جوشکاری

جوشکاری

اسلاید 1: WELDING INSPECTION

اسلاید 2: Contents :Introduction to WeldingWelding ProcessesWelding DefectTesting WeldsSafety in Welding

اسلاید 3: مشكلات و معايب در جوشكاري: weld defect

اسلاید 4: تاثير خواص منطقه ي تحت تاثير حرارت بر كيفيت و مقاومت جوش : انتقال حرارت از حوضچه به فلز مبنا، از بخشهاي اساسي فرآيند انجماد مي‌باشد. اين واكنشهاي متالورژي بر خواص مكانيكي اتصال جوش تاثير مي گذارند، يعني مقاومت كششي و مقاومت ضربه‌اي را كم مي كنند و سختي را زياد مي‌كنند و يا ترك تشكيل مي دهند.فولادهاي ساختماني در منطقه تاثير حرارت تمايل به سخت شدن دارند، زيرا سرعت سرد شدن اتصالات جوش داده شده طوري است كه حالتي شبيه به عمليات حرارتي آب دادن پيش مي‌آورد.ميزان سخت شدن در درجه اول به تركيب شيميايي فولاد بستگي دارد.

اسلاید 5:

اسلاید 6:

اسلاید 7: . براي سهولت بحث پيرامون مسائل جوشكاري از شاخص مشهور كربن معادل استفاده مي شود. كه فرمول كربن معادل طبق استاندارد انگليس عبارتست از: كه در آن C = كربن، Mn = منگنز ، Cr = كرم، Mo = موليبدن، V= واناديوم ، Ni = نيكل و Cu = مس مي باشد. بطور كلي ، فولادهاي با كربن معادل كمتر از 38/0 درصد كربن در منطقه تاثير حرارت سخت نمي‌شوند، در حاليكه فولادهاي با كربن معادل 50/0 درصد ممكن است، سختي هم تراز با سختي فولاد ابزار عمليات حرارتي شده بدست آورند.

اسلاید 8: پيش گرم كردن فلز مبنا، هيدروژن را در ناحيه وسيعي پراكنده كرده و تمركز آن را در ناحيه سخت شده كم مي‌كند. علاوه بر آن، پيش گرم كردن سرعت سرد شدن را كند كرده و حداكثر سختي را تقليل مي دهد.

اسلاید 9: رقيق شدن و يكنواختي جوش: رقيق شدن براي اتصال فلزات غير همجنس و براي جوشكاري قطعه روكش از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. در چنين مواردي با استفاده از لايه ي حايل- Buffering -(جوش با تركيب مشخص روي لبه‌ها قبل از جوشكاري دو لبه به يكديگر) مي توان رقيق شدن را به حداقل رسانيد. اگر تركيب شيميايي فلز پر كننده و فلز مبنا خصوصاً در جوشكاري قوسي تنگستني با گاز خنثي تفاوت زيادي داشته باشد، يكنواختي فلز جوش كمتر خواهد بود.

اسلاید 10:

اسلاید 11: يافتن درصد عنصر در فلز مبنا:براي پيدا كردن تركيب جوش با رقيق شدن معلوم، عدد تركيب فلز پركننده و فلز مبنا در دو مقياس بالا و پايين با يك خط راست بهم وصل شود، از نقطه برخورد خط مزبور با خط افقي مربوط به رقيق شدن معلوم، اگر خط قائمي رسم شود محل برخورد اين خط قائم با هر يك از مقياسهاي بالا و پايين، عدد تركيب جوش بدست مي‌آيد

اسلاید 12: اکسيژن در جوشکاری :درجه حرارت بالاي قوس بعضي از مولكولهاي اكسيژن و ازت را شكسته، آنها را به اكسيژن و ازت اتمي تبديل مي‌نمايد. گازهاي اتمي از حالت ملكولي آنها مهاجم تر هستند.اكسيژن يكي از عوامل مضر براي جوشكاري فولاد است، زيرا در درجه حرارت زياد جوشكاري، ميل تركيبي اكسيژن با آهن خيلي زياد بوده و تشكيل اكسيد آهن مي دهند. اگر طول قوس زياد باشد، فلز مذاب در حال عبور از الكترود به قطعه كار تماس بيشتري با اتمسفر داشته و ممكن است اكسيژن بيشتري جذب نمايد.

اسلاید 13: انتقال عناصر از فلز پر كننده به حوضچه جوش:در جوشكاري اكسي استيلن يا جوشكاري قوسي تنگستني با حفاظت گاز خنثي، نسبت عناصر آلياژي از دست رفته به وسيله اكسيداسيون حتي با وجود افزودنيهاي آكتيو نظير تيتانيوم كم است.وقتي كه فلز از الكترود لخت يا روپوش دار در جوشكاري قوسي انتقال پيدا مي‌كند، مقدار عنصر آلياژي هم بوسيله واكنشهاي گاز- فلز و هم بوسيله واكنشهاي سر باره - فلز تغيير مي‌كند.در جوشكاري گازكربنيك بدن توجه به درصد كربن در سيم جوش، درصد كربن جنس جوش به حدود 12/0 درصد ميل مي‌كند. سيلسيم و منگنز نيز ممكن است به اكسيد شوند، ولي درصد اين عناصر در فلز جوش به مقدار زيادي به تركيب سرباره بستگي دارد.

اسلاید 14: خواص مكانيكي فلز جوش :از نظر مقاومت كششي روشهاي جوشكاري به دو گروه تقسيم بندي مي‌شوند:- گروهي كه نقطه تسليم جوش آنها به مقدار قابل ملاحظه‌اي بالاتر از فلز مبنا است.(سرعت سرد شدن زياد است) مانند جوشكاري الكترود دستي و جوشكاري با محافظت گاز. - گروهي كه مقاومت تسليمي و نهائي جوش آنها مشابه فلز مبنا مي‌باشد. ( سرعت سرد شدن کم می باشد) مانند جوشكاري زير پودري، جوشكاري الكتريكي سرباره‌اي و جوشكاري گاز. در جوشكاري سرباره‌ي الكتريكي و تاحد كمتري در جوشكاري زير پودري دانه هاي فلز جوش نسبتاً درشت بوده و مطابق با آن نقطه تسليم جوش كمتر است.

اسلاید 15: جوش حاصل از جوشكاري چند پاسه فولاد كربني رويهم رفته داراي مقاومت تسليم كمتری از جوشهاي تك پاسه است ، ولي خواص ضربه‌اي بهتري دارد.

اسلاید 16: عوامل حاكم بر ترك خوردن منطقه تاثير حرارت در اتصالات جوشي فولادهاي ساختماني :سختي منطقه تاثيرات حرارت به سرعت سرد شدن و كربن معادل بستگي دارد .(ب ) اگر سختي منطقه تاثير حرارت از سطح بحراني زيادتر شود، خطر ترك خوردن وجود دارد.(ج ) سختي قابل اغماض به مقدار هيدروژن موجود در جوش بستگي دارد. يعني اگر مقدار هيدروژن كم باشد، سختي بالاتر يا بعبارت ديگر سرد شدن سريعتر مجاز است.(د ) براي هر تركيبي از معادل كربن و مقدار هيدروژن، سرعت سرد شدن معيني وجود دارد كه سختي بحراني را تعيين مي‌كند. (ه ) در عمل، سرعت شدن با ورودي حرارت ، پيش گرمايش و ضخامت كنترل مي شود .

اسلاید 17:

اسلاید 18:

اسلاید 19: اگر فولاد کم کربن که به آرامي سرد شده ، زير ميكروسكوپ مشاهده شود، شبكه‌اي از دانه‌هاي روشن قابل رويت خواهد بود، که به اين ساختار فريت می گويند. قسمت روشن دانه فريت ناميده مي‌شود كه تقريباً آهن خالص است. مرزهاي دانه (به رنگ تيره) عمدتاً كار بيد آهن (Fe3C) مي‌باشند.

اسلاید 20: فاز آهن – كربن سمانتيت ناميده مي‌شود. قسمتهاي تيره‌تر مخلوطهاي فريت و سمنتيت كه تشكيل لايه‌هاي نازك مي دهند، به پرليت موسوم هستند .

اسلاید 21: مقدار سمانتيت و پرليت با درصد كربن متناسب مي‌باشد. به علت زياد بودن مقدار فريت در فولادهاي كربني جوش پذير، آنها را فولادهاي فريتي مي‌گويند. بزرگنمايي بيشتر اين فولاد ساختار بلوري بين هر دانه را آشكار مي‌سازد. اين ساختار موقعيت نسبي اتمهاي آهن را نشان مي‌دهد .

اسلاید 22: فريت و سمانتيت داراي ساختار مكعب مركزدار (BCC) مي‌باشند (شكل- الف) در حالي كه ساختار بعضي از فازهاي ديگر نظير اوستنيت مكعب با سطوح مركز دار (FCC) مي‌باشد (شكل – ب ).بيشتر اتمهايي كه اين بلورها را مي‌سازند، آهن هستند ولي اگر عناصر آلياژي به آنها اضافه شود، بعضي از اتمهاي آهن بوسيله عناصر آلياژي جايگزين مي گردند.فولادهاي ساده كربني كه به آرامي سرد شده باشند، ساختار ميكروسكپي يكنواختي داشته، كمترين مقاومت كششي و بيشترين نرمي را دارا مي‌باشند. قسمتي از فلز مبناي مجاور جوش كه ذوب نشده ولي بعضي تغييرات متالورژيكي را پشت سر نهاده است، به منطقه تاثير حرارت يا HAZ معروف است.

اسلاید 23: شكل زير توزيع درجه حرارت حين جوشكاري را نشان مي‌دهد و از روي شكل مي‌توان به چگونگي قرار گرفتن فريت، سمانتيت، استنيت و فلز مايع در جوار يكديگر پي برد.

اسلاید 24: حين سرد شدن نواحي گرمي شده، دو فرآيند عمده اتفاق مي‌افتد:فرآيند مكانيكي.فرآيند متالورژيكي.

اسلاید 25: اما سرد شدن سريع به تشكيل فازهاي سخت تر مانند مارتنزيت و بينيت منجر مي شود كه هر دو ساختار سوزني دارند و در شكلهاي زير ديده مي شوند :

اسلاید 26: به طور عادي پيدايش مقدار معيني ا ز مارتنزيت و بينيت اجتناب ناپذير است .با انتخاب درست فلز مبنا و الكترود ، پيش گرمايش و درجه حرارت بين پاسي مي توان مقدار و تاثير آنها را به حداقل رسانيد. هر چه مقدار كربن معادل بيشتر باشد و جسم ضخيم تر باشد، احتياج به پيش گرم زياد تر است.

اسلاید 27: گاهي از انواع ديگر عمليات حرارتي پس از جوشكاري استفاده مي شود. اگر قطعه به آرامي ( مثلا در كوره ) سرد شود، فولاد نرم ترين حالت را پيدا مي كند و اين عمل را –Annealing- مي گويند.اگر قطعه با سرعت ملايم ( مثلا در هوا خنك شود ، اين عمل را نرماله كردن - Normalizing - مي گويند.اگر قطعه سريع و با شتاب ( مثلا در آب) سرد شود، اين عمل -Quenching - نام دارد.

اسلاید 28: فولادهاي كم آلياژ: عناصر آلياژي به منظور افزايش مقاومت ، قابليت نرمي شكافي، مقاومت به خوردگي و ساير خواص ويژه به فولادهاي كربني ساده افزوده مي شوند. با وجود اينكه افزودن چنين عناصري مثل كرم، نيكل، موليبدن، مس و واناديم خواص فولاد را به طور قابل ملاحظه اي تغيير مي دهد، با اين وجود مفاهيم اساسي متالوژيكي اين فولادها همانند فولاد ساده ي كربني مي باشد.با وجود اينكه پيش‌گرمايش تقريباً براي تمام جوشهاي فولاد آلياژي ضروري است ولي براي به تاخير انداختن سرعت سرد شدن كافي نمي‌باشد، با اين وجود از ترك خوردن حين جوشكاري جلوگيري مي‌كند.

اسلاید 29: هيدروژن در فولاد : فولادهاي كربني و كم آلياژ در درجات حرارت بالا مقادير قابل توجهي هيدروژن جذب مي‌كنند. همانطوريكه فولاد سرد مي‌شود، هيدروژن محلول در فولاد كمتر مي شود. وقتيكه فولاد در درجات حرارت بالا مدتي مي‌ماند و حين سرد شدن آهسته، اتمهاي كوچك هيدروژن از حالت محلول خارج شده و بوسيله نفوذ به اتمسفر فرار مي‌كنند، ولي در سرد شدن سريع موقع جوشكاري به دام افتاده و بصورت حفره‌هاي كوچك درمي‌آيند. با وارد شدن بيشتر هيدروژن به اين حفره‌ها، فشار آنها بالا مي‌رود.. در اجسام شكننده و قطعاتي كه تنشهاي باقيمانده زيادي دارند، جا باز كردن حفره‌ها به آساني منجر به بروز ترك مي‌گردد. اين پديده ترك هيدروژني، ترك زير مهره‌اي يا ترك تاخيري ناميده مي شود.

اسلاید 30:

اسلاید 31: براي جلوگيري از ورود هيدروژن به ناحيه جوش ، چند نكته ياد آوري مي‌ شود:تميز كردن و خشك كردن كلي فلز مبنا.پيش گرم كردن و حفظ حداقل درجه حرارت بين پاسي.مصرف انحصاري الكترودهاي كم هيدروژن يا فرآيندهاي جوشكاري عاري از هيدروژن.خشك كردن و نگهداري صحيح الكترودهاي جوشكاري، روان سازها يا پودرها و گازها، نگهداري درست تجهيزات (نظير دستگاه سيم رساني).عمليات حرارتي بعد از جوشكاري.درجه رعايت نكات فوق برحسب نوع فولاد آلياژي، متفاوت است.

اسلاید 32: پالايش فلز جوش: الكترود علاوه بر حفاظت حوضچه جوش از اتمسفر محيط، به كمك بعضي از تركيبات موجود قسمتي از اكسيژن فلز مذاب را بر طرف مي‌سازد. عمل گرفتن اكسيژن از اكسيد آهن و آزاد كردن آهن در جوشكاري حائز اهميت فراواني مي‌باشد. در درجات حرارت زياد حوضچه جوش، سيليس و اكسيد منگنز مربوط به سر باره با فلز حوضچه جوش واكنش انجام مي‌دهد.كربن با اكسيژن اكسيدها در لحظه ذوب الكترود و فقط در ناحيه با درجه حرارت زياد حوضچه جوش تركيب مي‌شود.

اسلاید 33: تاثير ازت : ازت موجود در هواي محيط به وسيله ي فلز مذاب جذب مي‌شود. ازت در فلز مذاب حل شده و با آهن موجود تركيب گشته و توليد نيترور آهن مي نمايد. نيترورها در فلز بشكل سوزنهاي باريك در آمده و مقاومت و سختي فلز را افزايش مي‌دهند، ولي پلاستيسيته آن را به شدت كاهش مي‌دهند. افزايش مقدار كربن و مخصوصاً منگنز در سيم جوشكاري يا روپوش الكترود موجب كاهش قابل ملاحظه مقدار ازت در فلز جوش مي‌گردد.

اسلاید 34: تاثير گوگرد :گوگرد از عناصر مضر در فولاد به شمار مي‌رود. گوگرد با آهن تشكيل سولفور آهن مي دهد. نقطه ذوب سولفور آهن زير نقطه انجماد فولاد است. وقتي كه فولاد متبلور مي‌شود، سولفور آهن هنوز به حالت مايع است و بصورت رگه‌هائي بين كريستالهاي آلياژ وجود دارد و از رشد داخلي دانه‌ها جلوگيري كرده و منجر به ناپيوستگي يا ترك مي گردد. گوگرد به كمك منگنز كه با آن ميل تركيبي دارد، گرفته مي‌شود. سولفور منگنز در فلز مذاب حل نمي‌شود و تماماً به سرباره جوش منتقل مي‌گردد.

اسلاید 35: خصوصيات سرباره : عمل گرفتن اكسيژن از اكسيد آهن، موجب تشكيل اكسيدهاي جديدي مي گردد. اكسيدهاي جديد ممكن است اسيدي يا بازي باشد. اسيدي بودن سرباره با نسبت وزني اكسيدهاي اسيدي به اكسيدهاي بازي تعيين مي‌شود:اگر K<1 باشد سر باره واكنش اسيدي دارد و اگر K>1 باشد سر باره‌ داراي واكنش بازي مي‌باشد.نقطه ذوب سر باره بايستي پائين‌تر از نقطه ي ذوب زوج فلز باشد، زيرا در غير اين صورت سر باره قادر به شناور شدن به بالاي فلز مذاب نبوده و از فرار گازهاي رها شده از فلز به اتمسفر جلوگيري مي‌كند. تركيب شيميايي سر باره بايستي طوري باشد كه كشش سطحي سر باره كم باشد تا سر باره مذاب بتواند بطور يكنواخت تمام سطح فلز جوش را بپوشاند.

اسلاید 36: قليائيت -Basicity - پودر جوشكاري : از فرمول زير استفاده مي‌شود :تركيبات شيميايي مندرج در فرمول برحسب درصد وزني مي‌باشد. در حقيقت مي‌توان گفت قليايت (B) نسبت بين اكسيدهاي بازي و اسيدي پودر است.

اسلاید 37: عيوب و ناپيوستگي‌هاي شايع در اتصالات جوشي : يكي از مهمترين وظايف بازرس يا اكيپ كنترل كيفي جوش، ارزيابي حقيقي جوش‌ها به منظور بررسي مناسب بودن آنها در شرايط سرويس است.كلي يك ناپيوستگي، هر گونه وقفه در طبيعت يكنواخت هر موردي را گويند.يك عيب ناپيوستگي ويژه است كه مناسب بودن سازه يا قطعه را براي مقصود مورد نظر زير سئوال مي‌برد. به منظور تعيين كردن اينكه آيا يك ناپيوستگي يك عيب است يا نه، استانداردهايي وجود دارند كه محدوده هاي پذيرش آن ناپيوستگي را تعريف مي‌نمايند. شكل ناپيوستگي‌ها را مي‌توان به دو گروه كلي خطي و غير خطي تقسيم نمود. هر چه انتهاي ناپيوستگي تيزتر باشد، ناپيوستگي بحراني‌تر مي‌شود.

اسلاید 38: اگر يك ناپيوستگي خطي با انتهايي تيز، نسبت به تنش اعمالي به صورت عرضي قرار گيرد، وضعيتي بسيار خطرناك را ايجاد خواهد نمود.

اسلاید 39: اگر ناپيوستگي‌هاي معمول را نسبت به تيزي شرايط انتهايي طبقه‌بندي نماييم با تيزترين آنها آغاز مي‌نماييم و خواهيم داشت :ترك، ذوب ناكافي، سر باره محبوس شده و تخلخل.

اسلاید 40: كه به منظور توقف اشاعه ي ترك در يك قطعه ي فلزي معمولا انتهاي آن را دايره مي زنند . از اين راه شعاع انحناي نوك ترك افزايش پيدا مي‌كند و به اصطلاح تيزي آن را كم مي كنند.

اسلاید 41: با توجه به مطالعات صورت گرفته، انواع ناپيوستگي ها در جوش به دسته‌هاي ذيل تقسيم‌بندي مي‌شود:ترك‌ها Cracks ذوب ناقص Incomplete Fusionنفوذ ناقص Incomplete Penetration ناخالصي سر باره ‌اي Slag interruption تخلخل‌ها Porosity بريدگي كنار جوش Under Cutting سر رفتن Over Lappingتحدب Convexityلكه قوس Arc Strike پاشش (ترشح) Spatterتورق (جدا لايگي) Tearing پارگي سراسري Lamellar tearing جا به جا شدن و عدم تقارن Handlingخوردگي و ترك برداشتن در اثر تنش و خوردگي Corrosion and Stress Corrosion Cracking عيب ابعادي dimension Imperfection

اسلاید 42: ترك‌ها : مهمترين عيوب به وجود آمده در اتصالات جوشي، ترك‌ها هستند. ترك‌ها بحراني‌ترين نوع ناپيوستگي‌ها مي‌باشند كه در اكثر غريب به اتفاق موارد وقوع، غير قابل پذيرش مي‌باشند. ترك‌ها، زماني كه بار و يا تنش‌هاي اعمالي به قطعه از استحكام كششي فراتر رود، شروع به جوانه‌زني مي‌كنند.به جهت تنوع بسيار زياد، ترك‌ها به روش هاي متفاوتي طبقه‌بندي مي‌شوند.

اسلاید 43:

اسلاید 44: (الف) ترك در دهانه انتهايي فلز جوش يا در حوضچه جوش: Crater Crack اين نوع ترك‌ها معمولاً به شكل ستاره بوده و غالباً در اثر انقباض فلز مذاب جوش در حال انجماد در هنگام پايان قوس الكتريكي رخ مي‌دهند. اين ترك‌ها به ويژه در قطعاتي بسيار خطرناك هستند كه محل عبور تنش‌ها در انتهاي قطعه كار مي‌باشند. . براي جلوگيري از وقوع اين ترك‌ها، بهترين راه برگشت قوس به سمت عقب قطعه كار در انتهاي عمل جوشكاري است.

اسلاید 45: ترك‌هاي عرضي :اين نوع ترك‌ها معمولاً تنها در فلز جوش و در جهت عمود بر محور جوش رخ مي‌دهند و ممكن است به داخل منطقه متاثر از جوش -HAZ - وفلز پايه - Base Metal- رشد يابند. علت اساسي وقوع اين نوع ترك‌ها، غالباً وجود تنش‌هاي انقباضي (در حين انجماد) در فلز جوش با داكتيليته پايين و يا تردي هيدروژني در منطقه جوش مي‌باشد.Transverse Crack

اسلاید 46: ترك‌هاي طولي : Longitudinal Crack علت اصلي وقوع اين نوع ترك‌ها، سرعت بالاي جوشكاري (به ويژه در فرآيند جوشكاري زير پودري اتومات) و يا نرخ بالاي سرعت سرد شدن فلز مذاب جوش در حين انجماد، به ويژه در مقاطع ضخيم و مهار شده مي‌باشد.

اسلاید 47: ترك كناري : Toe Crackingعلت اصلي وقوع اين نوع ترك‌ها كه از نوع ترك‌هاي سرد مي‌باشند و در گوشه فلز جوش به وجود مي‌آيند ، وجود تنش‌هاي انقباضي در منطقه متاثر از حرارت ترد شده مي‌باشد.

اسلاید 48: ترك زير فلز جوش : Under bead Crack اين نوع ترك‌ها معمولاً در منطقه متاثر از حرارت در زير بستر جوش به وجود مي‌آيند. تشخيص اين نوع ترك‌ها از آن جهت كه معمولاً به سطح راه ندارند، بسيار دشوار است. به منظور استحاله تنش‌هاي پسماند جوش، امكان يك نوع ترك‌خوردگي به نام ترك‌خوردگي باز گرمي نيز وجود دارد.

اسلاید 49: ترك در مرز جوش[1]: يكي ديگر از انواع تركيدگي هاست كه در خط ذوب رخ مي‌دهد و مكانيزم آن وجود ناخالصي ها با نقطه ذوب پايين در مرز دانه ها مي‌باشد.ترك ريشه ي فلز جوش[2]:نوعي تركيدگي كه در ريشه جوش رخ مي‌دهد و معمولا به علت نامناسب بودن تركيب جوش ، ابعاد حوضچه جوش ، طراحي اتصال نادرست و وجود قيد و بندها ايجاد مي‌شود.[1] -Fusion Line Crack [2] -Weld Metal Root Crack

اسلاید 50: تقسيم‌بندي ترکها بر اساس زمان وقوع : ترك‌خوردگي سرد : در حين سرد شدن ، تحت شرايط خاصي در منطقه مجاور جوش ترك‌خوردگي ايجاد می شود. ترك‌ خوردگی گرم : در حين انجماد حوضچه جوش و ايجاد فلز جوش صورت می گيرد. از آنجايي كه تركها ی گرم در درجه حرارت‌هاي بالا (معمولاً بالاتر از 1200 درجه سانتيگراد) به وجود مي‌آيند، داراي سطحي اكسيد شده مي‌باشند. اين امر در رابطه با شناسايي اين گونه ترك‌ها و تشخيص آنها از ديگر انواع ترك‌ها با اهميت مي‌باشد.

اسلاید 51: ترك‌خوردگي گرم : در حين انجماد مذاب جوش، كريستال‌هاي جامد در مرز مشترك جوش و فلز پايه جوانه زده و به طرف مركز جوش و از مرز دانه‌هاي فلز جوش رشد مي‌كنند. چنانچه ميزان ناخالصي‌ها و عناصر آلياژي در فاز مذاب باقيمانده به حد كافي بالا باشد، فاز مزبور داراي درجه حرارت انجمادي خيلي پايين‌تر از درجه حرارت انجماد كريستال‌هاي اوليه فلز جوش خواهد بود .در حين سرد شدن، به واسطه انقباض منطقه جوش و توسعه تنش‌هاي انقباضي، كريستال‌ها در اينگونه نقاط از همديگر جدا شده وترك‌خوردگي ايجاد مي‌شود .

اسلاید 52:

اسلاید 53:

اسلاید 54:

اسلاید 55: ترك‌خوردگي سرد : Hydrogen Embittermentترك‌هاي سرد، پس از سرد شدن فلز تا دماي محيط رخ مي‌دهند. ترك‌هاي ناشي از شرايط سرويس را نيز مي‌توان در دسته ترك‌هاي سرد قرار داد. اشاعه ترك سرد هم به صورت ميان دانه‌اي و هم مرز دانه‌اي است. عامل اصلي اين ترك‌خوردگي، هيدروژن مي‌باشد كه به منطقه جوش نفوذ كرده و منجر به تردي هيدروژني مي‌شود .

اسلاید 56: امكان ايجاد هيدروژن تردي و تركيدگي ناشي از آن (ترك سرد) ، به طور كلي به سه عامل زير بستگي دارد :سختي ‌پذيري فولاد مورد مصرف. وجود هيدروژن به ميزان كافي .وجود تنش کافی .

اسلاید 57: ترك‌هاي گلويي :ترك‌هايي را گلويي گويند كه از ميان گلويي جوش با كوتاه‌ترين مسير در سطح مقطع جوش گسترش مي‌يابند .اين تركها از نوع ترك‌هاي طول هستند و اغلب در طبقه‌بندي ترك گرم قرار دارند. اين نوع ترك را مي‌توان به طور چشمي روي وجه (سطح) جوش مشاهده كرد. لذا عبارت ترك خط مركزي جوش براي توصيف اين شرايط استفاده مي‌شود.

اسلاید 58:

اسلاید 59: تخلخل : اين نوع ناپيوستگي در حين انجماد مذاب جوش و در اثر حبس گازهاي ايجاد شده در مذاب جوش به وجود مي‌آيد. هر گاز داراي حد حلاليت مشخصي در مذاب مي‌باشد كه اين مقدار با افزايش درجه حرارت، افزايش مي‌يابد. در حين سرد شدن مذاب، پس از اينكه مقدار هيدروژن قابل حل در مذاب از حد اشباع آن گذشت ، مقدار اضافي احتمالي، به صورت حباب‌هايي شروع به جوانه زدن، رشد، شناور شدن و در صورت امكان، خارج شدن از مذاب مي‌نمايد . عامل ديگر ايجاد تخلخل، حباب‌هاي گاز مونواكسيد كربن مي‌باشد كه از تركيب اكسيژن حل شده در مذاب جوش با كربن غني شده، حاصل مي‌شود.

اسلاید 60: در مواقعي كه تنها يك تخلخل منفرد يافت شود، به آن حفره و يا تخلخل ايزوله شده گويند. تخلخل يكنواخت پراكنده شده[1] به حفره‌هاي متعددي اطلاق مي‌شود كه بدون هيچ الگوي خاصي در جوش ديده مي‌شوند. تخلخل خوشه‌اي[2] يا تجمعي معرف تعدادي حفره است كه به صورت گروهي در يك جا قرار گرفته‌اند. تخلخل خطي[3] معرف تعدادي حفره است كه در يك خط راست قرار دارد، مجتمع حفره‌ها اغلب كروي هستند ولي در تخلخل لوله‌اي[4] ، حفره‌ها اغلب كشيده شده هستند. به همين دليل به آنها تخلخل سوراخ كرمي شكل [5] و يا تخلخل كشيده شده نيز مي‌گويند. تخلخل لوله‌اي شكل براي اتصالات جوشي در قطعاتي كه موضوع آب‌بندي بسيار اهميت دارد، خطرناك هستند . [1] - Uniformly Distributed Porosity[2] - Cluster Porosity[3]- Linear Porosity[4] - Porosity Piping[5] -Worm Hole

اسلاید 61:

اسلاید 62: انواع تخلخلها :

اسلاید 63: Lack of Fusion or Incomplete Fusion طبق تعريف، ذوب ناقص يك ناپيوستگي در جوش است كه ذوب شدن بين فلز جوش و سطوح ذوب و يا لايه‌هاي جوش رخ نداده باشد. به علت خطي بودن و انتهاي نسبتاً تيز آن، ذوب ناقص از پيوستگي‌هاي بارز در جوش است و در وضعيت‌هاي مختلفي در منطقه جوش تشكيل مي‌شود.

اسلاید 64: Incomplete Penetration بر خلاف ذوب ناقص، اين نوع ناپيوستگي تنها به جوش‌هاي شياري مرتبط است. اين ناپيوستگي معرف حالتي است كه فلز جوش به طور كامل در سراسر ضخامت ورق گسترده نشده باشد. موقعيت اين عيب در مجاورت ريشه جوش است.

اسلاید 65: سرباره‌هاي محبوس شده : مناطقي در سطح مقطع يا در سطح جوش هستند كه سرباره محافظ حوضچه جوش به طور مكانيكي درون فلز منجمد شده محبوس شده است. اين سرباره منجمد شده بخشي از سطح مقطع جوش را نمايش مي‌دهد كه فلز جوش به يكديگر ذوب نشده‌اند. اين پديده خود سبب ايجاد بخشي ضعيف در نمونه خواهد شد.

اسلاید 66: Under Cutبريدگي كنار جوش يك ناپيوستگي سطحي است كه در فلز پايه مجاور فلز جوش رخ مي‌دهد. در شرايطي اين عيب را داريم كه فلز پايه شسته شده ولي با فلز پر كننده جبران نمي‌شود. نتيجه، ايجاد يك شيار خطي با شكلي نسبتاً تيز است كه در فلز پايه تشكيل مي‌شود به علت سطحي بودن ماهيت اين عيب ، براي بارگذاري خستگي بسيار خطرناك است .

اسلاید 67: پر شدن ناقص :مشابه بريدگي كنار جوش، ناپيوستگي سطحي است كه به علت كمبود ماده در مقطع عرضي ايجاد مي‌شود. تنها تفاوت در اين ميان اين است كه پر شدن ناقص در فلز جوش، ولي بريدگي كنار جوش در فلز پايه يافت مي‌شود. به بيان ساده، پر شدن ناقص، زماني رخ مي‌دهد كه فلز پر كننده به اندازه كافي براي پر كردن اتصال جوش در دسترس نباشد.

اسلاید 68: Overlapنوع ديگر ناپيوستگي سطحي كه از تكنيك نامناسب جوشكاري ناشي مي‌شود، سر رفتن است . سر ريز شدن فلز جوش دورتر از كناره جوش يا ريشه جوش را سر رفتن مي‌نامند. در اين ناپيوستگي فلز جوش روي فلز پايه مجاورش سر مي‌رود. شكل زير، سر رفتن را براي هر دو نوع جوش شياري و سپري نشان مي‌دهد . مشابه بريدگي كنار جوش و پر شدن ناقص، سر رفتن نيز هم براي ريشه و هم براي رويه جوش مطرح است.

اسلاید 69: در حالت كلي مي توان دلايل زير را براي ايجاد عيب سر رفتن بر شمرد : (الف) مقدار حرارت داده شده زياد باشد.(ب) چگالي جريان بالا باشد. (ج) الكترود نا مناسب باشد.(د) تكنيك جوشكاري غلط باشد.(هـ) عمليات آماده سازي و پخ سازي مناسب نباشد.

اسلاید 70: تحدب بيش از حد : -Excess Convexity اين ناپيوستگي خاص تنها مختص جوش‌هاي سپري است. طبق تعريف تحدب عبارت است از حداكثر فاصله از رويه يك جوش سپري محدب تا خط واصل بين كناره‌هاي جوش است. در حقيقت، از نقطه نظر استحكام مقداري تحدب در جوش سپري ضروري است ولي اگر از حدي بيشتر باشد، به عنوان يك عيب تلقي مي‌شود. حضور آلودگي روي سطح فلز جوش يا استفاده از گازهاي محافظ كه توانايي پاك كردن اين آلودگي‌ها را نداشته باشند، سبب ايجاد پروفيل جوش سپري نامناسب مي‌شود .

اسلاید 71: Arc Strike حضور لكه قوس، ناپيوستگي بسيار خطرناكي را ايجاد مي‌كند. لكه‌هاي قوس در نتيجه شروع قوس عمداً يا تصادفي روي سطح فلز پايه دور از اتصال به وجود مي‌آيد. در اثر اين رخداد ، منطقه‌اي متمركز شده از سطح فلز پايه، ذوب شده و سريعاً سرد مي‌شود. در مورد بعضي مواد، اين مطلب مي‌تواند سبب ايجاد فاز مارتنزيت در منطقه مجاور جوش شود. در صورت ايجاد چنين فاز تردي، تمايل به ترك خوردن افزايش مي‌يابد.

اسلاید 72: SpatterAWS A3.0 پاشش را ذرات فلزي پراكنده شده در خلال جوشكاري معرفي مي‌كند كه در تشكيل جوش نقشي ندارند. از نقطه نظر بحراني بودن، پاشش ممكن است زياد مهم تلقي نشود، ولي در هر حال مقادير زياد پاشش مي‌توانند گرماي موضعي زيادي را به سطح فلز پايه مشابه با اثر لكه قوس ايجاد كنند و حتي سبب تشكيل منطقه HAZ شوند . همچنين حضور پاشش خود مي‌تواند مناطقي با تمركز تنش را ايجاد نمايد. دليل ايجاد پاشش را مي‌توان جريان بالاي جوشکاری دانست.

اسلاید 73:

اسلاید 74: Lamination اين ناپيوستگي ويژه مربوط به فلز پايه است. تورق در اثر حضور آخال‌هاي غير فلزي موجود در زمان توليد فولاد ايجاد مي‌شود. اين آخال‌ها به طور طبيعي اكسيدي هستند كه در زماني كه فولاد هنوز مذاب است، تشكيل مي‌شوند. در خلال عمليات بعدي نورد اين آخال‌ها كشيده شده و تشكيل Stringer را مي‌دهند.اگر اين Stringer ها بزرگ باشند، آنها را تورق (جدالايگي) نامند. توده‌اي‌ترين حالت تورق از لوله تشكيل شده در قسمت بالايي شمش فولاد در مراحل انتهايي انجماد، ايجاد مي‌شود. حفره عيب لوله (Pipe) عموماً شامل اكسيدهاي پيچيده‌اي است كه درون تورق نورد مي‌شوند . گرماي ناشي از جوشكاري براي ذوب مجدد Stringer ها در مجاورت جوش كافي است . لذا انتهاي آنها مي‌تواند ذوب شده و يا ممكن است باز شوند.

اسلاید 75: جدا لايگی :

اسلاید 76: Lamellar Tearingنوع ديگر ناپيوستگي مربوط به پارگي سراسري است. اين ناپيوستگي زماني رخ مي‌دهد كه در جهت تمام ضخامت در اثر جوشكاري تنش‌هاي انقباضي بزرگي ايجاد شده باشد. پارگي عموماً موازي سطح نورد شده زير فلز پايه و معمولاً خارج از HAZ و عموماً موازي مرز ذوب جوش رخ مي‌دهد.

اسلاید 77: Misalignmentيكي از عيوبي كه در اثر سوار كردن و مونتاژ غلط اجزاء مورد جوش در كنار يكديگر به وجود مي‌آيد، انواع جابجا شدن است كه معمول‌ترين آنها هم محور نبودن دو سطح قطعه كار در جوش‌هاي سر به سر يا لب به لب است. اين ناپيوستگي در مواردي با برشكاري برطرف مي‌شود، اما در بيشتر مواقع بايد جوش را بريده و مجدداً عمليات جوشكاري با دقت تكرار شود. عدم تقارن فلز جوش دو طرفه نيز عيبي است كه ارتباط متالورژيكي نداشته و ناشي از طرحي غلط با تكنيك عملياتي نامناسب مي‌باشد. اين عيب ممكن است استحكام جوش را كاهش دهد .

اسلاید 78: ناپيوستگي‌هاي ابعادي :ناپيوستگي‌هاي ابعادي، نقائص شكل يا ابعاد هستند و هم در جوش و هم در سازه جوش شده بروز مي‌كنند. از آنجايي كه ناپيوستگي‌هاي ابعادي، عملكرد سازه تحت شرايط سرويس را مختل مي‌سازند، اين ناپيوستگي‌ها مورد توجه قرار گرفته‌اند.

اسلاید 79: ناپيوستگي‌هاي ابعادي :

اسلاید 80: برخی از ناپيوستگی ها در يک جوش :