روش های مخرب تست جوش، بخش دوم

ادامه مطلب روش های مخرب تست جوش:

6- تست خزش:

تست خزش معمولا به صورت کششی انجام می شود و نمونه های آزمایش نیز شکلی مشابه نمونه های تست کشش دارند. نمونه های تست خزش کششی، مقطع گرد یا مستطیلی دارند ولی اندازه آنها استاندارد نشده است. دستگاه تست خزش باید قابلیت اعمال نیروی کششی ثابتی را داشته باشد و کوره ای مناسب برای حفظ دمای نمونه آزمایش در اختیار باشد. ماشین تست خزش کششی طوری طراحی می شود که نمونه به صورت قائم در آن قرار گیرد و معمولا نیروی محوری به گیره های نمونه توسط یک سیستم اهرم و بار مرده آویختن وزنه اعمال می شود، نتایج آزمون خزش تا حدودی دارای پراکندگی است. بنابراین معقول نیست که برای یک دما و تنش به خصوص فقط به نتایج تنها یک آزمون اکتفا شود. می توان گفت که برنامه ریزی و انجام تست خزش بسیار پرهزینه است و علاوه بر این انجام آن نیاز به زمان طولانی دارد.

7- تست خستگی:

تست خستگی (Fatigue) هم نوعی تست مخرب است که در آزمایشگاه معمولا براساس چرخه بارگذاری یکنواخت که به صورت تناوبی تکراری و یا نوسانی اعمال می شوند انجام می گردد. دستگاه های متنوعی برای انجام تست خستگی طراحی شده اند ولی برای نمونه آزمایش استانداردی وجود ندارد. نتایج تست خستگی معمولا به صورت منحنی های S-logN نمایش داده می شوند و مهم است که ضمن گزارش نتایج، روش اعمال تنش، نوع ماشینی که به کار گرفته شده، اندازه های نمونه آزمایش و بسامد چرخه آزمایش نیز گزارش شوند.

8- آزمون سختی:

آزمون سختی (سختی، مقاومت یک جسم در برابر ورود یک جسم خارجی به درون آن می باشد) برای سنجش و مقاومت سایشی فلز جوش بوده و در مواردی که هزینه و سرعت عمل مهم است به جای آزمون کشش نیز استفاده می شود تا مقاومت کششی به صورت تقریبی به دست آید. برای محاسبه سختی مواد روش های مختلفی وجود دارد که در زیر به سه روش آن اشاره می شود.

1-8) روش برینل:

در این روش یک ساچمه فولادی سخت شده با قطر معین، نیروی مشخصی را بر روی سطح قطعه وارد می کند، پس از برگشت ساچمه و حذف نیرو، قطر فرورفتگی بر روی قطعه اندازه گیری می شود. سختی قطعه از طریق فرمول و یا جداول استاندارد محاسبه می گردد.

2-8) روش ویکرز:

برای اندازه گیری سختی در این روش یک هرم با قاعده مربع و زاویه راس ۱۳۶ درجه به کار می رود. پس از اعمال نیرویی حدود ۱۳۰ کیلوگرم بر سطح، اثری به شکل لوزی بر روی سطح باقی می ماند. با اندازه گیری دو قطر این لوزی به کمک میکروسکوپ مخصوص و با کمک فرمول عدد سختی به دست می آید. این روش به علت استفاده از میکروسکوپ برای اندازه گیری روشی دقیق بوده که برای اجسام مختلف از آن استفاده می شود اما فقط در مورد قطعاتی کاربرد دارد که ضخامت قطعه مورد آزمایش از ۱/۵ برابر قطر بزرگ فرو رونده بزرگتر باشد.

3-8) روش راکول:

این روش براساس سختی فلز پایه دارای سطوح مختلفی مانند HRB ،HRA و HRC می باشد. این روش آزمون بسیار کاربردی است چرا که سرعت انجام آن زیاد است و عدد سختی را می توان مستقیم و طبق استاندارد از روی دستگاه قرائت نمود علاوه بر آن نیازی به پولیش سطح نیز وجود ندارد. برای انجام این آزمون از یک گلوله فلزی با قطرهای مختلف یا مخروط الماسی با زاویه راس ۱۲۰ درجه استفاده می شود در شروع تست، نیروی اندکی معادل ۱۰ کیلوگرم بر روی نمونه وارد می شود تا از تماس کامل قطعه فرو رونده اطمینان حاصل شود سپس براساس مقدار سختی نمونه و جنس نیروی اصلی ۶۰، ۱۰۰ و ۱۵۰ کیلوگرم بر روی سطح وارد می شود.

9- آزمون شیمیایی جوش:

قطعه تست های شیمیایی به طور کلی برای تایید ترکیب شیمیایی یا مقاومت در برابر خوردگی پایه و فلزهای جوش استفاده می شوند. علاوه بر این تحلیل شیمیایی فلز جوش می تواند نشان دهد که جوشکاری نتایج مورد انتظار را به همراه داشته است یا اجزا نامطلوبی را به فلز جوش اضافه کرده است. آزمون های شیمیایی جوش به سه گروه زیر تقسیم بندی می شوند.

1-9) آزمون قابلیت خوردگی:

تست های خوردگی، قابلیت جوش برای مقابله در برابر محیط خورنده را در طول دوره بهره برداری (سرویس) نشان می دهند. به علت هزینه و زمان معمولا مقاومت جوش در برابر خوردگی را نمی توان تحت شرایط واقعی بهره برداری سرویس تست کرد. بنابراین تست های تسریع خوردگی که تحت شرایط آزمایشگاهی انجام می شوند ارائه شده اند، مراحل کلی در اجرای آزمون قابلیت خوردگی به شرح زیر می باشد.

1- آماده سازی نمونه های آزمایش

اولین مرحله در تمامی آزمون های خوردگی آماده سازی نمونه های آزمایش است. نمونه های آزمون می توانند به صورت مربع مستطیل و یا دیسکی باشند اما برای راحتی بیشتر، معمولا نمونه ها به صورت دیسکی در نظر گرفته می شوند. از نظر ابعادی نمونه هایی با ضخامت یک ششم تا یک هشتم و با عرض ۱ اینچ و طول ۲ اینچ یا بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند پس از تهیه نمونه ها نوبت به آماده سازی اولیه سطح آنها فرا می رسد که این کار با عملیات سمباده زنی، سنگ زنی، اسیدشویی و ... انجام می شود.

2- اندازه گیری سطح و وزن نمونه ها پس از آماده سازی اولیه نمونه ها باید سطح و وزن آنها به دقت اندازه گیری شوند. در واقع دقت آزمایش تا حد زیادی بستگی به دقت اندازه گیری اولیه نمونه ها دارد. توجه داشته باشید که سطح نمونه مورد آزمایش با حجم محلول مورد استفاده می بایست متناسب باشد.

3- چربی زدایی نمونه ها

سطح نمونه های مورد آزمایش باید عاری از هر گونه چربی و آلودگی خارجی باشند. این کار معمولا با استفاده از استون و برخی مواقع استفاده از دستگاه التراسونیک انجام می شود. در صورتی که بلافاصله آزمایش پس از این مرحله انجام نشود باید نمونه ها تا زمان انجام آزمایش در دسیکاتور قرار گیرند.

4- قرار دادن نمونه در شرایط آزمایش

پس از آماده سازی کامل نمونه ها نوبت به شبیه سازی خوردگی نمونه ها در شرایط آزمایشگاهی فرا می رسد جهت قرار دادن نمونه ها در محلول خورنده به موارد زیر توجه داشته باشید.

- محیط خورنده باید در تماس کامل با نمونه باشد.

- اگر برای نگهداری نمونه در محلول از گیره استفاده می کنید نباید در زمان اجرای آزمایش از بین برود.

- می بایست تمامی نقاطی که در آنها امکان برقراری اتصال بین دو فلز وجود دارد را عایق نمود.

- بر حسب این که نمونه ها در شرایط عملی تحت چه محیطی قرار می گیرند برای مثال غوطه وری کامل یا قرار گرفتن در بخار محلول خورنده می بایست نمونه ها را به طور صحیح در شرایط مورد نظر قرار داد. نمونه ها باید به آسانی قابلیت تهیه و آزمایش را داشته باشند.

2-9) آزمون نفوذپذیری هیدروژن:

تردی هیدروژنی (Hydrogen Embrittlement) که به عناوین ترک ناشی از هیدروژن Hydrogen Assisted Cracking و ترک القایی توسط هیدروژن (Hydrogen-Induced Cracking) نیز شناخته می شود پدیده ای است که ترد شدن یک فلز را توسط هیدروژن نفوذ کننده توصیف می کند. اطلاعات اساسی در رابطه با تردی هیدروژنی فولاد از حدود سال ۱۸۷۰ میلادی شناخته شده است. هیدروژن گازی نفوذ کننده است که برای سختی آهن و فولاد مضر است این پدیده در دماهای پایین رخ می دهد اکثر فلزات در دماهای بالای ۱۵۰ درجه سلسیوس در برابر تردی هیدروژنی مقاوم هستند. در فولادها یون های قابل انتشار از آبی تهیه می شوند که معمولا توسط یک فرآیند مرطوب الکتروشیمیایی مانند آبکاری تولید می شود. این پدیده کاملا با فرآیند حمله هیدروژنی که در دماهای بالا صورت می گیرد، متمایز است. فولادها در دمای بالای ۴۰۰ درجه سلسیوس مورد حمله گاز هیدروژن قرار می گیرند. برای رخ دادن این پدیده، ترکیبی از سه شرط زیر لازم است.

- حضور و نفوذ اتمها یا یونهای هیدروژن

- ماده مستعد

- تنش

هیدروژن قابل نفوذ می تواند هنگام عملیاتی مانند شکل دهی، آبکاری، اندودن و یا تمیزکاری تولید شود. رایج ترین علل این نوع شکست، آبکاری کنترل نشده یا جوشکاری بد با الکترودهای مرطوب هستند. در این عملیات یون های هیدروژن تولید شده که در فلز حل می شوند، همچنین ممکن است هیدروژن با مرور زمان و ایجاد تردی خارجی، قرار گرفتن در معرض محیط (خاک و مواد شیمیایی از جمله آب)، فرآیندهای خوردگی از جمله خوردگی یک پوشش (خصوصا خوردگی گالوانیک (خوردگی گالوانیک (Galvanic Corrosion) به خوردگی در اثر وجود اختلاف پتانسیل الکتریکی بین فلزات در ارتباط با یکدیگر گفته می شود)) و حفاظت کاتدیک وارد فلز جوش شود.

اتم های هیدروژن بسیار کوچک هستند و به صورت بین نشینی در فولاد نفوذ می کنند.

این اتم ها تقریبا در میان اتم های حل شونده متحرک هستند و چند دقیقه پس از تولید شدن از محل تولید نفوذ می کنند.

بیشتر روش های تحلیلی برای تردی هیدروژنی شامل ارزیابی اثرات زیر است.

- هیدروژن داخلی حاصل از تولید

- منابع خارجی هیدروژن مثل حفاظت کاتدیک

برای فولاد، آزمایش نمونه هایی حداقل به سختی نمونه های آزمایشگاهی مورد توجه است. در حالت ایده آل نمونه ها باید از نزدیکترین جنس ممکن ساخته شوند، زیرا ساخت تاثیر زیادی بر مقاومت در برابر این پدیده دارد.

3-9) آزمون متالوگرافی جوش:

متالوگرافی، آماده سازی نمونه ها برای بررسی های میکروسکوپی و مطالعه ریز ساختار به منظور تعیین خواص فیزیکی و مکانیکی آن آلیاژ خاص است به دلیل ماهیت مراحلی که برای رسیدن به این هدف باید طی کرد، این روش آزمایش مواد نیز یک تست مخرب به شمار می رود مراحل عمده آماده سازی متالوگرافی عبارتند از:

- عملیات فیزیکی از قبیل تمیزکاری

- صیقل دادن سطح فلز (پولیش و سمباده)

- عملیات شیمیایی مثل H کردن

1-3-9 آزمون ماکرو H :

هدف از انجام این آزمون بررسی نفوذ جوش در فلز پایه و همچنین میزان نفوذ جوش در دو قطعه به هنگام استفاده از قطب معکوس و مستقیم می باشد (مورد استفاده در اتصالات سپری). در این آزمون ابتدا جوش به صورت عرضی برش خورده و سطح مقطع برش خورده با سوهان و پولیش کاملا صیقلی می شود. سپس محلولی به نام محلول H آماده شده و قطعه در آن فرو می رود در آخرین مرحله قطعه شسته شده تا محلول H کاملا از روی سطح پاک شود و سپس سطح جهت بررسی یا بازرسی چشمی مهیا می شود.

روش های مخرب تست جوش، بخش اول

روش های مخرب:

آزمایش های مخرب یا (Destructive Tests DT) جوش، جهت بررسی رفتار و خواص مکانیکی فلز جوش با اعمال تنش های متفاوت تا مرحله تغییر شکل، شکست یا بریدن اتصال، انجام می شوند و در نهایت منجر به تخریب اتصال جوشی می شوند. جهت انجام این آزمایشات باید نمونه هایی از جوش، فلز آماده نمود و نمونه ها را تحت آزمایش قرار داد. آماده سازی نمونه ها منجر به خراب شدن پایه و یا هر دو و غیر قابل استفاده شدن قطعه می شود. کاربرد این آزمایش ها در موارد زیر می باشد.

ارزیابی کیفیت مواد اولیه (فلز پایه و مواد مصرفی جوشکاری)

1) تعیین کیفیت طراحی اتصال

2) تعیین صلاحیت حرفه ای جوشکار

3) تعیین ساختارهای فلز جوش (متالوگرافی)

4) بررسی تحمل اتصال در شرایط مختلف دما، فشار یا کشش

آزمون های مخرب جوش به آزمون های مکانیکی (مانند آزمون های کشش، خمش و ...) و آزمون های شیمیایی (مانند آزمون های قابلیت خوردگی، نفوذپذیری، هیدروژن، آزمون متالوگرافی و ...) به شرح زیر تقسیم بندی می شوند:

آزمون های مکانیکی جوش:

آزمون های مکانیکی (به غیر از آزمون سختی) به منظور آزمایش چندین مورد از خواص مکانیکی جوش طراحی شده اند. آزمون های مکانیکی جوش به هشت گروه زیر تقسیم بندی می شوند.

1- آزمون کشش جوش

آزمون کشش جوش (Tensile Test) یکی از آزمون هایی است که در بررسی خواص مکانیکی جوش کاربرد فراوانی داشته و به طور وسیعی به کار می رود. از این آزمون کمیت هایی چون استحکام کششی، نقطه تسلیم، مدول الاستیسیته و انعطاف پذیری نهایی اتصالات دارای جوش نفوذی (Groove) را می توان به دست آورد. در این آزمون نمونه باید تحت بار کششی گسیخته شده و استحکام کششی از تقسیم حداکثر بار بر مساحت مقطع اعمال بار به دست میآید و آن را با استحکام کششی فلز پایه مقایسه می کنند.

در روش دیگری، نمونه فلز جوش یا اتصال جوشی را تحت نیروی کششی تا لحظه گسیختگی قرا می دهند، در صورتی که جوش دچار شکست نشود، اتصال جوشی مورد قبول است.

آزمون کشش جوش به صورت کشش طولی و عرضی امکان پذیر است.

2- آزمون خمش جوش

آزمون خمش جوش (Moment Test) بیشتر برای بررسی خواص جوش در قسمت ریشه، انعطاف پذیری جوش، ساختار کریستالی و حتی تشخیص بعضی عیوب در قطعه کاربرد دارد و در چند حالت خمش ریشه، خمش جانبی و خمش سطحی انجام می شود.

- آزمون خمش ریشه جوش (Root Bend):

در این آزمون ریشه جوش بر روی قسمت خالی قالب دستگاه تست قرار می گیرد.

- آزمون خمش جانبی (عرضی) جوش (Side Bend) در این آزمون نمونه از پهلو بر روی قسمت خالی قالب دستگاه تست قرار می گیرد

- آزمون خمش سطحی جوش (Face Bend)

در این آزمون روی جوش بر روی قسمت خالی قالب دستگاه تست قرار می گیرد.

این آزمون بسیار سریع و ارزان بوده و نمونه های جانبی تهیه شده از جوش را می توان با دستگاه کشش، پرس و حتی گیره و چکش مورد آزمایش قرار داد.

پس از پایان آزمون، سطح نمونه خم شده مورد بازرسی چشمی قرار می گیرد. برای قبولی نمونه یا به عبارتی قبولی جوش، سطح خمیده باید عاری از هرگونه ناپیوستگی باشد (چنانچه اتصال از قسمت جوش دچار ترک یا شکست نشود مورد تایید است).

3- آزمون فشار جوش:

تست فشار معمولا برای بررسی کیفیت مواد ترد مانند چدن و آلیاژهای ترد که تحت شرایط کاری بیشتر تحت تاثیر نیروهای فشاری قرار خواهند گرفت (مثل تکیه گاه های فلزی یا آلیاژهای یاتاقانی و ...) به کار می رود.

4- آزمون شکست جوش:

کاربرد آزمون شکست جوش (Nick Breck Test) بررسی عیوب جوش در سطح جوش می باشد و معمولا هم بر روی جوش های سپری و لب به لب انجام می شود. در این آزمون بر روی گرده جوش شیاری ایجاد می کنند، سپس قطعه جوشکاری شده تحت نیروی مداوم قرار می گیرد. در جوش های سپری نیرو به فلز پایه و در جوش های لب به لب نیرو به گرده جوش وارد می شود. پس از شکست جوش، سطح مقطع شکست از نظر عیوب درونی مورد بررسی قرار می گیرد.

5- آزمون مقاومت در برابر ضربه جوش:

اجرای آزمون مقاومت در برابر ضربه جوش (Impact Resistance Test) زمانی که دمای کاری قطعه زیر صفر باشد الزامی است. از طرفی چون این آزمون رفتار فلز جوش در مقابل نیروهای دینامیکی را نشان می دهد، می توان درجه حرارت انتقال شکست نرم به شکست ترد را از آن استخراج نمود این درجه حرارت با انجام آزمون ضربه در درجه حرارت های مختلف و با رسم منحنی انرژی شکست به درجه حرارت به دست می آید، گذشته از همه این موارد در آزمایش ضربه درصد سطح شکسته شده و سطح بریده شده را نیز می توان اندازه گیری نمود سطحی که شکسته شده دارای رنگ نقره ای براق است و سطحی که پاره شده دارای رنگ تیره است هر چه سطح مقطع دارای رنگ نقره ای کمتر و رنگ تیره بیشتر باشد، مرغوبیت نمونه بیشتر است. در آزمون مقاومت در برابر ضربه جوش، نمونه های جوش تحت تاثیر ضربه به صورت ایستاده (Izod Test) یا در حالت تخت با ضربه چکش پاندولی (Charpy Test) قرار می گیرند. معیار پذیرش جوش، عدم آسیب و شکست اتصال از ناحیه جوش می باشد. این روش به دو صورت روش ایزود (Izod) و روش شارپی Charoy انجام می شود.

بازرسی جوش به روش فرا صوت

بازرسی جوش به روش فراصوتی یا التراسونیک (Ultrasonic Test):

از بازرسی جوش به روش فراصوتی یا التراسونیک (UT) جهت شناسایی عیوب داخلی جوش و جستجوی ترک های کوچک سطحی استفاده می شود اساس این روش تغییر دامنه و سرعت امواج فراصوت فرستاده شده در جوش در اثر برخورد با عیوب می باشد در این آزمایش از امواج با فرکانس حدود ۲۰ کیلوهرتز (KHZ) تا ۲۰ مگاهرتز (MHZ) استفاده می شود (امواج فراتر از آستانه شنوایی انسان) این روش بسیار حساس و دقیق بوده و برای فلزات فولادی غیر فولادی و حتی غیر فلزات قابل استفاده می باشد اصول کار این آزمایش به این گونه است که انرژی الکتریکی توسط وسیله ای به نام ترنسدیوسر به انرژی صوتی تبدیل می شود، ترنسدیوسر وسیله ای است که از مواد پیزوالکتریک ساخته شده است. این مواد با عبور جریان الکتریکی امواج مکانیکی تولید می کنند اگر امواج مکانیکی تولید شده توسط پراب (Prob) به سطح صاف و لغزنده مورد آزمایش منتقل شوند، در برخورد با کوچکترین عیب، تمام یا قسمتی از امواج منعکس شده و روی صفحه گیرنده مشخص می شود. به کمک منحنی استاندارد فاصله و زمان رفت و برگشت موج می توان فاصله عیب تا سطح را به خوبی تعیین نمود. عیوبی چون ترک، تخلخل، آخال ذوب ناقص و آلودگی های عناصر فلزی توسط این روش قابل ردیابی می باشند. مراحل اجرای این تست به شرح زیر است:

پاکسازی سطح قطعه

کالیبره نمودن دستگاه با استفاده از بلوکهای مرجع

- تشکیل امواج فراصوت توسط مبدلهای پیزوالکتریک

- لغزنده نمودن سطح کار جهت حرکت راحت پراب (Prob) (این کار را با آب یا کوپلنتهای مخصوص (جهت هدایت بهتر موج در قطعه از آب یا کوپلنت استفاده می شود) انجام می دهند)

- هدایت امواج فراصوتی توسط پراب (Prob) به داخل جوش یا قطعه

- بازگشت امواج پس از برخورد با فضای عیوب داخل قطعه

- مشاهده امتداد عبور امواج فراصوتی به صورت اکو روی صفحه نمایش

- مقایسه زمان مشاهده اکو با زمان لازم برای عبور موج از ضخامت قطعه (در صورت وجود عیب در جوش امواج فراصوتی زودتر بازمی گردند)

بازرسی جوش با ذرات مغناطیسی

بازرسی جوش با ذرات مغناطیسی (Magnetic Particle Test):

این روش یکی از روش های سریع و ساده تست های غیر مخرب است که در فلزات فرومغناطیس برای نمایان سازی بعضی عیوب سطحی غیرقابل رویت و یا عیوب زیر سطحی نظیر ترک های ریز، ذرات سرباره محبوس شده (آخال) و خلل و فرج که عمق کمی از سطح قطعه دارند به کار می رود. به طور خلاصه در تست جوش با ذرات مغناطیسی (MT) از طریق انحراف خطوط مغناطیسی روی سطح جوش، عیوب جوش را شناسایی می نماید، به عبارت دیگر در این روش قطعه را آهن ربا کرده و سپس ذرات مغناطیسی را بر روی قطعه می ریزند ذرات براساس نیروی میدان مغناطیسی دوایر منظمی را به خود می گیرند در هر جای قطعه که عیب وجود داشته باشد دوایر قطع شده و تغییر مسیر می دهند و ذرات به دور عیب جمع می شوند با این روش میتوان، شکل اندازه و محل عیب را تشخیص داد هر چه عمق عیب بیشتر باشد نیاز به میدان مغناطیسی قوی تری برای تشخیص عیب می باشد برای انجام این تست سطح قطعه می بایست نسبتا صاف، باشد زیرا در صورت احتمال وجود ترک احتمالا ترک در زیر پوشش ناشی از برجستگی ها مخفی می ماند این روش به دو شیوه زیر انجام می شود

١ - تست ذرات مغناطیسی به روش معمولی که مراحل انجام آن به شرح زیر است

الف) پاکسازی سطح قطعه

ب) اعمال اسپری تست ذرات مغناطیسی معمولی (معمولا رنگ آن سفید می باشد) برای وضوح دید عیوب و ناپیوستگی ها

ج) پاشیدن براده های آهن روی سطح به کمک اسپری مخصوص

د) ایجاد میدان مغناطیسی از طریق آهنربای برقی (یوک)

ه) بررسی و تفسیر (تجمع براده های آهن و انحراف خطوط مغناطیسی بیانگر وجود عیب و ناپیوستگی در جوش می باشد).

۲- تست ذرات مغناطیسی به کمک نور فلورسنت که در آن از مایع حاوی ذرات مغناطیسی استفاده می شود و برای وضوح دید عیوب و ناپیوستگی ها از نور فلورسنت استفاده می شود. مراحل انجام این روش به شرح زیر می باشد.

- پاکسازی سطح قطعه

- استقرار قطعه در دستگاه مخصوص

- ریختن مایع حاوی ذرات مغناطیسی بر روی قطعه

- برقراری میدان مغناطیسی از طریق دستگاه در قطعه 

- تابش نور فلورسنت جهت وضوح دید عیوب و ناپیوستگی ها

بازرسی جوش با مایع نافذ

بازرسی جوش با مایع نافذ:

آزمون مایع نافذ یا Penetration Test) PT) یکی از روش های ساده سریع و قدیمی تست های غیر مخرب می باشد که برای آشکارسازی نقایص سطحی غیر قابل تشخیص با چشم مورد استفاده قرار می گیرد. اساس این روش بر مبنای خاصیت موئینگی و نفوذ مایع مخصوص در درزها، شکاف ها و سوراخ هایی که در سطح جوش وجود دارند، بنا نهاده شده است انجام این آزمون شامل مراحل زیر می باشد.

1-  تمیزکاری و آماده سازی سطح جوش

سطح مورد آزمایش باید عاری از هرگونه چربی، رنگ لایه های، اکسیدی گرد و خاک و ... باشد. برای این کار می توان از مایع تمیز کننده Cleaner) استفاده نمود.

2- خشک کردن سطح جوش

3- اعمال مایع نافذ (معمولا به رنگ قرمز) روی سطح جوش

مایعی که به عنوان مایع نافذ استفاده می شود دارای کشش سطحی کم و قابلیت تر کنندگی خوب نسبت به ماده مورد آزمایش می باشد و قادر است روی سطح آزمایش قشر نازکی را تشکیل دهد. پس از پاک سازی سطح مایع نافذ میتواند به سه روش غوطه وری اسپری و برس بر روی سطح مورد آزمایش اعمال شود عموما از روش اسپری استفاده میشود.

4- نفوذ محلول به درون عیوب سطحی پس از گذشت زمان کافی

برای نفوذ مایع نافذ به درون عیوب سطحی حدود ۵ تا ۳۰ دقیقه  نیاز است.

5- پاک کردن سطح کار از مایع

نافذ پس از اتمام زمان لازم ذکر شده در بند ۴، مقدار اضافه مایع نافذ از سطح پاک شده به طوری که هیچ مایع نافذی در سطح باقی نماند سطح مرطوب توسط یک پارچه، کاملا خشک می شود. در این مرحله مایع نافذ درون ترک ها و خلل و فرج جوش باقی میماند. دقت داشته باشید که استشمام و تماس مایع نافذ با پوست یا چشم بسیار خطرناک است.

6- اسپری کردن مایع ظهور (معمولا سفید رنگ) روی سطح جوش و ظاهر شدن عیوب جوش (آشکارسازی) ماده آشکارساز معمولا به دو صورت پودر سفید و یا پودر معلق در یک مایع با سرعت تبخیر بالا مایع) (آشکارساز وجود دارد که معمولا به شکل یک لایه نازک و یکنواخت با ذرات ریز بر روی سطح اعمال می.شود. مسلما کاربرد پودر با ذرات درشت و لایه ضخیم از حساسیت آزمون میکاهد به همین دلیل عموما از مایع آشکارساز استفاده می.شود پس از اعمال ماده آشکارساز لایه ای سفید رنگ بر روی سطح مورد آزمایش ایجاد میشود.

7- مشاهده بررسی و تحلیل نتایج

در این مرحله مایع نافذ توسط آشکارساز از درون ناپیوستگی خارج شده و در سطح نمایان می شود. بسته به نوع مایع نافذ با کمک نور مرئی یا نور فلورسنت محل معیوب به روشنی نمایان می شود اندازه و شکل مایع نافذ رویت شده بر روی زمینه سفید ،رنگ مشابه اندازه و شکل عیوب سطحی جوش می باشد.

بازرسی چشمی جوش

مقدمه

برای حصول اطمینان از تامین نیازهای طراحی و کیفیت مطلوب جوش، روش های استاندارد متعددی برای بازرسی و آزمایش جوش تنظیم و ارائه شده است که بسته به نوع و حساسیت جوش کاری از آنها استفاده می شود. روش های تشخیص عیوب جوش به دو دسته کلی آزمایش های غیر مخرب یا Nondestructive Tests) NDT) و آزمایش های مخرب یا Destructive Tests) DT) تقسیم بندی می شوند.

 روش های غیر مخرب

آزمایش های غیر مخرب یا (Nondestructive Tests) NDT بدون تخریب و آسیب رساندن به اتصال انجام می شوند، آزمون های غیر مخرب بیشتر به کشف عیوب جوش می پردازند به عبارت دیگر آزمایشات غیر مخرب برای نمایان ساختن عیوب سطحی و عمقی به کار می روند و براساس خواص فیزیکی فلزات طراحی شده اند انواع آزمایش های NDT طبق استاندارد AWS D1.1 به شرح زیر می باشند.

بازرسی جوش چشمی:

بازرسی چشمی یا (Visual Test) VT جوشt ساده ترین و کم هزینه ترین روش بازرسی جوش می باشد این بازرسی جهت کنترل صحت اجرای عملیات می بایست قبلt حین و پس از جوش کاری و به شرح زیر انجام شود.

1- موارد زیر می بایست توسط متخصص مربوطه قبل از انجام جوش کاری کنترل گردند:

- انطباق مواد مصرفی با دستورالعمل جوشکاری (WPS)

- انطباق ابعاد و رواداری درز اتصال با WPS

- کنترل پاکیزگی سطوح از ،چربی ،رنگ زنگ زدگی و ...

- تعمیر یا تعویض قطعات دارای پیچیدگی تابیدگی و یا آسیب دیدگی

- کنترل هم محور بودن قطعات اتصال

- خشک کردن الکترودها قبل از مصرف

- کنترل شدت جریان مناسب و بازرسی دستگاه جوشکاری

2- در حین جوشکاری موارد زیر میبایست توسط متخصص مربوطه کنترل شوند:

- سرعت جوشکاری

- طول قوش الکتریکی

- میزان نفوذ جوش ابعاد جوش و ....

- کنترل ،نوع اندازه و شرایط الکترود از نظر رطوبت و آسیب دیدگی

- نوع و مقدار جریان و قطبیت جریان

3- پس از انجام جوش کاری موارد زیر می بایست توسط متخصص مربوطه بررسی شوند.

- کنترل عیوب ظاهری مانند ،تخلخل سرباره جوش و عدم نفوذ

- کنترل ترکهای ،سطحی، عدم ذوب و بریدگی کناره های جوش

- بررسی ظاهر گرده جوش از نظر تحدب و تقعر

- بررسی یکنواختی سطوح فوقانی و تحتانی جوش

- کنترل ابعاد و ساقهای جوش گوشه با نقشه

- کنترل طول خط جوش و برگشت جوش با نقشه

- کنترل میزان نفوذ در جوش نفوذی یک طرفه

- بررسی میزان پاشش جرقه ها روی سطح قطعات

عرض و ارتفاع نامناسب و ناهمواری گرده جوش، تحدب و تقعر گرده جوش، کافی بودن یا نبودن اندازه جوش، روی هم افتادگی (Overlap) و بریدگی (سوختگی) کناره (Undercut) جوش، ترک های سطحی، آخال های نمایان، نامساوی بودن ساق های جوش گوشه، بالا و پایین بودن دو قطعه نسبت به هم (High - Low) و ... معایبی هستند که در بازرسی چشمی میتوان آنها را مشخص نمود.

جهت انجام یک بازرسی چشمی موفق ابزارهایی نیاز است تا بازرس را در انجام وظایف خود یاری کند. این ابزارها عبارتند از:

1- مهمترین وسیله بازرسی چشمی جوش، ذره بین می باشد

2- گیج های جوشکاری

متداولترین گیج های جوشکاری هشت نوع گیج (Gage) زیر میباشد.

1-2 گیج کمبریج (Cambridge age) یا گیج همه کاره:

این گیج می تواند متغیرهایی مانند فلز جوش اضافی، طول ساق جوش گوشه، میزان بریدگی کناره (Undercut) جوش، ضخامت موثر جوش گوشه و طول موثر جوش گوشه را اندازه گیری کند.

عیوب جوش ترک ها

ترک ها:

ترک (Crack) ناپیوستگی به وجود آمده به وسیله پارگی موضعی است که می تواند ناشی از سرد شدن یا تنش باشد. جوش و فلز پایه زمانی ترک می خورند که تنش های موضعی به وجود آمده از مقاومت تسلیم فلز بیشتر شود. ترک خوردگی همواره با افزایش تنش در نزدیکی ناپیوستگی های فلز جوش و فلز پایه یا نزدیک شیارهای مکانیکی که در طراحی اتصال پیش بینی شده اند همراه است، تنش های باقیمانده و هیدروژن از عوامل ایجاد ترک ها به حساب می آیند. ترک های ناشی از جوش کاری که ذاتا شکننده هستند، در مرزهای ترک تغییر شکل دائمی کمی نشان می دهند. ترک ها بسته به راستای امتدادشان طولی یا عرضی متقاطع می باشند، وقتی ترک موازی محور جوش باشد، ترک طولی نامیده می شود. ترک های عرضی عمود بر محور جوش کاری می باشند. ابعاد این ترک ها محدود است و کاملا در فلز جوش جای می گیرند و یا این که از فلز جوش به درون ناحیه ای از فلز پایه که تحت تاثیر حرارت قرار گرفته است (HAZ) و یا حتی در خود فلز پایه رسوخ میکنند بر اساس تقسیم بندی دیگری، ترک ها در جوش را می توان به دو دسته کلی زیر تقسیم بندی نمود.

1- ترک هایی که در هنگام سرویس دهی رخ می دهند و عمده دلایل به وجود آمدن این ترک ها می تواند اثرات محیطی (Environment)، لرزش (Vibration) و یا سیکلهای حرارتی (Thermal Cycling) باشد.

2- ترک هایی که در اثر فرآیند جوش کاری حاصل می شوند که شامل ترک های گرم و ترک های سرد یا ترک های هیدروژنی می باشند.

1-2 ترک های گرم:

ترک گرم (Hot Cracking) در خلال انجماد مذاب شکل می گیرد و در مرزدانه ها منتشر می شود. ترک های گرم می توانند به صورت طولی و یا عرضی باشند، ترکی خطرناک تر است که عمود بر راستای اعمال نیرو باشد ترک های گرم به ترک های زیر تقسیم بندی می شوند.

1-1-2 ترک انجمادی:

ترک انجمادی در فلز جوش در هنگام سرد شدن جوش رخ می دهد. این ترک ها بیشتر در وسط جوش یا در بین دانه های ستونی (Columnar Grain) به وجود می آیند، مهمترین دلایل به وجود آمدن ترک های انجمادی را میتوان:

-درشت شدن ریز ساختار انجمادی The Coarseness of the Solidifaction Micro) Structure)

- مقدار و نوع جدایش (The Amount and Species of Segregation)

- طراحی و شکل اتصال The Geometry of the Joint)

در انجماد جوش با توجه به انرژی ورودی درجه حرارت ماگزیمم زمان درجه حرارت ماگزیمم و سرعت جوش کاری نوع انجماد متفاوت خواهد بود، میزان انرژی ورودی در رشد دانه ها موثر هستند. به عنوان مثال دانه ها در فرآیندهای جوشکاری که از انرژی ورودی بیشتری برخوردار هستند، دارای سایز بزرگتری می باشند فرآیندهایی مانند فرآیند زیر پودری و الکترو اسلگ.

پیشروی جبهه انجماد از سرعت جوشکاری تبعیت می کند. اگر سرعت جوشکاری بالا باشد، دانه ها از اطراف به سمت وسط خط جوش رشد خواهند نمود در صورتی که سرعت جوشکاری پایین باشد دانه ها از سمت عقب از انتهای حوضچه جوش شروع به رشد می کنند در سرعت جوشکاری بالا دانه ها ریزتر و در سرعت های پایین رشد دانه ها را در پی خواهد داشت در انجماد سلول های دندریتی در نهایت در وسط حوضچه جوش به یکدیگر می رسند و انجماد پایان می پذیرد و این امر حساسیت به ترک را افزایش می دهد، رشد دندریتی در فلز جوش در نتیجه سرعت زیاد سرد شدن میباشد. سرعت سرد شدن نسبتا پایین باعث جدایش (Segregation) بیشتر می شود. بیشتر مشکل در انتهای جوش می باشد که سرعت سرد شدن بیشتر است و باعث به وجود آمدن ترک ستاره ای Star Crack می شود.

موقعیت و ترتیب جوش ها

موقعیت و ترتیب جوش ها

در اکثر سازه های جوشی نحوه اجرای عملیات جوشکاری برای هر اتصال و ترتیب ارتباط اتصالات مختلف جوشی به یکدیگر تعیین شده و در دستورالعمل جوشکاری مشخص می شود. می دانیم که تنش های گرمایی ناشی از جوشکاری در نتیجه مقاومت قطعات جوش خورده در برابر انقباض و انبساط گرمایی به وجود می آیند، این مقاومت تنش های طولی و عرضی را در جوش ایجاد از پایان جوشکاری خود را به صورت تنش پسماند نشان می دهد، تنش های پسماند که منشا اصلی اعوجاج (پیچیدگی، تاب برداشتن و یا تغییر ابعاد) (Distortion) در قطعات جوش کاری شده می باشند، اعوجاج اثر ناخواسته انبساط و انقباض فلز حرارت دیده است هنگامی خطرناک هستند که مجموع آنها به اضافه تنش های وارده به جوش از حد تسلیم فلز جوش بیشتر باشد. جهت خنثی کردن این تنش ها باید اعوجاج را در قطعات به حداقل رساند اعوجاج اتصالات جوشکاری شده یکی از مسائل است که در صورت عدم رعایت نکات بازدارنده در تمامی فرآیندهای جوشکاری رخ خواهد داد باید تدابیری جهت رفع آن اتخاذ شود اعوجاج در سازه های جوشکاری شده تغییر ناخواسته هندسی و ابعادی است که پس از اتمام جوشکاری در قطعه باقی می ماند این پیچیدگی اغلب باعث کاهش کیفیت جوش و سبب صرف هزینه های فراوان در فرآیند ساخت می شود.

باید در نظر داشت که اعوجاج تا حدی در تمام انواع جوشکاری ها وجود دارد. در بسیاری از موارد آن قدر اعوجاج کوچک است که به سختی قابل رویت می باشد ولی در بعضی از موارد آن قدر مقدار اعوجاج زیاد است که باید پیش از جوشکاری در هنگام جوشکاری و یا پس از جوشکاری تدابیری برای رفع آن اتخاذ نمود معمول ترین انواع تغییر شکل های جوشی (اعوجاج، پیچیدگی، تاب برداشتن و یا تغییر ابعاد) (Distortion) در اتصالات فولادی سه نوع زیر می باشند.

اعوجاج زاویه ای (Angular Distortion)

اعوجاج طولی (Longitudinal Distortion)

اعوجاج عرضی (Transverse Distortion)

دلایل زیر عامل بروز اعوجاج و پیچیدگی در جوش می باشند:

1- حرارت

حرارت داده شده به قطعه مورد جوش کاری یکی از مهمترین عواملی است که به اعوجاج و پیچیدگی کمک می کند، فولاد در حین جوش کاری گرم و سرد شده و به تبع آن منبسط و منقبض می شود این موضوع موجب ایجاد تنش های بالای ناگهانی و اعوجاج فولاد می گردد. هرگاه سرعت اعمال حرارت بر روی قطعه و سپس سرعت سرد کردن آن به صورت یکنواخت و آهسته باشد به گونه ای که هیچ مانعی برای انبساط و انقباض قطعه وجود نداشته باشد، اتصال جوش کاری شده تغییرات ابعادی نخواهد داشت. در دماهای بالا تنش تسلیم فولاد کاهش می یابد و اگر فولاد تحت تنش های بیش از محدوده الاستیک قرار گیرد و از نقطه تسلیم نیز رد شود در آن برخی (اعوجاج، پیچیدگی، تاب برداشتن و یا تغییر ابعاد)(Distortion) دائمی به وجود می آید.

2-درجه مهار یا ممانعت

میزان کنترل و مهار قطعات جوش کاری در برابر تغییرات ابعادی ناشی از انبساط و انقباض در فرآیند سرد کردن و گرم کردن فاکتور مهم دیگری است که به طور مستقیم بر روی ایجاد اعوجاج و پیچیدگی تاثیر گذار است به نحوی که هر چه به کمک روش های مکانیکی از رها شدن تنش ها و تغییر شکل جوش جلوگیری شود این تنش ها در قطعه باقیمانده و اعوجاج و پیچیدگی ایجاد می در مواقعی اگر میزان اعوجاج و پیچیدگی زیاد باشد احتمال بروز ترک نیز وجود دارد (به خصوص در قطعات ضخیم).

3- تنش های پسماند

تنش هایی که در اثر فرآیندهای قبل از جوشکاری مانند ریخته گری، آهنگری و یا برشکاری در قطعه باقی می ماند عامل دیگری جهت ایجاد اعوجاج و پیچیدگی می باشند، این تنش ها که می توانند افزاینده کاهنده و یا خنثی کننده تنش های جوشکاری باشند، همیشه در قطعه وجود دارند. لذا در طراحی سازه ها همیشه باید به مجموعه این تنش ها دقت داشته و در راستای به حداقل رساندن آن تلاش کرد.

4- خواص فلز پایه

مسلم است که خواصی همچون میزان فروکش حرارت انتقال حرارت ضریب انبساط حرارتی قابلیت تغییر شکل استحکام و برخی خواص دیگر در تغییر شکل و ابعاد فلز پایه بسیار اهمیت دارند. اعوجاج و پیچیدگی جوشکاری را می توان در سه مرحله زیر با اتخاذ تدابیری کنترل، کاهش و یا حذف نمود.

روش های کنترل و کاهش اعوجاج و پیچیدگی:

1- تدابیر لازم قبل از جوشکاری

2- تدابیر لازم حین جوشکاری

3- تدابیر لازم بعد از جوشکاری

عیوب جوش، پارت دوم

3-2-3 گلویی واقعی
به کوتاه ترین فاصله از مرکز زاویه جوش تا سطح آن با در نظر گرفتن مقدار تحدب، گلویی واقعی

(Actual Throat) گفته می شود. در جوش های گوشه مقعر مقدار گلویی موثر با گلویی واقعی برابر است
اما در جوش های محدب گلویی موثر کمتر از گلویی واقعی می باشد.

4- اصطلاحات دیگر در بازرسی جوش

1-4 پاس جوش

به مقدار الکترود مصرفی یا غیر مصرفی در مسیر اتصال در طی فرآیند جوشکاری پاس جوش

(Weld Pass) می گویند. به عبارتی ساده تر منظور از پاس جوش جوشکاری کامل بخشی از درز جوش در یک مسیر حرکت جوش کاری می باشد.

2-4 مهره جوش

مهره جوش (Weld Bead) رسوب جوش حاصل از یک پاس می باشد در صورتی که در حین جوشکاری حرکات نوسانی به طرفین وجود نداشته و یا بسیار اندک باشد، به مهره جوش حاصله، مهره جوش مستقیم (Stringer Bead) و در صورتی که جوشکاری با حرکات نوسانی به طرفین همراه باشد مهره جوش حاصله، نوسانی (Wave Bead) نام دارد. مهره جوش نوسانی عریض تر از مهره جوش مستقیم می باشد و از آنجایی که سرعت پیشروی در راستای محور طولی جوش، در مهره جوش نوسانی کمتر است در نتیجه حرارت ورودی آن بیشتر خواهد بود.

3-4 لایه جوش
لایه جوش (Weld Layer) به هر یک از لایه های جوش در یک جوش چند پاسه اطلاق می شود. یک لایه جوش ممکن است از یک یا چند مهره جوش تشکیل شده باشد هر پاس جوش را در جوش های چند پاسه بر اساس موقعیت هر پاس جوش به شرح زیر نامگذاری می کنند
- پاس ریشه
- پاسهای میانی
- سطح جوش یا کپ (Cap)

5- اصطلاحاتی که جهت جلوگیری از به حداقل رسانیدن اعوجاج (پیچیدگی، تاب برداشتن و یا تغییر ابعاد) (Distortion) در قطعات به کار می روند.

1-5 تکنیک Boxing
گاهی اوقات جوش گونیا در قسمت گوشه عضو، به منظور تقویت بیشتر ادامه می یابد، به این کار
تکنیک Boxing گفته می شود.

2-5 تکنیک یک گام به عقب
در تکنیک یک گام به عقب Back Step جهت پیشرفت هر پاس جوش، مخالف راستای پیشرفت کلی جوش کاری می باشد.

3-5 تکنیک پله ایی
درتکنیک پله ایی (Black Sequence) قسمتهای جداگانه به طور کامل یا ناقص به شکل پله ایی در مقطع، قبل از پر کردن فواصل میان آنها جوشکاری می شوند در این تکنیک هر لایه جوش کوتاه تر از لایه قبلی می باشد به طوری که انتهای لایه ها به صورت پله ایی با یک شیب یکنواخت خواهد بود. این موضوع به ایجاد ذوب کامل هنگام پر کردن قسمت های میانی کمک می نماید.

4-5 تکنیک آبشاری در تکنیک آبشاری (Cascade Sequence) هر پاس جوش، بلندتر از پاس قبلی می باشد به طوری که هر لایه، لایه قبلی را زیر خود مدفون می نماید. برای بررسی و تجزیه و تحلیل دقیق و کیفی عیوب جوش از جنبه های مختلفی به آنها پرداخته شده و تقسیم بندی های متعددی برای آنها ارائه شده است. تقسیم بندی از نظر نوع عیب و منشا ایجاد عیب ابعاد، عیب مکان، عیب زمان، ایجاد عیب عیوب جوش از نظر چگونگی تشخیص عیوب تکنیکی عیوب متالورژیکی عیوب ،مکانیکی دو بعدی یا سه بعدی بودن عیب و .... از جمله تقسیم بندی های ارائه شده برای عیوب جوش می باشد.

1- تقسیم بندی عیوب جوش از نظر ابعاد

عیوب جوش از نظر ابعاد به دو نوع میکروسکوپی و ماکروسکوپی تقسیم بندی می شوند.

2- تقسیم بندی عیوب جوش از نظر مکان عیب

عیوب جوش از نظر مکان عیب به سه دسته زیر تقسیم بندی می شوند.

عیوبی که در پاس ریشه رخ می دهند.

عیوبی که در پاسهای میانی ایجاد می شوند.

عیوبی که در سطح جوش شکل میگیرند.

به لحاظ درجه اهمیت یا درجه خطر، عیوب شکل گرفته شده در سطح جوش به علت اعمال تنش بیشتر بسیار خطرناک هستند، در درجه دوم، اهمیت عیوب موجود در پاس ریشه مهم می باشند و در نهایت عیوب موجود در پاس های میانی باید مورد توجه قرار گیرند.

3- تقسیم بندی عیوب جوش از نظر زمان ایجاد

عیوب جوش از نظر زمان ایجاد به سه دسته زیر تقسیم بندی می شوند

- عیوبی که در لحظه شروع جوش کاری به وجود می آیند مانند (تخلخل)

عیوبی که در حین جوش کاری ایجاد می شوند (مانند جرقه یا پاشش ذرات مذاب).

عیوبی که پس از جوشکاری شکل می گیرند (مانند جدایش یا ترک سرد)

4- تقسیم بندی عیوب جوش از نظر چگونگی تشخیص

عیوب جوش از نقطه نظر چگونگی تشخیص به دو نوع عیوب داخلی و عیوب خارجی تقسیم بندی می شوند. برای تشخیص عیوب داخلی به روش تست های غیر مخرب مانند پرتونگاری و یا آزمایش مافوق صوت نیاز داریم و برای تشخیص عیوب خارجی می توانیم از روش های بازرسی چشمی مایعات نافذ آزمایش با ذرات مغناطیس استفاده کنیم.

5- تقسیم بندی عیوب جوش از نظر دو بعدی یا سه بعدی بودن

نقص ها و عیوب منطقه جوش ممکن است دو بعدی مثل ترک یا سه بعدی (مثل منفذ و حفره) باشند. از نظر کلی، نقص های دو بعدی خطرناکتر و تشخیص و ردیابی آنها نیز دشوارتر است گرچه می بایست به خاطر داشت که هر دو نوع نقص های دو بعدی و سه بعدی موجب تمرکز تنش می شوند که برای بارگذاری دینامیکی حائز اهمیت است همچنین منفذها یا تخلخل های اضافی بیانگر جوش ضعیف می باشند که ممکن است علاوه بر منفذ نقص های خطرناکتر دیگری را هم به همراه داشته باشند.

نقصها را می توان به دو گروه کلی زیر تقسیم بندی نمود.

الف) نقص های مربوط به فرآیند جوشکاری یا مربوط به دستورالعمل جوشکاری

الف-1- دو بعدی

الف-1-1 عدم ذوب ناشی از حرارت ورودی (Heat Input) ناکافی با توجه به شکل هندسی محل اتصال الف-1-2 عدم نفوذ ناشی از عدم ذوب کافی در فلز پایه

الف-2- سه بعدی

الف-2-1 منفذ ناشی از حفاظت ضعیف ناحیه قوس و یا گازهای محافظ با کیفیت ضعیف

الف-2-2 بریدگی کناره ناشی از عدم مهارت کافی در جوش کاری

الف-2-3 گرده اضافی ناشی از فلز جوش خیلی زیاد

الف-2-4 نفوذ اضافی ناشی از حرارت ورودی بالا

ب) نقص های مربوط به متالورژی جوش

ب-1- دو بعدی

ب-۱-۱- ترک ناشی از فرآیند انجماد (سرد شدن حوضچه مذاب تا رسیدن به دمای محیط)، قابلیت نرمی در دماهای بالا و یا در درجه حرارت های پایین.

ب-2- سه بعدی

ب-2-1 منفذ ناشی از واکنش با گاز محافظ یا سرباره و یا کاهش سریع در قابلیت انحلال گاز حین سرد شدن مذاب تا رسیدن به دمای انجماد.

عیوب جوش ، پارت اول

مقدمه

نقص یا ناپیوستگی زمانی عیب نامیده می شود (به جزء عیب ترک) که بعضی از خصوصیات از جمله نوع ،اندازه، پراکندگی و یا موضع را بیش از حد مجاز استانداردها داشته و غیر قابل قبول باشد. عیوب می توانند در اثر عوامل مختلف در طرح اتصال مناسب نبودن جنس مواد مصرفی (فلز قطعه کار، الکترود، پودر، گاز محافظ و ... پارامترهای جوشکاری (ولتاژ، آمپر، قطبیت اتصال، سرعت و ...)، عدم مهارت جوش کار در نحوه انجماد و ساختار میکروسکوپی جوش و منطقه مجاور آن، وضعیت سطح  مسیر اتصال و یا عملیات ناصحیح پیش گرم به وجود آیند. 

معایب و مشکلات جوش کاری ممکن است در مراحل حرارت دادن و ذوب، رسوب دادن فلز جوش، انجماد و سرد شدن و یا در ضمن سرویس قطعه کار ایجاد شود.

عیوب جوش

قبل از آن که به معرفی عیوب جوش کاری بپردازیم آشنایی با تعاریف زیر لازم می باشد.

1- ناتمامی (Imperfection)

از نظر متالورژی، ناتمامی به یک نوع بی نظمی سه بعدی در شبکه اتم ها اتلاق می شود که ساختار شبکه را نسبت به حالت تعادل به هم میزند.

2-ناپیوستگی (Discontinuity)

ناپیوستگی به مجموعه ای از ناتمامی ها (مثل مرز دانه) گفته می شود که به طور عادی و با روش های مرسوم و متداول بررسی های غیر مخرب، قابل کشف نیستند.

3- نقص (Flaw)

نقص به ناپیوستگی قابل کشف از طریق بررسی های غیر مخرب یا مخرب اتلاق می شود که در شرایط عمومی موجب شکست سازه نمی گردد، بنابراین می تواند بدون تعمیر در سازه باقی بماند.

امروزه بعضی از روش های آزمون های غیر مخرب پرتونگاری و یا فراصوتی قادرند حتی بعضی از نقص های بی ضرر را در مناطقی مانند مرزدانه ها مشخص نمایند، که نیازمند مهارت و تجربه کافی در تفسیر می باشد.

4- عیب (Defect)

عیب به نقصی گفته می شود که تحت شرایط عمومی یا قابل پیش بینی به خاطر وجود آن احتمال شکست سازه وجود دارد، عیب در حقیقت نقصی است که طبق کد یا مشخصات فنی قابل قبول نمی باشد، (معروف ترین آئین نامه جوشکاری سازه های فلزی AWS D1.1 می باشد). بنابراین یک ناپیوستگی مشخص، ممکن است در یک سازه نقص و در سازه دیگری عیب محسوب شود.

قبل از پرداختن به معرفی عیوب جوش لازم است با تعاریف و اصطلاحات زیر آشنا شد.

1- تعاریف و اصطلاحات جوش در بازرسی جوش

1-1  پنجه جوش

پنجه جوش (Weld Toe)، فصل مشترک میان فلز جوش و فلز پایه می باشد.

2-1 ارتفاع گرده جوش 

ارتفاع گرده جوش به میزان فلز جوش اضافه بر حد مورد نیاز جهت پر کردن درز اتصال در سمتی که جوش کاری از آن طرف انجام شده است، گفته می شود.

3-1 ارتفاع نفوذ جوش

ارتفاع نفوذ جوش، میزان فلز جوش اضافه در سمت مخالف اجرای عملیات جوشکاری می باشد. این اصطلاح فقط در مورد اتصالات جوشکاری شده از یک طرف به کار می رود. در صورتی که اتصال جوشی دو طرفه باشد باید از واژه ارتفاع گرده جوش به عنوان میزان فلز جوش اضافی در دو طرف اتصال استفاده نمود. در جوش های گوشه، حداکثر میزان نفوذ فلز جوش در فلز پایه، ریشه جوش و فاصله میان ریشه اتصال تا پنجه جوش ساق جوش نامیده می شود به عبارتی دیگر چنانچه جوش گوشه را یک مثلث قائم الزاویه در نظر بگیریم به هر یک از اضلاع عمود بر هم ساق جوش می گویند.

4-1 گلویی جوش

سطح جوش های گوشه ممکن است به صورت محدب یا مقعر باشند، گلویی جوش کوتاه ترین فاصله از ریشه تا سطح جوش می باشد.

2- اصطلاحات ذوب و نفوذ در بازرسی جوش

1-2 مرز جوش

در اثر حرارت ناشی از عملیات جوشکاری دیواره های پخ ذوب شده و تا اندازه ایی فلز جوش در فلز پایه نفوذ می کند، یعنی محدوده انتهایی ذوب، عمیق تر از سطح اولیه شیار خواهد شد. در این شرایط به مرز ایجاد شده میان فلز جوش و فلز پایه، مرز جوش می گویند. این واژه عینا در مورد انواع دیگر جوش ها نظیر جوش های سطحی و گوشه نیز به کار می رود.

2-2 عمق ذوب

فاصله عمودی میان مرز جوش و سطح اولیه شیار عمق ذوب گفته می شود این واژه عینا در به مورد انواع دیگر جوش ها نظیر جوش های سطحی و گوشه نیز به کار می رود.

3-2 نفوذ ریشه

منظور از نفوذ ریشه فاصله ای است که فلز جوش در فلز پایه در ناحیه ریشه نفوذ کرده است.

4-2 نفوذ اتصال

نفوذ اتصال به فاصله میان عمیق ترین قسمت جوش تا سطح فلز پایه و از آنجایی که استحکام اتصال تابعی از میزان نفوذ اتصال می باشد گفته می شود.

5-2 ناحیه متاثر از حرارت (HAZ)

ناحیه متاثر از حرارت (HAZ) به ناحیه ای در فلز پایه گفته می شود که بر اثر جوش کاری حرارت می بیند اما ذوب نمی شود در این ناحیه تغییراتی در خواص مکانیکی یا ساختار میکروسکوپی فلز پایه در اثر اعمال حرارت ایجاد می شود.

3- اصطلاحات مربوط به سایز جوش

1-3 سایز جوش

در یک جوش شیاری یک طرفه نفوذ اتصال همان سایز جوش می باشد و در صورتی که جوش شیاری به صورت دوطرفه و با نفوذ جزئی اجرا شده باشد، مجموع مقادیر نفوذ اتصال از دو طرف، بیانگر سایز جوش می باشد.

در یک جوش شیاری با نفوذ کامل، سایز جوش برابر است با ضخامت عضو نازکتر بدون در نظر گرفتن گرده اضافی جوش

در جوش های گوشه، به منظور اندازه گیری سایز جوش، ابتدا باید با توجه به پروفیل جوش، مقعر یا محدب بودن آن را تعیین نمائیم. سایز جوش گوشه عبارت است از بزرگترین ضلع مثلث در مقطع جوش گوشه

2-3 گلویی جوش

یکی از پارامترهای بسیار مهم در هنگام انجام جوش گوشه گلویی جوش (Weld Throat) است.

به طور کلی سه نوع گلویی جوش در جوش های گوشه وجود دارند.

1-2-3 گلویی تئوری

به فاصله عمودی از مرکز زاویه اولین اتصال تا وتر بزرگترین مثلث متساوی الساقینی که در مقطع جوش محاط میشود گلویی تئوری (Theoretical Throat) می گویند. میزان استحکام یک جوش گوشه نیز بر اساس اندازه گلویی تئوری سنجیده می شود. به همین دلیل در استانداردها به گلویی تئوری گلویی اسمی (Nominal Throat) هم می گویند.

2-2-3 گلویی مؤثر

به کوتاه ترین فاصله از مرکز زاویه جوش تا سطح آن گلویی موثر (Effective Throat) می گویند. در این مورد میزان تحدب مقطع را نیز در نظر نمی گیرند.