باقي

 مي مانند. خصوصا در کناره هاي هر پاس که سرباره براحتي پاک نمي شود احتمال اين مساله بيشتر مي باشد.

از طرفي در صورت بالا بودن سرعت جوشکاري سرباره بوجود آمده توسط پوشش فرصت بالا آمدن به روي حوضچه را نداشته و در فلز جوش باقي مانده شکل ظاهري آن کروي نبوده و بيشتر به صورت اشک مي باشد.            


سرباره محبوس شده

سوختن شياري يا بريدگي کنار جوش Under Cut

در هنگام جوشکاري در بعضي مواقع به دلايل زير:                                

  • بالا بودن آمپر
  • حرکت سريع دست جوشکار
  • زاويه نامناسب دست جوشکار
  • فاصله نامناسب الکترود از قطعه کار

ممکن است لبه هاي بالائي و پائيني پخ جوشکاري در فلز جوش شرکت نکنند و به صورت شيار در کناره خط جوش در بالا و پائين W.M. باقي بمانند. اين نوع از عیوب جوش مانند شيار در نمونه شيار دار تست ضربه بوده و بشدت خطرناک خواهد بود(با توجه به شعاع شيار).


سوختن شياري يا بريدگي کنار جوش Under Cut
جرقه يا پاشش Spatter  

پاشيدن قطرات مذاب به اطراف محل جوش را گويند که شامل منطقه نزديک جوش و دور از آن مي شود. جرقه هائي که نزديک به خط جوش باشد به علت عدم سرد شدن پس از برخورد با سطح قطعه کار به صورت موضعي آنرا ذوب کرده و با B.M. ممزوج مي شوند، اين جرقه را نمي توان با برس سيمي (Wire  Brush) برداشت و بايد حتما آنرا سنگ زني (Grinding) کرد ولي جرقه هاي دورتر به علت سرد شدن فقط روي قطعه کار مي چسبند و با يک برس براحتي تميز مي شوند. به هر حال اين عيب باعث اعمال حرارت موضعي و در نتيجه ايجاد تنش پسماند و نيز حتي ساختار بصورت موضعي مي شود که مي تواند خوردگي را به همراه داشته باشد. عوامل ايجاد اين عيب شامل موارد زير مي باشد:

  • بالا بودن آمپر
  • زاويه دست جوشکار
  • نوع الکترود و پوشش آن که مهمترين عامل ايجاد جرقه مي باشد و الکترودهاي سلولزي مهمترين نوع اين الکترودها مي باشند.

 


جرقه يا پاشش
جدايش Segregation  

اختلاف در ترکيب شيميايي را بطور کلي جدايش گويند. در فلز جوش نقاط اوليه انجماد نسبت به آخرين مکان انجماد ترکيب شيميايي متفاوتي دارند که باعث بروز مشکلاتي چون خوردگي و ناهمگني خواص مکانيکي و فيزيکي در فلز جوش مي شود.

بطور کلي به علت انجماد جهت دار از کناره ديواره پخ به سمت مرکز جوش ما در مرکز در آخرين مرحله انجماد يک مذاب غني از ناخالصي : مانند گوگرد (مهمترين عامل ترک خوردگي گرم)…خواهيم داشت.

اين جدايش درخط جوش باعث ايجاد ترکيبهاي خاص(مانندCr3C و…) شده و خصوصا با ايجاد ترکيب کاربيد کروم در فولادهاي S.S, کناره جوش از کروم فقير شده و احتمال بوجود آمدن خوردگي وجود دارد.

تنش هاي پسماند Residual Stress  

در قطعات ضخيم و نيز روش هاي جوشکاري با حجم مذاب بالا مانند الکترواسلاگ و الکترو گاز احتمال بوجود آمدن تنش هاي پسماند به علت انتقال حرارت بالا و سرد شدن سريع وجود داشته و باعث تردي جوش مي شود . براي جلوگيري از اين نوع از عیوب جوش بايد نرخ سرد شدن (Cooling Rate) و ميزان حرارت ورودي به جوش (QW) را کنترل کرده و همچنين از يک طرح اتصال مناسب با روش جوشکاري و ضخامت قطعه کار استفاده کرد.

وزش يا انحراف قوس Arc  Blow

تحت شرايط خاصي در جوشکاري قوس ايجاد شده به يک طرفمنحرف مي شود که باعث ايجاد مشکلات در جوشکاري است . اين پديده به علت نامتعادل بودن میدان مغناطيسي بوجود مي آيد که به دو عامل ايجاد مي شود:

١- تغيير در مسير حرکت جريان در محل ورود به کار و در محل اتصال کار به زمين.

٢- آرايش نا متقارن خطوط ميدان در اطراف قوس که معمولا در زمان جوشکاري فلزات آهني پيش مي آيد.

معمولا در انتهاي قطعه به علت تغيير آرايش ميدان مغناطيسي قبل از رسيدن به لبه دچار اين مشکل مي شويم که با قرار دادن يک قطعه ديگر در کنار قطعه کار و يا استفاده از جريان متناوب (AC) مي توان اين مشکل را حل کرد.

ترکها Cracks  

در اثر انقباض ناشي از انجماد در درون قطعه (فلز جوش) تنش هاي کششي بوجود مي آيد که در صورت وجود شرايط ترک احتمال ايجاد آنرا بشدت بالا مي برد.

ترکها در فلز جوش و منطقه اطراف جوش (HAZ) بوجود مي آيند که هر يک داراي نامي جدا و شرايط بوجود آورنده متفاوت مي باشند.

بطور کلي براي ايجاد و رشد ترک دو عامل اصلي ساختار ترد (غير نرم) و تنش کششي مورد نياز مي باشد. در جوشکاري مي توان عوامل بالا را در درون يکسري پارامتر بشرح زير بيان کرد:

  1.  ترکيب شيميايي مواد مصرفي (…Flux, F.M., B.M.)
  2.  پارامترهاي جوشکاري (جريان, قطبيت , سرعت حرکت و…)
  3.  طراحي اتصال

١- ترک در چاله جوش Weld  Metal   Crater Cracking    

اين ترک که در نقطه انتهائي خط جوش (Crater) به علت انقباض نهائي بوجود آمده، جزء ترکهاي منطقه فلز جوش مي باشد.


Crater Cracking

٢- ترک عرضي در جوش Weld Metal Transver Cracking            

خطرناکترين ترکها در جوش ترکهاي عرضي هستند که به دليل عرضي بودن و احتمال عبور از W.M. و رسيدن به B.M. (منطقه HAZ) بسيار حائز اهميت مي باشند.

اين احتمال وجود دارد که ترکهاي عرضي در فلز جوش وارد منطقه HAZ شده و به ترکهاي عرضي در اين منطقه تبديل شوند. (ترک هاي عرضي Repair ندارند)

 

٣- ترک عرضي در مجاور جوش HAZ  Transver Cracking                 

اين ترک که در منطقه HAZ بوجود مي آيد جزء ترکهاي B.M. بوده و باعث خرابي قطعه و بازگشت (Reject) آن مي شود.(در صورت بيشتر بودن از حد مجاز )

 

 


ترک عرضی
ترک عرضی

٤- ترکيدگي طولي در جوش Weld Metal  longitudinal Cracking        

٥- ترکيدگي گوشه اي Toe Cracking

٦- ترکيدگي زير فلز جوش Under Bead Cracking              

٧- ترکيدگي در خط ذوب Fusion Line Cracking            

٨- ترک در ريشه فلز جوش Weld Metal Root Cracking          

٩- ترک ستاره اي Star Cracking  

                 

 


ترک های طولی همراه با تخلخل خطی در آن
ترک های طولی همراه با تخلخل خطی در آن

ترک گوشه ای
ترک گوشه ای

ترک گلویی

عکسهای عیوب جوش از کتاب AWS welding handbook جلد اول ویرایش 2020 گرفته شده است.


استفاده از این محتوا با ذکر منبع و لینک مستقیم به مقاله مجاز است.


تلگرام

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

فارسی