نکاتی در مورد جوشکاری فولادهای ضدزنگ و ضدخوردگی

 خصلت اصلی فولادهای استنلس مقاومت در برابر زنگ خوردگی است (داشتن کرم بیش از ۱۲% موید همین مطلب است). نیکل موجود در این فولادها حتی به مقدار زیاد هم نمی تواند به تنهایی مقاومت در برابر خوردگی را زیاد کند.ولی با حضور کرم می تواند تا حد زیادی این وظیفه را بخوبی انجام دهد.مزیت اصلی نیکل تسهیل ایجاد فاز آستینیت و بهبود خاصیت مقاوم به ضربه فولادهای کرم نیکل دار است. مولیبدن شرائط خنثی سازی این فولاد را تثبیت می کند و عموما عامل افزایش مقاومت به خوردگی موضعی(Pitting) است.

به منظور اطمینان از تشکیل کاربیدهای پایدار که باعث افزایش مقاومت به خوردگی بین دانه ای می شود افزودن Ti و Nb به انواع معینی از فولادهای کرم-نیکل دار ضروری است.

کرم و کربن عناصر اصلی اینگونه از فولادها را تشکیل می دهد. هر چند که مقدار کربن کمتر از ۰۴/۰درصد است تاثیر کرم بر استحکام کششی حتی در مقادیر ۱۳ و ۱۷و ۲۰درصد بسیار ناچیز است. در حالیکه در مقادیر زیادتر کربن با عملیات حرارتی مناسب امکان دست یابی به استحکام کششی مناسب و عملیاتت مکانیکی مورد نظر فراهم می شود.

با توجه به زیرساختار فولادهای کرم دار را به شرح زیر می توان دسته بندی کرد:

الف) فولادهای کرم دار-فریتی(۱۲ تا ۱۸ درصد کرم -۱/۰درصد کربن)

ب) فولادهای کرم دار-نیمه فریتی(۱۲ تا ۱۴ درصد کرم -۰۸/۰ تا ۱۲/۰ درصد کربن)

ج) فولادهای کرم دار-مارتنزیتی(۱۲ تا ۱۸ درصد کرم و بیش از ۳/۰ درصد کربن)

د) فولادهای کرم دار-قابل عملیات حرارتی(۱۲ تا ۱۸ درصد کرم -۱۵/۰ تا ۲۰/۰ درصد کربن)

این دسته بندی را در مورد جوش پذیری نیز می توان تکرار کرد.

تحت شرایط حرارتی نامناسب فولادهای فریتی(گروه الف) تمایل به تشکیل دانه های درشت نشان می دهند. انرژی حرارتی ناشی از جوشکاری منجر به رشد دانه بندی می شود که نمی توان آنرا با پس گرمایش برطرف نمود.در نتیجه کاربید رسوب می کند و در مرز دانه های فریت باعث ***ندگی و کاهش شییی مقاومت به ضربه فلؤ جوش میشود.برای غلبه بر این حالت باید از الکترود آستنیتی تثبیت شده با ۱۹ درصد کرم و ۹ درصد نیکل استفاده نمود.فلز جوشی که بدین ترتیب حاصل می شود دارای خاصیت آستینیتی و مقاومت به ضربه بالا است.فلز جوشی که بدین طریق حاصل می شود از نظر مقاومت به خوردگی مطابق فولادهای ضدزنگ فریتی می باشد اما از نظر ظاهر با فلز مبنا تفاوت رنگ دارد.در صورتی که اجبار در یکرنگی باشد باید از فیلر متال مشابه( مثلا ۱۸ درصد کرم به همراه کمی Ti)استفاده شود.Tiدر مقادیر جزیی نقش موثر در ریز دانه کردن فلز جوش دارد.

بعلت رابطه گریز ناپذیر بین رشد دانه ها با از دست رفتن استحکام ضربه ای چاره ای جز کاستن از تنش های حرارتی ناشی از عملیات جوشکاری وجود ندارد و برای نیل به این منظور تمهیداتی نظیر الکترود با قطر کم و سرعت جوشکاری بیشتر و پیش گرمایش ۲۰۰تا ۳۰۰ درجه سانتی گراد باید به کار رود.

پس گرمایش در حدود ۷۰۰ تا ۸۰۰ درجه سانتی گراد خاصیت استحکام به ضربه فلز جوش را بهبود می دهد.

همچنین آنیلینگ(Annealing)به مدت کم نیز باعث تجمع کاربید شده و تا حدی ***ندگی فلز جوش را جبران می کند و همینطور به تنش گیری نیز کمک می کند. ولی هرگز باعث رفع کامل درشت دانگی HAZ نمی شود.

اقدامات مشابهی حین جوشکاری فولادهای نیمه فریتی و کوئنچ تمر شده با ۱۲ تا ۱۴ درصد کربن (دسته ب ) نیز ضروری است. می دانیم که سرد کردن سریع باعث تشکیل فاز ***نده مارتنزیتی می شود لذا ضرورت دارد که درجه حرارت قطعه حین انجام جوش بالا نگهداشته شود. قطعه کار ابتدا ۳۰۰ تا ۳۵۰ درجه پیش گرم می شود.درجه حرارت بین پاسی(Inter pass) ۳۰۰ درجه مناسب است و از این کمتر نباید شود.ضمنا قطعه کار باید بلافاصله در دمای ۷۰۰ تا ۷۶۰ درجه پس گرم شود.این سیکل حرارتی در مجموع باعث ایجاد فلز جوشی با ساختار یکنواخت و چقرمه در کل طول درز جوش می شود و خطر ***ندگی و رشد دانه ها را تا حدود زیادی مرتفع می کند.

فولادهای کرم دار مارتنزیتی (دسته ج)معمولا قابل جوش نیستند و صرفا به منظور تعمیر و اصلاح عیوب جوشکاری بر روی آنها انجام می پذیرد. برای جوشکاری فولادهای کرم دار با ۱۲ تا ۱۴ درصد کرم مقدار کربن در فیلر متال نباید از ۲۵/۰درصد تجاوز کند.این نوع فولاد در هوا سخت می شود.از این رو هیچ اقدام پیشگیرانه موثری به منظور غلبه بر سخت شده HAZوجود ندارد.اما با اعمال پیش گرم زیاد که با پس گرم بلافاصله قطعه همراه باشد می توان تاحدودی مشکل را برطرف کرد و سختی نامطلوب را در حد پایینی نگاه داشت.دمای پس گرم ۷۵۰ تا ۸۰۰ توصیه می شود و کمتر از این دما ممکن است باعث تاثسر منفی در مقاومت به خوردگی شود.

آنیلینگ در حرارتی بین۶۵۰ تا ۶۵۰ درجه ممکن است باعث رسوب کاربید و بروز خوردگی بین دانه ای شود.

● فولادهای مقاوم به خوردگی

فولادهای آستینیتی مقاوم به خوردگی کرم-نیکل دار عموما دارای خواش جوشکاری مطلوبی هستند(جوش پذیرند). اما خصوصیاتی چند از این فلزات باید مدنظر قرار گیرد.

الف) ضریب هدایت حرارتی کم.

ب) ضریب انبساط حرارتی زیاد.

ج) سرشت انجماد اولیه این نوع فولادها که تاثیر مهم و تعیین کننده ای بر مکانیزم وقوع ترگ گرم در آنها دارد.وجود مقدار مشخصی از فریت در فلز جوش بیانگر مقاومت ـن به ترک گرم است.

به کمک نمودار شفلر-دولانگ امکان تعیین زیر ساختار بر اساس ترکیبات فلز جوش ممکن است.

نمودار شفلر-دولانگ کمکی عملی در تعیین مقدار تقریبی فریت(فریت دلتا)و سرشت ریز ساختار تشکیل شده حین جوشکاری فولادهای آلیاژی غیر همجنس اراوه می دهد.علاوه بر این برآوردی کلی از تاثیرات مقادیر کم فریت بر مقاومت به ترک گرم فلز جوش آستینیتی را مقدور می سازد.تجربه ثابت کرده که روشهای متفاوت تعیین درصد فریت عملا مساله ساز است و طبق توافق جهانی به جای درصد فریت تعداد فریت را مبنا و ماخذ محاسبات قرار می دهند .

دوستانی که احتمالا از مطالب مربوط به نمودار شفلر آنچنان برداشت منسجم و دقیقی نداشتند کاملا حق دارند و پیشنهاد می کنم به کتب و منابع معتبر برای فهم بهتر مطلب مراجعه کنند. و فرصت بهتر پرداختن به این مطالب مهم فعلا در توان بنده نیست.

● فولادهای مقاوم به حرارت

الف) فولادهای فریتی یا فولادهای فریتی-پرلیتی از نوع (Cr یا Cr-Si و Cr-Si-Al) و فولدهای فریتی-آستنیتی

ب) فولادهای مقاوم به حرارت از نوع آستنیتی از نوع Cr-Ni-Si

در حالیکه در جوشکاری قطعات فولادی از نوع آستنیتی با الکترودها ی همجنس آن پیش گرم قطعه ضرورتی ندارد فولادهای مقاوم به حرارت از نوع فریتی کرم دار را معمولا ۱۰۰ تا ۳۰۰ درجه پیش گرم و در ۷۵۰ درجه هم پس گرم و آنیل می کنند.علت این کار هم غلبه بر درشت دانگی و تمایل به ترد شدن HAZ است.

قطعات ریختگی از جنش فریت_آستنیت را باید در حالت گرم ۷۰۰تا۸۰۰ درجه جوش داد و اجازه داد که به تدریج سرد گردد.

جوشکاری فولادهای فریتی و فریتی-پرلیتی با الکترودهای هم جنس قطعه کار کاهش در استحکام ضربه ضربه ای فلز جوش را نشان می دهد لذا پیشنهاد می شود این نوع فولادها را باالکترودهای آستنیتی مقاوم به حرارت جوش داد.در این حالت نیز باید توجه داشت که مقاومت به حرارت فلز جوش آستنیتی در محیط احتراق با گازهای اکسید کننده با هوا تقویت می شود و طبیعتا این مقاومت به حرارت در محیط گازهای احیا کننده به مقدار زیادی کاهش می یابد برای غلبه بر محیط احتراق با مقدار زیاد گاز گوگرد استفاده از الکترودهایی با کرم زیاد توصیه می گردد.

● مختصری از بازرسی جوش

دوستی درخواست اطلاعات مختصری در مورد بازرسی جوش کردن بودند که با توجه به گستردگی مطلب فعلا چند جمله ای در مورد اهمیت بازرسی بازرسی جوش می نویسم تا در فرصت مناسبی بتوانم مطلب را باز کنم.

سازه های جوش داده شده نظیر سایر قطعات مهندسی به بازرسی در مراحل مختلف حین ساخت و همچنین در خاتمه ساخت نیاز دارند. برای حصول از مرغوبیت جوش و مطابقت آن با نیازمندیهای طرح باید کلیه عوامل موثر در جوشکاری در مراحل مختلف اجرا مورد بازرسی قرار گیرد.

● " را بشناسیم.

بعد از این مرحله به شرح موارد مهم پرداخته می شود. که احتمالا مطالبی در حول و حوش این مسایل می باشد.

ـ وظایف بازرس جوش

ـ دسته بندی بازرسان جوش

ـ تواناییهای بازرس جوش

الف) آشنایی با نقشه ها و مشخصات فنی

ب) آشنایی با زبان جوشکاری

ج) اشنایی با فرآیندهای جوشکاری

د) شناخت روشهای آزمایش

ذ) توانایی گزارش نویسی و حفظ سوابق

و) داشتن وضعیت خوب جسمانی

ز) داشتن دید خوب

ح) حفظ متانت حرفه ای

ط) تحصیل و آموزش آکادمیک

ی) تجربه بازرسی

ک) تجربه جوش

امیدوارم فرصت مناسبی داشته باشم تا در مورد تک تک اینها تجربیات و اطلاعاتم را در اختیار دوستان قرار دهم.

● معرفی جوش آرگون در چند جمله

در جوش آرگون یا تیگ (TIG) برای ایجاد قوس جوشکاری از الکترود تنگستن استفاده می شود که این الکترود برخلاف دیگر فرایندهای جوشکاری حین عملیاتت جوشکاری مصرف نمی شود.

حین جوشکاری گاز خنثی هوا را از ناحیه جوشکاری بیرون رانده و از اکسیده شدن الکترود جلوگیریمی کند. در جوشکاری تیگ الکترود فقط برای ایجاد قوس بکار برده می شود و خود الکترود در جوش مصرف نمی شود در حالیکه در جوش قوس فلزی الکترود در جوش مصرف می شود. در این نوع جوشکاری از سیم جوش(Filler metal)بعنوان فلز پرکننده استفاده می شود.و سیم جوش شبیه جوشکاری با اشعه اکسی استیلن(MIG/MAG)در جوش تغذیه می شود. در بین صنعتکاران ایرانی این جوش با نام جوش آلومینیوم شناخته می شود. نامهای تجارتی هلی آرک یا هلی ولد نیز به دلیل معروفیت نام این سازندگان در خصوص ماشینهای جوش تیگ باعث شده بعضا این نوع جوشکاری با نام سازندگان هم شناخته شود. نام جدید این فرایند G.T.A.W و نام آلمانی آن WIGمی باشد.

همانطور که از نام این فرایند پیداست گاز محافظ آرگون می باشد که ترکیب این گاز با هلیم بیشتر کاربرد دارد.

علت استفاده از هلیم این است که هلیم باعث افزایش توان قوس می شود و به همین دلیل سرعت جوشکاری را می توان بالا برد و همینطور باعث خروج بهتر گازها از محدوده جوش می شود.

▪ کاربرد این جوش عموما در جوشکاری موارد زیر است

ـ فلزات رنگین از قبیل آلومینیوم...نیکل...مس و برنج(مس و روی) است.

ـ جوشکاری پاس ریشه در لوله ها و مخازن

ـ ورقهای نازک(زیر۱mm)

● مزایای TIG

بعلت اینکه تزریق فلز پرکننده از خارج قوس صورت می گیرد.اغتشاش در جریان قوس پدید نمی آید.در نتیجه کیفیت فلز جوش بالاتر است.

بدلیل عدم وجود سرباره و دود و جرقه ,منطقه قوس و حوضچه مذاب بوضوح قابل رویت است.

امکان جوشکاری فلزات رنگین و ورقهای نازک با دقت بسیار زیاد.

● انواع الکترودها در TIG

▪ الکترود تنگستن خالص (سبز رنگ)برای جوش آلومینیوم استفاده می شود و حین جوشکاری پت پت می کند.

▪ الکترود تنگستن توریم دار که دو نوع دارد الف-۱% توریوم دار که قرمز رنگ است ب-۲% توریم دار که زرد رنگ می باشد.

▪ الکترود تنگستن زیرکونیم دار که علامت مشخصه آن رنگ سفید است.

▪ الکترود تنگست