مقدمه
جوشكاری تعمیری یكی از فرآیندهای مهم تعمیرات و نگهداریست كه شامل جوشكاری ترمیمی و سطح پوشانی می گردد. با توجه به اینكه در صنایع فلزی حجم كارهای تعمیرات و نگهداری بسیار بیشتر از ساخت می باشد. تعداد جوشكاران فعال در زمینه جوش تعمیری بیشتر است. این موضوع اهمیت جوشكاری تعمیراتی را در صنایع نشان می دهد.
قطعات بطور پیوسته دچار سایش، خوردگی و شكست می شوند. در بسیاری موارد امكان جایگزینی قطعه كاملا" مشابه وجود ندارد. این موضوع در مواردیكه صنعت یا قطعه قدیمی باشد بیشتر صدق می كند. با توجه به اینكه در تعمیر قطعات می توان نواقص و نقاط ضعف اصلی را بر طرف كرد، قطعه تعمیر شده می تواند كارآیی بهتری داشته باشد . همچنین با توجه به كاهش زمان توقف و رفع نیاز خرید قطعه جدید، هزینه تعمیرات كاهش می یابد. در این مقاله سعی شده به كلیات و اصول اجرایی یك جوشكاری ترمیمی موفق بر اساس ملزومات استانداردی بصورت خلاصه اشاره گردد.

جوشكاری ترمیمی
در قطعات تولید شده عیوب مختلفی را می توان مشاهده كرد كه این عیوب می توانند ناشی از فرآیند تولید و یا حین كاركرد قطعه بوجود آمده باشند. بسته به نوع و علت ایجاد عیب، جوشكاری ترمیمی به چند دسته تقسیم می شود :
- جوشكاری تكمیلی در حین تولید (finishing weld)
- اصلاح جوشكاریهای غیر قابل قبول (correction of non confirming weld)
- جوشكاری تعمیری حین كاركرد قطعه (repair weld)

1- جوشكاری تكمیلی در حین تولید
نحوه جوشكاری تكمیلی بستگی به نوع فرآیند تولید دارد. بعنوان مثال در مورد قطعات ریختگی از جوشكاری تكمیلی برای برطرف كردن حفره ها، تخلخل و یا اصلاح شرایط ابعادی قطعه استفاده می شود.
در اینگونه موارد باید مقدار حرارت ورودی و تنشهای پسماند احتمالی را در نظر گرفت چرا كه ممكن است شرایط قطعه را غیر قابل قبول سازد. بنابراین گاهی اوقات باید عملیات حرارتی خاصی نیز اعمال گردد. گاهی اوقات مشتری برای انجام این فرآیند دستورالعمل خاصی را درخواست می كند.

2- اصلاح جوشكاریهای غیر قابل قبول
معمولا" كیفیت جوش و تلورانسهای قطعه باید با شرایط مندرج در استاندارد مورد استفاده و یا قرارداد منطبق باشد . (استانداردهای ISO 13920 . ISO 10042 . ISO 5817 ) . در صورتیكه این مورد احراز نگردد باید اقدامات اصلاحی بر اساس استاندارد ISO 3834 انجام گیرد . پس از اجرای اقدامات اصلاحی قطعه باید مجددا" تحت بازرسی ، آزمون و كنترل كیفی قرار گرفته و با شرایط مورد نیاز مطابقت گردد . همچنین شرایط و علل ایجاد عیب باید بدرستی بررسی و رفع گردد.

3- جوش تعمیری حین كاركرد قطعه
در صورتیكه حین كاركرد قطعه دچار شكست شود و یا عیوبی در جوش و یا فلز پایه ایجاد گردد ، مراحل زیر قبل از اجرای جوش تعمیری باید انجام گیرد:
- تعیین ریشه و علل ایجاد عیب
- تعیین دقیق فلز پایه و مواد مصرفی جوش
- بررسی استاندارد مورد استفاده و قرارداد پیرامون موضوع تعمیر
- تهیه برنامه تعمیر (شامل مراحل تعمیر)

3-1- تعیین ریشه و علل ایجاد عیب
دلیل ایجاد عیب ها در جوش باید قبل از بازسازی مشخص گردد. (بعنوان مثال با آزمایشهای متالوگرافی). تنها با دانستن علت ایجاد عیب می توان از تكرار آن پس از بازسازی جلوگیری كرد.
دلایل ایجاد عیوب می تواند جزو موارد زیر باشند:
- تنش بیش از حد مجاز
- خطای طراحی و محاسباتی
- انتخاب ماده نا مناسب
- جابجا شدن فلز پایه و یا ماده مصرفی با فلز یا ماده نا مناسب
- عیوب مراحل ساخت ( آماده سازی، سرهم بندی، جوشكاری، عملیات حرارتی)
پس از بررسی علت ایجاد عیب و ریشه یابی آن جهت رفع آن ممكن است به اجرای یك یا چند مورد از موارد زیر نیاز باشد:
- تغییر طراحی (مثلا" ابعاد جوش)
- تغییر مواد پایه یا مواد مصرفی جوش
- تغییر مراحل و پارامترهای جوش
- ماشینكاری و پرداخت بیشتر جوشها

3-2- فلز پایه و مواد مصرفی جوش
3-2-1- فلز پایه
در صورتیكه نوع دقیق فلز پایه در مستندات معتبر بازرسی موجود نباشد ، باید آنالیز شیمیایی گرفته شود. در مورد فولادهای ساختمانی ریز دانه با تنش تسلیم بالاتر از 355 MPa باید دقت خاصی در مورد میكرو آلیاژها صورت گیرد.
در مواردی كه از فولادهایی با عمر بیش از 30 سال استفاده شده است هنگام برنامه ریزی تعمیر باید به مقدار نیتروژن توجه شود (امكان شكست ترد).
در صورتیكه خواص مكانیكی فلز پایه مشخص نباشد باید نمونه هایی از قسمتهای كم تنش قطعه تهیه شده و تست گردد. خصوصیات زیر باید مشخص شود:
- استحكام كششی
- استحكام تسلیم
- افزایش طول
- چكش خواری (خواص ضربه)
- كاهش سطح مقطع در راستای ضخامت (در صورت نیاز)
در صورت نیاز آزمونهای متالوگرافی نیز باید انجام گیرد (مانند تعیین ساختار ماده ، محل عیب).

3-2-2- مواد مصرفی جوش
مواد مصرفی جوش استفاده شده باید مشخص گردد (مثلا" توسط آنالیز شیمیایی ) . در جوشكاری ترمیمی مواد 30% ) باشند . بخصوص برای جوش ریشه اغلب توصیه³مصرفی باید دارای افزایش طول مناسب ( می شود كه از مواد مصرفی با استحكام تسلیم كمتر از فلز پایه استفاده شود . در مواردی كه لایه جوش ماشینكاری و برداشته می شود , باید حتما" از این مواد استفاده شود .

3-3- استاندارد مورد استفاده و قرارداد
جوشكاری ترمیمی باید كاملا" مطابق با استاندارد مشخص شده و یا دستورالعمل قرارداد اجرا گردد و كیفیت و تلورانسهای خواسته شده باید بدست آید . در بعضی موارد برنامه ترمیم باید توسط یك بازرس یا مشتری بررسی و تائید شود همچنین امكان دارد روال كار حین اجرا توسط بازرس یا مشتری نظارت گردد . بعد از اتمام جوشكاری حداقل آزمونهای اصلی برای نمونه اولیه باید اجرا شود.

3-4- برنامه ترمیم
برای هر ترمیمی باید برنامه تهیه گردد و اغلب نیاز است كه این برنامه توسط بازرس یا خریدار تائید شود . مواد موجود در برنامه ترمیم بسیار شبیه به برنامه جوشكاری است . در طراحی برنامه باید به موارد زیر توجه خاص صورت گیرد :
- تمیز كاری
- نوع ماده
- نام تجهیز و قسمتهایی كه باید ترمیم گردند
- طراح قسمتهای معیوب كه باید برداشته شوند و روش برداشتن عیوب
-مواد مصرفی جوش
- دستورالعمل جوش ترمیمی
- گواهینامه جوشكار
- آزمونهای تائید دستورالعمل جوش
- ترتیب و توالی عملیات ترمیم
- مقدار مجاز انقباض
- عملیات حرارتی ( دما ، زمان ، سرعت گرم و سرد كردن) (در صورت نیاز)
- عملیات پس از جوشكاری (چكش زنی، ماشینكاری، پرداخت)
- روشهای آزمون (زمان و مشخصات آزمون)
- بازرسی و بررسی جوش ترمیمی

4- مراحل اجرای جوشكاری ترمیمی
فعالیتهای مهم برای اجرای جوشكاری ترمیمی را می توان به سه دسته تقسیم كرد:
- آماده سازی برای جوشكاری
- جوشكاری ترمیمی
- عملیات پس از جوشكاری

4-1- آماده سازی برای جوشكاری
قبل از آغاز جوشكاری باید موارد زیادی در نظر گرفته شود .مهمترین این موارد عبارتند از:
- ایمنی: محل اجرای جوشكاری ترمیمی باید آماده سازی شده و كلیه موارد ایمنی در نظر گرفته شود.
- تمیزكاری: تمامی آلودگیها مانند غبار، روغن، رنگ و … باید از سطح قطعه تحت جوشكاری پاكسازی گردد . روش پاكسازی بستگی به نوع ماده و محل قطعه كار دارد. برای اغلب تجهیزات و سازه ها تمیزكاری با بخار لازم است. در صورت عدم امكان اجرای تمیزكاری با بخار می توان از شستشوی شیمیایی و یا بلاست استفاده كرد. همچنین از تمیزكاری با ابزار مانند برس، سنگ سمباده و … نیز می توان استفاده كرد.
- پیاده سازی: بجز در مواردیكه كار ترمیم بسیار ساده است در سایر موارد نیاز به پیاده سازی وجود دارد.
-محافظت از تجهیزات و سطوح ماشین شده نزدیك به محل كار : در صورت اجرای جوشكاری ترمیمی، تجهیزات و قطعاتی كه در نزدیكی محل قرار دارند باید از جرقه جوش ، شعله ، جرقه های برش و سایر خطرات محافظت شوند. برای محافظت می توان از ورقه های فلزی و یا برزنت استفاده كرد. سطوح ماشین شده باید تا فاصله 5 پا از محل جوش پوشانیده شوند.
- بست و مهار: در تعمیرات پیچیده امكان دارد به بست یا مهار سازی نیاز باشد . علت این امر به وزن زیاد قطعه و یا نیروهای اعمالی به قطعه تحت جوشكاری بر می گردد . اگر اجزاء اصلی سازه بریده شوند باید نیرو توسط مهارهای موقتی تحمل گردد . این مهارها می توانند بصورت موقت به سازه جوشكاری شود.
- الگو سازی: در اغلب موارد تعمیراتی لازم است كه قسمتی از ماده برداشته شود تا امكان ایجاد جوش با نفوذ كامل ایجاد گردد. در این موارد باید الگویی ساخته شود كه قسمتی را كه باید بریده شود وبرای جوشكاری آماده شود مشخص نماید. الگو باید طوری طراحی شود كه كمترین ماده برداشته شود و راحت ترین موقعیت جوشكاری را ایجاد نماید.
-پیش گرمایی: پیش گرم كردن و برش با برنال یا گوج كردن جزو عملیات آماده سازی جوشكاری می باشند . هنگامی كه برنال كاری یا كوج نیاز باشد ، باید پیش گرمایی مشابه پیش گرمایی لازم برای جوشكاری انجام گردد. هر چند كه تنش های ایجاد شده در برش كاری كمتر از جوشكاری است ، اما در برشكاری نیز امكان ایجاد شوك های حرارتی مشابه جوشكاری وجود دارد. پیش گرم كردن قبل از جوشكاری از اهمیت ویژه ای برخوردار است و باید دقیقا رعایت شود. بسیاری از عیوب جوش ناشی از عدم پیش گرم كردن مناسب قبل از جوشكاری است. عوامل اصلی موثر بر دمای پیشگرم شامل كربن معادل، ضخامت قطعه و پارامترهای جوشكاری میباشد. جداول و نمودارهای بسیاری برای محاسبه مقدار پیشگرم لازم برای مواد مختلف طراحی شده است. جدول زیر یكی از نمونه های كاربردی این جداول می باشد.
- برشكاری و گوج كردن: برشكاری با مشعل، گوج و برش قوس كربن بیشترین مصرف را در مراحل جوشكاری ترمیمی دارند كه بسته به نوع ماده و مشكل لبه سازی یكی از آنها انتخاب می گردد. البته در صورت استفاده از قوس كربن باید پارامترها به گونه ای تنظیم شود كه از رسوب كربن در سطوح جوشكاری جلوگیری شود. در مورد بعضی مواد نمی توان از روشهای فوق استفاده كرد. (مانند فولاد ضد زنگ ) در اینگونه موارد از روشهای مكانیكی و سنگ زنی استفاده می شود. در صورت استفاده از گوج یا مشعل، پس از اتمام فرآیند لبه ها باید مجددا تا 2mm سنگ زده شوند.
- سنگ زنی و تمیزكاری: سطوح ایجاد شده در مرحله قبل به اندازه مناسب صاف نبوده و دارای نقاط سوخته، اكسید و غیره می باشد. سطوح جوش باید قبل از جوش صاف و تمیز گردد. در موارد بحرانی كه احتمال ایجاد ترك های اضافی وجود دارد بهتراست پس از سنگ زنی تست MT یا PT صورت گیرد تا از باقی نماندن ترك اطمینان حاصل شود.

4-2- اجرای جوش ترمیمی
جوشكاری ترمیمی موفق شامل موارد و پارامترهای زیر می گردد .
- دستورالعمل جوش: دستورالعل جوش باید برای استفاده جوشكاران تهیه گردد . این دستورالعمل باید شامل پروسه، نوع ماده مصرفی ، پیش گرم و سایر اطلاعات تخصصی لازم برای اجرای جوشكاری باشد.
- تجهیزات جوشكاری: تجهیزات جوشكاری باید به اندازه كافی در دسترس باشد بطوریكه تأخیری در كار ایجاد نشود. این تجهیزات شامل ماشین جوش، كابل، آون، گیره و … می باشد.
- مواد: مواد كافی نیز باید در دسترس باشد. این مواد شامل الكترود و مواد مصرفی جوش، قطعات جایگزین، تقویتی ها و غیره می باشد. همچنین سوخت جهت پیش گرم و برش نیز باید در حد كافی موجود باشد.
- ترتیب جوشكاری: ترتیب جوشكاری و نحوه اجرای پاسها بسیار اهمیت دارد و باید بطور واضح در دستورالعمل تشریح گردد.
- ایمنی: در تمام مراحل باید شرایط بگونه ای تعبیه شود تا ایمنی كامل برقرار گردد.
- كیفیت جوش: كیفیت جوش باید بطور مداوم بررسی گردد. جوش نهایی باید كاملا" صاف و بدون شیار باشد.
- در نهایت باید تعداد كافی جوشكار تائید شده و با مهارت برای اجرای سریع كار وجود داشته باشد.

4-3- عملیات پس از جوشكاری
پس از اتمام جوشكاری باید قطعه به آهستگی سرد شود و نباید در برابر باد یا محیط سرد كننده قرار گیرد . همچنین تا زمانی كه قطعه به دمای محیط نرسیده نباید نیرویی به محل تعمیر شده اعمال گردد.
- بازرسی : جوش باید تحت بازرسی قرار گیرد . این بازرسی می تواند شامل بررسیهای غیر مخرب مانند MT ، UT یا RT باشد . جوش ترمیمی باید از كیفیت بالایی برخوردار باشد چرا كه باید جایگزین ماده اصلی گردد.
- عملیات تمیزكاری: این عملیات شامل جداسازی مهارها ، سنگ زنی محل های اتصالات موقت، پاكسازی جرقه های جوش ، سرباره جوش و جمع آوری پوششهای محافظ و غیره
می شود.
- رنگ آمیزی مجدد: در صورت لزوم پس از تمیزكاری، ناحیه تعمیر شده باید رنگ آمیزی گردد . همچنین قطعات ماشین آلات باید در صورت نیاز گریس كاری شوند.
- سرهم بندی : پس از تكمیل مراحل تجهیز مجددا" سرهم بندی می شود. 

منبع:
مجله صنعت جوش شماره ۱۶ آبان ۱۳۸۶

www.smsm.ir

نوع مطلب : مهندسی مکانيک - ساخت و جوش
نوشته شده در چهارشنبه ۲۶ آبان ۱۳۸۹ توسط SMSM |           |