تبلیغات
بازرسی فنی - عیوب جوشکاری

بازرسی فنی

حرفه ناپیدا .قدمی به پیش بگذار و از تاریکی به درآی

چهارشنبه 13 آبان 1394

عیوب جوشکاری

نویسنده: مهدی اژدری   

عیوب جوشکاری

 

Over lapping = بیرون افتادگی فلز جوش از شکاف و یا جاری شدن مذاب به اطراف لبة اتصال است. در اثر سرعت پیشرفت کم جوش، زاویة اشتبا الکترود، الکترود بزرگ با حوضچة جوش روان به وقوع می پیوندد. 

عواملی که موجب نفوذ بیش از اندازه می شوند:

  1. زاویة پخ تیز
  2. فاصلة زیاد بین دو قطعه
  3. شدت جریان زیاد

عواملی که موجب نفوذ ناقص می شوند:

  1. شدت جریان خیلی کم و یا خیلی زیاد
  2. عدم انتخاب صحیح قطر الکترود
  3. عدم آماده سازی صحیح لبة کار

تعریف:

شیاری که در فلز پایه مجاور پنجة جوش یا ریشة جوش دیده می شود و قسمتی پرنشده از فلز جوش را باقی می گذارد.


علل ایجاد بریدگی کنار جوش (Under Cut)
  • شدت جریان بالا
  • زاویة غلط الکترود
  • حرکت نوسانی زیاد
  • سرعت حرکت بالا
  • چالة جوش بزرگ
  • استفاده از طول قوس بلند و قطب غلط
  • استفاده از اندازة نامناسب الکترود

برای جلوگیری از وقوع این عیب باید شدت جریان متناسب با نوع و اندازة الکترود انتخاب شده باشد. سرعت جوشکاری تقلیل یافته و اگر از تکنیک موج دادن استفاده می شود، در هر طرف مکث کوچکی به اندازة الکترود داده شود تا کاملا جوش پر شود.

Undercut اضافی باعث کاهش استحکام اتصال می گردد. این امر به ویژه در کاربردهایی که در معرض خستگی هستند قابل توجه است.

تخلخل (Porosity)

تعریف: گسستگی های نوع حفره ای که بر اثر وارد شدن گاز در جریان انجماد تشکیل یا توسط رسوب پاشش حرارتی بوجودمیآید.تخلخل استحکام جوش را
می کاهد.

در صورتی که گازهای حل شده در مذاب جوش در مقادیری بیشتر از حد انحلال باشد در اینصورت گازهای اضافی به صورت حباب با مک های گازی از محلول در حال انجماد به بیرون رانده می شود.

گازهایی که ممکن است در حوضچة مذاب وجود داشته باشند عبارتند از هیدروژن، اکسیژن، نیتروژن، گاز کربنیک، بخار آب، سولفید هیدروژن و به ندرت آرگون و هلیم. هیدروژن بیشترین تخلخل را در فلز جوش ایجاد می کند. فرایند جوشکاری و نوع فلز تاثیر مستقیم بر مقادیر و نوع گازهای موجود در حوضچة مذاب جوش، دارد. برای مثال نوع فرایند جوشکاری بر سرعت انجماد تاثیر گزار است.

Porosity = در اثر ناخالصی هایی نظیر گوگرد و فسفر، کثیفی سطح لبه (چربی، زنگ زدگی و رطوبت) ، وجود رطوبت بالا در الکترود، طول قوس زیاد، شدت جریان زیاد، سرعت جوشکاری خیلی زیاد و یا سرد شدن سریع قبل از خروج گازها از مذاب جوش حاصل می شود.

اگر تخلخل در چند سانتی متر اولیه پاس جوش وجود داشته باشد به احتمال زیاد رطوبت الکترود عامل اصلی است. ولی اگر در یکی دو اینچ انتهایی باشد احتمالا در اثر شدت جریان زیاد (بالا رفتن درجه حرارت الکترود) حاصل شده است.


علل کلی و ترمیم تخلخل

علت

ترمیم

هیدروژن، نیتروژن یا اکسیژن اضافی در اتمسفر جوشکاری

استفاده از فرایندهای کم هیدروژن، فلزات پرکننده با اکسیژن زداهای زیاد، افزایش جریان گاز محافظ

سرعت بالای انجماد

پیشگرم کردن و یا افزایش حرارت ورودی

کثیفی فلز پایه

تمیز کردن سطوح اتصال به همراه سطوح مجاور آن

کثیفی فیلر

استفاده از فیلرهای تمیز

تبخیر روی از برنج

کاربرد فلز پرکنندة مس-سیلیسیم، کاهش حرارت ورودی

فولاد گالوانیزه

به کار بردن الکترود E6010 و به کار بردن حرارت قوس برای تبخیر روی در پیشاپیش حوضچة جوش

رطوبت اضافی در الکترود یا در سطوح اتصال

خشک کردن الکترود، پیش گرم کردن فلز پایه

گوگرد زیاد فلز پایه

کاربرد الکترودهایی با واکنشهای سرباره زدایی قلیایی

 

علل ایجاد حفره های گازی

راههای جلوگیری از تشکیل حفره های گازی

بوجود آمدن انحراف قوس

ایجاد قوس صحیح

جوشکاری با طول قوس بلند

استفاده از روش صحیح نوسان الکترود

استفاده از تکنیک غلط جوشکاری

استفاده از تکنیکهای صحیح جوشکاری

استفاده از الکترودهای مرطوب و زنگ زده

خشک کردن الکترود و نیز استفاده از الکترود با کیفیت بالا

استفاده از شدت جریان بالا

جلوگیری از گرم شدن بیش از حد قطعه کار

 

ذوب ناقص (Lack of Fusion)

تعریف: فقدان اتصال در جوش بین فلز پایه و فلز جوش یا بین فلز جوش و فلز جوش در پاسهای مختلف است.

علت:

  • استفاده از الکترود کوچک برای جوشکاری قطعات فولادی سرد و ضخیم
  • شدت جریان ناکافی
  • زاویة نادرست الکترود
  • سرعت حرکت دست بسیار بالا؛ در نتیجه اجازه ذوب مناسب داده نمی شود.
  • سطوح تمیز نشده (وجود پوسته های نورد، چربی و گریس)

اثر: ضعیف شدن اتصالات جوشکاری شده و ایجاد یک محل برای جوانه زنی ترکهای خستگی

چگونه می توان از بوجود آمدن نفوذ ناقص جلوگیری کرد؟

  • فاصلة بین قطعات را به اندازة کافی در نظر بگیرید.
  • در درزهای باریک (فاصلة کم قطعات) از الکترودهای نازک استفاده کنید. (استفاده از الکترود قطور = نفوذ ناقص جوش)
  • استفاده از شدت جریان کافی
  • حرکت نوسانی آهستة الکترود

Excessive Spatter: جرقه های درشت در اثر طول قوس اضافی و جرقه های ریز از شدت جریان اضافی ناشی می شود.

نتایج طول قوس بلند:

·         کاهش ذوب و نفوذ

·         حرارت در محل مورد نظر گسترش پیدا می کند.

·         امکان پنهان شدن گل جوش وجود دارد.

·         مصرف الکترود افزایش پیدا می کند.

سرعت غلط الکترود:

سرعت کم: پهنا و ارتفاع مهره ها زیاد و مصرف الکترود افزایش می یابد.

سرعت زیاد: مواد مذاب سریع سرد می شوند و ناخالصی ها در جوش گیر می افتند.

 گردة جوش باریک و ضعیفی ایجاد می شود.


وزش قوس (Arc Blow):

ایجاد جریان در سیم و یا الکترود باعث ایجاد حوزة مغناطیسی به صورت دایره های متوالی عمود بر جریان می شود. هنگامی که حوزة اطراف قطعه کار یا الکترود نامتعادل باشد، قوس به طرفی که تمرکز حوزه های مغناطیسی بیشتر است، انحراف می یابد.

این انحراف عمدتا در جریان یکنواخت ایجاد می شود، چون حزة مغناطیسی از نظر جهت ثابت است ولی در جریانهای متناوب به علت تغییر جهت جریان الکتریکی در هر نیم سیکل این وزش قوس ناچیز است.

وزش قوس عمدتا در موارد زیر ایجاد می شود:

·         ورقهای نازک

·         با جریان یکنواخت

·         در گوشه ها و در نزدیکیهای اتصال به زمین

·         در شدت جریانهای بالا

اثرات انحراف قوس:

·         کاهش نرخ ذوب

·         افزایش تخلخل و جرقه 

راههای کم کردن انحراف قوس:

·         تغییر دادن محل اتصال کابل زمین

·         کاهش طول قوس و شدت جریان

·         تغییر زاویة الکترود

·         افزایش تعداد خال جوش ها

·         تغییر نوع جریان از حالت یکنواخت به متناوب

·         در صورت امکان پیچیدن کابل زمین به قطعه کار تا ایجاد حوزة مغناطیسی دیگری کرده و این حوزه جدید، قبلی را خنثی کند.


طول قوس صحیح با توجه به جنس پوشش الکترودها

  • الکترودهای روتیلی ← به اندازة قطر مغزی الکترود
  • الکترودهای سلولزی و قلیایی ← طوس قوس به اندازة نصف مغزی الکترود می باشد.

 

 

علل ایجاد و پاشش جرقه

  • طول قوس بلند
  • شدت جریان و یا ولتاژ بالا
  • انحراف قوس
  • استفاده از الکترودهای مرطوب
  • انتخاب غلط قطب (Polarity)
  • جوشکاری قطعه کار کثیف
  • انتخاب الکترود غلط

 

  • در حین اجرای عملیات جوشکاری درجة حرارت تا حد ذوب در محل جوش بالا می رود. با افزایش درجه حرارت، انبساط حجمی به صورت موضعی در محل جوش بوجود می آید و نیز چون افزایش حجم به صورت موضعی می باشد، بقیة فلز در برابر قسمت منبسط شده مقاومت می نماید و لذا مانع افزایش طولی در امتداد راستای فلز می گردد. در نتیجه در قسمت داغ فلز تنش های فشاری بوجود می آید که توسط تنش های کششی فلز منطقة سرد جبران و کنترل می گردند. با سرد شدن جوش، کاهش حجم فلز در حال سرد شدن ایجاد می شود که این کاهش حجم باعث نزول تنشهای فشاری و رسیدن آن به صفر و سپس تولید تنشهای کششی در جوش خواهد گردید.

ترک جوش (Weld Crack)

تعریف: یک ناپیوستگی صفحه ای (دو بعدی) است که در اثر گسستن فلز پایه یا فلز جوش ایجاد می شود. ترکی که در فلز جوش یا منطقة تفدیده (HAZ) واقع شده است.

 

ترک ها در جوش

ترک در چالة جوش (Crater Crack)

یک نوع ترک گرم است که در نتیجة عدم پر شدن گودی انتهای جوش ایجاد می شود. این ترکها عمدتا به صورت ستاره ای و به علت نقطة ذوب پایین فلز جوش که در جریان انجماد حوضچة جدانشینی کرده و باعث می شوند که فلز به علت تنش های انقباضی ریزش کند. با نوسان صحیح الکترود و پر کردن چالة انتهای جوش، با استفاده از فن یک گام به عقب، می توان از پیدایش ترک چالة جوش جلوگیری کرد. استفاده از جریان کم تر در انتهای جوش که باعث کاهش سرعت انجماد می شود، برای جلوگیری از ایجاد آن توصیه می شود.

ترک مجاور جوش (Underbead Crack)

ترکیدگی عمیق و طولی در منطقة نتاثر از حرارت جوش (HAZ) که تا سطح فلز پایه ممکن است ادامه یابد. معمولا این ترک از نوع ترکیدگی سرد بوده و عوامل زیر در تشدید آن موثرند:

  • سرد کردن سریع
  • وجود مواضع تمرکز تنش
  • کربن معادل
  • هیدروژن

ترک طولی (Longitudinal Crack)

ترکی است که محور اصلی آن در جهت موازی محور جوش باشد. این ترک ها عمدتا جزء ترک های گرم می باشند.

 

علل اصلی ایجاد ترک

  • استفاده از پروسه و تکنیک نادرست جوشکاری ( مانند استفاده از مواد مصرفی اشتباه، جریان جوشکاری اشتباه، پیشگرم نادرست و ...)
  • بالا بودن کربن معادل فلز پایه (بالاتر از %45/0(
  • بالا بودن فسفر یا گوگرد فلز پایه تمایل به ایجاد ترک را افزایش می دهد. 

ترک گرم

ترکی است که در دمای بالتر از ˚C550 بوجود آمده باشد.

ترک گرم به واسطة تشکیل ذرات و یا ترکیبات با نقطه ذوبی به مراتب پایین تر از نقطه ذوب فلز در مرزدانه ها بوجد می آید. برای از بین بردن اثر گوگرد و جلوگیری از ایجاد FeS، منگنز به الکترود افزوده می شود. MnS به علت نامحلول بودن آن در فولاد مذاب به سرباره می رود.

در صورتی که امتداد ترکهای گرم تا سطح کار گسترش پیدا نماید، به دلیل نفوذ هوا به داخل آن، روی دیواره های آن یک لایة اکسیدی تشکیل می گردد. حتی درجه حرارتی که در آن دما، ترک بوجود آمده است تخمین زد. این لایة اکسیدی یکی از علایم شناسایی برای ترک گرم است.

  • هر قدر یک آلیاژ دارای دامنة انجماد گسترده تری باشد، به علت این که آخرین ذرات مذاب برای مدت بیشتری و معمولا تا دمای کمتری باقی می مانند، حساسیت بیشتری نسبت به بروز ترک گرم دارند.
  • جوشکاری با استفاده از روشهایی که تولید گرمای زیادتری می نمایند، تمایل به بروز ترک گرم را افزایش می دهند.
  • چرا در جوشکاری با شعاة اکسی استیلن احیایی احتمال بروز ترک گرم کاهش می یابد؟

    زیرا شعلة احیایی باعث می گردد که کربن سطح کار بالا رود. در نتیجه باعث کاهش دمای ذوب و به دنبال آن کاهش گرمای داده شده می شود.

 

در جوشهای سپری (T) سمتی که اول جوش داده می شود با ترک گرم مواجه نیست. ولی سمت دوم به علت مهار بودن با ترک گرم مواجه می شود.

 

ترک گرم ناشی از حضور ترکیبات زود گداز:

ترکیب گوگرد با آهن به صورت FeS در فولاد مذاب محلول است. چند صدم درصد از این ترکیب قادر است دامنة درجة حرارت انجماد فولاد را از ˚C30-10 به حدود ˚C 530-400 افزایش دهد. آخرین مذاب، مذابی که بین کریستالها مانده و غنی از سولفور آهن می باشد تا دمایی در حدود 980 درجة سانتی گراد به صورت مذاب باقی می ماند.

 

ترک در چالة جوش (Crater Crack)

در حوضچه ای که پس از تمام شدن یک الکترود روی کار ایجاد می شود چالة جوش گفته می شود. در چالة جوش احتمال بروز ترک زیاد است. زیرا:

·         سرعت انجماد در این محل زیاد است.

·         انجماد از چندین محل شروع شده و به سمت مرکز کار پیش می رود و به ایجاد ترک ناشی از انقباض کمک می کند.

ترک در منطقة مجاور جوش

ترک گرم در منطقة مجاور جوش به دو صورت امکان پذیر است:

  1. ایجاد لایة مذاب در مرزدانه ها
  2. پایین تر بودن استحکام مزدانه ها در این نقاط

 

عیوبی که در آغاز کار در جوش ایجاد می شوند:

  1. Arc Strike: سوختگی ناشی از برخورد نوک الکترود به قطعه کار است.                                              

کوچک بودن مذاب در برابر حجم بالای قطعة کار سرد، باعث سرد شدن بسیار سریع مذاب می شود.

در لحظة برخورد نوک الکترود و ایجاد قوس هنوز روپوش الکترود فرصت اینکه وارد فرایند گردد، پیدا نکرده است لذا نه گاز محافظی ایجاد شده است و نه مواد کمک ذوب و روانساز وارد عملیات شده اند. در نتیجه حتما در محل، ذرات ناخالصی و مواد اکسیدی و تخلخل بروز می نماید.

منابع هیدروژن در جوشکاری با الکترود دستی

آب تبلور در ترکیبات روکش، رطوبت، حضور ترکیبات هیدروژنه ای که در شرایط قوس تجزیه شده و هیدروژن آزاد می کنند. رطوبت موجو در روکش به دلیل اینکه عمدتا در حین برقراری قوس به علت گرمای ایجاد شده تبخیر می شود و متصاعد می گردد، از اهمیت کمتری برخوردار است. ولی ترکیباتی از قبیل سیلیکات سدیم و پتاسیم و کانی هایی از نوع آزبست، تالک و خاک رس که در ساخت روکش الکترود الکترود از آنها استفاده می شود، دارای آب تبلور می باشند و به سادگی تبخیر نگشته و وارد ستون قوس شده و تجزیه می گردد.

زمانی که بخار آب وارد قوس می شود، آب توسط فولاد مذاب احیا می شود.

Fe + H2O ↔ FeO+ 2H

  • انتقال مذاب به صورت قطره ای مقدارکمتری هیدروژن را به حوضچه منتقل می نماید تا انتقال به شکل پاششی. زیرا در انتقال قطره ای نسبت سطح به حجم به مراتب کمتر است.

 

نفوذ ناقص (Incomplete penetration)

تعریف: عدم نفوذ به علت کم بودن حرارت ورودی در ناحیة جوش می باشد.

علت:

  • شدت جریان پایین
  • درز اتصال (root gap) ناکافی
  • استفاده از الکترود با سایز بزرگ

اثر: می تواند منجر به آغاز ترک در ناحیة ذوب نشده گردد.

ناردیفی (Misalignment)

تعریف: عدم انطباق و بالا و پایین بودن دو لبه در جوشکاری لب به لب لوله یا ورق است.


علت:

  • اسمبل نادرست اجزایی که بایست به یکدیگر جوش داده شوند.
  • استفاده از خالجوش های نادرست
  • استفاده از گیره های ناکافی که منجز به جا به جا شدن قطعات در حال جوشکاری می شود.

 

 

آخال سرباره (Slag Inclusion)

تعریف: مواد جامد غیر فلزی که داخل فلز جوش یا بین پاسهای جوش وارد و پس از انجماد، محبوس می شوند. برخی موارد به طور همگن در طول جوش گاهی به طور ناهمگن در بعضی نقاط دیده می شوند. گاهی به صورت ریز کروی . گاهی به صورت کشیده و تیز است که نوع دوم خطرناک تر است.

علل:

  • نقص در پاک کردن سربارة پاسهای قبلی
  • آمپراژ کم
  • اندازه و یا زاویة نامناسب الکترود
  • آماده سازی ناقص

 


آخال سرباره باعث کاهش سطح مقطع و کاهش استحکام می گردد و نیز یک مکان مناسب برای جوانه زنی ترک ایجاد می کنند.

 

سررفتگی، روی هم افتادگی (Overlap)

تعریف: نقصی در پنجه یا ریشة جوش می باشد و علت آن جریان فلز جوش روی فلز پایه بدو ذوب کردن آن است.

علل:

  • سرعت نامناسب حرکت
  • استفاده از خیلی الکترود ضخیم
  • استفاده از آمپراژ بسیار پایین

 

در اثر وجود Overlap یک مکان تمرکز تنش ایجاد می شود و مانند بریدگی کنار جوش در اثر وجود ناحی ای که ذوب نشده است، باعث کاهش استحکام خستگی می گردد.

 

نویسندگان

این صفحه را به اشتراک بگذارید http://s3.picofile.com/file/7417162575/NDT.ppt.html
  • ابر برچسبها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :

این صفحه را به اشتراک بگذارید