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.