شما اینجا هستید: صفحه اصلیآزمایش غیرمخرببازرسی چشمی جوش - VT بازرسی چشمی جوش اصل اساسی بازرسی جوش است

بازرسی چشمی جوش اصل اساسی بازرسی جوش است

در بسیاری از برنامه های تدوین شده توسط سازنده جهت کنترل کیفیت محصولات،از آزمون چشمی به عنوان اولین تست و یا در بعضی موارد به عنوان تنها متد ارزیابی بازرسی ،استفاده می شود.اگر آزمون چشمی بطور مناسب اعمال شود،ابزار ارزشمندی می تواند واقع گردد.

بعلاوه یافتن محل عیوب سطحی، بازرسی چشمی می تواند بعنوان تکنیک فوق العاده کنترل پروسه برای کمک در شناسایی مسائل و مشکلات مابعد ساخت بکار گرفته شود.

آزمون چشمی روشی برای شناسایی نواقص و معایب سطحی می باشد.نتیجتا هر برنامه کنترل کیفیت که شامل بازرسی چشمی می باشد،باید محتوی یک سری آزمایشات متوالی انجام شده در طول تمام مراحل کاری در ساخت باشد.بدین گونه بازرسی چشمی سطوح معیوب که در مراحل ساخت اتفاق می افتد،میسر میشود.

کشف و تعمیر این عیوب در زمان فوق،کاهش هزینه قابل توجهی را در بر خواهد داشت.بطوری که نشان داده شده است بسیاری از عیوبی که بعدها با روشهای تست پیشرفته تری کشف می شوند،با برنامه بازرسی چشمی قبل،حین و بعد از جوشکاری به راحتی قابل کشف می باشند.سازندگان فایده یک سیستم کیفیتی که بازرسی چشمی منظمی داشته است را بخوبی درک کرده اند.

میزان تاثیر بازرسی چشمی هنگامی بهتر می شود که یک سیستمی که تمام مراحل پروسه جوشکاری(قبل،حین و بعد از جوشکاری) را بپوشاند،نهادینه شود.

 

قبل از جوشکاری. قبل از جوشکاری ،یک سری موارد نیاز به توجه بازرس چشمی دارد که شامل زیر است:

 

1. مرور طراحی ها و مشخصات Wps

2. چک کردن تاییدیه پروسیجرها و پرسنل مورد استفاده PQR

3. بنانهادن نقاط تست

4. نصب نقشه ای برای ثبت نتایج

5. مرور مواد مورد استفاده

6. چک کردن ناپیوستگی های فلز پایه

7. چک کردن فیت آپ و تراز بندی اتصالات جوش

8. چک کردن پیش گرمایی در صورت نیاز

 

اگر بازرس توجه بسیار دقیقی به این آیتم های مقدماتی بکند،می تواند از بسیاری مسائل که بعدها ممکن است اتفاق بیافتد،جلوگیری نماید.مساله بسیار مهم این است که بازرس باید بداند چه چیزهایی کاملا مورد نیاز می باشد.این اطلاعات را می توان از مرور مستندات مربوطه بدست آورد.با مرور این اطلاعات،سیستمی باید بنا نهاده شود که تضمین کند رکوردهای کامل و دقیقی را می توان بطور عملی ایجاد کرد.

 

نقاط نگهداری.

باید بنا نهادن نقاط تست یا نقاط نگهداری جایی که آزمون باید قبل از تکمیل هر گونه مراحل بعدی ساخت انجام شود، در نظر گرفته شود. این موضوع در پروژه های بزرگ ساخت یا تولیدات جوشکاری انبوه،بیشترین اهمیت را دارد.

 

روشهای جوشکاری. مرحله دیگر مقدماتی این است که اطمینان حاصل کنیم آیا روشهای قابل اعمال جوشکاری ،ملزومات کار را برآورده می سازند یا نه؟مستندات مربوط به تایید یا صلاحیت های جوشکاران هر کدام بطور جداگانه باید مرور شود.طراحی ها و مشخصات معین می کند که چه فلزهای پایه ای باید به یکدیگر متصل شوند و چه فلز پرکننده باید مورد استفاده قرار گیرد.برای جوشکاری سازه و دیگر کاربردهای بحرانی،جوشکاری بطور معمول بر طبق روشهای تایید شده ای که متغیرهای اساسی پروسه را ثبت می کنند و بوسیله جوشکارانی که برای پروسه ،ماده و موقعیتی که قرار است جوشکاری شود،تایید شده اند،انجام می گیرد.در بعضی موارد مراحل اضافی برای آماده سازی مواد مورد نیاز می باشد.بطور مثال در جاهایی که الکترودهای از نوع کم-هیدروژن مورد نیاز باشد،وسایل ذخیره آن باید بوسیله سازنده در نظر گرفته شود.

 

موادپایه. قبل از جوشکاری ، شناسایی نوع ماده و یک تست کامل از فلزات پایه ای مربوطه باید انجام گیرد.اگر یک ناپیوستگی همچون جدالایگی صفحه ای وجود داشته باشد و کشف نشده باقی بماند روی صحت ساختاری کل جوش احتمال تاثیر دارد.در بسیاری از اوقات جدالایگی در طول لبه ورقه قابل رویت می باشد بخصوص در لبه هایی که با گاز اکسیژن برش داده شده است.

مونتاژ اتصالات. برای یک جوش،بحرانی ترین قسمت ماده پایه،ناحیه ای است که برای پذیرش فلز جوشکاری به شکل اتصال،آماده سازی می شود.اهمیت مونتاژ اتصالات قبل از جوشکاری را نمی توان به اندازه کافی تاکید کرد.بنابراین آزمون چشمی مونتاژ اتصالات از تقدم بالایی برخوردار است. مواردی که قبل از جوشکاری باید در نظر گرفته شود شامل زیر است:

1. زاویة شیار (Groove angle)

2. دهانه ریشه (Root opening)

3. ترازبندی اتصال (Joint alignment)

4. پشت بند (Backing)

5. الکترودهای مصرفی (Consumable insert)

6. تمیز بودن اتصال (Joint cleanliness)

7. خال جوش ها (Tack welds)

8. پیش گرم کردن (Preheat)

هر کدام از این فاکتورها رفتار مستقیم روی کیفیت جوش بوجود آمده،دارند.اگر مونتاژ ضعیف باشد،کیفیت جوش احتمالا زیر حد استاندارد خواهد بود.دقت زیاد در طول اسمبل کردن یا سوار کردن اتصال می تواند تاثیر زیادی در بهبود جوشکاری داشته باشد.اغلب آزمایش اتصال قبل از جوشکاری عیوبی را که در استاندارد محدود شده اند را آشکار می سازد،البته این اشکالات ،محلهایی می باشند که در طول مراحل بعدی بدقت می توان آنها را بررسی کرد.برای مثال،اگر اتصالی از نوع T (T-joint) برای جوشهای گوشه ای(Fillet welds)، شکاف وسیعی از ریشه نشان دهد،اندازه جوش گوشه ای مورد نیاز باید به نسبت مقدار شکاف ریشه افزوده شود. بنابراین اگر بازرس بداند چنین وضعیتی وجود دارد،مطابق به آن ،نقشه یا اتصال جوش باید علامت گذاری شود، و آخرین تعیین اندازه جوش به درستی شرح داده شود.

حین جوشکاری. در حین جوشکاری،چندین آیتم وجود دارد که نیاز به کنترل دارد تا نتیجتا جوش رضایتبخشی حاصل شود.آزمون چشمی اولین متد برای کنترل این جنبه از ساخت می باشد.این می تواند ابزار ارزشمندی در کنترل پروسه باشد.بعضی از این جنبه های ساخت که باید کنترل شوند شامل موارد زیر می باشد:

(1) کیفیت پاس ریشه جوش() weld root bead

(2) آماده سازی ریشه اتصال قبل از جوشکاری طرف دوم

(3) پیش گرمی و دماهای میان پاسی

(4) توالی پاسهای جوش

(5) لایه های بعدی جهت کیفیت جوش معلوم

(6) تمیز نمودن بین پاسها

(7) پیروی از پروسیجر کاری همچون ولتاژ،آمپر،ورود حرارت،سرعت.

 

 

 

هر کدام از این فاکتورها اگر نادیده گرفته شود سبب بوجود آمدن ناپیوستگی هایی می شود که می تواند کاهش جدی کیفیت را در بر داشته باشد.

 

پاس ریشه جوش. شاید بتوان گفت بحرانی ترین قسمت هر جوشی پاس ریشه جوش می باشد.مشکلاتی که در این نقطه وجود دارد...

در نتیجه بسیاری از عیوب که بعدها در یک جوش کشف می شوند مربوط به پاس ریشه جوش می باشند.بازرسی چشمی خوب روی پاس ریشه جوش می تواند بسیار موثر باشد.وضعیت بحرانی دیگر ریشه اتصال در درزهای جوش دو طرفه هنگام اعمال جوش طرف دوم بوجود می آید. این مساله معمولا شامل جداسازی سرباره(slag) و دیگر بی نظمی ها توسط تراشه برداری(chipping)،رویه برداری حرارتی(thermal gouging) یا سنگ زنی(grinding) می باشد.وقتی که عملیات جداسازی کاملا انجام گرفت آزمایش منطقه گودبرداری شده قبل از جوشکاری طرف دوم لازم است.این کار به خاطر این است که از جداشدن تمام ناپیوستگی ها اطمینان حاصل شود.اندازه یا شکل شیار برای دسترسی راحت تر به تمام سطوح امکان تغییر دارد.

 

پیش گرمی و دماهای بین پاس. پیش گرمی و دماهای بین پاس می توانند بحرانی باشند و اگر تخصیص یابند قابل اندازه گیری می باشند.محدودیت ها اغلب بعنوان می نیمم،ماکزیمم و یا هر دو بیان می شوند.همچنین برای مساعدت در کنترل مقدار گرما در منطقه جوش،توالی و جای تک تک پاسها اهمیت دارد .بازرس باید ازاندازه و محل هر تغییر شکل یا چروکیدگی(shrinkage) سبب شده بوسیله حرارت جوشکاری آگاه باشد. بسیاری از اوقات همزمان با پیشرفت گرمای جوشکاری اندازه گیری های تصحیحی گرفته می شود تا مسائل کمتری بوجود آید.

 

آزمایش بین لایه ای . برای ارزیابی کیفیت جوش هنگام پیشروی عملیات جوشکاری،بهتر است که هر لایه بصورت چشمی آزمایش شود تا از صحت آن اطمینان حاصل شود.همچنین با این کار می توان دریافت که آیا بین پاسها بخوبی تمیز شده اند یا نه؟ با این عمل می توان امکان روی دادن ناخالصی سرباره در جوش پایانی را کاهش داد.بسیاری از این گونه موارد احتمالا در دستورالعمل جوشکاری اعمالی،آورده شده اند.

در این گونه موارد،بازرسی چشمی که در طول جوشکاری انجام می گیرد اساسا برای کنترل این است که ملزومات روش جوشکاری رعایت شده باشد.

 

بعد از جوشکاری. بسیاری از افراد فکر می کنند که بازرسی چشمی درست بعد از تکمیل جوشکاری شروع می شود.به هر حال اگر همه مراحلی که قبلا شرح داده شد،قبل و حین جوشکاری رعایت شده باشد،آخرین مرحله بازرسی چشمی به راحتی تکمیل خواهد شد.از طریق این مرحله از بازرسی نسبت به مراحلی که قبلا طی شده و نتیجتا جوش رضایت بخشی را بوجود آورده اطمینان حاصل خواهد شد. بعضی از مواردی که نیاز به توجه خاصی بعد از تکمیل جوشکاری دارند عبارتند از:

(1) ظاهر جوش بوجود آمده

(2) اندازه جوش بوجود آمده

(3) طول جوش

(4) صحت ابعادی

(5) میزان تغییر شکل

(6) عملیات حرارتی بعد از جوشکاری

هدف اساسی از بازرسی جوش بوجود آمده در آخرین مرحله این است که از کیفیت جوش اطمینان حاصل شود. بنابراین آزمون چشمی چندین چیز مورد نیاز می باشد.بسیاری از کدها و استانداردها میزان ناپیوستگی هایی که قابل قبول هستند را شرح می دهد و بسیاری از این ناپیوستگی ها ممکن است در سطح جوش تکمیل شده بوجود آیند.

 

ناپیوستگی ها . بعضی از انواع ناپیوستگی هایی که در جوشها یافت می شوند عبارتند از:

(1) تخلخل

(2) ذوب ناقص

(3) نفوذ ناقص در درز

(4) بریدگی(سوختگی) کناره جوش

(5) رویهم افتادگی

(6) ترکها

(7) ناخالصی های سرباره

(8) گرده جوش اضافی(بیش از حد)

 

در حالی که ملزومات کد امکان دارد مقادیر محدودی از بعضی از این ناپیوستگی ها را تایید نماید ولی عیوب ترک و ذوب ناقص هرگز پذیرفته نمی شود.

برای سازه هایی که تحت بار خستگی و یا سیکلی (Cyclic) می باشند، خطر این ناپیوستگی های سطحی افزایش می یابد. در اینگونه شرایط،بازرسی چشمی سطوح ،پر اهمیت ترین بازرسی است که می توان انجام داد.

وجود سوختگی کناره (Undercut)،رویهم افتادگی(Overlap) و کنتور نامناسب سبب افزایش تنش می شود؛ بار خستگی می تواند سبب شکستهای ناگهانی شود که از این تغییر حالتهایی که بطور طبیعی روی می دهد، زیاد می شود.به همین خاطر است که بسیاری اوقات کنتور مناسب یک جوش می تواند بسیار با اهمیت تر از اندازه واقعی جوش باشد،زیرا جوشی که مقداری از اندازه واقعی کمتر باشد،بدون ناخالصی ها و نامنظمی های درشت،می تواند بسیار رضایت بخش تر از جوشی باشد که اندازه کافی ولی کنتور ضعیفی داشته باشد.

برای تعیین اینکه مطابق استاندارد بوده است ،بازرس باید کنترل کند که آیا همه جوشها طبق ملزومات طراحی از لحاظ اندازه و محل(موقعیت) صحیح می باشند یا نه؟اندازه جوش گوشه ای(Fillet) بوسیله یکی از چندین نوع سنجه های جوش برای تعیین بسیار دقیق و صحیح اندازه تعیین می شود.

در مورد جوشهای شیاری(Groove) باید از لحاظ گرده جوش مناسب دو طرف درز را اندازه گیری کرد.بعضی از شرایط ممکن است نیاز به ساخت سنجه های جوش خاص داشته باشند.

 

عملیات حرارتی بعد از جوشکاری. به لحاظ اندازه،شکل، یا نوع فلز پایه ممکن است عملیات حرارتی بعد از جوش در روش جوشکاری اعمال شود.این کار فقط از طریق اعمال حرارت(گرما) در محدوده دمایی بین پاس یا نزدیک به دمای آن ،صورت می گیرد تا از لحاظ متالورژیکی خواص جوش بوجود آمده را کنترل نمود. حرارت دادن در درجه حرارت دمای بین پاس،ساختار بلوری را به استثناء موارد خاص تحت تاثیر قرار نمی دهد.بعضی از حالات ممکن است نیاز به عملیات تنش زدایی حرارتی داشته باشند.بطوری که قطعات جوش خورده بتدریج در یک سرعت مشخص تا محدوده تنش زدایی تقریبا °F1100 تا F °1200 (590 تا 650 درجه سانتی گراد) برای اکثر فولادهای کربنی گرما داده می شود.

بعد از نگهداری در این دما به مدت یک ساعت برای هر اینچ از ضخامت فلز پایه،قطعات جوش خورده تا دمای حدود °F600 (315 درجه سانتی گراد) در یک سرعت کنترل شده سرد می شود. بازرس در تمام این مدت مسئولیت نظارت بر انجام کار را دارد تا از صحت کار انجام شده و تطابق با ملزومات روش کار اطمینان حاصل نماید.

 

آزمایش ابعاد پایانی. اندازه گیری دیگری که کیفیت یک قطعه جوشکاری شده را تحت تاثیر قرار می دهد صحت ابعادی آن می باشد. اگر یک قسمت جوشکاری شده بخوبی جفت و جور نشود،ممکن است غیر قابل استفاده شود اگرچه جوش دارای کیفیت کافی باشد.

حرارت جوشکاری ، فلز پایه را تغییر شکل داده و می تواند ابعاد کلی اجزاء را تغییر دهد.بنابراین، آزمایش ابعادی بعد از جوشکاری ممکن است برای تعیین متناسب بودن قطعات جوشکاری شده برای استفاده موردنظر مورد نیاز واقع شود.
__________________
 

ضرورت تست جوش

 


ضرورت تست جوش

با گذشت 50 سال از استفاده از جوش در ساختمان دهه اخیر(80-1370)از نظر تعداد ساختمانهایی که با سازه های فولادی طراحی و اجرا شده اند کاملا استثنایی به شمار می آید.در نیمه دوم این دهه دهها هزار سازه فولادی در تهران و شهرهای بزرگ ایرن به ناگهان همانند قارچ سر از زمین برآورد.گسیل سرمایه ها به سوی ساخت و ساز شهری و تبدیل ساخت سرپناه به یک ماشین سرمایه گذاری جهت سودهای کلان باعث گردید تا رعایت اصول فنی و ایمن سازی ساختمانها در برابر زلزله در برابر منفعت طلبی بسیاری از صاحبکاران عملا مورد توجه قرار نگیرد.از طرف دیگر حجم عظیم ساخت و ساز نیروی انسانی زیادی اعم از مهندس و تکنسین و جوشکارماهر احتیاج داشت که دراثر کمبود نیروهای متخصص و یا عدم کنترل پروژه ها توسط افراد متخصص راه برای ورود افراد غیرمتخصص به این جرگه هموارگردید.تمامی این مسایل دست به دست هم داد تا طرح و اجرای ساختمانهای فولادی آنچنان که باید از کیفیت مطلوبی برخوردار نباشد.تخریب کلی ساختمانهای فولادی در زلزله منجیل موید پایین بودن کیفیت ساختمانهای فولادی کشور می باشد. از میان تمامی عوامل دخیل در طرح و ساخت سازه های فولادی اتصالهای جوشی از نارساییهای بیشتری برخوردارند. علل اصلی پایین بودن کیفیت جوش درساخت و سازهای شهری را می توان به صورت زیر بیان نمود :

1- عدم انطباق اجرای معمول سازه های فولادی با آیین نامه ها و دستورالعملها

2- کیفیت پایین جوش به علت عدم آموزش کلاسیک کافی در این زمینه برای جوشکاران و مهندسان

3- نبود نظارت اصولی و دقیق بر اجرای جوشکاری در ساختمانهای شهری در کشور

4- عدم طرح دقیق اتصال جوشی با توجه به عملکرد مورد نظرآنها

در بسیاری از موارد طرز اجرای متداول جوش باجزییات ارایه شده در آیین نامه تطابق ندارد.این موارد ناشی از موارد متعددی است که از میان آنها به موارد زیر می توان اشاره کرد:

الف) آشنا نبودن مهندسین سازه به مسایل اجرایی و در نتیجه ارایه نقشه ها وجزییات غیرقابل اجرا

ب) گران تر بودن هزینه اجرای جزییات آیین نامه نسبت به روش سنتی اجرا

پ)آگاه نبودن کارفرما و یا مهندس مجری طرح به جزییات آیین نامه و عدم توانایی در تمیز دادن حالات مختلف از یکدیگر

بعد از اجباری شدن آیین نامه2800(1368) اهمیت وجود سیستم مقاوم در برابر زلزله از یک طرف و محدودیتهای معماری برای استفاده از سیستم مهاربندی از طرف دیگر باعث استفاده روزافزون از سیستم قاب خمشی در جهت عرضی ساختمانها شد.در این سیستم اتصال تیر به ستون از نوع گیردار بوده یعنی باید توانایی انتقال برش و لنگراز تیر به ستون وجود داشته باشد.در این نوع اتصالات از ورقهای بالاسری و زیرسری که در محل اتصال به ستون برای ایجاد جوش نفوذی کامل خورده است استفاده می شود. اما از آنجاییکه متاسفانه عملیات جوشکاری در محل کارگاههای ساختمانی و نه در محل کارخانه صورت می گیرد کنترل کیفیت جوش بخصوص در هنگام مونتاژ درارتفاع زیاد از سطح زمین حتی به صورت عینی(Visual) امکان پذیر نمی باشد. همچنین معمولا در محل اتصال ورق به ستون به جای جوش نفوذی از جوش گوشه استفاده می شود در نتیجه هنگام زلزله این نقاط علاوه بر تحمل نیروی کمتر در حالت تردشکن گیسخته خواهد شد. زمانی که در یک عضو فشاری ازدومقطع در کنار یکدیگر استفاده می شود باید هم پایداری کل عضوبه عنوان یک المان و هم پایداری تک تک مقاطع کنترل شود تاخیچکدان تحت تاثیر نیروی فشاری به طور جداگانه دچار کمانش نشوند.برای این منظور این مقاطع باید در فواصل مشخص به یکدیگر متصل شوند تاطول آزاد آنها کاهش یابد. بسیاری از اوقات بادبندهای دوبل در طول خود به یکدیگر وصل نمی شوند و در نتیجه دومقطع بایکدیگر عمل نمیکنند و بار بحرانی عضو کمتر از مقداری است که مهندس سازه در محاسبات خود منظور نموده است. مبحث دهم مقررات ملی ساختمان حداکثر فاصله بین جوش دومقطع در ستونهای ترکیبی را مقرر نموده است.اما در موارد زیادی مشاهده می شود که فاصله بین جوش ستونها بیشتراز این مقدار می باشد

 

 


خطاهای جوشكاری اتصالات در ساختمانهای فولادی

خطاهای جوشكاری اتصالات در ساختمانهای فولادی

سید مهدی زهرائی

استادیار گروه عمران دانشكده فنی دانشگاه تهران

و مدیر بخش مهندسی سازه مركز تحقیقات ساختمان و مسكن

 

 

چكیده

با و جود تجربه تلفات و خسارات سنگین زلزله های اخیر مانند زلزله های منجیل و بم ، احتمال وقوع زمین لرزه های بزرگ در بیشتر مناطق پر جمعیت كشور و نیاز جدی به اعمال كنترل كیفی در طراحی و اجرای ساختمانها ، هنوز توجه كافی به ساخت و ساز صحیح نشده است . مشكل اصلی آسیب پذیر ی لرزه ای ساختمانها، كم توجهی

به دانش فنی و دستور العملهای آیین نامه های موجود در مراحل اجرایی ساختمانها می باشد . بیشتر ساختمانهای كوچك مسكونی فاقد محاسبات سازه ای و جزئیات اجرایی لازم بوده و با نظارت صحیح مهندسین ساختمانی كه دانش فنی لازم را دارند ساخته ن می شوند و احداث آنها توسط پیمانكاران غیر حرفه ای و فاقد صلاحیت لازم

انجام می گیرد.

ساختمانهای فولادی بخش قابل توجهی از ساخت و ساز در ایران را تشكیل می دهدو سهم بزرگی از مشكلات اجرایی آنها به خطاها و ضعفهای متنوع جوشكاری بر می گردد. جوشكاری به عنوان مهمتری ن مسئله اتصالات در اجرای یك ساختمان فلزی بایستی مورد توجه قرار گیرد و روشهای مختلف كنترل كیفیت جوش دراین خصوص بكار گرفته شود . در این مقاله، ضمن مروری بر خطاها و عیبهای معمول جوشكاری در اجرای ساختمانهای فولادی، به اختصار روشهای بازرسی و كنترل كیفیت جوش به م نظور ترویج فرهنگ صحیح جوشكاری ارائه میگردد.

 

كلید واژه ها: ساختمان فولادی، جوشكاری، معایب جوش، كنترل كیفیت جوش.

 

١- مقدمه

با وجود تجربه تلفات و خسارات سنگین زلزله های اخیر مانند زلزله های منجیل و بم (تصویر ١)، احتمال جدی وقوع زمین لرزه های بزرگ در بیش تر مناطق پر جمعیت كشور و نیاز جدی به اعمال كنترل كیفی در طراحی و اجرای ساختمانها ، متاسفانه هنوز توجه كافی به ساخت و ساز صحیح نشده است . از نظر علم مهندسی زلزله، در حال حاضر ساخت بناهای مقاوم در برابر زلزله امكان پذیر است ، لیكن عم ً لا به دلیل یكسری مشكلات اجر ائی رسیدن به ساختمانهای مقاوم تضمین نمی گردد [ ١و ٢ ].

 

 

مشكل اصلی آسیب پذیری لرزه ای ساختمانها حتی نمونه های جدید الاحداث در ایران، عدم استفاده صحیح از دانش فنی در مراحل طراحی و اجرا می باشد. دستورالعملهای اتصالات جوشكاری شده و ضوابط طراحی ساختمانهای فولادی، گاهی در طراحی و اجرا سهل انگاری می شود. لذا بایستی سطح معلومات فنی این افراد افزایش یافته و نیز مكانیزمی برای اعمال قاطعیت اجرایی و كنترل امر در نظرگرفته شود و البته طوری كه حقوق مهندس ناظر حفظ شده و مسئولیتها به درستی تقسیم گردد[ ١ ].

ساختمانهای فولادی بخش قابل توجهی از ساخت و ساز در ایران را تشكیل م یدهند و یكی از مهمترین موضوعات درهر ساختمان فولادی، كنترل جوشكاری آن میباشد (تصاویر ٢ و ٣).اهمیت این امر در زلزله های .( اخیر نشان داده شده است كه خسارات اساسی پس از بریدن جوش اتصال عضو ساز های پدید م یآید(شكل ٤ )

 

 

 

 

جوشها درهمه بخشها بایستی منطبق بر اطلاعات نقشه بوده و از لحاظ بعد و طول جوش (شكل ٥) و كنترل كیفیت لازم بررسی گردد. در استاندارد ٢٨٠٠ ، آزمایشات اولتراسونیك و رادیوگرافی برای كنترل اتصالات جوشی قابهای خمشی ویژه اجباری شده است[ ٣] كه البته بسته به تشخیص مهندس ناظر در سایر حالات حتی در ساختمانهای معمولی نیز باید انجام گردد. در این مقاله، ضمن مروری بر عیبهای معمول جوشكاری در اجرای ساختمانهای فولادی، روشهای بازرسی و كنترل كیفیت جوش ارائه میگردد.

 

 

 

 

 

 

٢. عیبها و ناپیوستگی های معمول در جوشكاری

یكی از مهمترین وظایف بازرس یا تیم كنترل كیفی جوش، ارزیابی حقیقی جوشها به منظور بررسی مناسب بودن آنها در شرایط بهره برداری و در واقع تعیین هر گونه كمبود و نیز نامنظمی درجوش یا قطعه جوشكاری شده كه عمومًا ناپیوستگی نامیده می شود م یباشد. در حالیكه یك ناپیوستگی، هر گونه اختلال در ساختار یكنواخت را بیان می كند، یك عیب ناپیوستگی ویژه است كه مناسب بودن سازه یا قطعه را زیر سئوال می برد. شكل ناپیوستگی را میتوان به دو گروه كلی خطی و غیر خطی تقسیم نمود. ناپیوستگی های خطی طولی به مراتب بیش از پهنا دارند. زمانیكه در جهت عمود برتنش اعمالی قرار گیرند، یك ناپیوستگی خطی نسبت به غیر خطی شرایط بحرانی تری را ایجاد می كند، چرا كه احتمال اشاعه و در نهایت تخریب آن بیشتر خواهد بود[ ٤ ].

 

٣. ناپیوستگیهای فلز جوش و فلز پایه

1-3. تركها

بحرانی ترین ناپیوستگی ها، تركها هستند . شرایط اضافه بار باعث ایجاد تركها و تمركز تنش می شود . یك روش گروه بندی تركها با مشخص كردن آنها به صورت گرم یا سرد است . همچنین تركها را میتوان توسط جهت آنها نسبت به محور طولی جوش توصیف نمود . تركهای طولی بعلت تنشهای انقباضی عرضی جوشكاری یا تنشهای سرویس ایجاد می شوند . تركهای عرضی عمومًا به علت اثر تنشهای انقباضی طولی جوشكاری روی جوش یا فلز پایه با انعطاف پذیری كم ایجاد می شوند (شكل ٦). انواع مختلف ترك با توصیف دقیق موقعیتهای آنها نسبت به اجزا مختلف شامل : تركهای گلویی، ریشه، كناره، چاله جوش، زیرگرده منطق ه متاثر از حرارت و فلز پایه هستند .

تركهای گلویی كه از میان گلویی جوش یا كوتاهترین مسیر درسطح مقطع جوش گسترش می یابد ، از نوع تركهای طولی بوده واغلب در طبقه بندی ترك گرم قراردارند.

 

 

 

 

 

 

ركهای ریشه در فلز پایه یا در خود جوش نیز در زمره تركهای طولی هستند . تركهای كناره جوش در فلز پایه ایجاد شده و در كناره جوش توسعه می یابند . تركهای چاله جوش درنقطه پایانی ردیفهای منفرد جوش در صورت عدم مهارت جوشكار ایجاد می شوند . دسته بعدی تركها، ترك زیر جوش به علت حضورهیدروژن است . این نوع ترك بجای فلز جوش در ناحیه تحت تاثیر حرارت به موازات خط ذوب واقع هستند.

 

٢. ذوب و نفوذ ناقص -٣

طبق تعریف، ذوب ناقص یك ناپیوستگی درجوش است كه ذوب شدن بین فلز جوش وسطوح ذوب و یا لایه های جوش رخ نداده باشد . بعلت خطی بودن و انتهای نسبتًا تیزآن، ذوب ناقص از ناپیوستگی های بارز درجوش است و در وضعیتهای مختلف در منطقه جوش تشكیل می شود . نفوذ ناقص معرف حالتی است كه فلز جوش به طور كامل در سراسر ضخامت ورق گسترده نشده باشد . موقعیت این عیب در مجاورت ریشه جوش است . ذوب و نفوذ ناكافی به علت عدم مهارت جوشكار، شكل نامناسب اتصال یا آلودگی اضافی ایجاد می شود.

 

٣. سرباره های محبوس شده -٣

مناطقی در سطح مقطع یا در سطح جوش هستند كه سرباره محافظ حوضچه جوش به طور مكانیكی درون فلز منجمد شده محبوس می شود. این سرباره منجمد شده بخشی از مقطع جوش را نمایش می دهد كه فلز جوش بخوبی ذوب نم ی شود. این پدیده خود سبب ایجاد بخشی ضعیف در نمونه خواهد شد . در حقیقت سرباره های

محبوس شده اغلب درارتباط با ذوب ناقص هستند.

 

٤. تخلخل -٣

این نوع ناپیوستگی درخلال انجماد جوش در اثر حبس گاز ایجاد می شود . بنابراین تخلخل را بسادگی میتوان، حفره های گاز درون فلز ج وش منجمد شده دانست . به علت طبیعت كروی شكل آنها، تخلخل كمترین خطر را در میان دیگر ناپیوستگی ها داراست ولی در زمانیكه جوش باید تحمل فشارهای بالا را داشته باشد حضور تخلخل خطرناك خواهد بود [ ٦]. منابع مختلفی برای حضور رطوبت یا آلودگی وجود دارد كه میتوان الكترود فلز پایه، گازمحافظ یا محیط اطراف را در این میان نام برد، تغییر درتكنیك جوشكاری نیز می تواند سبب ایجاد تخلخل شود.

 

٥. بریدگی كنار جوش -٣

بریدگی كنار جوش یك ناپیوستگی سطحی است كه در فلز پایه مجاور فلز جوش رخ میدهد . در شرایطی عیب را داریم كه فلز پایه شسته شد ه ولی با فلزی پركننده جبران نمی شود . نتیجه ، ایجاد یك شیار خطی با شكلی نسبتًا تیز است كه درفلز پایه تشكیل می شود . این عیب بعلت سطحی بودن ماهیت آن برای بارگذاری خستگی خطرناك است. بریدگی كنار جوش عمومًا به علت تكنیك جوشكاری نامناسب ایجاد می گردد ، به ویژه اگ ر سرعت حركت جوش زیاد باشد . علاوه بر این اگر گرمای جوشكاری بسیار بالا باشد می تواند سبب ذوب شدن بیش ازحد فلز پایه گردد.

 

٦. پرشدن ناقص -٣

این مورد مشابه بریدگی كنار جوش، یك ناپیوستگی سطحی است كه به علت كمبود ماده در مقطع عرضی ایجاد می شود. تنها تفاوت دراین میان این است كه پرشدن ناقص در فلز جوش ولی بریدگی كنار جوش درفلز پایه یافت می شود . به بیان ساده ، پرشدن ناقص ، زمانی رخ می دهد كه فلز پركننده به اندازه كافی برای پركردن اتصال جوش در دسترس نباشد (شكل ٧). مشابه بریدگی كنار جوش، پرشدن ناقص نیز هم در سطح رویی و هم در ریشه جوش ظاهر می شود . دلیل اولیه پرشدن ناقص، تكنیك غلط جوشكاری است . مثلا سرعت زیاد جوشكاری اجازه پرشدن اتصال و هم سطح شدن آن با فلز را نمی دهد.

 

 

٧. سررفتن -٣

نوع دیگر ناپیوستگی سطحی جوش كه از تكنیك نامناسب جوشكاری (سرعت جوشكاری خیلی آرام ) ناشی می شود، سررفتن است كه در آن ، فلز جوش روی فلز پایه مجاورش سر می رود و دركناره جوش، شیاری تیز را ایجاد می نماید . به علاوه اگر مقدار سررفتن به اندازه كافی زیاد باشد می تواند تركی را كه از این تمركز تنش ایجاد می شود را مخفی نماید.

 

٨. تحدب بیش از حد -٣

این ناپیوستگی مختص جوشهای گوشه است و طبق تعریف تحدب عبارت از حداكثر فاصله از رویه محدب یك جوش گوشه تا خط واصل بین كناره های جوش است . از نقطه نظراستحكام مقدار تحدب در جوش گوشه ضروری است ولی اگر از حدی بیشتر باشد، به عنوان یك عیب تلقی می شود. این مطلب هم از نقطه نظر اقتصادی (مصرف فلز پركننده بیشتر ) و هم از نظر حضور مناطق تیز اطراف جوش به خصوص در بارگذاری خستگی مطرح می شود. دلیل ایجاد تحدب، آرام بودن سرعت جوشكاری یا تكنیك ناصحیح جوشكاری است.

 

٩. لكه قوس و پاشش -٣

لكه های قوس درنتیجه شرو ع قوس عمدًا یاتصادفی روی سطح فلز پایه دور از اتصال به وجود میآیند . در اثر این رخداد، منطقه ای متمركز شده از سطح فلز پایه ذوب شده و سریعًا سرد و شكننده می شود . پاشش همان ذرات فلزی پراكنده ناشی از جریان بالای جوشكاری هستند كه در تشكیل جوش نقشی ندارند . از نقط ه نظر بحرانی بودن، پاشش ممكن است زیاد مهم تلقی نشود، ولی درهر حال مقادیر زیاد پاشش میتوانند گرمای موضعی زیادی را به سطح فلز مشابه با اثر لكه قوس ایجاد كنند و حتی سبب تشكیل ناحیه تحت تاثیر حرارت شوند.

 

١٠ . اعوجاج -٣

خمیدگی یا اعوجاج از مشكلات مهم جوشكاری اس ت كه باید برطرف گردد . این مسئله در اثر انقباض كه به هنگام گرم و سرد شدن پس از عملیات جوشكاری در فلز پایه و جوش بوجود می آید ، شكل می گیرد . برای كنترل اعوجاج باید شرایط لازم برای جوشكاری شامل كنترل قبل، حین و بعد از جوشكاری تامین گردد.

 

١١ . تورق و پارگی سراسری -٣

این ناپیوستگی ویژه مربوط به فلز پایه است . تورق در اثر حضور آلودگی و ناخالصی غیر فلزی موجود درزمان تولید فولاد ایجاد می شود . این ناخالصی ها به طور طبیعی اكسیدی هستند كه در زمانیكه فولاد هنوز مذاب است تشكیل شده و در خلال عملیات بعدی نورد كشیده شده و موج ب تورق می شوند. نوع دیگر ناپیوستگی مربوط به پارگی سراسری است و زمانی رخ می دهد كه در جهت تمام ضخامت دراثر جوشكاری تنشهای انقباضی بزرگی ایجاد شده باشد . پارگی عمومًا موازی سطح نورد شده زیر فلز پایه و معمولا موازی مرز ذوب جوش رخ می دهد .

پارگی سراسری یك ناپیوستگی است كه مستقیمًا به طرز قرارگیری اتصال مرتبط می شود.

 

١٢ . جابجا شدن و ناپیوستگی های ابعادی -٣

دراثر سواركردن و مونتاژ غلط اجزای مورد جوش در كنار یكدیگر ، جابجایی بصورت هم محور نبودن دو سطح قطعه كار در جوشهای لب به لب است كه در مواردی با برشكاری رفع می شود، اما در بیشتر مواقع باید جوش را بریده و مجددًا عملیات جوشكاری بادقت تكرار شود . ناپیوستگی های ابعادی، نقائص شكل یا ابعاد هستند و هم درجوش و هم در سازه جوش شده بروز می كنند.

 

٤. آزمایشهای جوش

 

١. ارزیابی جوشكار -٤

آزمونی كه صلاحیت جوشكار را برای اجرای ضوا بط آیین نامه ای تایید می كند، آزمایش تشخیص صلاحیت یا ارزیابی جوشكار و یا آزمون كیفیت اجرا خوانده می شود . این ارزیابی مشخص می كند كه آیا جوشكار دانش و مهارت لازم را در بكارگیری و اعمال دستورالعمل جوشكاری مدود در رابطه با رده بندی كاری خود دارد یاخیر . ارزیابی جوشكار ممكن است با تجهیزات جوشكاری دستی و یا با تجهیزات جوشكاری تمام اتوماتیك انجام شود .

 

- روشهای آزمایشی كه كیفیت یك جوش را تعیین می كند، در سه طبقه بندی بسیار وسیع قرار می گیرد . ١- آزمایش های غیر مخرب، ٢- آزمایشهای مخرب و ٣- بازرسی عینی[ ٦و ٥ ]

 

٢. آزمایشهای غیر مخرب -٤

هدف از این آزمایشها، بازرسی و تشخیص عیوب مختلف جوش (سطحی وعمیق) و تاثید آن می باشد، بدون اینكه قطعه جوش داده شده غیر قابل استفاده شود . اگر آزمایش نشان دهد كه محلی از جوش معیوب است می توان از طرفین محل مذكور به اندازه لازم برداشته وبا جوش مجدد اتصال كاملی به دست آورد [ ٥ ].

 

1-2-4. آزمون ذرات مغناطیسی

آزمون ذرات مغناطیسی یكی از آسانترین آزمایشهای غیر مخرب جوشكاری است . این روش جوش را برای معایبی از قبیل تركهای سطحی، ذوب ناقص، تخلخل، بریدگی كنار جوش، نفوذ ناقص ریشه جوش و اختلاط سرباره كنترل م ی كند . این آزمایش محل تركهای داخلی و سطحی بسیار ریز را برای رویت با چشم غیر مسلح آشكار میكند . قطعه مورد آزمایش با استفاده از جریان الكتریكی، یا قراردادن آن در داخل یك سیم پیچ مغناطیسی می گردد . سطح مغناطیسی شده قطعه با لایه نازكی از یك گرد مغناطیسی نظیر اكسید آهن قرمز پوشیده می شود و این لایه گرد در صورت وجود یك عیب سطحی یا داخلی در داخل حفره یا ترك مربوطه فرو می رود.

 

٢. بازرسی با مواد نافذ -٢-٤

بازرسی با مواد نافذ یكی از شیوه های غیر مخرب برای محل یابی معایب سطحی می باشد . سطح مورد بازرسی باید ابتدا از لكه های روغن، گریس و مواد ناخالص و خارجی تمیز شود . سپس ماده رنگی مورد نظر بر روی سطح پاشیده شده و در داخل تركها و سایر ناهمواریهای نفوذ می كند . رنگ اضافی از روی سطح پاك شده و سپس یك ماده فوق العاده فرار حاوی ذرات ریز سفیدرنگ بر روی سطح پاشیده می شود . تبخیر مایع فرار باعث برجای ماندن گرد خشك سفید رنگ بر روی ماده قرمز نفوذ كرده در ترك می گردد و بر اثر عمل مویینگی، ماده قرمز از ترك بیرون كشیده شده و پودر سفید كام ً لا قرمز می شود.

 

٣. آزمون فراصوتی -٢-٤

آزمون فراصوتی قادر به تشخیص معایب داخلی بدون نیاز به تخریب ق طعه جوش شده می باشد . موج های فراصوتی از داخل قطعه مورد آزمایش عبور داده می شوند و با هرگونه تغییر درتراكم داخلی قطعه منعكس می شوند. امواج منعكس شده (پژواك ها ) به صورت برجستگی هایی نسبت به خط مبنا، بر روی صفحه نمایش دستگاه ظاهر می شوند . هنگامی كه عیب یا ترك داخلی توسط واحد جست و جو پیدا شود تولید ضربای سومی می كند كه بین ضربان اول و دوم بر روی صفحه نمایش ثبت می شود (شكل ٨). بنابراین مشخص می شود كه این عیب بین سطوح بالاو پایین مصالح (در داخل جسم مصالح ) می باشد.

 

 

٤. آزمایش پرتونگاری -٢-٤

پرتونگاری یكی از روشهای آزمایش غیر مخرب است كه نوع و محل عیوب داخلی و بسیار ریز جوش را نشان میدهد. پرتو رادیویی در ضخامت فلز نفوذ كرده و پس از عبور این ضخامت لكه ای بر روی صفحه فیلم ایجاد می كند. میزان جذب پرتوهای رادیویی توسط مواد مختلف متفاوت است . نفوذ گل، حفره گازی، تركها، بریدگی های كناره جوش و قسمتهای نفوذ ناقص جوش تراكم كمتری نسبت به فولاد سالم دارند . بنابراین در حوالی این قسمتها پرتو بیشتری به سطح فیلم می رسد و عیوب فلز جوش، به صورت لكه های تاریكی بر روی فیلم ثبت می شوند[ ٥ ].

 

٣. آزمایشهای مخرب -٤

این آزمایشهای مكانیكی نمونه جوش شده جهت تعیین مقاومت و سایرخواص مكانیكی ، نسبتًا ارزان قیمت و

بسیار كاربردی هستند . به همین جهت در سطح وسیعی برای ارزیابی وتایید دستوالعمل جوشكاری و صلاحیت

جوشكار به كار می روند.

 

 

٥. نتیجه گیری

ساختمانهای فولادی بخش قابل توجهی از ساخت و ساز در ایران را تشكیل می دهند و یكی از مهمترین موضوعات درهر ساختمان فولادی بویژه از نقطه نظر مقاومت لرزه ای، كنترل جوشكاری آن میباشد . جوشها درهمه بخشها بایستی منطبق بر اطلاعات نقشه بوده و از لحاظ بعد و طول جوش و كنترل كیفیت لازم بررسی (NDT) گردد. دراین خصوص حتی ممكن است در یك ساختمان فولادی كوچك به انجام آزمایشات غیر مخرب بر روی جوش نیاز باشد . در استاندارد ٢٨٠٠ ، آزمایشات اولتراسونیك و رادیوگرافی برای كنترل اتصالات جوشی قابهای خمشی وی ژه اجباری شده است كه البته بسته به تشخیص مهندس ناظر در سایر حالات نیز انجام می گیرد

logo-samandehi