بازرسی چشمی عملیات جوشکاری توسط بازرسین

یکی از موثرترین روشهای بازرسی جوش بازرسی چشمی عملیات جوشکاری توسط بازرسین و ناظرین آموزش دیده است. طبق دستورالعمل آیین نامه جوشکاری ساختمانی صد در

رصد جوشهای انجام شده باید بررسی چشمی گرد ند. بازرسی چشمی گرد اگر به درستی انجام شود از ارکان مهم بازرسی جوش می باشد در تمام موارد اعتقاد همگانی بر این قرار

دارد که پیشگیری مقدم بر درمان یا در ادبیات فنی، تعمیر) است. اصل مهم در برنامه بازرسی چشمی ، تنظیم برنامه های پیشگیرانه است که در طی آن تعداد جوش هایی که مورد

ترمیم قرار میگیرند، کاهش یابند. بازرسی جوش باید مجهز به ابزاری شامل اندازه گیری جوش متر، کولیس و چراغ قوه و ذره بین باشد.

چک لیست بازرسی چشمی عملیات جوشکاری توسط بازرسین 

نکاتی که قبل، حین و بعد از جوشکاری باید مورد بازرسی چشمی قرار گیرند.

۱)included angle زاویه یخ

زاویه یخ باید به اندازه ای باشد که الکترود به راحتی به ریشه جوش برسد و در عبورهای متوالی، از ذوب کامل جداره ها اطمینان حاصل گردد در حالت عمومی هر چه این زاوی بزرگتر باشد، مصرف مصالح جوش افزایش یابد.

۲) دهانه ریشه (Root opening)

در صورت عدم استفاده از تسمه پشت بند، امکان سوختن ریشه در پاس اول وجود دارد. در نتیجه، در این حالت دهانه ریشه قدری کاهش داده می شود. در صورتی که امکان سنگ زدن

ریشه از پشت کار وجود داشته باشد، عدم ذوب کامل ریشه در پاس اول خیلی جدی نیست. در صورت استفاده از تسمه پشت بند، دهانه ریشه افزایش داده می شود. تا ذوب کامل

ریشه و تسمه پشت بند امکان پذیر باشد. در این حالت نیازی به سنگ زدن ریشه از پشت کار نمی باشد و امکان سوختن ریشه نیز در میان نیست. در پخی دو طرفه، تسمه فاصله

دهنده نقش ورق پشت را بازی میکند. یکن قبل از جوش پشت کار باید سنگ زده و کاملاً برداشته شود.

تذکر: برای دستیابی به ذوب کامل ریشه و لبه ها، زاویه یخی و دهانه ریشه عمل متقابل عکس روی یکدیگر دارند. یعنی هر چه زاویه یخی کم باشد، باید دهانه ریشه افزایش داده شود و هر چه دهانه ریشه کم باشد، باید زاویه یخی افزایش داده شود در عمل باید به کمک آزمون و خطا، مطلوب ترین حالت تعیین شود.

جوشکاری در ساخت سوله باید رعایت اصول ایمنی انجام گردد.

۳- ضخامت ریشه (Root face)

رعایت ضخامت ریشه به منظور جلوگیری از سوختن ریشه میباشد و معمولاً در جوشهای اتوماتیک زیر پودری مقرر می گردد. ضخامت ریشه د ارای یک مقدار حداکثر است و در صورت عدم رعایت مقدار حداقل، ریشه جوش می سوزد و در صورت عدم رعایت مقدار حداکثر، ذوب ریشه کامل نخواهد بود.

۴- هم محوری درز : (Alignment )

عدم هم محوری صحیح باعث تشکیل قسمتهایی با نفوذ ناقص جوش می شود. (cleanliness of Joint)تمیزی درز سطوح درز زیاد باید تمیز و عاری از هر گونه آلودگی گرد و غبار و رطوبت باشند )proper type and size of electrode( نوع و اندازه مناصب الکترود نوع و اندازه الکترود باید برای نوع فلز مورد جوش، وضعیت جوشکاری، وظیفه جوش، ضخامت ورق اندازه درز وغیره مناسب باشد.

proper welding current and polarity( 7 قطبیت و شدت جریان مناسب بر حسب نوع و قطر الکترود، نوع درز و وضعیت جوشکاری باید شدت جریان و قطبیت جوشکاری مناسب باشد.

(proper tack weld) خال جوش مناسب خال جوش ها باید کوچک و بلند باشند، به طوری که با جوش اصلی تداخلی نداشته باشند، در ورق های ضخیم، برای اجرای خال جوش ها باید از الکترودهای کم هیدروژن استفاده نمود. (Good fusion) ذوب خوب هر پاس جوش باید به طور کامل با ورق پشت بند، عبور قبلی وفلز پایه به هم جوش شده و امتزاج کامل به وجود آورد. به طوری که هیچ گونه حفره هوا در فصل مشترک به وجود نیاید

۱۰ پیش گرمایش و درجه حرارت پاس های میانی (Proper preheat and interpose temperature)

مقدار پیش گرمایش و درجه حرارت مناسب برای عبورهای میانی، بستگی به ضخامت ورق نوع فولاد، روش جوشکاری و درجه حرارت محیط دارد. در صورتی که شرایط گفته شده، پیش گرمایش و درجه حرارت خاصی برای جوش های میانی لازم بدارند، در حین عملیات جوشکاری این موضوع باید به طور پیوسته مورد بررسی قرار گیرد.

بازرسی چشمی جوش

بازرس باید دانش هر یک از اصول و روشهای آزمون موردنیاز جهت یک جوش مشخص را داشته باشد .مدیریت و نظارت بازرسی باید ازاصول و روشهای اعمال شده ،درک کافی داشته باشند و این جزئی از مسئولیتهای آنان می باشد. این مسئولیت همچنین شامل شرایط و تاییدیه بازرسان می شود.در این رابطه(American Welding Society)که  تاییدیه های موجود در استاندارد موسسه جوشکاری آمریکا تایید شده برنامه بازرسی جوشکاری است ،مورد استفاده قرار می گیرد.

طراحی و ذکر خصوصیات مناسب مربوط به بازرسی چشمی باید به عنوان قسمتی از قرارداد در نظر گرفته شود. در غیاب چنین ملزوماتی از سازنده باید خواسته شود که بصورت کتبی ،جزئیات روشهای مورد استفاده شامل روشهای آزمون را تهیه کند.

استانداردهای پذیرفته شده باید از طریق سازنده و خریدار ، قبل از هر گونه شروع جوشکاری ، دقیقا درک و تفهیم شود.این مساله فقط به خاطر استفاده موثرتر از روشهای آزمون نمی باشد بلکه برای جلوگیری از بوجود آمدن ناسازگاری روی جوشکاری انجام گرفته است که ایا جوشکاری رضایت بخش و بر طبق خصوصیات ذکر شده در قرارداد بوده یا نه.

این بازرسی ها بر حسب زمانی که انجام می گیرند در سه بخش طبقه بندی می شوند:

۱) قبل از جوشکاری

۲) در حین جوشکاری

۳) بعد از جوشکاری

بازرسی چشمی ممکن است بوسیله افراد یا سازمانهای مختلفی انجام گیرد.افرادی که بازرسی چشمی را در مراحل جوشکاری انجام می دهند شامل جوشکاران ، ناظران جوش ، بازرس جوش کارفرما، بازرس خریدار یا بازرس تنظیم کننده،می شوند.

پیش نیازها

اطلاعات عمومی:  همانند روشهای دیگر بازرسی غیر مخرب، پیش نیازهای مختلفی وجود دارد که باید قبل از انجام آزمون چشمی در نظر گرفته شود.  بعضی از مشخصات بسیار رایج که باید در نظر گرفته شود در پایین بحث شده است.

تیزبینی: یکی از پیش نیازهای بسیار واضح این است که بازرس چشمی تیزبینی و دقت چشم کافی برای انجام بازرسی داشته باشد.

تجهیزات: آزمون های چشمی که به استفاده از ابزار و تجهیزات ویژه ای نیاز دارند، به کاربرد و میزان دقت مورد نیاز برای بازرسی بستگی دارد .بعضی از ابزار ممکن است به خصوصیات خاصی قبل ازاستفاده نیاز داشته باشند مانند کالیبراسیون.

بعنوان یک قانون عمومی آن ابزاری که با یک کد و مشخصات ویژه ای مطابقت می کند و برای اندازه

گیری با دقتی که قابل پذیرش باشد یا با نیاز بازرسی توافق کند می تواند استفاده شود.

تجربه و کارآموزی:  از دیگر پیش نیاز ها این است که بازرس چشمی باید دانش و مهارت کافی بر انجام دقیق آزمون داشته باشد. دانش و مهارت از طریق تحصیل و یا کارآموزی بدست می آیند. هر دو روش بصورت کلاسهای آموزشی و یا در کار می توانند حاصل شوند . تنوع روشها و پروسه های کسب کردن دانش و مهارت بسیارند ولی هنر خوب قضاوت کردن به راحتی و آسانی بدست نمی آید .

باید به افراد مختلف فرصت کافی برای درک نکات کلیدی راجع به آماده سازی اتصالات ، پیش حرارت جوشکاری،مواد مصرفی جوش و دیگر مواد داده ، تغییر شکل جوش(Distortion)  ، دمای بین پاس(Interpass) شود . بعلاوه زمان داده شود تا با بسیاری از انواع گوناگون ساخت آشنا شوند.

پروسیجرها : روشهای هستند که به طور معمول بوسیله کارفرما تهیه می شوند و نوعا شامل دستورات جزء به جزئی هستند که به پروسه های مختلف ساخت مربوط می شودو ملزومات جزء به جزء مشتری و میزان بازرسی را تعیین می کنند.مواردی مثل چه کسی بازرسی را انجام می دهد، چه وقت بازرسی انجام می گیرد، چگونه آزمون انجام گیرد و کجا آزمون انجام گیرد؛ نوعا در روش کارآمده است.

فاکتورهای جزء به جزء آزمون شامل مواردی همچون طرز کار، تصاویر، فهرستهای کنترل خواص، نیاز به تجهیزات و دیگر موارد می شود. هنگامی که پروسیجرها نوشته شده در دسترس نمی باشد، ممکن است از

بازرس خواسته شود تا مستقیما با کدها و مشخصات کار کند.

برنامه های تاییدیه:  برای مطمئن شدن از اینکه بازرسان چشمی با صلاحیت می باشند، یعنی پیش نیازهای کافی برقرار می باشد باید پرسنل بازرسی چشمی بطور رسمی تایید شوند.

بازرس  CWI مدرک تایید می باشد .موسسه جوشکاری آمریکا برنامه های  گواهینامه ی(Certification) کمک بازرس جوشکاری را ارائه داده است .برنامه های دیگری (CAWI) برای جوشکاری تایید شده و بازرسان چشمی جوشکاری ممکن است استفاده شود.

ایمنی: بازرسان چشمی باید تعلیمات کافی در تمارین ایمنی جوشکاری را دریافت نمایند .خطرهای الکتریسیته،گازها،فوم ها،اشعه ماورابنفش،گرماو… هر کسی را که برای کار یا رفت و آمد به محیط جوشکاری می اید ملزم می دارد که در مورد ایمنی جوشکاری یک دوره کارآموزی بگذراند.

اصول بازرسی چشمی

اطلاعات عمومی: در بسیاری از برنامه های تدوین شده توسط سازنده یا تولید کننده 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 در یافتن محل عیوب سطحی، بازرسی چشمی می تواند بعنوان تکنیک فوق العاده ی 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 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،میسرمی شود.

کشف و تعمیر این عیوب در زمان فوق،کاهش هزینه ی قابل توجهی را در بر خواهد داشت. به طوری 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 فواید یک سیستم کیفیتی که بازرسی چشمی منظمی داشته است را بخوبی درک کرده اند.

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

1. مرور طراحی ها و مشخصات
2. چک کردن تاییدیه،پروسیجرها و پرسنل مورد استفاده
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 (Hold Points): باید نقاط هلد یا نقاطی 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 ی 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 صلاحیت ها 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  ای 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 موادریا،مورد نیاز می باشد. بطور مثال در جاهایی که الکترودهای از نوع کم هیدروژن مورد نیاز باشد،وسایل ذخیره ی آن نیز 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 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 .بنابراین آزمون چشمی مونتاژ اتصالات از تقدم بالایی برخوردار است. مواردزیر باید قبل از جوشکاری در نظر گرفته شود:

1. زاویه ی شیار
2. دهانه ی ریشه
3. ترازبندی اتصال
4. پشت بند
5. الکترودهای مصرفی
6. تمیز بودن اتصال
7. خال جوش ها
8. ۸. پیش گرم کردن

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.

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 تواندابزار ارزشمندی در کنترل پروسه باشد.بعضی از این جنبه های ساخت که باید کنترل شوند شامل موارد زیر می باشد:

۱) کیفیت پاس ریشه ی جوش(weld root bead) 

۲)  آماده سازی ریشه اتصال قبل از جوشکاری طرف دوم

۳) پیش گرمی و دماهای میان پاسی

۴) توالی پاسهای جوش

۵) لایه های بعدی جهت کیفیت جوش معلوم

۶) تمیز نمودن بین پاسها

۷) پیروی از پروسیجر کاری همچون ولتاژ،آمپر،ورود حرارت و 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 ی جوش:  شاید بتوان گفت بحرانی ترین قسمت هر جوشی پاس ریشه جوش می باشد. در نتیجه بسیاری از عیوب که بعدها در یک جوش کشف می شوند مربوط به پاس ریشه جوش است. 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 رویه برداری (chipping) ،تراشه برداری،جداسازی سرباره(slag)و یا سنگ زنی (grinding) می باشد  .وقتی که عملیات جداسازی کاملاانجام 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 پاسی:  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 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 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 ی  مراحلی که قبلا شرح داده شد،قبل و حین جوشکاری رعایت شده باشد،آخرین مرحله ی 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:

۱) ظاهر جوش بوجود آمده

۲) اندازه جوش بوجود آمده

۳) طول جوش

۴) صحت ابعادی

۵) میزان تغییر شکل

۶) 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:

۱) تخلخل

۲) ذوب ناقص

۳) نفوذ ناقص در درز

۴) بریدگی(سوختگی) کناره جوش

۵) رویهم افتادگی

۶) ترکها

۷) ناخالصی های سرباره

۸) 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.

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

رویهم افتادگی (Overlap) ، وجود سوختگی کناره (Undercut) می تواند سبب شکستهای ناگهانی شود .به همین خاطر است که بسیاری اوقات کنتورل مناسب یک جوش می تواند بسیار باهمیت تر از اندازه ی 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 کنترل ضعیفی داشته باشد.

برای تعیین اینکه جوش مطابق استاندارد بوده است،بازرس باید کنترل کند که همه ی جوشهااز لحاظ اندازه و محل(موقعیت)صحیح می باشند یا نه؟  در بعضی شرایط ممکن است نیاز به ساخت سنجه های جوش خاص باشد.

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 ی دمای 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. به طوری که قطعات جوش خورده بتدریج در یک سرعت مشخص تا محدوده ی تنش زدایی تقریبا۵۹۰ تا ۶۵۰ درجه ی سانتی گراد (برای اکثر فولادهای کربنی گرما داده می شود  ۱۱۰۰ تا ۱۲۰۰ درجه ی فارنهایت) بعد از نگهداری در این دما به مدت یک ساعت برای هر اینچ از ضخامت فلز پایه،قطعات جوش خورده تا۱۵۳درجه سانتی گراد(°F 600 ) 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 کاراطمینان 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.

 شرایط سطح جوش

کلیات: در این قسمت ناپیوستگی هایی (Discontinuities)  بررسی می شوند که طبق استانداردها جزء عیوب قابل رد  طبقه بندی نمی شوند و یا احتمال رد(Rejectable) آن کم می باشد.

بعضی  ناپیوستگی ها در هر محلی از جوش می توانند بوجود آیند. بازرسی چشمی(Visual Inspection) بعداز تکمیل جوشکاری،محدود به وضعیت سطح جوش می باشد. برای یافتن عیوب زیر سطحی(Subsurface) نیاز به آزمون چشمی به همراه استفاده از روشهای آزمون غیر مخرب((NDT)  است.

گسیختگی ساختار معمول جوش، همچون یکنواخت نبودن خواص مکانیکی،متالورژیکی، یا فیزیکی قطعه و یا جوش را ناپیوستگی می گویند. یک ناپیوستگی الزاما عیب نمی باشد،هنگامی که از لحاظ نوع،اندازه،پراکندگی یا محل وقوع از ملزومات استاندارد پیروی کند. به یک ناپیوستگی قابل رد عیب گفته می شود. طبق تعریف،عیب یک ناپیوستگی می باشد که اندازه،شکل ، جهت گیری ، یا محل وقوع آن به گونه ای است که کار با آن قطعه که چنین ناپیوستگی در آن وجود دارد زیان آور خواهد بود.

ناپیوستگی ها امکان دارد در فلز جوش(Weld Metal) یا منطقه متاثر از جوش Heat Affected Zone, (HAZ) یا فلز مبنای(Base Metal)  بسیاری از جوشها یافته شوند.  چهار نوع از اتصالات اساسی جوش در اینجا در نظر گرفته شده است:

اتصال از نوع لب به لب (Butt Joint) ،اتصال لب رویهم(Lap joint) ،اتصال گوشه ای (Corner joint) واتصال سپری    (T-joint) .

انواع خاصی از ناپیوستگی های جوش و فلز مبنا در فرآیندها و اتصالات جوشکاری فوق ، بطور بسیار متداولی روی می دهد. بطور مثال ناخالصی از جنس تنگستن(Tungsten inclusion) فقط در جوشهایی روی می دهد که از جوشکاری قوس تنگستن با گاز(gas tungsten arc welding) تولید شده اند.

شرایط دیگری همچون دسترسی محدود به قسمتهایی از درز جوش منجر به وقوع عیوب در جوش و ناپیوستگی های فلز مبنا می شوند.در این قسمت،هر یک از انواع معمول ناپیوستگی ها با جزئیات بیشتر بررسی شده است.  بعضی از نوشته ها ممکن است از اصطلاحات متفاوتی برای بعضی از این ناپیوستگی ها استفاده کرده باشند؛ به هر حال تا جایی که امکان دارد برای جلوگیری از تعدد اصطلاحات باید از اصطلاحاتی که در تعاریف و اصطلاحات فنی جوشکاری،وجود دارد استفاده شود.

در آنجا “ناپیوستگی از نوع ذوبی” یک اصطلاح عمومی است که برای تشریح یک سری ناپیوستگی های مختلف استفاده می شود که عبارتند از:ناخالصی های سرباره،ذوب ناقص،نفوذ ناقص ، و ناپیوستگی های کشیده شده مشابه در جوشهای ذوبی .نوع دیگر ناپیوستگی به خاطر افت گاز محافظ،ایجاد می شود. اینگونه ناپیوستگی ها از مواردی هستند که برای سازندگان و طراحان مورد توجه قرار می گیرند.

تخلخل (Porosity) : تخلخل جزء ناپیوستگی های از نوع حفره ای می باشد که در طول انجماد  از طریق به تله افتادن گاز تشکیل می شود. ناپیوستگی تشکیل شده عموما کروی می باشند ولی ممکن است استوانه ای نیز باشند. اغلب تخلخل نشان دهنده ی این است که پروسه جوشکاری بطور مناسب کنترل نشده است و یا فلز مبنا یا فلز پرکننده آلوده شده است،یا اینکه ترکیب فلز مبنا با فلز پرکننده جوشکاری و پروسه آن مطابقت نمی کند.

تخلخل پراکنده (Scattered Porosity): تخلخل پراکنده یک نوع تخلخل است که بطور گسترده ای در یک پاس جوش یا در چندین مهره از یک جوش چند پاسه پخش شده است. تخلخل در یک جوش وقتی بوجود می آید که تکنیک جوشکاری،یا موادی که استفاده شده اند یا شرایط مهیا ساختن درز جوش،منجر به تشکیل و به تله افتادن گاز شود.اگر قطعات جوشکاری شده،به اندازه کافی آهسته خنک شود تا گاز بتواند قبل از انجماد جوش به سطح جوشکاری برسد،عموما هیچ تخلخلی در جوش بوجود نخواهد آمد.

تخلخل خوشه ای و خطی (Cluster & Linear Porosity): تخلخل خوشه ای دسته ای از خلل و فرج های موضعی می باشند. این عیب اغلب به خاطر شروع یا توقف نامناسب پاس جوشکاری ایجاد می شود. شرایطی که باعث وزش قوس می شوند نیز می توانند سبب تخلخل خوشه ای شوند. تخلخل خطی تعدادی خلل و فرج می باشند که در یک محور قرار گرفته اند. این عیب اغلب در طول سطح مشترک جوش،ریشه جوش،یا مرز بین مهره ای ایجاد شده و از طریق آلودگی گسترش می یابد به گونه ای که سبب می شود گاز در آن محلها آزاد گردد.

تخلخل لوله ای (Piping Porosity): تخلخل لوله ای که به آن سوراخ کرمی یا تخلخل کشیده شده نیز می گوینداصطلاحی است که برای ناپیوستگی های کشیده شده گازی در نظر گرفته می شود. تخلخل لوله ای در جوشهای گوشه ای از ریشه جوش به طرف سطح جوش گسترش می یابد.

هنگامی که تعداد کمی خلل و فرج در سطح جوش دیده شود،گودبرداری دقیق اغلب نشان خواهد داد که تعداد زیادی خلل و فرج زیر سطحی وجود دارد که به سطح جوش کشیده نشده اند.

ذوب ناقص(Incomplete Fusion) :  ذوب ناقص ذوبی است که در سرتاسر سطح فلز مبنا و بین تمام مهره های جوش مجاور که برای جوشکاری در نظر گرفته شده است روی نمی دهد .شکل ۱ ذوب ناقص را که در محلهای مختلف در جوش روی داده است،نشان می دهد.

ذوب ناقص به خاطر اعمال حرارت ناکافی یا بدست گیری نادرست الکترود جوشکاری ایجاد می شود . از آنجایی که این ناپیوستگی بطور متداول بستگی به تکنیک جوشکاری دارد،از وجود آلودگی در سطحی که قرار است جوشکاری شود نیز سبب می شود.

  نفوذ ناقص  (Incomplete joint penetration) : نفوذ ناقص بدین گونه تعریف می شود که نفوذ بوسیله فلز جوش طوری است که ضخامت فلز مبنا بطور کامل در اتصال با جوش شیاری پر نمی شود. شکل ۲  چندین حالت که بعنوان نفوذ ناقص طبقه بندی می شوند را نشان می دهد.

 

هنگامی از طریق آزمون چشمی شرایط نشان داده شده برای جوش شیاری از نوع Single V Grooveآشکار خواهد بود که دسترسی به طرف ریشه جوش داشته باشیم.

شرایط نشان داده شده در اتصال دوطرفه در جوش T تکمیلی آشکار نخواهد بود مگر در نقاط شروع و توقف. نفوذ ناقص ممکن است به خاطر حرارت کم جوشکاری، کنترل نامناسب قوس جوشکاری و یا مونتاژ نامناسب درز بوجودآید.

بعضی از پروسه های جوشکاری توانایی نفوذ بیشتری نسبت به سایر روشها دارند و احتمال کمتری به تشکیل اینگونه عیوب دارند .بعضی از طراحی ها از شیارزنی شعله ای ریشه جوش(back gouging) و متعاقب آن جوشکاری همان طرف استفاده می کنند تا مطمئن شوند که هیچ گونه ناحیه ای برای نفوذ ناقص و یا ذوب ناقص وجود ندارد. جوشکاری های لوله بطور خاصی به این ناپیوستگی ها آسیب پذیر می باشند،زیرا که درز معمولا برای جوشکاری از طرف ریشه غیر قابل دسترسی می باشد. در اینگونه موارد اغلب یک تسمه پشت بند(Backing ring)  استفاده می گردد..

بریدگی کناره جوش (Undercut) : بریدگی لبه جوش تغییراتی را بوجود می آورد که بایستی آزمونهایی جهت سنجش کاهش سطح مقطع جوش و همچنین در مواردی که خستگی وجود دارد نسبت به تمرکز تنش یا تاثیر شیار(Notch effect) انجام گیرد.

سوختگی های لبه جوش که طبق استاندارد کنترل می شوند،معمولا به عنوان عیوب جوشکاری مطرح نمی شوند.  سوختگی های کناره جوش عمدتا به دلیل جوشکاری نامناسب و یا پارامترهای نادرست جوش همچون جریان زیاد از حد برق یا ولتاژ بیش از حد جوشکاری و یا هر دوی آنها،بوجود می آیند. شکل ۳ وضعیت های معمول بریدگی لبه جوش را نشان می دهد.

 

فرورفتگی یا تورفتگی جوش  (Underfill) : تو رفتگی یا گود شدگی در سطح ریشه یا روی جوش که زیر سطح مجاور فلز مبنا بوجود می آید را فرورفتگی جوش می گویند. فرورفتگی جوش معمولا به عنوان حالتی تعریف می شود که ضخامت کلی یک جوش کمتر از ضخامت فلز مبنای مجاور باشد. این وضعیت در نتیجه خطای جوشکار یا اپراتور جوشکاری به خاطر پر نکردن درز جوش بطور کامل، روی می دهد و به ندرت قابل قبول می باشد.

شکل ۴  عیب فرورفتگی جوش را نشان می دهد. اصطلاح “تقعر داخلی” برای فرورفتگی جوش در سطح ریشه جوش لوله بکار میرود.

رویهم افتادگی جوش (overlap): پیش رفتگی فلز جوش به طرف پای جوش (weld toe) یا ریشه جوش را رویهم افتادگی (شره)جوش می گویند. این عیب در نتیجه کنترل ضعیف فرآیند جوشکاری ،انتخاب ناصحیح مواد جوشکاری و یا آماده سازی نادرست مواد قبل از جوشکاری ممکن است بوجود آید. اگر اکسیدهای چسبنده ای که مانع مذاب می شوند روی فلز مبنا وجود داشته باشد،غالبا این عیب یعنی شره جوش روی میدهد. تشکیل رویهم افتادگی یک ناپیوستگی سطحی است که یک شیار مکانیکی می دهد و تقریبا همیشه مردود در نظر گرفته می شود.در شکل ۵ عیب رویهم افتادگی نشان داده شده است.

 

تورق یا جدالایگی (Laminations): جدالایگی ها مسطح و عموما کشیده شده و جزء ناپیوستگی های فلز مبنا می باشند که در ناحیه ضخامت میانی محصولات نورد شده (elongated) یافت می شوند. از آنجایی که جدالایگی ها ممکن است کاملا داخلی باشند، فقط از طریق آزمایشات غیر مخرب با آزمون آلتراسونیک کشف می شوند. جدالایگی ها همچنین امکان کشیده شدن به لبه یا انتهای قطعه را دارند بطوری که در سطح قطعه قابل رؤیت میباشند.

در این صورت بطور بصری یا از طریق استفاده از نافذ مغناطیسی و یا تست ذرات یافت میشوند. این عیوب همچنین وقتی با عملیات تراشکاری و یا برشکاری روبرو می شوند،احتمالا ظاهر خواهند شد .جدالایگی ها وقتی تشکیل می شوند که حفره های گازی ،حفره های انقباضی و یا آخال نافلزی در شمش اصلی بصورت مسطح نورد شوند . این عیوب معمولا موازی با سطح محصولات نورد شده بوجود می آیند و بیشتر اوقات در صفحات  و میله گردها یافت میشوند.  

درزها و چین ها(Seams and Laps)  : درزها و چین ها از ناپیوستگی های طولی فلز مبنا می باشند که اغلب اوقات در محصولات پتک کاری شده((forged) و نورد شده یافت می شوند. این عیوب با جدالایگی ها تفاوت دارند بطوری که آنها به سطح نورد شده منتشر می شوند ولو اینکه قسمتی از طولشان در جهت لایه ای (lamellar) موازی با سطوح نورد شده،احتمال دارد بوجود آید.

هنگامی که یکی از این ناپیوستگی ها بطور موازی با تنش متوسط واقع می شوند، معمولا به عنوان یک عیب بحرانی (خطرناک)تلقی نمی شوند. به هر حال،هنگامی که درزها وچین ها عمود بر تنشهای مانده باشند،اغلب بصورت ترک منتشر می شوند. درزها و چین ها ناپیوستگی های متصل به سطح می باشند. بنابراین وجود این عیوب را ممکن است بتوان با استفاده از پروسه های ساخت که متعاقبا سطح محصول فرزکاری شده را اصلاح کرده است، پوشش داد. جوشکاری روی درزها و چین ها می تواند سبب ترک شود و باید از این کار جلوگیری شود.

ترکها (Cracks): ترکها در جوش و فلز مبنا هنگامی تشکیل می شوند که تنشهای موضعی از استحکام نهایی (Ultimate strength)جسم تجاوز کند. ترکیدگی امکان دارد در دماهای بالا در مدت انجماد فلز جوش؛ یا بعد از انجماد ، وقتی که دمای جوش یکسان شود،اتفاق بیافتد. معمولا ترکیدگی با تقویت تنش کنار ناپیوستگی ها در جوشها و فلز مبنا، یا کنار شیارهای مربوط به طراحی درز جوش،ارتباط پیدا می کند.

تنشهای مانده ی زیادی که عموما حضور دارند،و هیدروژن تردی (Hydrogen embrittlement)  اغلب به تشکیل ترک کمک میکند.  ترکهای مربوط به جوشکاری معمولا بطور طبیعی ترد هستند و تغییر پلاستیکی کمی در مرزهای ترک از خود نشان میدهند . شکل ۶ انواع گوناگون ترکهای ناحیه جوش و محل های مختلف آن را شرح میدهد که بعضی از ترکها را در طول آزمون چشمی سطح جوش نمی توان دید.

ترکها را می توان به ترکهای گرم و ترکهای سرد طبقه بندی کرد. ترکهای گرم در دماهای بالایی تشکیل می شوند. این ترکها هنگام انجماد فلز در دماهای نزدیک به نقطه ذوب تشکیل می شوند. ترکهای سرد بعداز اینکه انجماد کامل شد،بوجود می آیند .ترکهایی که بواسطه هیدروژن تردی تشکیل می شوند را عموما”ترکهای تاخیری” می نامند که یک نوع ترک سرد می باشد. ترکه ای گرم در طول مرزهای دانه منتشر می شوند. ترکهای سرد هم در طول مرزهای دانه و هم در بین دانه ها منتشر می شوند.

جهت گیری:  جهت گیری ترک بر اساس جهت ترک نسبت به محور جوش، ممکن است طولی و یا عرضی باشد. هنگامی که ترکی موازی با محور جوش باشد،بدون در نظر گرفتن اینکه در مرکز فلز جوش واقع شده یا یک ترک گوشه ای است که در ناحیه تفتیده((HAZ)  فلز مبنا بوجود آمده،آن را  ترک طولی می نامند.

ترکهای عرضی عمود بر محور جوش روی می دهند. اینگونه ترکها از نظراندازه ممکن است محدود و به فلز جوش منحصر شوند و یا ممکن است این ترکها از جوش به ناحیه متاثر از جوش (HAZ)  کناری و به فلز مبنا منتشر شوند. در بعضی از جوشها ، ترکهای عرضی نه در جوش بلکه در ناحیه متاثر از جوش (HAZ)تشکیل می شوند. ترکهای طولی در جوشهایی که بوسیله جوشکاری ماشینی انجام می گیرند به سرعتهای زیاد جوشکاری و اغلب به تخلخل(Porosity) که در رویه جوش دیده نمی شود مربوط می شوند.

همچنین جوشهایی که نسبت عمق به عرض آنان زیاد باشد،احتمال ترکیدگی طولی بدلیل مدل های انجماد خواهند داشت. ترکهای طولی در جوشهای کوچک بین پروفیلهای سنگین(Heavy Sections) اغلب نتیجه سریع  خنک شدن و ممانعت زیاد(High Restraint) می باشند. ترکهای سرد عرضی نیز عموما نتیجه تنشهای طولی انقباضی هستند که روی فلز جوش سخت با انعطاف پذیری(Ductility)کم عمل می کنند.

ترکهای گلویی(Throat Cracks) :  ترکهای گلویی جزء ترکهای طولی هستند که در رویه ی جوش در جهت محور جوش بوجود می آیند. آنها معمولا ولی نه همیشه جزء ترکهای گرم محسوب می شوند.

ترکهای ریشه جوش  (Root Cracks) : ترکهای ریشه ای جزء ترکهای طولی هستند که در ریشه جوش واقع می شوند. آنها معمولا جزء ترکهای گرم محسوب می شوند.

ترکهای چاله جوش(Crater Cracks) :  ترکهای چاله جوش در دهانه جوش روی می دهند و به خاطر پایان (قطع شدن) نامناسب قوس جوشکاری تشکیل می شوند. اصطلاح ترک ستاره ای (Star cracks)را در مورد ترکهای چاله جوش بکار می برند با وجود اینکه ممکن است اَشکال دیگری داشته باشد. ترکهای چاله جوش جزء ترکهای گرم سطحی هستند که معمولا یک دسته خطوطی شبیه ستاره را تشکیل می دهند..

ترکهای گوشه ای (Toe cracks): ترکهای گوشه ای معمولا جزء ترکهای سرد می باشند. این ترکها از گوشه جوش که در آنجا تنشهای مهار کننده(restraint stresses)  به وفور وجود دارند آغاز شده و منتشر می شوند .شکل ناگهانی در گوشه که به سبب برجستگی بیش از حد یا تقویت جوشکاری(گرده جوش)تغییر می کند،می تواند تنش ها را تقویت کند و گوشه ی جوش را مستعد ترک خوردن کند.

ترکهای گوشه ای تقریبا عمود به سطح فلز مبنا آغاز می شوند. این ترکها بطور معمول نتیجه ی تنشهای انقباضی حرارتی هستند که بر روی ناحیه متاثر از جوش عمل می کنند . بوجود آمدن بعضی از ترکهای گوشه ای به خاطر خواص کششی عرضی ناحیه متاثر از جوش است که نمی توانند منطبق با تنشهای انقباضی که بوسیله جوشکاری تحمیل شده است، شوند.

ترکهای زیر بستر جوش و ناحیه متاثر از جوش (HAZ): ترکهای زیر بستر جوش و در ناحیه متاثر از جوش (HAZ)  عموما جزء ترکهای سرد طبقه بندی می شوند که در ناحیه متاثر از جوش فلز مبنا تشکیل می شوند .ترک های زیر بستر جوش و ناحیه متاثر از جوش از نوع ترکهای طولی و یا عرضی می باشند.  این ترک ها در بازه های معینی زیر جوش و همچنین در پیرامون مرزهای جوش ، جایی که تنش های مانده در بیشترین حد خود وجود دارند، یافت می شوند .ترک های زیر بستر جوش ممکن است یک مساله ی جدی ایجاد کنند وقتی که بطور پیوسته سه جزء زیر حضور داشته باشند:

۱) هیدروژن

۲) ساختار میکروسکوپی حساس به ترک

۳) تنش

ناخالصی سرباره (Slag inclusions): ناخالصی سرباره از جنس جامد نافلزی هستند که در فلز جوش و یا بین فلز جوش و فلز مبنا به دام می افتند .ناخالصی های سرباره نواحی درون سطح مقطع جوش و یا در سطح جوش هستند،جایی که فلاکس مذاب که برای محافظت از فلز مذاب استفاده گردیده بطور مکانیکی درون فلز منجمد شده به دام افتاده است. این سرباره منجمد شده قسمتی از سطح مقطع جوش که فلز در آنجا روی خودش ذوب نشده است را نشان می دهد.

این مساله می تواند در شرایط ضعیف شده ای که احتمال معیوب کردن قابلیت تعمیر قطعه را دارد،اتفاق بیافتد. اگر چه معمولا سرباره ها ناپیوستگی های زیر سطح(subsurface) می باشند،ناخالصی ها احتمال دارد که در سطح جوش نیز بوجود آیند. همانند ذوب ناقص ، ناخالصی های سرباره احتمال دارد که بین فلز مبنا و جوش و یایین تک تک پاس های جوش بوجود آیند. در نتیجه آخال سرباره اغلب به خاطر ذوب ناقص بوجود می آیند.

گرده جوش (جوش تقویتی): جوش تقویتی ،جوشی است که بیش از اندازه ای که برای پر کردن شیار در جوش شیاری (groove weld)لازم است ، فلز جوش استفاده شود.  آن مقداری از فلز جوش که در جوش شیاری بالاتر از سطح فلز مبنا قرار دارد جوش تقویتی نام دارد. تمام پاسهای تقویتی یک اثر شکافی در پاس جوش از خود به جای می گذارند.

گرده ی جوش وقتی بیش از حد خود باشد به استحکام جوش نمی افزاید بلکه بعنوان یک افزاینده تنش جهت تقویت تنش اعمالی عمل می کند . هر چه جوش تقویتی بزرگتر باشد زاویه ی گوشه ی جوش کمتری بوجود می آید،که اثر شکافی بزرگتری را بوجود می آورد. جوشهای تقویتی که بیش از حد باشند تمایل به ایجاد اثر شکافی های قابل توجهی در گوشه ی جوش دارند که به عنوان افزاینده تنش عمل می کنند و می توانند باعث ایجاد ترکیدگی در سرویس شوند.

تحدب و تقعر:  تحدب ، ماکزیمم فاصله سطح جوش گوشه ای محدب است که عمود بر خطی است که گوشه های جوش را به هم متصل می کند .تحدب همانطور که در شکل ۱۱ نشان داده شده اصطلاحی است که به جوش گوشه ای نسبت داده می شود . مشابه جوشهای تقویتی،وقتی میزان این تحدب بیش از حد شود،شکاف ایجاد شده در گوشه ی جوش باعث ترکیدگی گوشه ای می شود.در طول جوشکاری،تحدب بیش از حد احتمال داردکه در پاسهای میانی جوشهای چند پاسه بوجود آید،که ممکن است از روند تمیز کاری جلوگیری بعمل آورد و باعث بوجود آمدن ناخالصی های سرباره و یا ذوب ناقص شود.  شکل ۱۱ وجود برآمدگی(تحدب) را نشان می دهد.

 

فرورفتگی (تقعر) ماکزیمم فاصله از رویه ی یک جوش گوشه ای مقعر عمود بر خطی که گوشه های جوش رامتصل می کند می باشد . فرورفتگی هنگامی مضر و زیان آور خواهد بود که در جوش زیر اندازه  (undersized weld) بوجود آید . 

 

لکه های قوس (Arc strikes) : لکه قوس یک ناپیوستگی است که شامل هر نوع فلز ثانوی جایگزیده  (localized remelted metal) فلز متاثر از حرارت ، یا تغییر در پروفیل سطحی هر  قسمتی از یک جوش یا فلز مبنا می شود که از یک قوس نتیجه می شود .لکه های قوس هنگامی بوجود می آیند که قوس در سطح فلز مبنا،دور از درز جوش چه عمدا و چه تصادفا شروع شود .

وقتی این مساله بوجود می آید ناحیه جایگزیده ای از سطح فلز مبنا وجود دارد که ذوب شده و سپس به سرعت به خاطر حرارت فروکشی حجیمی که بوسیله فلز مبنای پیرامون بوجود می آید، خنک می شود. لکه های قوس مطلوب نیستند و اغلب از آن جایی که ممکن است در طول فرآیند خنک شدن و یا تحت شرایط خستگی(fatigue) منجر به ترکیدگی شوند،قابل قبول نمی باشند.

پاشیدگی فلز مذاب(قطره جوش)  (spatter): قطره ی جوش شامل ذرات فلز است که در  طول جوشکاری ذوبی خارج می شوند که قسمتی از جوش را تشکیل نمی دهند.  آن ذراتی که واقعا به فلز مبنای کنار جوش متصل اند، ناجورترین حالت قطره جوش می باشند. ذراتی که دور از جوش و فلز مبنا انداخته می شوند، طبق تعریف، قطره جوش می باشند. بطور کلی قطره جوش ذراتی از فلز است که تفاوت بین مقدار فلز پر کننده که ذوب می شود و مقدار فلز پر کننده که بطور واقعی در درز جوش می نشیند را در بر می گیرد.

معمولا قطره جوش بعنوان یک عیب جدی در نظر گرفته نمی شود مگر اینکه وجود آن از یک سری عملیات های متعاقب بویژه آزمون غیر مخرب یا قابلیت سرویس قطعه ممانعت بعمل آورد.امکان دارد قطره جوش نشان دهنده این باشد که پروسه جوشکاری تحت کنترل نبوده است.

تجهیزات آزمون

معرفی: تعدادی ابزار جهت آزمون وجود دارد که در حرفه بازرسی جوش از آنها استفاده می شود.در این قسمت بعضی از این ابزار و وسایل اندازه گیری که مکررا از آنها در بازرسی چشمی جوش استفاده می شود بررسی شده است.

ابزار های این قسمت عبارتند از:

۱) آمپرسنج

۲) مدادهای رنگی حساس به دما

۳) دماسنج های متصل به سطح

۴) وسایل اندازه گیری جوش

۵) فایبرسکوپ(fiberscopes)  و بورسکوپ(borescopes)  

۶) وسایل اندازه گیری فریت

همچنین در این بخش جزئیاتی در مورد این که چگونه تعیین کنیم که نور مناسب برای آزمون وجود دارد یا نه،آورده شده است.

بکارگیری تجهیزات آزمون : برای اطمینان از دقت پیوسته تجهیزات آزمون، باید از بکارگیری نادرست یا بی دقتی جلوگیری کرد .ابزار باید عاری از هر گونه گرد و خاک ،نم و رطوبت یا اثر انگشت باشند و باید قبل از کنار گذاشتن،آنها را پاک کرد . مواظبت و نگهداری از آنها را باید تمرین کرد تا از خراش ها یا شکستگی و دندانه ای شدن سطوح تماس ،صفحات مدرج و عقربک دار جلوگیری نمود.

وسایل اندازه گیری باید با یک پارچه نرم و غیر پنبه ای که با استفاده از روغن پارافین قبل از انبار آنها پوشانده شوند. وقتی لازم است که یک وسیله ی اندازه گیری (سنجه) قبل از قرائت یک اندازه گیری برداشته شود، قفل آن باید در ضامن گذاشته شود و با دقت سنجه برداشته شود . سنجه نباید از روی قطعه کار بزور باز شود و یا روی آن چفت شود . صفحه ی سنجه نباید پشت قطعه کار تکان داده شود زیرا که این تکانها سبب ایجاد سطوح ناهموار روی سنجه می شوند.

کالیبراسیون تجهیزات آزمون:  بعضی از صنایع نیازمند استفاده از ابزار اندازه گیری کالیبره شده هستند. کالیبراسیون مقایسه ای است بین ابزار اندازه گیری با یک استاندارد مرجع که تولرانس نزدیکتر و دقت مشخصی دارد. این مقایسه عموما به یک استاندارد اعمال می شود که صحت آن در سازمان ملی استانداردها قابل ردیابی می باشد .کالیبراسیون معمولا روی یک رکورد دائمی مستند می شود و یک برچسب تاییدیه روی ابزار می چسبانند که تاریخی که ابزار دوباره باید کالیبره شود را نشان می دهد .یک سیستم کالیبراسیون مؤثر ،باید فراخوانی و کالیبراسیون تمام وسایل اندازه گیری دقیق را تحت کنترل خود در یک برنامه زمان بندی شده دوره ای از قبل تعیین شده، تضمین نماید.

قبل از استفاده یک وسیله اندازه گیری کنترل شده ،بازرس باید از وجود برچسب تاییدیه کالیبراسیون و اینکه تاریخ کالیبراسیون نگذشته باشد اطمینان حاصل نماید .هر وسیله اندازه گیری که از تاریخ انقضائ آن گذشته باشدباید قبل از استفاده کالیبره شده و تایید شود. بعلاوه برچسبهای کالیبراسیون تمام ابزار اندازه گیری کنترل شده باید شماره سریال یکتایی برای خود داشته باشند .شماره سریال از این جهت مفید خواهد بود که در صورت اینکه برچسب کالیبراسیون بطور غیرعمدی بیافتد،کالیبراسیون آن قابل ردیابی خواهد بود. شماره سریال هنگامی که وسایل اندازه گیری و سنجه ها آنقدر کوچک باشند که نتوانند برچسب کالیبراسیون را بر روی خود نگهدارند ضروری خواهد بود.

آمپرسنج ها: آمپرسنج انبر دار ابزار قابل حمل بی نظیری است که بدون تماس الکتریکی به مدار،جریانی که در مدار وجود دارد را اندازه می گیرد.این ابزار روش کارآمدی برای مشخص کردن آمپراژی که در مدت جوشکاری استفاده شده است می باشد.(دستورالعمل جوشکاری را چک کنید). با قرار دادن گیره های انبر دور یک هادی حامل جریان ، در واحد آمپر می توان جریان را بدست آورد.

مدادهای رنگی حساس به دما:  مدادهای رنگی حساس به دما غالبا برای نشان دادن تقریبی دما استفاده می شوند. نشانه مداد رنگی روی ناحیه ای از فلز که باید چک شود ایجاد می گردد؛ بطور مثال،وقتی از یک مداد رنگی ۵۰۰ درجه استفاده می نماییم،دمای قطعه حداقل باید ۵۰۰ درجه باشد تا نشانه مداد رنگی ذوب شود. این اندازه گیری معمولا باید درون یک اینچ( ۲۵ میلیمتر)از جوش روی فلز مبنا ایجاد گردد. نشانه گذاری های مداد رنگی هرگز نباید مستقیما روی جوش اعمال شود زیرا باعث آلودگی جوش خواهد شد..

دماسنج های متصل به سطح: دماسنج سطحی نشان دهنده مستقیم دمای سطحی لوله یا قسمتهای دیگر اتصال می باشد. آهنربای دائمی دماسنج آنرا به فلز مبنای آهنی متصل می کند اما دماسنج باید به فلز مبنایی که غیر آهنی است متصل شود. دماخوانی ها باید بسیار نزدیک به ناحیه جوش ترجیحا درون ۳ اینچ از جوش،از هر دو طرف انجام گیرد.

پیرومتر(pyrometer) ابزار الکتریکی است که نشان دهنده ی مستقیم دما می باشد .پیرومترها اغلب هنگامی استفاده می شوند که دمای اندازه گیری شده ممکن است از حدود دماسنج جیوه ای یا انواع دیگر دماسنج ها بالاتر رود(probe). پروب روی قطعه کار قرار می گیرد ودما از طریق درجه بندی یا ارقام دیجیتالی خوانده می شود . بعضی از این دستگاه ها دکمه ای دارند که در صورت تمایل فشار داده شده و می توانند مقداردمای خوانده شده را نگهدارند. این نوع ابزار دقت و صحت بیشتری نسبت به دماسنج سطحی یا مداد رنگی که قبلا شرح داده شد دارند.

وسایل اندازه گیری جوش(سنجه های جوش)

سنجه جوش گوشه ای(fillet weld gage): سنجه جوش گوشه ای وسیله اندازه گیری سریع بسیاری از جوشهای گوشه ای در اندازه۳/۲میلیمتر تا ۲۵میلیمتر می باشد.هر دو جوش گوشه ای محدب و مقعر را اندازه می گیرد.برای اندازه گیری یک جوش گوشه ای محدب ،تیغه ای که با اندازه جوش گوشه ای مربوطه مطابقت می کند و انحنائ مقعر دارد،انتخاب می شود.

همانطور که در شکل ۱۳ دیده می شود،لبه پایینی تیغه روی صفحه مبنا قرار می گیرد و سر تیغه به اجزای بالایی جوش نزدیک می گردد برای اندازه گیری یک جوش گوشه ای مقعر،تیغه ای که با اندازه جوش گوشه ای مربوطه مطابقت می کند و دو انحنای مقعر دارد،همانگونه که در شکل ۱۳ نمایش داده شده است، انتخاب می شود .

پس از قرار دادن لبه پایینی تیغه روی صفحه مبنا و تماس دادن سر آن به اجزای بالایی جوش،تصویری که بوسیله دو انحنائ مقعر تشکیل می شود باید در مرکز سطح جوش واقع شود.بدین گونه می توان اندازه گلویی جوش را بدست آورد .به این ترتیب اگر قسمت مرکزی سنجه با جوش تماس پیدا نکند،جوش فوق اندازه گلویی کمی خواهد داشت.

سنجه چند منظوره : امروزه سنجه های چند منظوره جوشکاری مختلفی در بازار یافت می شود . یک سنجه چند منظوره قادر به انجام بسیاری از اندازه گیری ها از جمله اندازه گیری تحدب و تقعر جوشهای گوشه ای، جوشهای تقویتی(weld reinforcement)  و دهانه ریشه (root opening)  می باشند . جزئیات استفاده از همه این سنجه های گوناگون خارج از این مقوله است بنابراین باید طرز استفاده هر کدام از سنجه ها را به دقت دنبال کنید .

سنجه مخروطی (Taper gage): سنجه یمخروطی به دهانه یک درز وارد می شود تا دهانه ریشه یا شکاف را اندازه گیری کند.

سنجه یHi–Lo : سنجه ی Hi-Lo که سنجه ناجفتی(Mismatch gage)  نیز نامیده می شود برای اندازه گیری تراز بندی(هم محوری) داخلی درز یک لوله بکار می رود .بعد از اینکه سنجه داخل شده و تنظیم شد،پیچ شستی را محکم کرده و سپس ابزار برای اندازه گیری نامحوری (ناجفتی) برداشته می شود. این موضوع در شکل  نشان داده شده است.

فایبرسکوپ و بورسکوپ (Fiberscope and Bore scope): این وسایل اندازه گیری ،ابزار فیبر نوری می باشند که برای آزمون جوش هر جا که دسترسی به سطح جوش محدود باشد استفاده می شوند. فایبرسکوپ قابل انعطاف (flexible) اساسا یک نوع ابزار نوری می باشد . این ابزاریکه به بازرسان امکان رؤیت داخل حفره های کوچک و گوشه های دایره ای را می دهد.این دستگاهها همچنین با لنزهای بزرگ کننده(ذره بینی) موجود می باشند.امکان نمایش تصویر روی پرده وجود دارد و نتایج قابل ذخیره خواهند بود.

ثبت اطلاعات

بعد از اینکه بازرسی به اتمام رسید،ناحیه معیوب باید بگونه ای شناسانده شود که از مکان آن و اینکه بطور مناسب تعمیر گشته،اطمینان حاصل شود. روشهای بسیاری برای اینکار وجود دارد که شرایط خاص نشان می دهد که استفاده از کدام سیستم نشانه گذاری(Marking system) مؤثرتر واقع می شود.

یکی از روشهای رایج،ثبت نوع،اندازه و مکان(موقعیت)عیوب می باشدتا بتوان آنها را مکان یابی کرده و شناسایی شود و در نهایت تعمیر شوند. شاید روش مؤثرتر،شناسایی ناحیه معیوب بوسیله نشانه گذاری بطور مستقیم روی قطعه مربوطه باشد .ممکن است بعضی شرایط نیاز به استفاده از هر دو روش را داشته باشد.

یک بازرس باید بتواند یک سری اطلاعات مناسب را ثبت نماید.بازرسان باید بتوانند گزارشات را بصورت واضح و مختصر و کوتاه بنویسند،تا بعدها اگر مسئولین تصمیمات گرفته شده را مرور کردند به راحتی دلایل آن را بفهمند.

گزارشات بازرسی باید مختصر و کوتاه باشد و در همان حال آنقدر کامل باشد که برای کسی که با محصول بازرسی شده آشنایی ندارد واضح باشد. در تهیه رکوردها،تا جایی که می توان باید ابتدایی ترین نتایج در آن آورده شود اگر چه در هنگام نوشتن آنها کاملا قابل فهم باشند زیرا که بعدها امکان دارد بطور بسیار واضح به یاد نیایند. پس نه تنها رکوردهای خوب بازرسانی که آنها را نوشته اند را محافظت می نماید بلکه در توافق با خط مشی استانداردهای یکنواخت یاری می رساند.

هر کاری که با نظارت استاندارد و یا کد،به بازرسی،آزمون و یا تست نیاز دارد نیز ممکن است به ثبت اطلاعات نیازمند باشد.

WPS

(Welding Procedure Specification)

در نظر بگیرید در کارخانه ای بزرگ که تعداد زیادی پروژه در دست انجام است مسوول کنترل کیفی و یا ناظر هستیم. و با انواع و اقسام حالات جوشکاری برخورد میکنیم. انواع الکترودها ورقها با ضخامتهای متفاوت,ماشینهای مختلف که تحت شرایط خاصی تنظیم شده است,جوشکاران که اغلب به روش سنتی(بدون رعایت اصول علمی)جوشکاری میکنند را در نظر بگیرید.

بهترین کار چک کردن کار با کتابچه ای است که به عنوان ( WPS (Welding Procedure specificationمعروف است. هر چند کاربرد اصلی این دفترچه برای پرسنل تولید است اما در واقع زبان مشترک تولید کننده و بازرس و ناظر میباشد که در بعضی مواقع کارفرماهای بزرگ خودشان WPSمورد قبول خود را به سازنده ارایه میکنند و بنای بازرسی ها را بر اساس آن قرار میدهند. 

استاندارد مرجع AWS حدود ۱۷۰ نوع اتصال را با پوزیشنهای متفاوت معرفی کرده و انواع پارامترهای جوشکاری را برای تمامی انواع فرایندها (SMAW-MIG/MAG-TIG-SAW-…)معرفی کرده این متغیرها شامل محدوده ی ضخامت مجاز برای نوع اتصال،دامنه تغییرات مجاز برای آمپر- ولتاژ،قطر الکترود،نوع پودر،زاویه کونیک کردن،روش پیشگرم و پسگرم و … میباشد.

بخشی از وظیفه QC_MAN کنترل میزان تطابق روش جاری جوشکاری با روش مشخص شده در WPS است. در بعضی از موارد خاص که استاندارد روش خاصی ارایه نداده اغلب یک طراح جوش بنا به تجربیات خود پروسیجری ارایه میدهد. در بعضی شرکتهای بزرگ برای هر پروژه ای یک دفترچه WPS موجود است اما از آنجا که روشها و امکانات موجود هر کارخانه اغلب ثابت است لذا بنظر میرسد که نیازی به WPS های متفاوت نباشد.

تجربه نشان داده که برای کارهای مشخص و ثابت بهتر است یک WPS تهیه شود و از تعدد ایجاد مدارک و مستندات دست وپاگیر جلوگیری شود. یک WPS معمولی میتوانید در حدود ۲۰۰-۲۵۰ صفحه باشد. یعنی به همین تعداد اتصالات مختلف را نشان داده و روش جوشکاری مربوطه را توضیح داده است.

PQR

(Procedure Qualification Record) 

ابتدا توضیح کوتاهی در مورد خود PQR لازم است که باید گفت PQR نتایج آزمایشات مخرب و غیر مخرب در مورد یک نوع مشخص جوش است.که از طرف آزمایشگاههای معتبر باید ارایه شود.  حال به این سوال میرسیم که از کجا اعتبار یک WPS را بفهمیم و مدیران خط تولید یا تضمین کیفیت و یا ناظران و کنترل کیفیت چطور از اعتبارWPSاطمینان حاصل میکنند؟

قطعا آن قسمت از   WPSکه از متن استاندارد استخراج شده نیاز به این کار ندارد چراکه تمامی موارد پیشنهادی استاتدارد هم حاصل تجربیات گروه زیادی از متخصصان بوده است وفلسفه استفاده از استاندارد کوتاه کردن مسیر تجربه است تا زودتر به نتیجه دلخواه برسیم. ولی جدا از نحوه برداشت ما از استاندارد در ستاندارد   AWSمشخصا به این موضوع اشاره شده که برای موارد پیشنهادی استاندارد نیازی به PQR نیست.  اما برای آن مواردی که از استاندارد استخراج نشده و پیشنهاد واحد طراحی و یا مشاور طرح بوده باید حتما  PQR تهیه شود.

روش تهیه PQR :

فرض کنیم نیاز داریم برای ۷۰ نوع از انواع اتصالات PQR تهیه کنیم. آیا باید ۷۰نمونه تهیه کنیم؟ و آیا این کار عاقلانه است؟مسلما خیر.

بنابر جداول مربوط به تهیه نمونه برای PQR میتوان تعداد بسیار کمتری برای تاییدیه ی روش جوشکاری ( PQR) تهیه کرد. به این ترتیب که در جداول مربوطه بنا بر تغییرات ضخامت قطعات در اتصالات شبیه به هم تعداد نمونه و نوع و تعداد آزمایشات برای آن نمونه معرفی شده که پس از فرستادن قطعات به ازمایشگاه های ذیصلاح و گرفتن جواب مثبت میتوان به آن WPS اعتماد کرد و جوشکاری را آغاز کرد.

مثال:

فرض کنید دفترچه WPS را برای تهیه PQR در اختیار دارید. مراحل زیر برای تهیه PQRپیشنهاد میشود.
۱- اتصالاتی که در استاندارد وجود دارد را تنها با متن استاندارد مطابقت دهید تا چیزی از قلم نیفتاده باشد و تلرانسها دقیقا استخراج شده باشد و نظایر این… .

۲- در مورد اتصالات شبیه به هم با مراجع به استاندارد یکی از پرکاربردترین ضخامتها را انتخاب کنید. برای کارهای سازه ای و اتصال نوع  Grooveفرض کنید که ۴۵ نوع ضخامت مختلف به شما معرفی شده .بهترین کار این است که با مراجعه به جداول استاندارد بهترین نمونه برای تهیه PQR انتخاب کنیم که این بهترین انتخاب اغلب پرکاربردترین یا حساسترین اتصال است. مثلا  Grooveبا ضخامت ۳۰-۳۰ که بنابر جدول استاندارد میبینیم این نوع اتصال محدوه ی ضخامت ۳ تا ۶۰ mm را اعتبار میبخشد،یعنی برای ضخامت ۲ تا ۶۰ mm  دیگر نیازی به تهیه PQR نداریم و این از مزایای استفاده از استاندارد است.

۳- حال که نمونه مورد نظر را انتخاب کردیم باید در ابعاد مشخص(طول و عرض) که باز هم در استاندارد آمده است آن را تهیه کنیم و توسط یک جوشکار که دارای کارت صلاحیت جوشکاری در حالت مربوطه ( ۱F , 2F , 1G , 2G و… ) است جوشکاری انجام شود.

۴- قطعه ی مور نظر را به آزمایشگاه های معتبر ارسال میکنیم تا تحت تستهای مختلف قرار گیرد. این تستها اغلب خمش کناره،رادیوگرافی،ماکرواچ،شکست و … است.

۵- پس از اعلام نتیجه مثبت آزمایشگاه میتوان جوشکاری را آغاز نمود.