تبلیغات
انجمن علمی مهندسی جوش دانشگاه علامه نایینی - خطاهای جوشكاری اتصالات در ساختمانهای فولادی
انجمن علمی مهندسی جوش دانشگاه علامه نایینی
منوی اصلی
مطالب پیشین
موضوعات وبلاگ
پیوندهای روزانه
نویسندگان
نظرسنجی
امتیاز شما نسبت به این وبلاگ چطوریه؟








آمار وبلاگ
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • کل بازدیدها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین به روز رسانی :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل مطالب :
درباره

جستجو


وصیت شهدا
وصیت شهدا
آرشیو مطالب
صفحات مجزا
لوگوی دوستان
ابزار و قالب وبلاگ
کاربردی
فرج پرش ابزار پرش به بالا روز شمار
ابزار های نایت اسکین دیكشنری آپلود
آی پی
ابر برچسب ها
ارسال شده در جمعه 2 خرداد 1393 ساعت 01:46 ب.ظ توسط مهندس مصطفی بیرانوند

١- مقدمه
با وجود تجربه تلفات و خسارات سنگین زلزله های اخیر مانند زلزله های منجیل و بم (تصویر ١)، احتمال جدی وقوع زمین لرزه های بزرگ در بیش تر مناطق پر جمعیت كشور و نیاز جدی به اعمال كنترل كیفی در طراحی و اجرای ساختمانها ، متاسفانه هنوز توجه كافی به ساخت و ساز صحیح نشده است . از نظر علم مهندسی زلزله، در حال حاضر ساخت بناهای مقاوم در برابر زلزله امكان پذیر است ، لیكن عملا به دلیل یكسری مشكلات اجر ائی رسیدن به ساختمانهای مقاوم تضمین نمی گردد [ ١و ٢ ].

١- مقدمه
با وجود تجربه تلفات و خسارات سنگین زلزله های اخیر مانند زلزله های منجیل و بم (تصویر ١)، احتمال جدی وقوع زمین لرزه های بزرگ در بیش تر مناطق پر جمعیت كشور و نیاز جدی به اعمال كنترل كیفی در طراحی و اجرای ساختمانها ، متاسفانه هنوز توجه كافی به ساخت و ساز صحیح نشده است . از نظر علم مهندسی زلزله، در حال حاضر ساخت بناهای مقاوم در برابر زلزله امكان پذیر است ، لیكن عملا به دلیل یكسری مشكلات اجر ائی رسیدن به ساختمانهای مقاوم تضمین نمی گردد [ ١و ٢ ].

 


مشكل اصلی آسیب پذیری لرزه ای ساختمانها حتی نمونه های جدید الاحداث در ایران، عدم استفاده صحیح از دانش فنی در مراحل طراحی و اجرا می باشد. دستورالعملهای اتصالات جوشكاری شده و ضوابط طراحی ساختمانهای فولادی، گاهی در طراحی و اجرا سهل انگاری می شود. لذا بایستی سطح معلومات فنی این افراد افزایش یافته و نیز مكانیزمی برای اعمال قاطعیت اجرایی و كنترل امر در نظرگرفته شود و البته طوری كه حقوق مهندس ناظر حفظ شده و مسئولیتها به درستی تقسیم گردد[ ١ ].
ساختمانهای فولادی بخش قابل توجهی از ساخت و ساز در ایران را تشكیل میدهند و یكی از مهمترین موضوعات درهر ساختمان فولادی، كنترل جوشكاری آن میباشد (تصاویر ٢ و ٣).اهمیت این امر در زلزله های .( اخیر نشان داده شده است كه خسارات اساسی پس از بریدن جوش اتصال   

مشكل اصلی آسیب پذیری لرزه ای ساختمانها حتی نمونه های جدید الاحداث در ایران، عدم استفاده صحیح از دانش فنی در مراحل طراحی و اجرا می باشد. دستورالعملهای اتصالات جوشكاری شده و ضوابط طراحی ساختمانهای فولادی، گاهی در طراحی و اجرا سهل انگاری می شود. لذا بایستی سطح معلومات فنی این افراد افزایش یافته و نیز مكانیزمی برای اعمال قاطعیت اجرایی و كنترل امر در نظرگرفته شود و البته طوری كه حقوق مهندس ناظر حفظ شده و مسئولیتها به درستی تقسیم گردد[ ١ ].
ساختمانهای فولادی بخش قابل توجهی از ساخت و ساز در ایران را تشكیل میدهند و یكی از مهمترین موضوعات درهر ساختمان فولادی، كنترل جوشكاری آن میباشد (تصاویر ٢ و ٣).اهمیت این امر در زلزله های .( اخیر نشان داده شده است كه خسارات اساسی پس از بریدن جوش اتصال عضو ساز های پدید م یآید(شكل ٤ )

 


جوشها درهمه بخشها بایستی منطبق بر اطلاعات نقشه بوده و از لحاظ بعد و طول جوش (شكل ٥) و كنترل كیفیت لازم بررسی گردد. در استاندارد ٢٨٠٠ ، آزمایشات اولتراسونیك و رادیوگرافی برای كنترل اتصالات جوشی قابهای خمشی ویژه اجباری شده است[ ٣] كه البته بسته به تشخیص مهندس ناظر در سایر حالات حتی در ساختمانهای معمولی نیز باید انجام گردد. در این مقاله، ضمن مروری بر عیبهای معمول جوشكاری در اجرای ساختمانهای فولادی، روشهای بازرسی و كنترل كیفیت جوش ارائه میگردد.

 

 
٢. عیبها و ناپیوستگی های معمول در جوشكاری


یكی از مهمترین وظایف بازرس یا تیم كنترل كیفی جوش، ارزیابی حقیقی جوشها به منظور بررسی مناسب بودن آنها در شرایط بهره برداری و در واقع تعیین هر گونه كمبود و نیز نامنظمی درجوش یا قطعه جوشكاری شده كه عمومًا ناپیوستگی نامیده می شود میباشد. در حالیكه یك ناپیوستگی، هر گونه اختلال در ساختار یكنواخت را بیان می كند، یك عیب ناپیوستگی ویژه است كه مناسب بودن سازه یا قطعه را زیر سئوال می برد. شكل ناپیوستگی را میتوان به دو گروه كلی خطی و غیر خطی تقسیم نمود. ناپیوستگی های خطی طولی به مراتب بیش از پهنا دارند. زمانیكه در جهت عمود برتنش اعمالی قرار گیرند، یك ناپیوستگی خطی نسبت به غیر خطی شرایط بحرانی تری را ایجاد می كند، چرا كه احتمال اشاعه و در نهایت تخریب آن بیشتر خواهد بود[ ٤ ].

٣. ناپیوستگیهای فلز جوش و فلز پایه 
1-3. تركها
بحرانی ترین ناپیوستگی ها، تركها هستند . شرایط اضافه بار باعث ایجاد تركها و تمركز تنش می شود . یك روش گروه بندی تركها با مشخص كردن آنها به صورت گرم یا سرد است . همچنین تركها را میتوان توسط جهت آنها نسبت به محور طولی جوش توصیف نمود . تركهای طولی بعلت تنشهای انقباضی عرضی جوشكاری یا تنشهای سرویس ایجاد می شوند . تركهای عرضی عمومًا به علت اثر تنشهای انقباضی طولی جوشكاری روی جوش یا فلز پایه با انعطاف پذیری كم ایجاد می شوند (شكل ٦). انواع مختلف ترك با توصیف دقیق موقعیتهای آنها نسبت به اجزا مختلف شامل : تركهای گلویی، ریشه، كناره، چاله جوش، زیرگرده منطقه متاثر از حرارت و فلز پایه هستند .
تركهای گلویی كه از میان گلویی جوش یا كوتاهترین مسیر درسطح مقطع جوش گسترش می یابد ، از نوع تركهای طولی بوده واغلب در طبقه بندی ترك گرم قراردارند.

 


تركهای ریشه در فلز پایه یا در خود جوش نیز در زمره تركهای طولی هستند . تركهای كناره جوش در فلز پایه ایجاد شده و در كناره جوش توسعه می یابند . تركهای چاله جوش درنقطه پایانی ردیفهای منفرد جوش در صورت عدم مهارت جوشكار ایجاد می شوند . دسته بعدی تركها، ترك زیر جوش به علت حضورهیدروژن است . این نوع ترك بجای فلز جوش در ناحیه تحت تاثیر حرارت به موازات خط ذوب واقع هستند. 

٢-٣. ذوب و نفوذ ناقص
طبق تعریف، ذوب ناقص یك ناپیوستگی درجوش است كه ذوب شدن بین فلز جوش وسطوح ذوب و یا لایه های جوش رخ نداده باشد . بعلت خطی بودن و انتهای نسبتًا تیزآن، ذوب ناقص از ناپیوستگی های بارز درجوش است و در وضعیتهای مختلف در منطقه جوش تشكیل می شود . نفوذ ناقص معرف حالتی است كه فلز جوش به طور كامل در سراسر ضخامت ورق گسترده نشده باشد . موقعیت این عیب در مجاورت ریشه جوش است . ذوب و نفوذ ناكافی به علت عدم مهارت جوشكار، شكل نامناسب اتصال یا آلودگی اضافی ایجاد می شود. 

٣-٣. سرباره های محبوس شده
مناطقی در سطح مقطع یا در سطح جوش هستند كه سرباره محافظ حوضچه جوش به طور مكانیكی درون فلز منجمد شده محبوس می شود. این سرباره منجمد شده بخشی از مقطع جوش را نمایش می دهد كه فلز جوش بخوبی ذوب نمی شود. این پدیده خود سبب ایجاد بخشی ضعیف در نمونه خواهد شد . در حقیقت سرباره های
محبوس شده اغلب درارتباط با ذوب ناقص هستند. 

٤-٣. تخلخل  
این نوع ناپیوستگی درخلال انجماد جوش در اثر حبس گاز ایجاد می شود . بنابراین تخلخل را بسادگی میتوان، حفره های گاز درون فلز ج وش منجمد شده دانست . به علت طبیعت كروی شكل آنها، تخلخل كمترین خطر را در میان دیگر ناپیوستگی ها داراست ولی در زمانیكه جوش باید تحمل فشارهای بالا را داشته باشد حضور تخلخل خطرناك خواهد بود [ ٦]. منابع مختلفی برای حضور رطوبت یا آلودگی وجود دارد كه میتوان الكترود فلز پایه، گازمحافظ یا محیط اطراف را در این میان نام برد، تغییر درتكنیك جوشكاری نیز می تواند سبب ایجاد تخلخل شود. 

٥-٣. بریدگی كنار جوش
بریدگی كنار جوش یك ناپیوستگی سطحی است كه در فلز پایه مجاور فلز جوش رخ میدهد . در شرایطی عیب را داریم كه فلز پایه شسته شد ه ولی با فلزی پركننده جبران نمی شود . نتیجه ، ایجاد یك شیار خطی با شكلی نسبتًا تیز است كه درفلز پایه تشكیل می شود . این عیب بعلت سطحی بودن ماهیت آن برای بارگذاری خستگی خطرناك است. بریدگی كنار جوش عمومًا به علت تكنیك جوشكاری نامناسب ایجاد می گردد ، به ویژه اگ ر سرعت حركت جوش زیاد باشد . علاوه بر این اگر گرمای جوشكاری بسیار بالا باشد می تواند سبب ذوب شدن بیش ازحد فلز پایه گردد. 

٦-٣. پرشدن ناقص
این مورد مشابه بریدگی كنار جوش، یك ناپیوستگی سطحی است كه به علت كمبود ماده در مقطع عرضی ایجاد می شود. تنها تفاوت دراین میان این است كه پرشدن ناقص در فلز جوش ولی بریدگی كنار جوش درفلز پایه یافت می شود . به بیان ساده ، پرشدن ناقص ، زمانی رخ می دهد كه فلز پركننده به اندازه كافی برای پركردن اتصال جوش در دسترس نباشد (شكل ٧). مشابه بریدگی كنار جوش، پرشدن ناقص نیز هم در سطح رویی و هم در ریشه جوش ظاهر می شود . دلیل اولیه پرشدن ناقص، تكنیك غلط جوشكاری است . مثلا سرعت زیاد جوشكاری اجازه پرشدن اتصال و هم سطح شدن آن با فلز را نمی دهد. 

 



٧-٣. سررفتن
نوع دیگر ناپیوستگی سطحی جوش كه از تكنیك نامناسب جوشكاری (سرعت جوشكاری خیلی آرام ) ناشی می شود، سررفتن است كه در آن ، فلز جوش روی فلز پایه مجاورش سر می رود و دركناره جوش، شیاری تیز را ایجاد می نماید . به علاوه اگر مقدار سررفتن به اندازه كافی زیاد باشد می تواند تركی را كه از این تمركز تنش ایجاد می شود را مخفی نماید. 

٨-٣. تحدب بیش از حد
این ناپیوستگی مختص جوشهای گوشه است و طبق تعریف تحدب عبارت از حداكثر فاصله از رویه محدب یك جوش گوشه تا خط واصل بین كناره های جوش است . از نقطه نظراستحكام مقدار تحدب در جوش گوشه ضروری است ولی اگر از حدی بیشتر باشد، به عنوان یك عیب تلقی می شود. این مطلب هم از نقطه نظر اقتصادی (مصرف فلز پركننده بیشتر ) و هم از نظر حضور مناطق تیز اطراف جوش به خصوص در بارگذاری خستگی مطرح می شود. دلیل ایجاد تحدب، آرام بودن سرعت جوشكاری یا تكنیك ناصحیح جوشكاری است.

٩-٣. لكه قوس و پاشش
لكه های قوس درنتیجه شرو ع قوس عمدًا یاتصادفی روی سطح فلز پایه دور از اتصال به وجود میآیند . در اثر این رخداد، منطقه ای متمركز شده از سطح فلز پایه ذوب شده و سریعًا سرد و شكننده می شود . پاشش همان ذرات فلزی پراكنده ناشی از جریان بالای جوشكاری هستند كه در تشكیل جوش نقشی ندارند . از نقط ه نظر بحرانی بودن، پاشش ممكن است زیاد مهم تلقی نشود، ولی درهر حال مقادیر زیاد پاشش میتوانند گرمای موضعی زیادی را به سطح فلز مشابه با اثر لكه قوس ایجاد كنند و حتی سبب تشكیل ناحیه تحت تاثیر حرارت شوند. 

١٠-٣ . اعوجاج 
خمیدگی یا اعوجاج از مشكلات مهم جوشكاری اس ت كه باید برطرف گردد . این مسئله در اثر انقباض كه به هنگام گرم و سرد شدن پس از عملیات جوشكاری در فلز پایه و جوش بوجود می آید ، شكل می گیرد . برای كنترل اعوجاج باید شرایط لازم برای جوشكاری شامل كنترل قبل، حین و بعد از جوشكاری تامین گردد. 

١١-٣  . تورق و پارگی سراسری
این ناپیوستگی ویژه مربوط به فلز پایه است . تورق در اثر حضور آلودگی و ناخالصی غیر فلزی موجود درزمان تولید فولاد ایجاد می شود . این ناخالصی ها به طور طبیعی اكسیدی هستند كه در زمانیكه فولاد هنوز مذاب است تشكیل شده و در خلال عملیات بعدی نورد كشیده شده و موج ب تورق می شوند. نوع دیگر ناپیوستگی مربوط به پارگی سراسری است و زمانی رخ می دهد كه در جهت تمام ضخامت دراثر جوشكاری تنشهای انقباضی بزرگی ایجاد شده باشد . پارگی عمومًا موازی سطح نورد شده زیر فلز پایه و معمولا موازی مرز ذوب جوش رخ می دهد .
پارگی سراسری یك ناپیوستگی است كه مستقیمًا به طرز قرارگیری اتصال مرتبط می شود. 

١٢-٣  . جابجا شدن و ناپیوستگی های ابعادی
دراثر سواركردن و مونتاژ غلط اجزای مورد جوش در كنار یكدیگر ، جابجایی بصورت هم محور نبودن دو سطح قطعه كار در جوشهای لب به لب است كه در مواردی با برشكاری رفع می شود، اما در بیشتر مواقع باید جوش را بریده و مجددًا عملیات جوشكاری بادقت تكرار شود . ناپیوستگی های ابعادی، نقائص شكل یا ابعاد هستند و هم درجوش و هم در سازه جوش شده بروز می كنند. 

٤. آزمایشهای جوش 

١-٤. ارزیابی جوشكار
آزمونی كه صلاحیت جوشكار را برای اجرای ضوا بط آیین نامه ای تایید می كند، آزمایش تشخیص صلاحیت یا ارزیابی جوشكار و یا آزمون كیفیت اجرا خوانده می شود . این ارزیابی مشخص می كند كه آیا جوشكار دانش و مهارت لازم را در بكارگیری و اعمال دستورالعمل جوشكاری مدود در رابطه با رده بندی كاری خود دارد یاخیر . ارزیابی جوشكار ممكن است با تجهیزات جوشكاری دستی و یا با تجهیزات جوشكاری تمام اتوماتیك انجام شود .

- روشهای آزمایشی كه كیفیت یك جوش را تعیین می كند، در سه طبقه بندی بسیار وسیع قرار می گیرد . ١- آزمایش های غیر مخرب، ٢- آزمایشهای مخرب و ٣- بازرسی عینی[ ٦و ٥ ]

٢-٤. آزمایشهای غیر مخرب
هدف از این آزمایشها، بازرسی و تشخیص عیوب مختلف جوش (سطحی وعمیق) و تاثید آن می باشد، بدون اینكه قطعه جوش داده شده غیر قابل استفاده شود . اگر آزمایش نشان دهد كه محلی از جوش معیوب است می توان از طرفین محل مذكور به اندازه لازم برداشته وبا جوش مجدد اتصال كاملی به دست آورد [ ٥ ].

1-2-4. آزمون ذرات مغناطیسی
آزمون ذرات مغناطیسی یكی از آسانترین آزمایشهای غیر مخرب جوشكاری است . این روش جوش را برای معایبی از قبیل تركهای سطحی، ذوب ناقص، تخلخل، بریدگی كنار جوش، نفوذ ناقص ریشه جوش و اختلاط سرباره كنترل می كند . این آزمایش محل تركهای داخلی و سطحی بسیار ریز را برای رویت با چشم غیر مسلح آشكار میكند . قطعه مورد آزمایش با استفاده از جریان الكتریكی، یا قراردادن آن در داخل یك سیم پیچ مغناطیسی می گردد . سطح مغناطیسی شده قطعه با لایه نازكی از یك گرد مغناطیسی نظیر اكسید آهن قرمز پوشیده می شود و این لایه گرد در صورت وجود یك عیب سطحی یا داخلی در داخل حفره یا ترك مربوطه فرو می رود. 

٢-٢-٤. بازرسی با مواد نافذ
بازرسی با مواد نافذ یكی از شیوه های غیر مخرب برای محل یابی معایب سطحی می باشد . سطح مورد بازرسی باید ابتدا از لكه های روغن، گریس و مواد ناخالص و خارجی تمیز شود . سپس ماده رنگی مورد نظر بر روی سطح پاشیده شده و در داخل تركها و سایر ناهمواریهای نفوذ می كند . رنگ اضافی از روی سطح پاك شده و سپس یك ماده فوق العاده فرار حاوی ذرات ریز سفیدرنگ بر روی سطح پاشیده می شود . تبخیر مایع فرار باعث برجای ماندن گرد خشك سفید رنگ بر روی ماده قرمز نفوذ كرده در ترك می گردد و بر اثر عمل مویینگی، ماده قرمز از ترك بیرون كشیده شده و پودر سفید كام ً لا قرمز می شود. 

٣-٢-٤. آزمون فراصوتی
آزمون فراصوتی قادر به تشخیص معایب داخلی بدون نیاز به تخریب قطعه جوش شده می باشد . موج های فراصوتی از داخل قطعه مورد آزمایش عبور داده می شوند و با هرگونه تغییر درتراكم داخلی قطعه منعكس می شوند. امواج منعكس شده (پژواك ها ) به صورت برجستگی هایی نسبت به خط مبنا، بر روی صفحه نمایش دستگاه ظاهر می شوند . هنگامی كه عیب یا ترك داخلی توسط واحد جست و جو پیدا شود تولید ضربان سومی می كند كه بین ضربان اول و دوم بر روی صفحه نمایش ثبت می شود (شكل ٨). بنابراین مشخص می شود كه این عیب بین سطوح بالاو پایین مصالح (در داخل جسم مصالح ) می باشد.




جاوا اسكریپت