تخلخل در جوشکاری: علت‌ها و پیشگیری از ایجاد تخلخل
|
0
اگر شما یک جوشکار یا در حال یادگیری این فن هستید، ممکن است اصطلاح تخلخل در جوشکاری را شنیده باشید. تخلخل به عنوان یک نقص در فرآیند جوشکاری در نظر گرفته می‌شود و جوشکاران دائماً به دنبال راه‌هایی هستند تا بتوانند به راحتی آن را کاهش دهند. تخلخل در واقع محل خروج گازهایی است که بعد از جامد شدن در مهره جوش یافت می‌شوند و اندازه‌های مختلفی دارند. با این حال، گاهی اوقات تخلخل فقط در مرکز جوش و بر روی سطح جوش یا زیر آن ایجاد می‌شود.
انواع تخلخل در جوشکاری
۱. تخلخل پراکنده و شکستن منافذ سطح
این نوع تخلخل به صورت منافذی دیده می‌شود که به طور مساوی در سراسر مهره جوش توزیع و به طور تصادفی قرار گرفته‌اند. شکستن منافذ سطح اصطلاحی برای توصیف سطوح بالایی تخلخل توزیع شده است که تا لایه رویی فلز رسیده‌اند.
تخلخل، ناشی از جذب ذرات گاز در حوضچه جوش در حین مذاب شدن است که بعد از جامد شدن حوضچه آزاد می‌شود. این می‌تواند به دلیل محافظ ضعیف گاز باشد که هوا در آن محبوس و باعث ایجاد تخلخل می‌شود، حتی اگر کمترین مقدار باشد. در واقع ٪۱.۵ از ترکیب مخلوط هوا با گاز محافظ می‌تواند باعث شکستن منافذ سطح شود.
سایر علل شایع این نوع منافذ نشت در خط گاز، جریان گاز با سرعت بسیار بالا و وجود جریان هواست. گاهی اوقات، ایجاد تلاطم در حوضچه جوش هم می‌تواند باعث ایجاد منافذ شود.
۲. کرم‌چاله‌ها
کرم‌چاله کلمه‌ای فانتزی برای منافذ کشیده‌ای است که در رادیوگرافی با ظاهری جناقی دیده می‌شود. کشیده‌گی کرم‌چاله‌ها، نشان می‌دهد که در طول فرآیند انجماد فلز جوش مقدار زیادی گاز در آن به دام افتاده است. آلودگی سطح یا پوشش‌های ضخیم ِرنگ و پرایمر می‌تواند باعث تشکیل بیش از حد گاز شود و اگر جوش دارای شکاف‌های اتصالی تی (T) باشد، احتمالاً به دام می‌افتد.
موقع جوشکاری اتصالات تی، ضخامت پوشش هم باید دارای استاندارد لازم باشد و خیلی ضخیم نباشد که باعث تخلخل شود.
۳. حفره‌های دهانه
حفره‌های دهانه معمولاً با تخلخل همراه‌اند و هنگام انجماد حوضچه جوش به دلیل به دام افتادن گاز تشکیل می‌شوند. در نتیجه انقباض یا جمع شدن حوضچه جوش در حین انجماد و کاهش چشمگیر حجم جامد نسبت به مایع مذاب این حفره‌ها ایجاد می‌شود.
خاموش کردن قوس جوش باعث می‌شود حوضچه جوش به سرعت جامد شود و در بعضی موارد مثل جوشکاری تیگ، جلوگیری از ورود سیم جوش به حوضچه جوش قبل از خاموش کردن قوس می‌تواند باعث تشکیل حفره‌های دهانه شود.
علت‌های ایجاد تخلخل در جوشکاری
برای درک اینکه چگونه می‌شود از بروز تخلخل جلوگیری کرد، اول باید دلایل وقوع آن را درک کرد:
◀️ الکترودهای مرطوب
اگر الکترودها مرطوب باشند رطوبت فلز جوش افزایش می‌یابد و خروج بخارات ناشی از آن به دلیل گرمای حاصل از فرآیند جوشکاری، می‌تواند باعث ایجاد حفره‌های کوچک در فلز جوش شود. چنانچه الکترودهای فولاد ضد زنگ و الکترودهای کم هیدروژن در شرایط خشک و مناسب نگهداری نشوند، تخلخل رخ می‌دهد.
در الکترودهای کم هیدروژن، مقداری رطوبت برای عملکرد بهتر مورد نیاز است، اما اگر سطوح رطوبت بیش از حد بالا برود، فلز جوش مستعد تخلخل می‌شود.
◀️ سطوح آلوده
اگر فلز اصلی یا الکترودها به روغن، گریس یا حتی رطوبت آلوده باشند، این می‌تواند به دلیل دمای بالای جوشکاری باعث تشکیل گاز و ایجاد مشکلات تخلخل در حوضچه جوش شود.
◀️ محافظ گاز نامناسب
گیر افتادن هوا هم، مثل یک محافظ گاز نامناسب، می‌تواند باعث ایجاد مشکلات تخلخل شود. اتصال صحیح بین شیلنگ گاز و تجهیزات باعث می‌شود که هوا با گاز محافظ مخلوط نشود و در نتیجه از بروز هرگونه مشکلی جلوگیری شود.
جریان هوای محیط جوشکاری هم می‌تواند باعث محدود شدن جریان گاز شود.
◀️ سرعت جریان گاز
اگر سرعت جریان گاز خیلی زیاد باشد، ممکن است در حوضچه جوش تلاطم ایجاد کند و باعث گیر افتادن هوا در فلز جوش و ایجاد منافذ شود.
◀️ دی‌اکسیدان الکترود ناکافی
گاهی اوقات در طی فرآیند انجماد، اکسیژن اضافی که از فلز جوش خارج می‌شود به دلیل کاهش حلالیت می‌تواند با گازهای دیگر موجود در هوا واکنش داده و مونوکسید کربن ایجاد کند و باعث تخلخل شود.
به همین دلیل، معمولاً به الکترودها و فلزات پرکننده، و گاهی اوقات حتی فلزات اصلی برای حذف اکسیژن اضافی (که اکسیداسیون نامیده می‌شود) مواد اکسیدکننده اضافه می‌شود. اگر این دی اکسیدان‌ها کافی نباشند، اکسیژن اضافی مونوکسید کربن تشکیل می‌دهد و می‌تواند منجر به تخلخل شود.
◀️ طول قوس
اگر طول قوس بیش از حد زیاد باشد، مثلاً به دلیل ولتاژ بالا، بزرگی محافظ کم و باعث می‌شود که هوای جو در حوضچه جوش محبوس و بعد از انجماد باعث تخلخل شود.
◀️ عملیات سطحی
گاهی اوقات، عملیات سطحی مثل رنگ آمیزی هم می‌تواند با آزاد کردن گازهای خاص باعث ایجاد تخلخل شود. پوشش روی و گالوانیزه باعث تولید گازها و ذرات ناخواسته و ایجاد نقص در جوش می‌شود.
برای این، شما باید قبل از انجام عملیات سطحی، واکنش‌های شیمیایی را که ممکن است رخ دهد، پیش‌بینی کنید.
◀️ سطوح ِدر معرض هوا
سطوحی که در معرض هوای آزاد و تحت تأثیر شرایط جوی قرار دارند، به دلیل احتمال آلودگی، بیشتر در معرض تخلخل هستند. هر هوایی که وارد حوضچه جوش شود می‌تواند در زمان انجماد تخلخل ایجاد کند.
◀️ شار نامناسب
چون شار قادر به جذب رطوبت است باید به دقت با آن رفتار و آن را به صورت خشک عرضه کرد. با این حال، چون شار کم فعالیت تخلخل سطحی ایجاد می‌کند، به همین دلیل شار با فعالیت بالا توصیه می‌شود.
پیشگیری از ایجاد تخلخل در جوشکاری
◀️ سطوح را تمیز کنید
تمیز نگه داشتن مواد جوش، اعم از سطوح، فلزات و تجهیزات، می‌تواند به کاهش تخلخل کمک کند. با اطمینان از اینکه فرآیند جوشکاری را روی سطوح بدون چربی و رطوبت انجام می‌دهید، می‌توانید از تخلخل و حتی جوش های نامناسب که ممکن است در نهایت نیاز به کار مجدد داشته باشند جلوگیری کنید.
◀️ جریان گاز خود را بررسی کنید
جریان قوی گاز می‌تواند باعث شود هوای اطراف مختل شده و در نتیجه با آن مخلوط شود. با نگه داشتن جریان گاز در سطح توصیه شده برای کاربرد، می‌توانید یک جوش عالی با حداقل تخلخل داشته باشید و حتی راندمان جوش خود را بهبود ببخشید.
◀️ تجهیزات خود را بررسی کنید
با گذشت زمان، تجهیزاتی که استفاده می‌کنید ممکن است شروع به فرسودگی و شیلنگ‌ها شروع به نشتی کنند و لوله ها در معرض هوا قرار بگیرند یا فرسوده شوند، بنابراین اگر قبل از شروع جوشکاری تمام تجهیزات و اتصالات خود را بررسی کنید، می‌توانید مطمئن شوید که جوش‌تان مستعد تخلخل نیست.
◀️ شرایط فضای کار
محیط محل کار هم می‌تواند سطوح مناسبی برای تخلخل ایجاد کند، مثلا با رطوبت بیش از حد، یا با جریان هوای موجود در آن.
سوالات مرتبط
❓ چرا تخلخل بد است؟
تخلخل می‌تواند جوش را به دلیل وجود گاز در داخل آن ناپایدار و آن را نیازمند به کار مجدد کند و این یعنی صرف زمان و هزینه بیشتر☹
❓ چه مقدار تخلخل قابل قبول است؟
در حالی که از بین بردن تخلخل غیرممکن است، می‌توانید اقداماتی را برای کاهش آن به میزان قابل قبولی انجام دهید. مثلا مجموع قطر منافذ قابل مشاهده نباید بیش از ۹.۵ میلیمتر در هر اینچ جوش باشد.
❓ چطور می‌شود تخلخل را از جوش جامد حذف کرد؟
تخلخل قابل سوختن نیست، از پاس جوش به پاس جوش حرکت می‌کند و برای حذف آن و تعمیر جوش، باید از قوس کربنی یا سنگ‌زنی استفاده کرد.
منبع: Welding Headquarters
