تخلخل (porosity)

تخلخل به حباب‌هایی در فلز جوش اطلاق می‌گردد که در اثر به دام افتادن گاز حین انجماد فلز جوش ایجاد می‌شود. تخلخل‌ها عموماً کروی شکل است اما ممکن است به صورت کرمی شکل (لوله‌ای شکل) نیز وجود داشته باشد (که به آن Piping Porosity یا Wormhole گفته می‌شود). تخلخل‌های کرمی شکل در فیلم‌های رادیوگرافی به شکل استخوان‌ ماهی (Herringbone) ظاهر می‌گردد و نشان می‌دهد که حین جوشکاری مقادیر بسیار زیادی گاز تولید شده که حین فرار به بیرون از فلز جوش به دلیل انجماد در فلز جوش به دام افتاده‌اند. تخلخل بسته به عامل ایجاد کننده آن می‌تواند به صورت منفرد (Isolated Porosity OR Void)، خطی (Linear Porosity) و یا خوشه‌ای (Cluster Porosity) در فلز جوش توزیع گردد. از مهمترین عوامل ایجاد کننده تخلخل می‌توان به مواردی نظیر شروع و خاتمه نامناسب قوس الکتریکی، وزش باد، چربی و آلودگی سطحی محل اتصال، پوشش و رنگ در محل اتصال، آلودگی و رطوبت در الکترود، دبی و نوع گاز محافظ نامناسب در فرایندهای جوشکاری قوس الکتریکی با محافظت گاز، طول قوس بلند، سرعت بالای جوشکاری و ولتاژ و آمپراژ نامناسب اشاره نمود.

 

 

آخال (Inclusion)

به طور کلی به هر ذره‌ جامدی که جنس آن متفاوت از فلز جوش باشد و به صورت ناخواسته در فلز جوش ایجاد شود، آخال گفته می‌شود. مهمترین عوامل ایجاد کننده آخال عبارتند از سرباره جوشکاری، فلاکس جوشکاری، ذرات اکسیدی و فلزات غیرهمجنس با فلز جوش. آخال تنگستن (Tungsten Inclusion) و آخال سرباره (Slag Inclusion) مهمترین و شایع‌ترین نوع آخال می‌باشد.

آخال تنگستن در فرایند جوشکاری TIG رخ می‌دهد. و ناشی از تماس نوک الکترود تنگستی با حوضچه مذاب، و یا ذوب الکترود تنگستی و افتادن قطره مذاب آن در حوضچه مذاب می‌باشد. آخال تنگستن در فیلم‌های رادیوگرافی به صورت لکه‌های سفید در منطقه فلز جوش ظاهر می‌گردد که این موضوع به دلیل دانسیته بالاتر تنگستن نسبت به فلز جوش و فلز پایه می‌باشد. به منظور جلوگیری از ایجاد آخال تنگستن موارد ذیل توصیه می‌گردد:

استفاده از جریان AC یا DCEN به منظور جلوگیری از تمرکز حرارت روی الکترود تنگستنی

استفاده از سیستم HF به منظور شروع قوس الکتریکی و عدم تماس نوک الکترود تنگستنی با سطح قطعه

رعایت فاصله مناسب نوک الکترود از سطح جوشکاری و جلوگیری از تماس نوک الکترود با حوضچه مذاب

استفاده از الکترود تنگستنی با ترکیب شیمیایی و شکل هندسی مناسب

آخال سرباره که یک ذره غیرفلزی است در فرایند جوشکاری قوس الکتریکی با محافظت سرباره شایع است. عدم تمیزکاری سرباره (گِل جوش) حاصل از پاس‌های جوشکاری قبلی، به دام افتادن سرباره در گوشه‌های تیز، شکستگی روکش الکترود روکش‌دار و سرعت بالای جوشکاری از مهمترین علل ایجاد آخال سرباره در فلز جوش می‌باشد. نشانه‌های مربوط به آخال سرباره در فیلم‌های رادیوگرافی نسبت به فلز جوش تیره‌تر است. آخال‌های سرباره از نظر شکل ظاهری به دسته‌های Rounded Slag Inclusion، Elongated Slag Inclusion و Wagon Track دسته‌بندی می‌شود. مشخصه عیب wagon track دو خط موازی تیره می‌باشد که نشان‌دهنده عدم تمیزکاری کامل و دقیق سرباره جوش در پاس‌های میانی است.

 

 

ذوب ناقص (Lack of Fusion OR Incomplete Fusion OR Cold Lap)

ذوب ناقص از جمله عیوب صفحه‌ای به شمار می‌رود که موجب تمرکز تنش در منطقه جوش می‌شود. تکنیک نادرست جوشکاری، طراحی اشتباه درز اتصال، آماده‌سازی نادرست متریال، دسترسی محدود به ناحیه اتصال، تمیزکاری نامناسب محل اتصال، سرعت بالای جوشکاری و جریان پایین از مهمترین دلایل پیدایش عیب ذوب ناقص می‌باشد. عیب ذوب ناقص می‌تواند در مناطق مختلف جوش نظیر ریشه جوش، پنجه جوش، فصل مشترک جداره با فلز جوش و فصل مشترک بین پاس‌های جوشکاری ایجاد گردد. ذوب ناقص گاهاً به راحتی در فیلم‌ها رادیوگرافی قابل تشخیص و شناسایی نیست. چگونگی ظاهر شدن این عیب در فیلم‌های رادیوگرافی به محل عیب در منطقه جوش و جهت قرارگیری آن وابسته است.

 

 

نفوذ ناقص (Lack of Penetration OR Incomplete Penetration)

عیب نفوذ ناقص عبارت است از کمتر بودن میزان نفوذ فلز جوش از مقدار لازم یا مقدار مشخص شده. نفوذ ناقص می‌تواند در اتصالات CJP و PJP رخ بدهد. در اتصالات PJP عیب نفوذ ناقص با اندازه‌گیری عمق نفوذ یا با بررسی مقطع اتصال قابل تشخیص است. در اتصالات CJP، به دلیل عدم نفوذ جوش، ریشه بدون تغییر باقی می‌ماند. به همین دلیل در فیلم‌های رادیوگرافی عیب نفوذ ناقص به صورت یک خط تیره و صاف ضاهر می‌شود. در شرایطی که قابلیت دسترسی و مشاهده مستقیم ریشه جوش وجود داشته باشد، عیب عدم نفوذ در اغلب موارد به سهولت توسط بازرسی چشمی قابل رویت است. از مهمترین علل نفوذ ناقص می‌توان به مواردی نظیر طراحی نادرست لبه اتصال، استفاده از الکترود با جنس و قطر نامناسب، جریان پایین، سرعت جوشکاری بالا و دسترسی محدود به درز اتصال اشاره کرد.

 

بریدگی کنار جوش (Undercut)

بریدگی کنار جوش از شایع‌ترین عیوب جوشکاری است که در اثر انتخاب نادرست تکنیک جوشکاری و یا جوشکاری با جریان بالا اتفاق می‌افتد. بریدگی کنار جوش به صورت یک شیار و در راستای موازی با پنجه جوش (در ریشه یا سطح جوش) ظاهر می‌شود. لذا به صورت یک ناتچ سطحی عمل کرده و باعث تمرکز تنش می‌شود. از این جهت موجب کاهش عمر خستگی در بارگذاری‌های دینامیکی می‌گردد. حدود پذیرش این عیب بر اساس طول و عمق آن تعیین می‌شود. در شرایطی که دسترسی و مشاهده مستقیم سطح و ریشه جوش امکان‌پذیر باشد، بریدگی کنار جوش با چشم غیرمسلح قابل شناسایی و مشاهده است. این عیب در فیلم‌های رادیوگرافی به صورت دو خط موازی و تیره (نسبت به منطقه جوش و فلز پایه) در کنار خط جوش ظاهر می‌گردد. در مواردی که جوشکاری در چند لایه و با چندین پاس انجام می‌گیرد، بریدگی کنار جوش ممکن است در پاس‌های میانی اتفاق بیفتد و شرایطی را ایجاد کند که باعث عدم تمیزکاری بین‌پاسی کامل و در نتیجه موجب به دام افتادن سرباره در این بریدگی‌ها شود.

افتادگی جوش (Underfill)

افتادگی جوش در شرایطی اتفاق می‌افتد که درز اتصال پر نشود. بدین ترتیب سطح مقطع قطعه در منطفه جوش نسبت به مقدار طراحی شده کمتر خواهد بود که این موضوع موجب تمرکز تنش شده و کاهش مقدار نیروی قابل تحمل می‌گردد. مهمترین علل این عب عبارتند از: سرعت بالای جوشکاری، فرایند جوشکاری نامناسب، تعداد پاس‌های جکم جوشکاری، آمپراژ پایین یا قطبیت نادرست جریان الکتریکی و استفاده از الکترود با قطر نامناسب.

روی هم افتادگی (Overlap)

عیب روی هم افتادگی از دسته عیوب سطحی است که در اثر شره کردن فلز روی سطح فلز پایه ایجاد می‌گردد بگونه‌ای که ذوب فلزپایه و ممتزج شدن آن با فلز جوش رخ نمی‌دهد. این عیب در بارگذاری‌های دینامیکی به عنوان ترک اولیه عمل می‌کند و سبب کاهش شدید عمر خستگی قطعه می‌گردد. از مهمترین عوامل ایجاد کننده عیب مذکور می‌توان به مواردی نظیر دستورالعمل جوشکاری اشتباه، آماده‌سازی نامناسب در اتصال، انتخاب مواد و فیلر نامناسب، و مهارت پایین جوشکار اشاره نمود.

ترک (Crack)

ترک یکی از مهمترین و خطرناکترین عیوب جوشکاری است که در تمامی استانداردهای غیرمجاز می‌باشد و بسته به محل و جهت تشکیل آن در یکی از دسته‌های ترک طولی (موازی با خط جوش)، ترک عرضی (عمود بر خط جوش) قرار می‌گیرید. علاوه بر این ترک به دو دسته ترک گرم و ترک سرد تقسیم می‌شود. ترک گرم در مرحله انجماد و یا بلافاصله پس از انجماد فلز جوش ایجاد می‌شود. علل مختلفی از جمله تنش‌های کششی ناشی از انقباض انجماد، وجود عناصری نظیر گوگرد و فسفر در فلز جوش و خاتمه نامناسب قوس الکتریکی عامل اصلی ایجاد ترک گرم می‌باشد. ترک گرم در محدوده دمایی نزدیک به دمای انجماد فلز جوش تشکیل می‌شود و از نوع بین‌دانه‌ای است. این در حالی است که ترک سرد بعد از کامل شدن انجماد فلز جوش ایجاد می‌شود. مهمترین عوامل ایجاد کننده ترک سرد عبارتند از: تنش‌های ناشی از اعمال بار حین سرویس‌دهی، هیدروژن و همچنین عناصر آلیاژی خاص موجود در فلز پایه یا الکترود (نیکل، مولیبدن، کربن و …).

گرده اضافی جوش (Excessive Reinforcement OR Excessive Convexity OR Excess Weld Metal)

گرده اضافی جوش عبارت است از ارتفاع بیشتر از حد مجاز استاندارد گرده جوش. گرده اضافی جوش معمولاً برای جوش‌های فیلت با اصطلاح Excessive Convexity و برای جوش‌های BUTT با اصطلاح Excess Weld Metal نام برده می‌شود. از مهمترین عوامل ایجاد کننده این عیب می‌توان به مواردی نظیر تکنیک جوشکاری و پارامترهای نامناسب جوشکاری، سرعت جوشکاری پایین، استتفاده از الکترود نامناسب، جریان و حرارت ورودی بالا و دستورالعمل جوشکاری غلط اشاره نمود. ایجاد گرده اضافی در جوشکاری ضمن افزایش میزان مصرف الکترود و افزایش هزینه تولید، موجب افزایش احتمال اعوجاج قطعه و ایجاد پروفیل جوشکاری نامناسب می‌گردد. در شرایطی که گرده جوش از حدی بیشتر شود، در محل انتقال از گرده جوش به فلز پایه زاویه تند ایجاد می‌گردد که موجب تمرکز می‌شود. عیب گرده اضافی جوشکاری با استفاده از گیج‌های بازرسی چشی به سهولت قابل شناسایی است.

 

نفوذ اضافی ریشه (Excess Root Penetration)

نفوذ اضافی ریشه عبارت است از برآمدگی بیش از حد مجاز استاندارد در ریشه جوش. نفوذ اضافی ریشه در لوله‌های انتقال سیالات، موجب اختلال در انتقال سیال حین سرویس‌دهی خط لوله می‌شود. از مهمترین عوامل تشکیل دهنده این عیب می‌توان به سرعت جوشکاری پایین در پاس ریشه، جریان بالای جوشکاری، استفاده از الکترود نامناسب، تکنیک و پارامترهای غلط جوشکاری و دستورالعمل اشتباه اشاره کرد. این عیب در صورتی که دسترسی به ریشه جوش وجود داشته باشد، با بازرسی چشمی بقابل شناسایی است. همچنین در فیلم‌های رادیوگرافی به صورت یک نوار باریک سفید در مرکز خط جوش نمایان می‌شود.

پاشش (Spatter)

پاشش عبارت است از ذرات کروی شکلی که حین جوشکاری در اثر پرتاب شدن قطرات مذاب به اطراف خط جوش روی فلز پایه چسبیده و منجمد شده است. پاشش حرارتی در فرایندهای جوشکاری با قوس الکتریکی و به ویژه در فرایند جوشکاری MIG بسیار شایع است. مهمترین عوامل تشکیل این عیب عبارت است از: تکنیک جوشکاری نامناسب (زاویه مشعل)، وجود آلودگی و رطوبت در محل اتصال و الکترود، پارامترهای جوشکاری نامتناسب (جریان و ولتاژ الکتریکی و سرعت تغذیه فیلر). پاشش در فیلم‌های رادیوگرافی به صورت نقاط با رنگ روشنتر و در اطراف خط جوش نمایان می‌شود. در جوشکاری فولادهای پرآلیاژ و پرکربن به دلیل مستعد بودن فلز پایه به تشکیل فاز ترد و سخت مارتنزیت و نیز احتمال تشکیل ترک میکروسکوپی در سطح فلز پایه، باید از ایجاد عیب پاشش تا حد امکان جلوگیری شود.

لکه قوس (Stray Arc AND Arc Strike)

به طور کلی به اثر قوس الکتریکی روی سطح فلزات پایه و خارج از درز اتصال، لکه قوس گفته می‌شود که خود به دو نوع Stray Arc و Arc Strike دسته‌بندی می‌شود. Stray arc اثر قوس ناشی از برخورد تصادفی نوک الکترود با سطح فلز پایه می‌باشد و به صورت نقطه‌ای است. این در حالی است Arc Strike ناشی از کشیدن عمدی نوک الکترود روی سطح قطعه به منظور روشن کردن قوس الکتریکی برای جوشکاری است. اثر Arc Strike به صورت خطی است و نشان‌دهنده عدم مهارت کافی جوشکار برای روشن کردن قوس الکتریکی است. به طور کلی باید از ایجاد لکه قوس روی سطح فلز پایه جلوگیری شود؛ اما در مواردی که اثر قوس الکتریکی باعث ایجاد تغییرات در خواص فلز پایه شود یا در شرایطی که استاندارد بر اساس شرایط سرویس دهی محصول نهایی لکه قوس را غیرمجاز می‌داند، باید حساسیت بیشتری در جوشکاری و نظارت به عمل آید.