پیچیدگی در قطعات جوش خورده

پیچیدگی در قطعات جوش خورده

تنش های پسماند  و پیچیدگی  پدیده هایی هستند که ارتباط تنگاتنگی با هم دارند. در طول گرمایش و سرمایش در چرخه جوشکاری، کرنش های حرارتی در فلز جوش کاری شده و نواحی فلزپایه نزدیک جوش رخ می دهد.

کرنش های تولید شده در طول گرمایش با آشفتگی پلاستیک همراه می شوند. تنش های ناشی از این کرنش ها ترکیب میشوند و برای تولید نیروهای درونی واکنش می دهند که باعث خمش، کمانش و چرخش می شود. اینها جابجایی هایی هستند که پیچیدگی نامیده می شوند. این فصل حالت موجود تحلیل پیچیدگی - جوش را نشان می دهد. 

انواع پیچیدگی:

سه تغییر اساسی که در طول روند جوشکاری باعث پیچیدگی در ساختارهای ساختگی می شود شامل:

1-انقباض عرضی عمود بر خط جوش

2- انقباض طولی موازی با خط جوش

3- پیچیدگی زاویه ای (چرخش در اطراف خط جوش)

این تغییرات ابعاد  براساس ظاهرشان به شرح زیر دسته بندی شده اند:

(a) جمع شدگی (انقباض) عرضی، انقباض عمود بر خط جوش است.

(b) تغییر زاویه ای (پیچیدگی عرضی)، یک توزیع گرمایی غیریکپارچه در مسیر ضخامت باعث ایجاد پیچیدگی نزدکی خط جوش می شود.

(c) پیچیدگی چرخشی، پیچیدگی زاویه ای در صفحه فلزی (ورق فلزی صفحه ای) به علت انبساط گرمایی.

(d) جمع شدگی طولی، جمع شدگی در مسیر خط جوش.

(e) واپیچی خمشی طولی، واپیچی در یک صفحه در خط جوش و عمود بر plate .

(f) واپیچی کمانش: تنش های فشاری گرمایی هنگامی ناپایداری به وجود می آورند که ورقه ها نازک هستند.

به حداقل رساندن پیچیدگی:  ایجاد ساخت هایی بدون پیچیدگی بسیار آسان تر از کاهش پیچیدگی بعد از تولید است. اگر انقباض و پیچیدگی جوش های تکی کاهش یابد. پیچیدگی های حاصل بعد از تولید ساختار جوشکاری پیچیده نیز کاهش می یابد. روند جوشکاری که کاهش بیابد و اینکه بتواند در تولید ساختار استفاده شود مورد نیاز است. اگر یک روند جوشکاری موجود باشد که هیچ انقباض و پیچیدگی در هیچ کجا تولید نکند، مشکل ما حل خواهد شد.

اما به هر حال هیچ روندی وجود ندارد که به طور کامل واپیچی را حذف کند، عامل های بسیار زیادی در روند جوشکاری به پیچیدگی ساختارهای پیچیده و بزرگ کمک می کنند.

چون بعضی پیچیدگی ها اجتناب ناپذیر است، ایجاد استانداردهایی که حدود پیچیدگی قابل قبول را تعریف (محدود) می کنند یک مشکل مهم تکنیکی است.

 

جوشکاری فولادهای زنگ نزن(استنلس استیل)

 جوشکاری فولادهای زنگ نزن(استنلس استیل)

- موارد عمومي : ابزارهاي مورد استفاده در آماده سازي فولادهاي زنگ نزن بايد مخصوص اين فولادها بوده و در مورد ديگر فلزات استفاده نشوند . آلودگي ابزار به فلزات ديگر ميتواند باعث ايجاد خوردگي در فولادهاي زنگ نزن گردد . اكسيد هاي سطحي بوجود آمده در اثر جوشكاري بايد با روشهاي مناسب حذف شوند . قطعات مورد استفاده براي آغاز و اتمام قوس جوشكاري بايد از جنسي مشابه فلز پايه انتخاب شوند . در صورتيكه قطعه فقط از يكطرف جوشكاري شود پاس ريشه بايد از طرف مقابل تحت حفاظت گازهاي محافظ قرار گرفته و پاس اول توسط TIG يا پلاسما اجرا شود . در صورت استفاده از پشت بند دائم ، اين پشت بند بايد از جنس فلز پايه باشد . همچنين در صورت امكان ايجاد خوردگي شياري نبايد از پشت بند دايم استفاده شود . در صورت استفاده از پشت بند موقت مسي بايد سطح پشت بند در قسمت ريشه جوش شياري ايجاد گردد تا احتمال نفوذ مس در جوش كاهش يابد . مي توان از آبكاري كرم يا نيكل نيز استفاده كرد . در صورت استفاده از گاز محافظ در سمت ريشه جوش بايد زمان اعمال گاز بدرستي رعايت گردد تا احتمال اكسيد شدن ريشه از بين برود . تميز كاري پس از جوش بايد حتما" اجرا گردد تا مقاومت خوردگي فولادها كاهش پيدا نكند . تميز كاري را مي توان بروشهاي مختلف انجام داد : - برس زني با برس سيمي از جنس فولاد زنگ نزن - بلاست با ذرات شيشه يا گوي هاي فولاد زنگ نزن - سنگ زني با سنگ هاي تميز و مخصوص فولاد زنگ نزن - اسيد شويي - پرداخت الكتروليتي جوشكاري فولادهاي آ ستنيتي : تمامي فرآيندهاي قوس الكتريكي را مي توان براي اين نوع فولادها بكار برد . حرارت ورودي را بايد تا جاي ممكن پايين نگه داشت تا باعث پيچيدگي ، ترك گرم و حساس شدن فلز پايه نگردد . همچنين از پيش گرم اين فولادها بايد اجتناب شود . آرايش لبه ها مانند فولادهاي كربني مي باشد . در مورد ورقهاي نازك مي توان با ذوب كردن لبه ها بدون نياز به فلز پركننده جوشكاري را انجام داد . فلز پركننده بايد بر اساس توصيه سازنده انتخاب شود . اين مواد را مي توان بر اساس استاندارد هاي EN 12073 , EN 12072 , EN 1600 انتخاب كرد . مواد مصرفي در جوشكاري فولادهاي آستنيتي معمولا" فلز جوشي شامل مقاديري فريت توليد مي كنند تا احتمال ايجاد ترك گرم را كاهش دهند . گاز محافظ در فرآيند TIG اغلب آرگون ، آرگون هيدروژن و يا آرگون هليوم مي باشد . فولادهاي آستنيتي داراي ضريب انبساط بالا و هدايت حرارتي كم هستند لذا بسيار مستعد يچيدگي هستند . بنابراين اين موضوع بايد كنترل شود . عمليات حرارتي پس از جوش در اغلب موارد براي اين فولادها نيازي نمي باشد . البته ممكن است جهت كاهش تنش پسماند يا افزايش خواص مطلوب عمليات گرم كرد . همچنين مي توان جهت تنش زدايي قطعه را تا° C 450 حرارتي آنيل اجرا گردد .

جوشكاري فولادهاي فريتي : اين فولادها را نيز مي توان با انواع فرآيندهاي قوس الكتريكي جوشكاري نمود . اين فولادها مستعد رشد دانه مي باشند لذا بايد حرارت ورودي در فولادهاي نيمه فريتي با ضخامت كم باشد . گاهي ممكن است پيش گرم ° C 200 – 300 بيشتر از 3 mm نياز باشد . از ورود كربن و نيتروژن به درون جوش بايد جلوگيري شود . مواد مصرفي آستنيتي بدليل داكتيليتي(نرمی)  بيشتر نسبت به فلز پايه براي جوشكاري اين فولادها ترجيح داده مي شود . در صورتيكه خطر ورود سولفور از محيط به درون قطعه باشد ، لايه نهايي جوش كه با محيط در تماس است بايد از مواد فريتي انتخاب شود . جهت جلوگيري ازخوردگي نبايد مقدار كرم فلز جوش كمتر از فلز پايه باشد . مواد مصرفي فريتي را نيز در مواقعي كه نياز به انبساط حرارتي برابر و يا نماي ظاهري يكسان سطح باشد ، انتخاب نمود . گاز محافظ بايد با پايه آرگون باشد و بهيچ وجه نبايد شامل 2CO  ، هيدروژن يا نيتروژن باشد .

در فولادهاي فريتي بدليل ضريب انبساط كم و هدايت حرارتي بالا مشكل پيچيدگي بسيار كمتر از فولادهاي آستنيتي است . آنيل قطعه پس از جوشكاري در دماي 700و800 – C° انجام مي گيرد تا علاوه بر افزايش داكتيليتي(نرمی) منطقه HAZ  و كاهش تنشهاي پسماند ، مقاومت به خوردگي بين دانه اي نيز بهبود مي يابد .

جوشكاري فولادهاي دوبلكس : جوشپذيري فولادهاي دوبلكس با تنظيم درصد آستنيت - فريت و افزايش نيتروژن بهبود يافته است و احتمال رشد دانه و يا ايجاد بيش از حد فريت در ناحيه HAZ كاهش يافته است . براي جوشكاري اين فولادها از تمامي فرآيندهاي قوس الكتريكي ميتوان استفاده كرد . در موارديكه جوشكاري بدون فلز پر كننده اجرا مي شود ناحيه اتصال بايد بعد از جوشكاري آنيل شده و بسرعت تا دماي اتاق سرد شود . به پيش گرم در اين فولادها نياز نمي باشد اما مي توان حداكثر تا 100 جهت حذف رطوبت قطعه را پيش گرم كرد . ميزان حرارت ورودي در اين فولادها بايد در يك محدوده مشخص قرار گيرد . حرارت ورودي كم باعث سريع سرد شدن و افزايش ميزان فريت و حرارت ورودي بالا باعث رسوب فازهاي بين و براي فلزي مي گردد .

ماكزيمم دماي بين پاسي براي فولادهاي كم و متوسط آلياژ 250 مي باشد . جهت دسترسي به ساختار جوش مناسب بايد ازفولادهاي پرآلياژ 100 – 150 مواد مصرفي با نيكل بالا استفاده شود . براي فولادهاي كم و متوسط آلياژ كه در محيطهاي خورنده قرار مي گيرند مي توان از مواد مصرفي دوبلكس با مقادير بالاي كرم ، موليبدن و نيتروژن استفاده كرد . از هيدروژن در گازهاي محافظ بايد اجتناب گردد . فولادهاي دوبلكس به ترك هيدروژني حساس هستند . فولادهاي دوبلكس حاوي مقادير بالاي نيتروژن ( > 0.20% ) نسبت به تشكيل تخلخل مستعد مي باشند . احتمال ايجاد تخلخل در حالت جوشكاري بالاسري بيشتر مي شود . براي رفع اين مشكل بايد پاسها نازك بوده و از طول قوس زياد اجتناب گردد . عمليات پس گرمايي در اين فولادها اغلب نياز نمي باشد C°. در صورت نياز به آنيكل محلولي بعد از جوشكاري اين عمل بايد در دماي 30 – 40 بالاتر از دماي عمليات مشابه براي فلز پايه انجام گيرد. پس از اين عمليات قطعه بايد بسرعت تا دماي محيط سرد شود .

جوشكاري فولادهاي مارتنزيتي : اين فولادها را اغلب بروش TIG يا MMA جوشكاري مي كنند البته روشهاي قوس الكتريكي ديگر را نيز در شرايط خاص مي توان استفاده كرد . در كليه حالات مي توان از مواد آستنيتي يا مواد مشابه به فلز پايه استفاده كرد . حرارت ورودي بايد حد نرمال باشد . پيش گرم بسته به نوع C اجرا گردد . در اين فولادها نيز بدليل هدايت حرارتي بالا، فولاد مي تواند بين( °100 - 300 )  و ضريب انبساط پايين، پيچيدگي مشكل عمده اي ایجاد نمي باشد . در صورتيكه از مواد مصرفي آستنيتي براي جوشكاري اين فولادها استفاده شود احتياجي به PWHT نمي باشد ولي در صورت استفاده از مواد مصرفي مشابه فلز پايه عمليات حرارتي طبق توصيه سازنده فلز پايه الزامي است.

فرورفتگی سطح لوله(DENT)

فرورفتگی سطح لوله(DENT):

رفرنس اصلی مشخصات فنی لوله گذاری و ساخت لوله است.
در اين مورد مي توان به API 5L مراجعه نمود. طبق اين مشخصه فني ساخت لوله ، اگر عمق محل ضربه بصورت تيز باشد عمق فرورفتگي حداكثر 3.2mm و در غير اينصورت حداكثر 6.4mm مجاز مي باشد. همچنين طول فرورفتگي نبايد از 1/2 قطر لوله بيشتر باشد. قسمتي كه فرورفتگي بيش از حد مجاز است بايد بریده(cut off) شود.

 

مروری بر سرفصل های استاندارد 650 API

مروری بر سرفصل های استاندارد 650 API

 Introduction to Section 1 – Scope

Introduction to Section 2 – References

Introduction to Section 3 – Definitions

Introduction to Section 4 – Material

Introduction to Section 5 – Design

Introduction to Section 6 – Fabrication

Introduction to Section 7 – Erection

Introduction to Section 8 – Methods of Inspecting Joints

Introduction to Section 9 - Welding Procedure and Welder Qualifications

Introduction to Section 10 – Marking

ساخت و نصب مخازن ذخيره بر اساس استاندارد 650 API:

مطالب مهم و مورد نیاز که در هر کدوم از این بخش ها باید دنبال کرد (به اختصار):

: Introduction to Section 1 – Scope

استاندارد 650 API مجموعه اي از الزامات متريال، طراحي، ساخت، نصب و تست مخازن ذخيره را بيان مي كند. مخازني كه تحت اين استاندارد ساخته مي شوند بايد روباز يا بسته ولي روزميني، استوانه اي و عمودي باشند. 

:Introduction to Section 2 – References

در بخش دوم استاندارد 650 API يك سري از استاندارد ها، كد ها، مشخصات فني  ليست شده است كه در موارد مورد نياز مي توان به آن رجوع كرد.

:Introduction to Section 3 – Definitions

در بخش سوم استاندارد 650 API تعاريف اصطلاحاتي كه در اين استاندارد به صورت خاص از آن استفاده شده است، ارائه گرديده است. به عنوان مثال حیطه کاری و وظایف Manufacturer-Purchaser را به تفسیر اشاره کرده است. 

:Introduction to Section 4 – Material

در بخش چهارم استاندارد 650 API الزامات متريالهاي مصرفي در ساخت مخزن تشريح شده اند. جزئيات اين بخش را طراح و مهندسي كه قرار است قسمت مكانيكال مخزن را طراحي كند بايد بطور كامل بداند.

:Introduction to Section 5 – Design

دربخش پنجم استاندارد 650 API الزامات طراحي مخزن را مطرح كرده است. در ابتدا تعاريفي از اتصالات را بيان داشته كه عمدتاً با تعاريف بقيه استانداردها يكي است و افرادي كه بازرسي جوش را تجربه كرده باشند نيز آنرا مي دانند.

:Introduction to Section 6 – Fabrication

بخش 6 استاندار 650 API مربوط به ساخت مي باشد. كه در آن الزاماتي از قبيل طرز كار ساخت، برشكاري و آماده سازي لبه ورقها، شكل دادن ورقها، مارك كردن هويت متريال روي قطعات، حمل و نقل از شاپ به محل كارگاه و بازرسي در شاپ را شامل مي شود. از مهمترين مواردي كه در بحث ساخت مطرح ميشود نحوة برشكاري و شكل دهي ورقها مي باشد. روشهاي مجاز مانند Gas Cutting ،Shearing و Machining در بند 2.1.6 آورده شده اند. بايد دقت نمود كه به جز ورقهاي سقف و كف مخزن بايد براي برشكاري بقيه ورقها از روش ماشيني "Cut Gas Machine "استفاده شود (روش دستي هوا برش مجاز نيست).

:Introduction to Section 7 – Erection

در بند 7 الزامات عمومي نصب مخزن بيان شده است .

:Introduction to Section 8 – Methods of Inspecting Joints

در بند8 روشهای بازرسی و تست مخزن بيان شده است.

:Introduction to Section 9 - Welding Procedure and Welder Qualifications

در بند9 پروسه جوشکاری و دستورالعمل های جوشکاری مخزن بیان شده است.

:Introduction to Section 10 – Marking

در بخش دهم، سازنده موظف به تهيه يك شناسنامه " Plate Name " شده است كه در آن يك سري الزامات پيش فرض بايد نوشته شود و روي بدنه مخزن در محل منهول بدنه نصب گردد.

 

 

ادامه نوشته

 

تفاوتهای لوله و تیوب

لوله چیست ؟

لوله ظرفی با مقطع دایره ای توخالی ( دارای قطر، ضخامت و طول مشخص ) که برای جابجایی و انتقال  سیالات به کار می رود. و از جنس های متفاوتی می تواند ساخته شود. فولادی، بتنی، فایبر گلاس و... .

 لوله ها نیز از نظر ساخت به دو دوسته لوله های درزدار و لوله های بدون درز تقسیم بندی می شوند. نمونه لوله های رایج عبارتند از:

ASTM A53	Specification for Pipe, Steel, Black and Hot-Dipped, Zinc-Coated, Welded and Seamless
ASTM  A106	Specification for Seamless Carbon Steel Pipe for High-Temperature Service
ASTM  A333	Specification for Seamless and Welded Steel Pipe for Low-Temperature Service

 1- لوله های بدون درز Seamless Pipe

این لوله ها با استفاده از شمش های با مقطع توپر و دایره ای و با نیروی حرارت و کشش توسط غلطک تولید می شوند. لوله های بدون درز معمولا تا قطر 16 اینج ساخته می شوند.

2- لوله های درز دار Welded Pipe

جهت ساخت اینگونه لوله ها از ورق فولادی و جوشکاری استفاده می شود. لوله های درزدار معمولا به دو روش جوشکاری زیر پودری (SAW ) و جوشکاری مقاومت الکتریکی ( ERW  ) تولید می شوند. لوله های درزدار از نظر درز به 2 نوع تقسیم می شوند:

—        لوله های درز مستقیم Straight Seam Pipe

—        لوله های درز مارپیچی Spiral Seam Pipe

مشخصات ابعادی لوله ها

• قطر اسمی لوله NPS   Nominal Pipe Size      
• قطر داخلی لوله  ID     Internal Diameter
• قطر خارجی لوله  OD   Outside  Diameter
• کلاسه ضخامت لوله SCHEDULE یا (SCH)
• ضخامت t   یا  wall Thickness
•  طول L یا   Length
• آرایش سر لوله  End Preparation

مفاهیم ID,OD, NPS  برای لوله ها

• قانون اول:لوله ها دارای OD  مشخصی می باشند هر چند که ضخامت آنها متفاوت باشد. یک لوله با قطر اسمی ثابت  برای ضخامت های متفاوت،  قطر خارجی آن یکسان است. به عنوان مثال قطر خارجی ( OD ) لوله ای 8 اینچ با Sch 40 , Sch 60 ,…. یکسان بوده و برابر 8.625 inch می باشد.

• قانون دوم : تا سایز 12 >=NPS ، قطر اسمی ( NPS ) و  قطر خارجی ( OD )  لوله ها یکسان نمی باشند و قطر خارجی بیشتر از قطر اسمی  ( OD>NPS ) است. به عنوان مثال لوله ای با قطر اسمی 10 اینچ ، OD آن برابر 10.750 اینچ می باشد.

• قانون سوم : از سایز 14 اینچ به بعد( NPS≥ 14 )  قطر خارجی لولهOD با قطر اسمی NPSیکسان است.

تقسيم بندي لوله ها از نظر استقامت فشاري

الف: روش وزني: اين روش قديمي ترين روش مي باشد.براي هر لوله با قطر اسمي مشخص، وزن مشخصي را بصورت استاندارد شده(STD) قرارداد نموده اند. لوله هایي را كه يك برابر قوي شده باشد با نام XS و لوله اي را كه دو برابر قوي شده باشد را XXS مي نامند. اين روش مورد تائيد ASME و ASTM مي باشد. در ادامه مفصلا در این زمینه بحث خواهد شد.

ب: روش برنامه اي :در اين روش از حاصل تقسيم 1000 برابر فشار كاري لوله بر تنش مجاز آن استفاده مي شود. عدد حاصل را گرد نموده و با نامSchedule  Number مي شناسند.اين روش مورد تائيد ANSI ميباشد.

ج:روش كدينگ:  در اين روش ابتدا استاندارد معرفي شده و سپس گريد لوله بر اساس حداكثر تنش نقطه تسليم معرفي مي شود.براين اساس لوله ها را با گريدهاي A,B,X42,X46,X52,X56,X60,X65,X70,U89,U100 مشخص مي نمايند.مثال: لوله اي با مشخصات API – 5LS – X60 لوله اي است كه بصورت اسپيرال ساخته شده و مقاومت تنش تسليم آن 60000PSI مي باشد.

کلاسه ضخامت لوله (  Schedule No )

• کلاسه ضخامت لوله به منظور سهولت در تجارت لوله ها به کار میرود. مثلا  به جای اینکه بگوییم  لوله 10 اینج ضخامت 9.27mm بیان می شود لوله 10 اینچ Sch 40

 فرمول سرانگشتی محاسبه Sch No:

A=(3+ID)/WT

•  A   عدد مفروض
• IDقطر داخلی
• WT   ضخامت

نکات  کلیدی در مورد Sch No

• قانون اول : برای یک لوله با قطر ثابت، هر چه Sch No افزایش پیدا کند ضخامت هم زیاد می شود. مثال:

• 8 inch Sch 30  t=7.04 mm
• 8 inch Sch 40  t= 8.18 mm
• 8 inch Sch 60  t=10. 53

• قانون دوم: به منظور سهولت در کاربری تجارت کلاسه های رایج ضخامت به نامهای زیر عنوان می شوند:

• Standard :     STD
• Extra Standard:  XS
• Double Extra standard  : XXS    Sch>160

نکته: به لوله های ضخامت بالا نظیر Sch 120,140,160,XXS لوله های Heavy Wall نیز گفته می شود.

• قانون سوم : 

• تا سایز 10 ≥NPSاینچ کلاسه های ضخامت STD و Sch 40یکسان هستند.

برای سایزهای بالاتر از 10 اینچ تمامی لوله ها با کلاسه ضخامت STD دارای ضخامت 9.53mm (3/8 inch) خواهند بود. مثال:

• 6 inch Sch 40 = STD  , t=7.11
• 10 inch Sch40 =  STD , t=9.27
• 12 inch Sch STD , t= 9.53

• قانون چهارم:

• تا سایز 8 ≥NPS اینچ کلاسه های ضخامت XS و Sch 80 یکسان هستند.
• برای سایزهای بالاتر از 8 اینچ تمامی لوله ها با کلاسه ضخامت XS دارای ضخامت 12.7mm (1/2 inch ) خواهند بود.  مثال:
  • 6 inch Sch 80 =Sch XS , t=10.97
  • 10 inch Sch 60 =Sch XS , t= 12.7
  • 12 inch Sch 80 =Sch XS , t=12.7

نکته اول: تنها برای سایز 10 اینچ کلاسه ضخامت XS برابر Sch 60  است.

نکته دوم : کلاسه ضخامت XXS تنها تا سایز 12 inch وجود دارد.

 تیوب چیست؟

• تیوبها معمولا برای کاربردهای انتقال حرارت و فشارهای بالا و دمای بالا به کار برده می شوند و نسبت به خزش مقاوم اند. از تیوبها در بویلرها، کوره های نفتی، مبدلهای حرارتی استفاده می شود.
• تیوبها بدون درز بوده و معمولا تا سایز 12 اینچ ساخته می شود.
• تیوبها دارای طول مشخصی نمی با شند در حالی که لوله دارای طولی مشخص می باشد.
• ضخامت تیوبها در سرتاسر طول تیوب یکسان می باشد در حالی که ضخامت لوله ها در امتداد طول آنها دارای تلرانس ابعادی می باشد.

نمونه تیوبهای رایج در صنعت عبارتند از:

ASTM A178	Specification for Electric-Resistance-Welded Carbon Steel and Carbon-Manganese Steel Boiler and Superheater Tubes
ASTM  A179	Specification for Seamless Cold-Drawn Low-Carbon Steel Heat-Exchanger and Condenser Tubes
ASTM  A192	Specification for Seamless Carbon Steel Boiler Tubes for High-Pressure Service
ASTM  A209	Specification for Seamless Carbon-Molybdenum Alloy-Steel Boiler and Superheater Tubes
ASTM  A210	Specification for Seamless Medium-Carbon Steel Boiler and Superheater Tubes

 

 مشخصات تیوبها

1. قطر اسمی تیوبها با قطر خارجی آنها یکسان است.

مثال :تیوب ¾ اینچ دارای قطر خارجی OD¾ است یا تیوب 6 اینچ دارای قطر خارجی 6 اینچ می باشد.

2.  کلاسه ضخامت تیوبها با BWG (Birmangham Wire Gauge) مشخص می شود.
3. گیج تیوبها از 00  دو صفر ( بیشترین ضخامت، 9mm  )شروع می شود و به 36 ( کمترین ضخامت 0.1mm) خاتمه می یابد. 
4. با افزایش BWG ( گیج تیوب ) ضخامت تیوب کم می شود.( بر عکس Sch در لوله ها)

مثال:

• 6 inch tube BWG 12, t=2.76mm
• 6incn tube BWG 16 , t=1.65mm

5.  BWGمستقل از قطر تیوبها می باشد. به عبارت دیگر چند تیوب با قطر متفاوت ولی BWGیکسان دارای ضخامت یکسان می باشند. مثال

• 6 inch tube ,BWG 22 , t= 0.711 mm
• 8 inch tube BWG 22 , t= 0.711 mm
• ½ inch tube ,BWG 22, t= 0.711 mm

6.   OD تیوب مانند لوله همیشه ثابت است. یک تیوب با قطر ثابت ( مثلا 2 اینچ ) و گیجهای متفاوت دارای قطر ثابت ( 2 اینچ ) می باشد. به عبارت دیگر  با  افزایش ضخامت تیوب ( کاهش گیج)  IDتیوب کاهش می یابد ولی قطر خارجی آن ثابت است.  مثال:

• 1 inch tube BWG 20, t= 0.89 mm, OD=1 inch, ID=0.930 inch
• 1 inch tube BWG 12 , t= 2.76 mm, OD= 1 inch, ID=0.782 inch

تفسیر عیوب

برخی از معایب جوش در اینجا با را ه حل رفع عیب که البته کامل نیستن بیشتر جهت اطلاع یاداوری کردم:

Crack:

وجود هر نوع ترک در قطعه مورد تائید نبوده و کاملاً مردود است

Gas Baubles or Porosity (PO):

در ASME Sec. VIII Appendix 4 جدولی برای حد پذیرش عیب فوق تعریف شده است

Burn through (BT):

راه حل رفع عیب فوق، کنترل انتقال حرارت به میزان بایسته در محیط جوش و تنظیم سرعت دست جوشکاران به میزان لازم

Concavity:

1. Root Concavity (RC)
2. External Concavity (EC)

راه حل عیب فوق، کنترل جوشکار در هنگام جوشکاری و تنظیم فاصله دو لبه قطعه کار

Interpass Cold Lap (CL):

راه حل عیب فوق، کنترل ولتاژ و کنترل سرعت حرکت دست جوشکار میباشد. همچنین حد پذیرش مقدار لایه سرد داخلی طبق استاندارد ASME به هر اندازه و هر مقدار که باشد مردود است

Accumulation of Discontinues:

راه حل این عیب، کنترل حرکت دست جوشکار، تنظیم جریان برق و کنترل کابلهای اتصال جوشکاری و بررسی یکنواختی و همترازی دو لبه قطعه کار

Lack of Penetration (LOP):

استفاده از شدت جریان مناسب، رعایت فاصله دو لبه قطعه کار و کنترل سرعت دست جوشکار از راههای رفع عیب فوق میباشد. همچنین طبق استاندارد ASME Sec. VIII Article I-5 مقدار LOP در هر اندازه و هر شکل ممکنه مردود میباشد

مخازن ذخيره

مخازن ذخيره
  مخازن ذخيره براي نگهداری سيالاتي مثل آب، روغن‌هاي صنعتي، بنزين، نفت خام و غيره ساخته ََمي‌شود و بر حسب نياز، حجم آنها انتخاب مي‌گردد اين مخازن معمولا" به شكل استوانه هستند.و از نظر طراحي و ساخت به دو دسته تقسيم مي‌شوند: الف) مخازن اتمسفريك ب) مخازن با فشار پايين - مخازن اتمسفريك مخازني هستند كه فشار داخل آن فشار هوا بوده و در نتيجه با محيط بيرون رابطه دارد كه اين ارتباط به وسيله لوله‌هاي چپقي نصب شده روي سقف ثابت آن بر قرار مي‌گردد. اين مخازن داراي سقف ثابت مي‌باشند و براي ذخيره سيالاتي مثل آب بكار برده مي‌شوند كه بخار آن قابل اشتعال نبوده و خطر آتش سوزي ندارند. مثل مخازن آب، استاندارد مرجع جهت ساخت اين مخازن API 650 است. - مخازن با فشار پايين براي سيالاتي بكار برده مي شود كه خود سوزنده و گاز آنها خطرناك و قابل اشتعال هستند اين مخازن خود به دو دسته تقسيم مي‌شوند: الف ) مخازن با فشار پايين با سقف ثابت ب) مخازن با فشار پايين با سقف متحرك يا شناور استاندارد مرجع جهت ساخت اين مخازن API 620 است
 - اتصالات
 اتصالات متداول در مخازن ذخيره شامل : 1
. اتصال لب به لب با پخ دو طرفه                              
2. اتصال لب به لب با پخ يكطرفه با پشت بند
3. اتصال لبه رويهم دوطرفه                                
4. اتصال لبه رويهم يكطرفه                                                                                                                              
 حداقل اندازه جوشهاي گوشه‌اي عبارتست از: براي ورقهاي تا ضخامت 5 ميليمتر، ضخامت جوش نبايستي كمتر از يك سوم ضخامت ورق نازكتر در اتصال و حداقل 5 ميليمتر باشد. اتصالات جوش رويهم يكطرفه فقط براي ورقهاي كف و ورقهاي سقف مجاز است.   طول اتصالات رويهم كه خالجوش شدند، بايستي حداقل 5 برابر ضخامت اسمي ورق نازكتر اتصال باشد. براي اتصالات رويهم دو طرفه ميزان رويهم بودن لازم نيست از 50 ميليمتر بيشتر باشد. اتصال رويهم يكطرفه لازم نيست از 25 ميليمتر بيشتر باشد.   اتصالات عمودي بدنه بايستي از نوع اتصال لب به لب با نفوذ كامل و ذوب كامل باشد. اتصالات عمودي مجاور هم دو رديف بدنه نبايستي در امتداد يكديگر باشند. و بايد از يكديگر حداقل به ميزان 5 برابر ضخامت ورق ضخيمتر فاصله داشته باشند.   اتصالات افقي بدنه بايستي با نفوذ كامل و ذوب كامل باشند. ورقهاي رويهم جوش داده شده كف بايستي حتي المقدور لبه‌هاي ذوزنقه‌اي يا مربعي يا مستطيلي داشته باشند.   محل‌هاي رويهم قرار گفتن سه ورق در كف مخزن بايستي حداقل 300 ميليمتر از يكديگر، از بدنه مخزن، از اتصالات ورق دور با جوش لب بلب و از اتصالات بين ورقهاي دو ركف فاصله داشته باشند.   همه درزهاي ورقهاي كف فقط از طرف بالا، با جوش گوشه‌اي كامل جوش داده مي‌شوند.   اگر ورقهاي كف اتصال لب به لب دارد، لبه‌هاي موازي براي جوش شياری آماده سازي مي‌شود. اگر از جوش شياری مربعی استفاده شود، فاصله دو لبه نبايستي از 6 ميليمتر كمتر باشد. جوشهاي شياری ورق كف مخزن بايستي با قرار دادن و خالجوش زدن تمسه پشت بند با ضخامت حداقل 3 ميليمتر به طرف زير ورق انجام شود.   اتصالات شعاعي ورق دوركف بايستي همانطور كه در بالا گفته شد جوش شياری داده شود. اين جوش بايستي داراي نفوذ كامل و ذوب كامل باشد.  براي ورق‌هاي كف و دور با ضخامت اسمي 12/5 ميليمتر و كمتر، اتصال بين ورق كف پايين‌ترين رديف بدنه و ورق كف بايستي جوش گوشه‌اي دو طرفه پيوسته باشد. اندازه اين جوش گوشه‌اي نبايستي از 12/5 ميليمتر بيشتر و از ضخامت ورق نازكتر كمتر باشد.   تكه‌هاي مختلف بادگير بايستي با جوش لب بلب با نفوذ كامل جوش داده شوند.   درزهاي افقي كف ديواره‌هاي تمام محفظه‌ها و درزهاي عمودي ديواره‌ها به منظور آب بندي بايستي حداقل جوش گوشه‌اي يك طرفه داده شوند.   اگر از زير سري استفاده شود بايستي به ورق كف و لايي‌ها بطور پيوسته جوش داده شود. همچنين اگر اين زير سري‌ها بر اتصالات روي هم كف منطبق شوند نيز بايستي جوش پيوسته داده شود.
 - کليات جوشكاري
 اتصالات موجود در مخازن را ميتوان با فرايندهای جوشكاري قوسي الكترود دستي، قوسي فلز با گاز محافظ، قوسي تنگستن با گاز محافظ، قوسی زير پودري، به صورت دستي، نيمه خودكار يا خودكار مطابق با
دستورالعملهاي ذکر شده در بخش IX از كد ASME جوش داد..
  وقتي سطوح قطعات جوش شونده از باران، برف يا يخ، خيس باشند يا وقتي روي سطوح برف و باران مي‌بارد يا موقعي كه باد شديد مي‌وزد عمليات جوشكاري نبايد انجام شود مگر آنكه جوشكار و كار بدرستي محافظت شوند. همچنين وقتي درجه حرارت فلز مبنا كمتر از منهاي 20 درجه سانتيگراد است نبايد عمليات جوشكاري انجام شود.
وقتي درجه حرارت فلز مبنا بين صفر تا منهاي 20 درجه سانتيگراد يا ضخامت فلز بيشتر از 32 ميليمتر باشد، لازم است قطعه تا محدوده 75 ميليمتري از محل جوشكاري پيش گرم شود. هر لايه از فلز جوش بايد قبل از اقدام به جوشكاري لايه‌ بعدي از سرباره و ديگر مواد خارجي پاك شود. لبه جوش در همه موارد بايستي نسبت به سطح ورق تدريجي و موزون بوده و تيزي نداشته باشد.
 براي اتصالات لب به لب عمودي حداكثر عمق بريدگي كناره مجاز 4/0 ميليمتر است. براي اتصالات لب به لب افقي حداكثر عمق مجاز بريدگي كناره 8/0 ميليمتر است.
 گرده جوش اتصالات لب به لب در هر طرف ورق نبايستي از مقاديرجدول(2-2) تجاوز كند. جدول (2-2) حداكثر ضخامت گرده اتصالات لب به لب ضخامت ورق (ميليمتر) حداكثر ضخامت گرده (ميليمتر)   اتصالات عمودي اتصالات افقي تا خود 13میلیمتر بین 2/5تا 3 --بزرگتر از 13 تا 25میلیمتر بین 3تا 5 -- بزرگتر از 25میلیمتر بین 5تا6میلیمتر

 تا زمانيکه گرده جوش از مقدار مجاز بيشتر نباشد، لازم نيست بر داشته شود مگر آنكه جهت پرتونگاري برداشتن گرده ضروري باشد.
 در حين جوشکاری تمام اتصالات رويهم بايستي ورقها در تماس با هم نگهداشته شوند.

 روش نگهداري ورق‌ها در وضعيت مناسب براي جوشكاري بايستي از طرف سازنده به خريدار ارائه شده و تاييد كتبي گرفته شود. خال جوشهاي مونتاژ اتصالات عمودي رديفهاي بدنه مخزن كه بطور دستي انجام شده‌اند بايستي برداشته شوند. اگر اتصال با فرايند جوشكاري زير پودري جوش داده مي‌شود بايستي خال جوشهاي مونتاژي به كلي از سرباره تميز شود و اگر سالم هستند و در جوشهاي اعمال شده بعدي ذوب مي‌شوند، لازم نيست خال جوشها برداشته شوند.

 خالجوشها نيز بايستي طبق دستورالعمل ارائه شده در بخش IX از كد ASME بصورت شياری يا نبشی ايجاد شوند. خال جوشهايي كه قرار است در جوش باقي بمانند بايستي توسط جوشكاران صلاحيت دار ايجاد شوند و بطور چشمي آزمايش گردند تا چنانچه عيبي مشاهده شود، بر طرف گردد. براي جوشکاری الکترود دستي برخی از اتصالات مانند اولين رديف بدنه به ورق‌هاي كف يا دور بايستي از الكترودهاي روپوش قليائي كم هيدروژن  استفاده شود:

. بعد از آنكه ورق‌هاي كف چيده و خالجوش زده شد، بايستي طوري جوش داده شوند كه كمترين پيچيدگي ناشي از انقباض پيش بيايد و حتي المقدور سطح مسطح بدست آيد.

 جوشكاري بدنه به كف قبل از جوشكاري اتصالات كف به دور انجام مي‌شود (اتصال كف به دور براي جبران انقباض جوشهاي قبلي باز باقي مي‌ماند و پس از تكميل جوشهاي ديگر، جوش داده مي‌شود).

 ورق‌هاي بدنه را مي‌توان با گيره‌هاي فلزي متصل به ورقهاي كف و بدنه در محل قرار داده و قبل از آنكه ورق‌هاي كف و بدنه بهم جوش پيوسته انجام گيرد، خالجوش زده شود.

 در اتصالات لب به لب، ورقها بايستي خوب جفت و جور شده و بطور مناسبي در محل خود نگهداشته شوند. عدم همترازي در اتصال عمودي كامل شده براي ورق‌هاي با ضخامت بيشتر از 16 ميليمتر نبايستي از 10 درصد ضخامت ورق يا 3 ميليمتر ( هر كدام كمتر است) تجاوز نمايد.
 عدم همترازي براي ورق‌هاي با ضخامت كمتر يا مساوي با 16 ميليمتر نبايستي از 1/5 ميليمتر تجاوز كند.

در اتصالات لب به لب افقي كامل شده ورق بالائي نسبت به ورق پايئني نبايستي بيشتر از 20 درصد ضخامت ورق بالائي بيرون بزند حداكثر بيرون زدگي 3 ميليمتر).

حداكثر بيرون زدگي براي ورق با ضخامت كمتر از 8 ميليمتر معادل 1/5 ميليمتر است.

 طرف پشت اتصالات جوش لب به لب دوطرفه بايستي طوري تميز شود كه سطح فلز آماده پذيرش پاس جوش بعدي باشد. تميز كاري با سنگ زني، براده برداري، برس زني و يا روش مناسب ديگر انجام مي‌شود.

 براي اتصالات محيطي و عمودي رديفهاي بدنه مخزن با ورق ضخيم‌تر از 38 ميليمتر (ضخامت فلز ضخيمتر) دستور‌العمل جوش چند پاسه لازم است، ضمن آنکه ‌هيچ پاسي نبايد بيشتر از 19 ميليمتر ضخامت داشته باشد اين جوشها بايستي حداقل 90 درجه سانتيگراد پيشگرم شوند. ضمائم دائمي و موقف به بدنه‌هائي كه از جنس IVA, IV و V يا VI هستند بايستي با الكترودهاي روپوش قليائي كم هيدروژن جوش داده شوند.

جوشهاي ضمائم دائمي (بغير از جوشهاي بدنه به كف) و ناحيه‌هائي كه ضمائم موقت كنده مي‌شوند بايستي بطور چشمي و رو ش ذرات مغناطيسي (يا به دلخواه خريدار، با روش مايع نافذ) بازرسي شوند. ضمائم دائم و موقت بايستي مطابق با دستورالعمل طوري جوش داده شوند كه ترك زير مهره‌اي ايجاد نگردد.

 لزوم پيش گرمايش برای ورق‌هاي ضخيم يا به دليل پايين بودن درجه حرارت محيط می بايست مورد توجه قرار گيرد. بعد از تنش زدائي ولي قبل از آزمايش هيدرواستاتيك، جوشهاي متصل كننده نازل‌ها، منهول‌ها و دريچه‌هاي تميز كاري بايستي بطور چشمي بازرسي شوند و سپس تحت آزمايش ذرات مغناطيسي ( يا به دلخواه خريدار تحت آزمايش با مايع نافذ) قرار گيرند.

 قبل از جوشكاري اولين پاس جوش بدنه به كف از طرف دوم، بايستي سرباره و مواد غير فلزي از پاس اول جوش طرف اول در كل محيط برداشته شود (خالجوشهاي موقت براي جفت و جوري استثنا است). اين جوش بطور چشمي و با يكي از روشهاي ذيل طبق توافق بين خريدار و سازنده بازرسي مي‌شود:

 الف- روش ذرات مغناطيسي
ب – اعمال مايع نفوذ كننده حلال روي جوش و اعمال ظاهر كننده به فاصله بين بدنه و كف و بازرسي براي احتمال وجود نشتي پس از گذشت حداقل يك ساعت.
ج- اعمال مايع نفوذ كننده قابل شستشو با آب به يك طرف اتصال و سپس اعمال ظاهر كننده به طرف ديگر اتصال و جستجو براي نشتي بعد از گذشت حداقل يك ساعت.
د- اعمال نفت نافذ با نقطه اشتعال بالا ( نفت سفيد) به فاصله بين بدنه و كف و پس از گذشت حداقل چهار ساعت و بررسي براي احتمال نشتي.
ه- اعمال محلول حباب ساز به جوش و استفاده از جعبه خلاء عمودي و بررسي وجود يا عدم وجود حباب

 تمام مواد آزمايش باقي مانده بر سطوح‌ آزمايش شده و فاصله جوش داده نشده بين بدنه و كف بايستي به كلي پاك شود.
بخشهاي معيوب جوش برداشته شده و مجدداً طبق نياز جوشكاري مي‌گردد. جوشهاي تعمير شده و حداقل 150 ميليمتر از طرفين آن به روش شرح داده شده در فوق دوباره آزمايش ميشود.

پیرامون WPS & PQR

فرض بگیرید درپالايشگاهی بزرگ که تعداد زیادی پروژه در دست انجام است مسوول کنترل کیفی و یا ناظر هستیم. و با انواع و اقسام حالات جوشکاری برخورد میکنیم ....انواع الکترودها,ورقها با ضخامتهای متفاوت, ماشینهای مختلف که تحت شرایط خاصی تنیم شده است ,جوشکاران که اغلب به روش سنتی(بدون رعایت اصول علمی)جوشکاری میکنند را در نظر بگیرید. بهترین کار چک کردن کار با کتابچه ای است که به عنوان WPS((Welding Procedure spcificationمعروف است. هر چند کاربرد اصلی این دفترچه برای پرسنل تولید است اما در واقع زبان مشترک تولید کننده و بازرس و ناظر میباشد که در بعضی مواقع کارفرماهای بزرگ خودشان WPSمورد قبول خود را به سازنده ارایه میکنند و بنای بازرسی ها را بر اساس آن قرار میدهند. فکر میکنم تا حدودی مفهوم را ساده کرده باشم.

استاندارد مرجعAWSََ حدود 170 نوع اتصال را با پوزیشنهای متفاوت معرفی کرده و انواع پارامترهای جوشکاری را برای تمامی انواع فرایندها(SMAW-MIG/MAG-TIG-SAW-…)معرفی کرده این متغیرها شامل محدوده ضخامت مجاز برای نوع اتصال –دامنه تغییرات مجاز برای آمپر- ولتاژ-قطر الکترود-نوع پودر-زاویه کونیک کردن-روش پیشگرم و پسگرم-و ... میباشد. که بخشی از وظیفه QC_MAN کنترل میزان تطابق روش جاری جوشکاری با روش مشخص شده در WPS است. در بعضی از موارد خاص که استاندارد روش خاصی ارایه نداده اغلب یک طراح جوش بنا به تجربیات خود پروسیجری ارایه میدهد. در بعضی شرکتهای بزرگ برای هر پروژه ای یک دفترچه WPS موجود است اما از آنجا که روشها و امکانات موجود هر کارخانه اغلب ثابت است لذا بنظر میرسد که نیازی به -WPS های متفاوت نباشد. و تجربه نشان داده که برای کارهای مشخص و ثابت بهتر است یک WPS تهیه شود و از تعدد ایجاد مدارک و مستندات دست وپاگیر جلوگیری شود.

PQR : 

 

(Procedure Qualification Record)

(ابتدا توضیح کوتاهی در مورد خود PQR لازم است که باید گفت PQR نتایج آزمایشات مخرب و غیر مخرب در مورد یک نوع مشخص جوش است.که از طرف آزمایشگاههای معتبر باید ارایه شود)

حال به این سوال میرسیم که از کجا اعتبار یک WPS را بفهمیم؟ ومدیران خط تولید یا تضمین کیفیت و یا

ناظران و کنترل کیفیت چطور از اعتبار WPS اطمینان حاصل میکنند؟

قطعا آن قسمت از WPSکه از متن استاندارد استخراج شده نیاز به اینکار ندارد چراکه تمامی موارد پیشنهادی استاتدارد هم حاصل تجربیات گروه زیادی از متخصصان بوده است وفلسفه استفاده از استاندارد کوتاه کردن مسیر تجربه است تا زودتر به نتیجه دلخواه برسیم.ولی جدا از نحوه برداشت ما از استاندارد در ستاندارد AWSمشخصا به این موضوع اشاره شده که برای موارد پیشنهادی استاندارد نیازی به PQR نیست.

اما برای آن مواردی که از استاندارد استخراج نشده و پیشنهاد واحد طراحی و یا مشاور طرح بوده باید حتما PQR تهیه شود.


روش تهیه PQR:

فرض کنیم نیاز داریم برای 70 نوع از انواع اتصالات PQR تهیه کنیم.آیا باید 70نمونه تهیه کنیم؟ و آیا این کار عاقلانه است؟ مسلما خیر.

بنابر جداول مربوط به تهیه نمونه برای PQR میتوان تعداد بسیار کمتری برای تاییدیه روش جوشکاری

( PQR) تهیه کرد به این ترتیب که در جداول مربوطه بنا بر تغییرات ضخامت قطعات در اتصالات شبیه یه هم تعداد نمونه و نوع و تعداد آزمایشات برای آن نمونه معرفی شده. که پس از فرستادن قطعات به ازمایشگاههای ذیصلاح و گرفتن جواب مثبت میتوان به آن WPS اعتماد کرد و جوشکاری را آغاز کرد.

مثال:
فرض کنید دفترچه WPS را برای تهیه PQR در اختیار دارید.مراحل زیر برای تهیه PQRپیشنهاد میشود.

1-اتصالاتی که در استاندارد وجود دارد راتنها با متن استاندارد مطابقت دهید تا چیزی از قلم نیفتاده باشد و تلرانسها دقیقا استخراج شده باشد و نظایر این...

2-در مورد اتصالات شبیه به هم با مراجع به استاندارد یکی از پرکاربردترین ضخامتها را انتخاب کنید.برای کارهای سازه ای و اتصال نوع Grooveفرض کنید که 45 نوع ضخامت مختلف به شما معرفی شده .بهترین کار این است که با مراجعه به جداول استاندارد بهترین نمونه برای تهیه PQR انتخاب کنیم که این بهترین انتخاب اغلب پرکاربردترین یا حساسترین اتصال است.مثلا Grooveبا ضخامت 30-30که بنابر جدول استاندارد میبینیم که این نوع اتصال محدوده ضخامتیmm 3 تاmm 60 را با اعتبار میبخشد یعنی برای ضخامت 2 تا 60 دیگر نیازی به تهیه PQR نداریم و این از مزایای استفاده از استاندارد است.

3-حال که نمونه مورد نظر راانتخاب کردیم باید در ابعاد مشخص(طول و عرض) که باز هم در استاندارد آمده است آنرا تهیه کنیم و توسط یک جوشکار که دارای کارت صلاحیت جوشکاری در حالت مربوطه(1G-2G-1F-2F و غیره) است جوشکاری انجام شود.

4-قطعه مور نظر را به آزمایشگاههای معتبر ارسال میکنیم تا تحت تستهای مختلف قرار گیرد. این تستها اغلب خمش کناره-رادیوگرافی-ماکرواچ-شکست و ... است.

5-پس از اعلام نتیجه مثبت آزمایشگاه میتوان جوشکاری را آغاز نمود.

روشي جديد جهت افزايش دقت تستهاي غير مخرب

يك روش جديد براي افزايش دقت تكنيك هاي تست هاي مخرب، علي الخصوص الكترومغناطيسي (جريان هاي گردابي)، حرارتي، الكتريكي، و غيره، ارائه شده است. اين روش با نام روش تست توسط فاكتورهاي آشفته كننده كاليبره شده، بر اساس ثبت پاسخ دستگاه هاي اندازه گيري به اعمال تحريكات عوامل آشفته كننده كاليبره شده در ناحيه فعال تست مي باشد. آناليز پاسخ هاي ثبت شده، امكان محاسبه ضرايب تصحيح، الگوريتم هاي فراورش داده ها توسط اعمال تصحيحي و شناسايي منابع عدم قطعيت اندازه گيري ها را فراهم مي آورد. در مقايسه با تكنيك هاي كاليبراسيون فعلي، روش ارائه شده بر پايه كاليبراسيون آثار ايجاد آشفتگي در يك محدوده در دسترس براي عمل كاليبراسيون با دقت لازم، و تبديل نتايج كاليبراسيون به محدوده شرايط تستهاي واقعي مي باشد
.

انواع عیوب

انواع عیوب معروف در جوشکاری عبارتند از:

*پروفیل نا مناسب جوش  (Bad Profile)

*تخلخل (حفرهPorosity)

*ترک  (Crack)

*تقعر (Concavity)

*تحدب (Convexity)

*جرقه (Spater)

*لکه قوس (Arc Stricke)

*روی هم افتادگی لبه (Over Lap)

*سوختگی سراسری(Burn Through)

*عدم ذوب کافی (Lack of Fusion)

*عدم نفوذ کافی (Lack of Penetration)

*عدم هم ترازی  (High-Low)

*نفوذ بیش از حد (Exesses Peneteration)

*سرباره حبس شده  (Slag Inclusion)

*بریدگی کنار جوش   (Under Cut)

*چاله سیاه جوش  (Black Point)

*تنگستن حبس شده  ((Tungstan Inclusion

*عدم پر شدگی شیار  (Under Fill)

*گرده اضافی در جوشهای شیاری (Weld Reinforcement)

*تورق  (Lamination)

*عیوب فلز پایه در حین فولاد سازی  (Seam/Lap

مقدمه اي بر آزمون های غير مخرب Non Destructive Tests (NDT)

مقدمه اي بر آزمون های غير مخرب
Non Destructive Tests (NDT)

 ضرورت بازرسی

 

در ماده يا قطعه در حين ساخت، انواع نقصها با اندازه هاي متفاوت ممكن است به وجود آيد كه ماهيت و اندازه دقيق اين نقص، كاركرد آتي قطعه را تحت تاثير قرار مي دهد. نقصهاي ديگري مانند تركهاي ناشي از خستگي يا خوردگي، در حين كار با ماده نيز ممكن است به وجود آيد. بنابراين براي آشكارسازي نقصها در مرحله ساخت و همچنين براي آشكارسازي و مشاهده آهنگ رشد آنها در حين عمر كاري هر قطعه يا مجموعه بايد وسايل قابل اعتمادي در اختيار داشت.

 

 

انواع سیستمهای بازرسی

 

l      تستهای مخرب(DT)

در این نوع تست آزمایشهای مختلف بر روی نمونه های استاندارد تهیه شده از قطعات مورد آزمون انجام می شود و پس از انجام تست نمونه از بین می رود.

معایب روش: سرعت پایین

                پر هزینه بودن

                ارائه اطلاعات فقط مربوط به نمونه ها

  

l      تستهای غیر مخرب (NDT)

تست یا بازرسی غیر مخرب به روش هایی از بازرسی اطلاق می شود که در آنها کارایی یک قطعه بدون تغییر یا از بین رفتن آن قطعه، مورد بررسی قرار می گیرد.

 

 

تفاوتهای DT و NDT:

 

1. در روش های DT پس از اعمال آزمایش، قطعه کارایی خود را از دست می دهد
2. در روش های DT نمی توان تمام محصولات را تحت آزمایش قرار داد و باید به صورت random تعدادی از نمونه ها را تحت آزمایش قرار داد.
3. در روش های DT نیاز به تهیه نمونه استاندارد وجود دارد که برای آزمایش های مختلف متفاوت است.

 

 

روش های متداول NDT

 

1. بررسی چشمی (VT)                                             Visual Tes            
2. بازرسی با مایعات نافذ (PT)                        Liquid Penetranat Test      
3. بازرسی با ذرات مغناطیسی (MT)    Magnetic Particle Test                   
4. رادیوگرافی (RT)                                                        Radiographic Test
5. بازرسی با جریان گردابی (ET)                    Eddy Current Test              
6. بازرسی با امواج اولتراسونیک (UT)            Ultrasonic Test                   
7. بازرسی با انتشار امواج صوتی (AET)              Acoustic Emission Test

 

انتخاب الکترود های کرم – مولیبدن

---

جدول  -  انتخاب الکترود  های کرم – مولیبدن  کم آلیاژ برای جوشکاری  انواع  فولادها  مطابق AWS:SFA-5.5

 

 

الکترود	CR	MO	فلزات پایه
E701Y-B2L	1.25	0.5	لوله  های با جدار نازک  A335-P11 برای  استفاده  در حالت  AS-WELD ، ورق A588
E801Y-B1	0.5	0.5	لوله های A335-P2و  ورقهای  A387GR.2
E801Y-B2	1.25	0.5	لوله  های  A335-P11 و ورقهای A387GR.11
E801Y-B3L	2.25	1	لوله های  با جدار نازک  A335-P22 برای استفاه  درحالت AS-WELD
E901Y-B3	2.25	1	لوله های A335-P22و  ورقهای    A387GR.22
E8015-B4L	2	0.5	لوله های A213-87 GR.T3B
E8016-B5	0.5	1	قطعات ریختگی A356-58TGR.3&4
E801Y-B6	5	0.5	لوله های A213-T5و    A335-P5
E801Y-B7	7	0.5	لوله های A213-T7و    A335-P7
E801Y-B8	9	1	لوله های A213-T9و    A335-P9
E901Y-B9	9	1	لوله های A213-T91و    A335-P91و ورقهای A387GR. 91

 

طریقه نوشتن .WPS.وانجام عملیات .PQR

wps.اصطلاح welding procedure specification  مي باشد و هدف از نوشتن آن تعريف  و بسط متغير هاي جوشكاري , جهت انجام صحيح و رعايت اصول استاندارد مي باشد . براي نوشتن wps از استاندارد هاي ASME IX و ASME II استفاده مي شود .

قبل از نوشتن WPS بايد متغير هاي جوشكاري را بشناسيم . و ASME IX فرمتي ارائه داده است كه شامل همه متغير هاي جوشكاري مي باشد . البته شما مجبور نيستيد كه حتما" از فرمت پيشنهادي ASMEIX استفاده كنيد . ولي از هر فرمتي كه استفاده مي شود بايد حاوي اطلاعات فرمت پيشنهادي ASMEIX باشد. يكي از فرمت هاي موجود جهت نوشتن WPS به صورت زير است .

 

 

                             

 

                                      تصوير ا: فرمت عمومي WPS

 

 

 

جهت پر كردن اين فرم يا به نوعي نوشتن WPS  نياز به شناختن متغير هاي جوش كاري است كه شما مي خواهيد براي آن WPS بنويسيد دارد . و براي انجام اين كار  طبق روش زير عمل كنيد .

1-     فرايند جوشكاري خود را مشخص نماييد . مثال هايي كه مي توان براي فرايند هاي جوشكاري در نظر گرفت . عبارتند از  SMAW , GTAW , SAW , GMAW و ... مي باشند . در فرايند جوشكاري ممكن است از يك روش يا تلفيقي از روش هاي جوشكاري استفاده شود. به عنوان مثال فرض كنيد روش جوشكاري شما GTAW+SMAW باشد. روش جوشكاري خود را در قسمت 1 بنويسيد . در اين قسمت علاوه بر نوشتن روش جوشكاري يا Welding process شماره  WPS نوع جوشكاري ( دستي يا اتوماتيك) و شماره PQR را كه براي WPS انجام داده ايد را  بنويسيد . به عنوان مثال :

                                                                                                                                            WPS NO:W 001

          SUPPORT PQR:P001

          WELDING PROCESS: GTAW + SMAW

           TYPE: MANUAL

 

 

2- در قسمت 2 طراحي اتصال خود را با توجه به شرايط جوشكاري ترسيم كنيد .  برخي از انواع طراحي اتصال هاي مختلف به صورت زير است.

 

 

Joint desighn(QW402)

 

 

                                                تصوير 2 : شكل عمومي اتصالات BW و SW

 

 

البته شما با توجه به ضخامت فلز پايه نوع اتصال را مي توانيد V,X,K در نظر بگيريد .

 

3- اين بخش جهات جوشكاري را بنوسيد . (به  جهات جوشكاري در ASME IX اشاره شده است و در كتاب " كيفيت و كميت در بازرسي فني جوش و متريال " به طور كامل به آن پرداخته شده است . )

                                                                                                                                                                                      Position(QW405) : all(1G,2G,)

Posision of groove:all

Welding progression : up or down

        

4- اين قسمت پيش گرم و دماي بين پاس هاي جوشكاري نوشته شده است . براي اينكه مشخص كنيم كه آيا متريال مورد نظر به PREHEAT يا پيش گرم نياز دارد به ASMEB31.3 مراجعه

شود .(Tabl331.1.1) . در اين جدول كه تصوير آن را در زير مشاهده مي نماييد . متريال را بر اساس تقسيم بندي p no  و با ضخامت هاي مختلف تفكيك نموده و شما مي توانيد ذماي پيش گرم يا

Preheat را از آن استخراج كنيد . به عنوان مثال براي فولاد هاي كربني با ضخامت كمتر از 25 ميليمتر حداقل دماي پيش گرم برابر با 10 درجه سانتيگراد مي باشد . هم چنين حداكثر دماي بين پاس هاي جوشكاري يا (inter pass temp MAX)  نيز بايد لحاظ شود . براي فولاد هاي كربني اين مقدار حدود 250 درجه سانتيگراد است.

به عنوان مثال

Preheat (Qw406)

Preheat temp: 10C

Interpass temrrature MAX: 250C

 

 

 

               تصوير شماره 3 : جدول 331.1.1 از ASME B31.3

 

5- براي اينكه مشخص شود كه آيا به PWHT بعد از جوشكاري نياز است يا خير به (Tabl331.1.1) از ASMW B31.3 مراجعه گردد. (تصوير شماره 3 ) در اين جدول در صورت نياز به عمليات گرمايي بعد از جوشكاري به جزئيات آن اشاره شده است.

به عنوان مثال براي جوشكاري فولاد هاي كربني با ضخامت كمتر از 19.05 ميليمتر كه PWHT توصيه نشده است . اين قسمت را به صورت زير پر كنيد. .

POST WELD HEAT TREATMENT: (QW407:

TEMRATURE RANGE:( NR)

TIME RANGE:( NR)

 

در اين حالت به PWHT نياز نيست بنابراين عبارت NR كه مخفف NOT REQUIRED مي باشد نوشته مي شود.

 

6- فلز پايه (Base metal) :

  ASME IX  براي كاهش تعداد WPS و PQR براي فلزات مختلف P NO تعريف كرده است. به عنوان مثال در QW422 كه كل متريال ASME II و بربخي از متريال ساير استانداردها را به صورت فهرست وار نوشته است شامل حدود 1800 نوع فلز از گروه هاي فلزات آهني و غير آهني مي باشد. و حدود200 فلز از اين گروه فولاد هاي كربني هستند . با در نظر گرفتن ساير متغير هاي ضروري مي توان براي همه آنها يك WPS نوشت .

   

Base metal(QW403)

P NO 1 GROUP NO 1 TO P NO 1 GROUP NO 1

SA-106 ,SA-53 , SA105 ,SA-283 ,SA-516 ,SA-234 GR WPB ,SA36

TO

 SA-106 ,SA-53 , SA105 ,SA-283 ,SA-516 ,SA-234 GR WPB,SA36

THICKNESS RANGE: <19.05mm

 

اگر از P NO  استفاده نشود د ر مثال ذكر شده ما نياز به نوشتن 42 WPS فقط در اين حالت خاص داريم .

كه باعث سر درگمي اسنادي و به تناسب افزايش PQR ها مي شود. در QW422 از ASME IX براي تعدادي از فلزات P NO  تعريف نشده است . اين متريال را ASME از ساير استاندارد هاي مرتبط قرض گرفته شده است . اين متريال در ASME  به عنوان متريال غير وابسته يا NONMENDETORY موسوم هستند . عمده اين فلزات از API و ASTM  عاريت گرفته شده و ASME IX براي آنها

S NO تعريف شده است . S NO  در تقسيم بندي متريال شبيه P NO  مي باشد.

اگر به متريالي برخورد گرديد كه در استاندارد ASME IX موجود نيست با توجه به آناليز و درصد عناصر موجود در آن , معادلي براي آن در ASME پيدا كنيد و سپس براي آن P NO  تعريف نماييد.

 

7- فيلر و الكترود .

  براي انتخاب فيلر و الكترود بايد به ASME II PART C مراجعه نمود. اين بخش از استاندارد ASME II داراي يك تقسيم بندي به صورت زير است .

 

 

 

 

 

 تصوير شماره 4 : فهرست مربوط به فيلر و الكترود ها در ASME II PART C

 

 

 

به عنوان مثال براي الكترود هاي جوشكاري فولاد هاي كربني (P NO OR SNO 1) بايد به SFA5.1 و براي فيلر هاي جوشكاري فولاد هاي كربني به SFA5.18 مراجعه نماييد (GTAW +SMAW)

( در برنامه نرم افزاري همراه كتاب " كيفيت و كميت در بازرسي فني جوش و متريال " كل متريال موجود در ASME به صورت فهرست وار آمده است و آدرس مراجعه براي يافتن فيلر و الكترود در آن توضيح داده شده است.

بعد از مراجعه به ASME II PART C براي مشخص نمودن فيلر و يا الكترود به موارد زير توجه داشته باشيد .

-         درصد عناصر آلياژي موجود در فلز پايه ( فيلر يا الكترود بايد حداقل عناصر موجود در فلز پايه را پوشش دهد. )

-         خواص مكانيكي فيلر يا الكترود نبايد به صورتي باشد كه با فلز پايه اختلاف زيادي داشته باشد. عمده اين خواص درصد تغيير طول (elongation) , تنش تسليم (yield streghnth) , حد نهايي استحكام (ultimate tensile sterenghth) مي باشند . كه در ASME II هم براي فلز پايه و هم براي فيلر و الكترود به آن اشاره شده است. در استاندارد اشاره مدوني به اين قضيه ندارد ولي تحقيقاتي كه موسسه اي در ايالات متحده با عنوان

Fracture Toughness Behavior of Weldments with Mis-Matched Properties at Elevated Temperature

انجام داده است نشان مي دهد اختلاف بين خواص مكانيكي جوش و فلز پايه نبايد بيش از 10ksi باشد.

-         براي فولاد هاي ضد زنگ به مواردي مانند اعداد نيكل معادل و كرم معادل كه با استفاده از آنها عدد فريت تعريف مي شود توجه داشته باشيد . اختلاف عدد فريت فلز پايه و فيلر و الكترود نبايد از عدد ذكر شده در ASME II بيشتر يا كمتر باشد. در اين حالت به درصد كربن فلز پايه و وجود عناصري كه باغث جلوگيري از تشكيل كاربيد كرم مي گدند نيز توجه نماييد .

 براي مثال مورد بحث ما يعني جوشكاري فولادي كربني در فرايند جوشكاري GTAW +SMAW اين بخش به شكل زير تكميل مي گردد.

FILLER METAL: (QW-404)

SFA NO : 5.18 FOR ROOT PASS

FILLER: ER70S

SFA:5.1 FOR OTHER PASS:

ELECTROD: E-7018

 

 

 8- گاز  :

   براي روش هاي جوشكاري كه نياز به گاز هاي خنثي جهت جلوگيري از اكسيد شدن سطح جوش و ورود آلودگي هاي محيط است . در برخي از روش هاي جوشكاري مانند GTAW استفاده از گاز جهت PURGING از داخل و يا محافظت تز گرده جوش مورد نياز مي باشد.

PURGING  براي فولاد هاي كربني مورد نياز نيست .

براي مثال مورد بحث ما اين قسمت به صورت زير تكميل مي گردد.

GAS(QW-408)

SHEILD GAS:AR 99.99%

FLOW RAT(LIT/MIN):8

GAS BACKING:NR

 

 

9 – تكنيك جوشكاري :

اين بخش به تكنيكي كه جوشكار با توجه به شرايط كاري اتخاذ مي كند تا عمليات جوشكاري را انجام دهد اشاره دارد. ايتم هاي مرتبط به اين بخش عبارتند از :

-         STRING و WEAVING كه نوع حركت دست جوشكار و نوسان آن را مشخص مي نمايد . اگر جوشكار در زمان انجام جوشكاري نوك الكترود يا فيلر را بدون نوسان به چپ و راست ذوب كند و حركت دست او فقط در راستاي جلو و عقب باشد . تكنيك را STRING مي نامند .و لي اگر در حين جوشكاري نوك فيلر يا الكترود به چپ و راست نوسان داده شود اين روش را WEAVING مي نامند. البته دامنه نوسلان از يك تا 3 برابر قطر الكترود و فيلر است. كه به اصطلح به آن OSILATION مي گويند

 

مورد مهم ديگري كه در اين جا به آن اشاره شده است MULTIPLE OR SIMPLE PASS است . كه در اشكال زير نشان داده شده اند.

 

 

 

  

تصوير شماره 5 : MULTIPLE OR SIMPLE PASS

 

 

 

يكي از موارد ديگري هم كه بايد در اين بخش نوشته شود نحوه تميزكاري است .

TECHNIQUE(QW410)

STIRING OR SIMPLE PASS: BOTH

CLEANING: GRINDING

STRING OR WEAVING: BOTH

 

البته بخش مربوط به مشخصات الكتريكي نيز كه در QW409 از ASME IX به آن اشاره شده است هم بهتر است كه نوشته شود ولي چكيده موارد مذكور در انتهاي فرمت WPS موجود است كه نمونه اي به عنوان مثال  ذكر شده است .

 

 

 

 

تصوير شماره 6 : چكيده متغير هاي جوشكاري در يك فرمت WPS

 

مواردي موجود در اين جدول :

-         لايه هاي جوشكاري : كه همان پاس هاي جوش است . در اين مثال پاس يا لايه يك با روش جوش كاري GTAW و فيلري از جنس ER70S با قطر 2 ميلمتر جوشكاري مي شود. سرعت جوشكار يا TRAVEL SPEED در محدود 70 تا 140 ميليمتر در دقيقه است. ساير لايه هاي جوشكاري در اين مثال با الكترود E-7018 با قطر 5/2 ميليمتر و سرعت 100 تا 180 ميليمتر در دقيقه جوشكاري مي گردد.

بعد از تهيه يك WPS اوليه و متغير هاي مربوط به آن بايد متغير هاي موجود را با انجام آزمايشات PQR تاييد كرد .

 

مراحل انجام PQR

 يك PQR در حالت هاي مختلف جوشكاري و براي ورق , لوله بايد جهت تاييد WPS انجام شود . به نوعي با انجام PQR متغير هاي 9 گانه جوشكاري در WPS را تاييد يا رد مي نماييم . در اينجا مراحل انجام PQR را طبق ASME IX توضيح مي دهيم . ( براي PIPING )

1-     تهيه نمونه به يكي از حالت هاي زير :

 

        

 

        تصوير 7 : تهيه نمونه براي PQR

توصيه مي شود براي PIPE , جهت 6G و براي PLATE دو نمونه در جهات 2G و 3G انتخاب شوند.

2-    همزمان با انجام جوشكاري متغير هاي مربوط به ولتاژ , آمپر  , سرعت جوشكار (TRAVEL

 SPEED) و تعداد فيلر يا الكترود هاي مصرفي را ياد داشت كنيد . يادداشت تعداد فيلر و الكترود مصرفي شما را براي براورد فيلر و الكترود كل پروژه كمك خواهد كرد . ساير متغير ها در صورت عدم تاييد PQR به دليل عدم تطابق خواص مكانيكي نمونه هاي مورد آزمايش , در دسترس هستند و دليل عدم تطابق را مي توان به راحتي پيدا كرد.

 

3 بعذ از جوشكاري آزمايشات NDT كه شامل (VISUAL ,RT) هستند روي نمونه انجام شود و پس از تاييد طبق الزامات ASME IX نمونه ها به آزمايشات مكانيكي ارسال گردند.

4- آزمايشات مكانيكي كه روي نمونه انجام مي شوند عبارتند از

- آزمايش كشش:

در آزمايش كشش نمونه اي به صورت زير و با ابعادي كه در ASME IX توضيح داده شده است تهيه مي گردد.

 

 

 

 

تصوير 8 : نمونه آزمايش براي تست كشش (TENSILE TEST)

 

اليته لوله هايي با قطر كمتر از 3 اينچ به صورت كامل كشيده مي شوند.

 

پس از انجام آزمايش اطلاعات زير در اختيار شما قرار داده مي شود.

تنش تسليم (YS) , حد استحكام نهايي (UTS) , درصد تغيير طول (ELONGATION) , نيروي اعمالي در زمان تسليم و ....

 اين اطلاعات را با استفاده از نمودار تنش –كرنش (STRES –STRAIN) كه در شكل زير مشاهده مي نماييد استخراج مي گردد.

 

 

 

تصوير شماره 9 : نمودار تنش –كرنش براي سه فلز مختلف ( STRESS-STRAIN )

 

معيار پذيرش در اين اينجا تنش تسليم است كه در ASME IX ARTIVLEI آمده است . كه ترجمه آن در كتاب " كيفيت و كميت در بازرسي فني جوش و متريال " موجود مي باشد.

 

 

-          آزمايش خمش :

نمونه  را طبق ASME IX ARTICL IV تهيه و با زاويه 90 درجه خم مي كنند . (شكل )

 

 

 

تصوير شماره 10 : آماده سازي نمونه خمش طبق و دستگاه خمش طبق

ASME IX ARTICL IV

 

 بعد از خمش عيوب ايجاد شده در سطوح محدب را طبق معيار هاي پذيرش ASME IX ARTICLI رد يا تاييد مي نماييم .

 

-          آزمايش ضربه (IMPACT TEST) : اين آزمايش در حالتي كه دما ي بهره برداري پايين تر از مقادير گفته شده براي متريال درASME II  است انجام مي شود. به عنوان مثال براي فولاد هاي ضد زنگ در دماهاي كمتر از -190 درجه سانتي گراد . مراحل انجام به صورت زير است .

تهيه نمونه از قسمت هاي جوشكاري شده به صورت زير به طوريكه الزامات ASME IX پوشش داده شود.

 

 

 

 

تصوير شماره 11 : نمونه هاي آماده شده جهت آزمايش ضربه (IMPACT TEST)

 

نمونه هاي آماده شده با سقوط وزنه اي شكسته شده و انرژي شكست آن به صورت واقعي به دست مي آيد.

 

 

 

 

تصوير شماره 12 : دستگاه آزمايش ضربه (IMPACT TEST MACHIN)

 

 

 

انرژي شكست به دست آمده را با مقادير موجود در ASME II مقايسه كرده و اگر بيش از مقادير استاندارد باشد مورد تاييد است. البته نمونه اي كه تحت آزمايش ضربه قرار مي گيرد نبايد داراي ضخامتي كمتر از ضخامت ذكر شده در استاندارد باشد. زيرا اين مورد باعث مي شود كه انرژي شكست بيشتر شود و در تفسير PQR به نتيجه مطلوب نرسيم . در واقع حداقل انرژي شكست كه در ASME II به آن اشاره كرده است . همان KIC است كه مانند Yeild Streghnth و UTS جز خواص فلز محسوب مي گردد.

 

ارتباط بين آزمايش كشش و ضربه :

اگر مساحت زير نمودار تنش –كرنش (STRESS-STRAIN) را محاسبه كنيم . كميتي است از جنس انرژي , اين كميت همان TOUGHNESS يا انرژي شكستي است كه در آزمايش ضربه به آن مي رسيم.

اين موضوع در استاندارد اشاره نشده است ولي مي توان با محاسبه سطح زير نمودار هاي واقعي كه در آزمايشگاه به دست مي آيد و مقايسه آن با انرژي شكست در دمايي مشخص به درستي اين فرضيه پي برد. هرچند كه ASME در جايگزيني اين روش محاسباتي به جاي جايگزين كردن آن با آزمايش ضربه اشاره اي ندارد .ولي مي توان آن را به صورت تحقيقي انجام داد.

 

تصوير شماره 12 : سطح مقطع زير نمودار تنش –كرنش (STRESS-STRAIN)

 

مي توان با قرار دادن اين نمودار در يك كاغذ شطرنجي با مربع هايي به طول 1mmX1mm ميزان انرژي شكست را به دست آورد . 

اطلاعاتی در مورد سختی سنجی

تعریف خاصیت سختی با آزمون ویژه ای که برای تعیین مقدار آن به کار می رودمشکل است.مقدار سختی را نمی توان مانند استحکام کششی مستقیما در طراحی به کار بردزیرا مقدار سختی به تنهایی اهمیت ندارد.

سختی خاصیت اساسی ماده نیست و به خواص کشسان و مومسان آن ارتباط دارد.مقدار سختی بدست آمده در یک آزمون ویژه فقط معیاری برای مقایسه مواد با عملیات انجام شده است.طریقه ی آماده سازی نمونه و آزمون معمولاساده است و نتایج را می توان برای تخمین دیگر خواص مکانیکی به کاربرد.سختی سنجی به طور گسترده ای برای بازرسی و کنترل به کار می رود.عملیات گرمایی یا کار روی فلز معمولا به تغییر سختی منجر می شود.اگر طی فرایند مشخصی روی یک ماده معین عملیاتی انجام شودکه به سخت شدن ماده بیانجامد سختی سنجی وسیله ی سریع وساده ای برای بازرسی وکنترل آن ماده و فرآیند است.
آزمونهای مختلف سختی سنجی به سه دسته تقسیم می شود:
*سختی کشسان
*مقاومت در برابر برش یا سایش
*مقاومت در برابر فرو رفتن
آزمایشی که در آزمایشگاه خواص مکانیکی انجام شد آزمون مقاومت در برابر فرو رفتن بود که شرح آن به تفصیل خواهد آمد
این آزمون غالبا با اثر گذاری بر نمونه ای نجام می شود که بر تکیه گاه صلبی


قرار می گیرد.دندانه ای نیزبا شکل ثابت و مشخص تحت باری استاتیکی مستقیما یا با اهرم برنمونه فشار می آورد .بسته به نوع آزمون سختی با عددیبیان می شود که یابا عمق اثر ناشی از بار و دندانه مشخص نسبت معکوس دارد یا با میانگین بار وارد بر سطح اثر متناسب است . روشهای معمول آزمون سختی با دندانه در زیر آمده است:
سختی سنجی برینل
ابزار سختی سنجی برینل معمولا شامل یک پرس هیدرولیک عمودی است
که با دست کار می کند و یک دندانه ساچمه ای که بر نمونه فشرده می شود
(شکل 1 )در روش استاندارد به ساچمه ای به قطر 10mm تحت بار 3000kg برای فلزات آهنی یا500kg برای فلزات غیر آهنی نیاز است. در مورد فلزات آهنی بار به مدت حداقل 10ثانیه و برای فلزات غیر آهنی به مدت 30ثانیه اعمال می شود . قطر اثر ایجاد شده به کمک یک میکرو سکوپ شامل چشمی مدرج که معمو لا به دهم میلیمتر تقسیم بندی شده است و با آن می توان تا 0.05mm را تخمین زداندازه گیر ی می شود.
عدد سختی برینل(HB) مساوی است با نسبت بار بر حسب کیلو گرم به سطح اثر بر حسب میلیمتر مربع که از رابطه زیر محاسبه می شود:


L= بار اعمال شده بر حسب kg
D = قطر ساچمه بر حسب mm
=d قطر اثر ساچمه بر حسب mm
معمولا به کمک جداول موجود که مستقیما قطر اثر را به عدد سختی برینل تبدیل می کنند و دیگر نیازی به محاسبه فوق نیست(جدول 1).
عدد سختی برینل که با علامت HB بدون پسوند عددی نشان داده می شود به
مفهوم رعایت شرایط استاندارد یعنی ساچمه با قطر 10mmو بار 3000kg
است که به مدت 10 تا 15 ثانیه اعمال شود.در شرایط دیگر عدد سختی برینل و علامت HBاعداد دیگری که نشانگر شرایط آزمون است همراه می شود.
به این ترتیب:قطر ساچمه و بار و زمان اعمال بار. مثلا 30/500/1075HB
که نشان می دهد سختی 75 با ساچمه ای به قطر 10mmو بار 500kgکه به مدت 30ثانیه اعمال شده به دست آمده است.
عدد سختی برینل اندازه گیری شده با ساچمه استاندارد را می توان حداکثر به حدود 500HB رساند با سختتر شدن نمونه ساچمه خود نیز تغییر شکل می دهد و نتیجه ی حاصل دقیق نخواهد بود.حد بالای سختی اندازه گیری شده را می توان با استفاده از ساچمه تنگستن کاربید به جای فولاد سخت شده افزایش داد در آن حالت امکان آزمون قطعات با سختی حدود 650HB نیز وجوددارد.
دو نوع سختی دیگر نیز به نامهای سختی سنجی ویکرزکه با HV و سختی سنجی راکول که با HR نشان می دهند وجود دارد که در جدول 1 آمده است.
از مزایای و معایب روش برینل اینست که چون سطح اثر بزرگ است فقط نمونه های ضخیم مورد آزمایش قرار می گیرند.البته بزرگی سطح اثر وقتی مزیت محسوب می شود که ماده همگن نباشد.سطح نمونه ی آزمون در روش برینل نباید لزوماٌ به صافی سطوح مورد نیاز در سختی سنجی با دندانه های کوچکتر باشد.همچنین خواندن سختی از صفحه مدرج ساده تر از استفاده از میکروسکوپ برای اندازه گیری قطر سطح اثر است.به علت تغییر شکل ساچمه فولادی روش برینل برای سختیهای بالای 500HB دقیق نیست . گستره ی کاری آن را می توان با استفاده از ساچمه تنگستن کاربیدی تا 650HB
افزایش داد.

دستگاههای سختی سنج در صنعت نقش غیر قابل انکاری دارند. این دستگاهها، دستگاههای مکانیکی هستند که بعضاً برخی از آنها ترکیبی از علوم مکانیکی و الکتریکی هستند. چندین مدل از این دستگاههای در بازار امروز وجود دارد که هر روزه به تعداد آن ها اضافه می شود اما از انواع اصلی آن ها می توان دستگاههای راکول، برنیل، ویکرز، اولتراسونیک و لیپ را نام برد. شاید بهتر باشد که به جای کلمه ی دستگاه از کلمه روش استفاده کرد زیرا هرکدام از آن ها دارای مکانیزم متفاوتی است و دستگاههایی وجود دارند که هم به روش راکول و هم به روش ویکرز کار می کنند.
دو مورد آخر یعنی اولتراسونیک و لیپ در ایران کاربرد کمتری دارند که بعداً درمورد آن ها به تشریح پرداخته خواهد شد.
راکول
راکول برای اندازه گیری سختی فلزات نسبتاً سخت مورد استفاده قرار می گیرد که بر سه نوع است :
راکول A : که نیروی 60 کیلوگرم را اعمال می کند
راکول B که نیروی 100 کیلوگرم را اعمال می کند
راکول C که نیروی 150 کیلوگرم را اعمال می کند
راکول هم بصورت ساچمه ای و هم بصورت سوزنی موجود است.
اساس کار اغلب این دستگاهها به نقطه اثر ایجاد شده به روی سطح فلز است. راکول ساچمه ای به کمک 1 ساچمه کار می کند بطوریکه وزن اعمال شده به روی فلز بواسطه ی این ساچمه فلز منتقل می شود که دارای اندازه های مختلفی است ولی راکول سوزنی به کمک یک سوزن این نیرو را روی فلز ایجاد می کند که نقطه اثر آن بصورت یک مخروط 120 درجه خواهد بود. راکول های از نوع A و C هردو نقطه اثر آن ها بصورت یک مخروط 120 درجه است ولی راکول، ساچمه ندارد و دارای سوزن هرمی شکل با زاویه 130 درجه است که نقطه اثر آن یک چهار گوش است.
ویکرز بر دو نوع است :
میکرو ویکرز که در اوزان گرمی تا وزن 1 کیلوگرم مورد استفاده قرار می گیرد.
ماکرو ویکرز که در اوزان 2 تا 120 کیلوگرم مورد استفاده قرار می گیرد.
ویکرز همانند میکرومتر عمق فرورفتگی را اندازه گیری می کند.
از آن جایی که گستره ی استفاده از میکرو ویکرز در اوزان بسیار کم است، دستگاههایی که اندازه گیری را به روش میکرو ویکرز انجام می دهند باید در محیطی ایزوله قرار گیرند که مثال نزدیک به آن می تواند ترازوهای دقیق جواهر فروشی باشد.
ویکرز بیشتر در صنایع خودروسازی مورد استفاده قرار می گیرد و گستره ی اوزانی که بیشترین استفاده را دارند، وزن های 5 و 10 و 30 کیلوگرم است.
برینل
از دیگر روش ها یا دستگاهها سختی سنجی می توان برینل را نام برد که مکانیزم آن ساچمه ای است. ساچمه هایی که در برینل مورد استفاده قرار می گیرند ساچمه های 5/2 و 5 و 10 میلی متری است.
در کشور ما ایران بیشترین استفاده از برینل در وزن های 187 و 250 کیلوگرم است.
در صنعت فولاد و فولادسازی از برنیل با وزن 3000 کیلوگرم و ساچمه 10 میلی متری استفاده می شود. از دیگر زمینه های کاربرد برینل می توان از کاربرد آن در ریخته گری نام برد.

لیپ که روش دیگری برای سختی سنجی فلزات است در سیستم های بسیار بزرگ کاربرد دارد. زیرا نمی توان همواره قطعه ی کار را به کارگاه حمل کرد و در آن جا به سختی سنجی پرداخت. بنابراین باید دستگاهی وجود داشته باشد که بتوان آن را به محیط های گوناگون که سیستم ها و قطعات سنگین در آن جا وجود دارد حمل کرد. این دستگاه که بصورت پرتابل و قابل حمل است به روش پرتابی کار می کند بطوریکه در درون استوانه ای یک ساچمه وجود دارد که با پرتاب آن به سمت سطح فلز و اندازه گیری سرعت برگشت آن می توان مقدار سختی آن را اندازه گرفت. سرعت ساچمه در هنگام برگشت بر روی مانیتوری که به آن متصل است، نمایش داده می شود. از بین دستگاهها و روش های ذکر شده، راکول C و ویکرز بیشترین کاربرد را در ایران دارند.
بنابراین اساس کار اغلب دستگاهها و روش های بالا بررسی نقطه اثر ایجاد شده بر روی سطح فلز است که برخی عمق این نقطه اثر را اندازه گیری می کنند و برخی قطرهای نقش ایجاد شده بر روی سطح فلز را اندازه گیری می کنند و سپس با تطابق آن اندازه ها با جدولی که از قبل تهیه شده است، میزان سختی را بدست می آورند. ویدئوکلیپی که به این مقاله ضمیمه شده، با جزئیات بیشتر به تشریح طرز کار آن هاپرداخته شده است.

آزمایش های مخرب:

آزمایش های مخرب اغلب به منظور بررسی وتعیین خواص مکانیکی ویا کنترل کیفیت مواد با استفاده از نمونه برداری از قطعه مورد نظر به کار می رود.در آزمایشهای مخرب معمولاًٌ با نمونه برداری از قطعه برای آزمایش،قطعه تخریب می شود و دیگرقابل استفاده نیست. به این جهت آزمون های مخرب را نمی توان بر روی تمامی قطعات تولیدی انجام داد،زیرا که در نمونه برداری،قطعه تخریب می شود.ازاین جهت است که برای کنترل کیفیت محصول ،این نوع آزمایش ها را برای تعدادی از قطعات تولیدی انجام داده و فرض بر این می شود که سایر قطعات تولید شده دارای خواص کاملاًنزدیک به این نمونه های انتخابی هستند.دراین صورت اطمینان صد درصدی در مورد کیفیت تمامی قطعات در دست نیست،چرا که معمولاًتولید قطعات به صورتی که تمامی آنها صد درصد سالم و بدون عیب باشند کار چندان ساده ای نیست. از این رو با قبول امکان وجود عیب در قطعات تولیدی که سبب کاهش کیفیت ،به ویژه خواص مکانیکی آنها خواهد شد،برای کنترل کیفیت آنها لازم است از آزمایش های غیر مخرب استفاده شود.
آزمایشهای های مخرب عبارتنداز:
1-آزمایش کشش
2- آزمایش فشار
3- آزمایش سختی
4- آزمایش خمش
5- آزمایش پیچش
6- آزمایش ضربه
7- آزمایش خستگی
8- آزمایش خزش

بعضی استانداردهای مهم در جوشکاری

      Aws a1.1اندازه گیری متریك در صنایع جوشكاری .
  Aws a2.4 :استاندارد علائم و نشانه هادر جوشكاری , لحیم كاری و تست های غیر مخرب
  Aws a3.0 : استاندارد واژه ها و اصطلاحات جوشكاری .
  Aws b1.10 : راهنمای بازرسی غیر مخرب جوش
  Aws b1.11 : راهنمای بازرسی چشمی جوش .
  Ansi z49.1 : ایمنی در جوشكاری , برشكاری و فرآیندهای وابسته
  Aws qc1 : استاندارد aws برای تایید صلاحیت بازرسین جوش .
  Aws d1.1 : كد ساخت سازه های فولادی جوشكاری شده .
  Aws d1.5 : استاندارد ساخت پل های فلزی جوشكاری شده .
  Aws d15.1 : استاندارد جوشكاری راه آهن و لوكوموتیو .
  Aws b5.11 : استاندارد تایید صلاحیت مفسرین رادیوگرافی .
  snt - tc - 1a : راهنمای تایید صلاحیت پرسنل ndt كه توسط انجمن آزمایشات غیر مخرب آمریكا تهیه شده است

انواع تست های غیرمخرب

به دلیل قیمت بالا و سرعت پایین انواع دیگر تست ها ، تست های غیر مخرب توانسته اند در صنعت جای بسیار خوبی داشته باشند .

در این نوع تست ها، قطعه مورد تست تخریب نمی گردد و به همین دلیل است که اکثر تولید کنندگان قطعات در تیراژهای بالا ، بیشتر این نوع تست را می پسندد . همچنین به دلیل عدم تخریب زمان انجام اینگونه تست ها نیز بسیار کوتاه می باشد و این خود دلیل برتری دیگری می باشد .

ولی گرانی دستگاه و بعضا گرانی مواد مصرفی هر تست نقاط ضعف اینگونه تستها است .

-     تست اشعه ایکس (X ray) : تست ترک و نحوه انجماد

---

---

-     تست اشعه گاما ( Gama ray ) : تست ترک و تست ابعادی

-     تست جریان مردابی ( Eddy Current ) : تست ترک ، تست سختی ، تست ابعادی ، تست جنس

---

---

---

-     تست ذرات مغناطیسی ( Magnetic particle ) : تست ترک

---

---

از جمله تست های غیر مخرب پر مصرف در صنعت می باشند .

" />" />

سيگنالهاي DC , AC

AC به معني جريان متناوب و DC  به معني جريان مستقيم مي باشد . اين دو مولفه گاهي به سيگنالهاي الكتريكي ( مثلاً ولتاژ ) هم كه جريان نيستند اطلاق مي شود . بنابراين سيگنالهاي الكتريكي جريان يا ولتاژي هستند كه منتقل كننده اطلاعات ( كه معمولا ولتاژ ميباشد ) هستند .

جريان متناوب  AC

سيگنالهاي متناوب در يك مسير منتشر ميشوند و سپس تغيير مسير مي دهند و اين عمل دائماً تكرار مي شود . يعني ابتدا يك سيكل مثبت و بعد يك سيكل منفي و به همين ترتيب تكرار مي شوند .

يك ولتاژ  متناوب  دائماً بين مثبت و منفي تغيير ميكند و بصورت موجي تكرار ميشود .

به هر تغييرات بين مثبت و منفي ، يك سيكل گفته مي شود و واحد آن هرتز مي باشد . در ايران وسائل الكتريكي با فركانس 50 هرتز كار مي كنند .

شكل بالا شكل موج يك منبع تغذيه متناوب است كه به آن موج سينوسي اطلاق مي شود و به شكل پائين از آنجا كه مستقيماً بين مثبت و منفي تغيير مي كند ، شكل موج مثلثي اطلاق مي شود .

سيگنالهاي متناوب براي راه اندازي وسائلي از قبيل لامپ ها و گرم كننده ها بكار مي روند ولي اكثر مدارهاي الكتريكي براي كار نياز به يك ولتاژ مستقيم دارند كه در زير به آن اشاره شده است .

جريان مستقيم  DC

جريان مستقيم هميشه در يك مسير جاري مي شود ( هميشه مثبت و يا هميشه منفي است ) ولي ممكن است ميزان آن كاهش يا افزايش پيدا كند .

باتري ها و رگولاتورها ولتاژ مستقيم مي دهند و اين ولتاژ براي مدارهاي الكترونيكي مناسب است . اكثر منابع تغذيه شامل يك تبديل كننده ترانسفورماتوري هستند كه جريان اصلي غير مستقيم را به يك جريان غير مستقيم كم و بي خطر تبديل مي كنند .

سپس اين جريان كم و بي خطر توسط مدارات يكسو كننده جريان از غير مستقيم به مستقيم تبديل مي شود . البته اين ولتاژ مستقيم يك ولتاژ متغيير مي باشد و براي مدارهاي الكترونيكي مناسب نيست و لذا براي صاف كردن سطح ولتاژ مستقيم از يك خازن استفاده مي شود تا ولتاژ مستقيم براي مدارات الكترونيكي حساس قابل استفاده شود .

در شكل مقابل بالا شكل موج يك ولتاژ مستقيم ثابت و يكنواخت كه از طريق باتري تامين ميشود نشانداده شده است .

شكل وسط يك ولتاژ مستقيم با صاف كننده سطح ولتاژ ( خازن )  است كه مناسب بعضي از مدارهاي الكترونيكي مي باشد .و شكل پائين يك ولتاژ مستقيم بدون استفاده از خازن را نشان مي دهد

مشخصات سيگنال هاي الكتريكي

همانطور كه بيان شد ، سيگنالهاي الكتريكي ولتاژ يا جرياني هستند كه انتقال دهنده اطلاعات كه معمولا ولتاژ است ، هستند .

در نمودار مقابل مشخصات مختلفي از سيگنال الكتريكي نشان داده شده است . يكي از اين مشخصات فركانس است كه به تعداد سيكل ها در ثانيه اطلاق مي شود .

Amplitude  ماكزيمم ولتاژي است كه سيگنال دارد و Peak voltage  نام ديگري براي Amplitude  است .

  پيك تو پيك ( Peak-peak voltage ) دو برابر مقدار پيك ولتاژ مي باشد .

 دوره تناوب ( Time period )  زماني است كه براي طي شدن يك سيكل كامل نياز است . اين زمان بر حسب ثانيه اندازهگيري مي شود و در زمانهاي خيلي كوتاه از واحد هاي ميكروثانيه هم استفاده مي شود .

فركانس ( Frequency   ) به تعداد سيكل ها در هر ثانيه اطلاق مي شود و واحد آن هرتز است . در اندازه گيري فركانس هاي بالا از واحد هاي كيلوهرتز و مگاهرتز نيز استفاده مي شود .

 

معرفی جوش آرگون

در جوش آرگون یا تیگ (TIG) برای ایجاد قوس جوشکاری از الکترود تنگستن استفاده می شود که این الکترود برخلاف دیگر فرایندهای جوشکاری حین عملیات جوشکاری مصرف نمی شود.

حین جوشکاری گاز خنثی هوا  را  از ناحیه جوشکاری بیرون  رانده  و  از  اکسیده  شدن الکترود جلوگیری
می کند.در جوشکاری تیگ الکترود فقط برای ایجاد قوس بکار برده می شود و خود الکترود در جوش مصرف نمی شود در حالیکه در جوش  قوس فلزی الکترود  در جوش مصرف می شود.  در این نوع جوشکاری از سیم جوش(Filler metal)بعنوان فلز پرکننده استفاده می شود.و سیم جوش شبیه جوشکاری با اشعه اکسی استیلن(MIG/MAG)در جوش تغذیه می شود.

در بین صنعتکاران ایرانی این جوش بانام جوش آلومینیوم شناخته می شود.نامهای تجارتی هلی آرک یا هلی ولد نیز به دلیل معروفیت نام این سازندگان در خصوص ماشینهای جوش تیگ باعث شده بعضا این نوع جوشکاری با نام سازندگان هم شناخته شود. نام جدید این فرایند G.T.A.W  و نام آلمانی آن WIG می باشد. همانطور که از نام این فرایند پیداست گاز محافظ  آرگون میباشد که ترکیب این گاز با هلیم بیشتر کاربرد دارد.

علت استفاده از هلیم این است که هلیم باعث افزایش توان قوس می شود و به همین دلیل سرعت جوشکاری را میتوان بالا برد و همینطور باعث خروج بهتر گازها از محدوده جوش میشود.



کاربرد این جوش عموما در جوشکاری موارد زیر است:

1- فلزات رنگین از قبیل آلومینیوم...نیکل...مس و برنج(مس و روی) است.

2- جوشکاری پاس ریشه در لوله ها و مخازن

3- ورقهای نازک(زیر1mm)



مزایای TIG :

1- بعلت اینکه تزریق فلز پرکننده از خارج قوس صورت میگیرد.اغتشاش در جریان قوس پدید نمی آید.در نتیجه کیفیت فلز جوش بالاتر است.

2- بدلیل عدم وجود سرباره و دود و جرقه ,منطقه قوس و حوضچه مذاب بوضوح قابل رویت است.

3- امکان جوشکاری فلزات رنگین و ورقهای نازک با دقت بسیار زیاد.



انواع الکترودها در TIG :

1- الکترود تنگستن خالص (سبز رنگ)برای جوش آلومینیوم استفاده می شود و حین جوشکاری پت پت می کند.

2- الکترود تنگستن توریم دار که دو نوع دارد الف-1% توریوم دار که قرمز رنگ است ب-2% توریم دار که زرد رنگ می باشد.

3- الکترود تنگستن زیرکونیم دار که علامت مشخصه آن رنگ سفید است.

4- الکترود تنگستن لانتان دار که مشکی رنگ است.

5- الکترود تنگستن سزیم دار که طلایی رنگ است.

این دو نوع آخر جدیدا در بازار آمده اند.



چند نکته در مورد مزایای تنگستن:

1- افزایش عمر الکترود

2- سهولت در خروج الکترونها در جریان DC

3- ثبات و پایداری قوس را بیشتر می کند

4- شروع قوس راحت تر است.



نوع قطبیت مناسب در جوشکاری TIG :

جریان DCEN برای جوشکاری چدن-مس-برنج-تیتانیوم-انواع فولادها

جریان ACبرای جوشکاری آلومینیوم و منیزیوم و ترکیبات آن

جوشکاری با امواج مافوق صوت را بهتر بشناسیم((Ultrasonic Welding ))

 

Ultrasonic Welding جوشکاری اولتراسونیک چیست و چگونه انجام

 می شود؟ جوشکاری با امواج مافوق صوت را بهتر بشناسیم

جوشکاری با امواج مافوق صوت

از ویکی‌پدیا

 جوشکاری اولتراسونیک روشی متداول و فراگیر در کشورهای پیشرفته و صنعتی که برای جوشکاری عمدتا قطعات پلاستیکی و بعضا قطعات فلزات بوده و در دسته بندی روشهای جوش کاری زیر مجموعه روش جوشکاری با گرم کردن داخلی مکانیکی می‌باشد.



همچون سایر روشهای جوشکاری مراحل پنج گانه جوشکاری در اینجا نیز وجود دارد:

• ۱)آماده سازی سطح یا Surface Preparation شامل تمیز کاری و براده برداری: وجود آلودگی و لبه‌های اضافی باعث افت کیفیت جوشکاری خواهد شد .
• ۲) گرم کردن یا Heating: از انرژی امواج فراصوت با فرکانس‌های بالا ۲۰ تا ۷۰ کیلوهرتز برای این منظور استفاده می‌گیرد .
• ۳) فشردن یا Pressing: وقتی دو قطعه کار به قدر کافی گرم شوند باید به یکدیگر فشرده شوند. این فشار با کمک سیستم پنوماتیک و هورن (شیپوره) دستگاههای جوشکاری تامین می‌شود .
• ۴) آمیزش بین مولکولی یا Intermolecular Diffusion: تماس دو قطعه کار گرم شده و در آستانه ذوب با یکدیگر و فشار وارده بر آنها فرصت را برای آمیزش مولکولهای دو قطعه کار در یکدیگر فراهم می‌آورد .
• ۵) خنک کردن یا Cooling: انجماد و سرد شدن محل جوشکاری آخرین مرحله بوده که در این مرحله پلیمرهای نیمه کریستالی ساختار کریستالی خود را و پلیمرهای آمورف نیز ساختار خاص خود را در قبل از عملیات جوشکاری به دست خواهند آورد . در این مرحله تنشهای پسماند و اعوجاج در قطعه کار محتمل است . در این روش مراحل ۲ و ۳ و ۴ تقریبا همزمان و در کسری از ثانیه صورت می‌گیرد و قطعه کار بلافاصله سرد می‌شود.

موفقیت جوش به طراحی مناسب اجزا و مناسب بودن موادی که جوش داده می‌شوند بستگی دارد. از آنجا که جوشکاری اولتراسونیک بسیار سریع است (کمتر از ۱ ثانیه) و قابلیت اتوماسیون دارد به طور وسیع از آن در صنعت استفاده می‌شود. برای تضمین سلامت جوش طراحی مناسب اجزا بخصوص فیکسچرها لازم است. با طراحی مناسب از این روش می‌توان در تولید انبوه استفاده کرد.
تجهیزات

یک ماشین جوشکاری اولتراسونیک شامل اجزای زیر است:

1. یک منبع تغذیه
2. یک مبدل
3. یک آمپلی فایر تقویت کننده به نام بوستر
4. یک وسیله هدایت امواج فراصوت به نام شیپوره (horn)

منبع تغذیه فرکانس برق شهر ۵۰-۶۰ هرتز را به ۲۰-۷۰ کیلو هرتز می‌رساند. این انرژی به مبدل می‌رود و در مبدل دیسک پیزو الکتریک موج الکتریک با فرکانس بالا به ارتعاشات مکانیکی (امواج اولتراسونیک )با فرکانس بالا تبدیل می‌شود.



اغلب ماشین‌های اولتراسونیک در فرکانسی بالاتر از ۲۰ کیلو هرتز کار می‌کنند و صدایی تولید می‌کنند که شبیه یک سوت بوده که می‌تواند برای اوپراتور در دراز مدت تولید مزاحمت و اذیت کند لذا توجه به میزان دسی بل صدای این دستگاهها بسیار مهم است.


امروزه شرکتهای معتبر اروپایی هزینه‌های بسیار زیادی را صرف تحقیق و توسعه محصولات خود نموده‌اند تا علاوه بر افزایش راندمان و کیفیت جوشکاری دستگاههای خود این صداهای مزاحم را در حد بسیار زیادی کاهش دهند.


امواج تولید شده در مبدل به بوستر رفته و دامنه آن تا حد دلخواه افزایش پیدا می‌کند و سپس در شیپوره (که یک وسیله صوتی مکانیکی است) امواج صوتی مستقیماً به قطعه کار منتقل می‌شود. همچنین شیپوره نقش اعمال فشار بر روی قطعه را نیز بر عهده دارد.


بعد از انتقال امواج صوت به قطعه کار در منطقه اتصال در اثر اصطکاک زیاد ناشی از جنبش مولکولی سطوح دو قطعه کار این انرژی تبدیل به گرما شده و باعث نرم شدن و ذوب پلاستیک و به وجود آمدن شرایط جوشکاری می‌شود.

*****************

مزایا و محدودیتها

مزایای این روش عبارت‌اند از:

1. راندمان بالا
2. تولید بالا با قیمت پایین (با توجه به سرعت زیاد هر سیکل جوشکاری امکان افزایش تولیدات به راحتی مهیاست)
3. سهولت در اتوماسیون
4. سرعت جوش بالا
5. تمیز بودن آن

مهم‌ترین محدودیت این روش محدودیت در انرژی اعمالی و کوچک بودن عرض شیپوره (کمتر از ۲۵۰ میلی متر) است و در نتیجه طول جوشی که به وجود می‌آید کوچک است.


موارد استفاده از جوش التراسونیک:

1. ترموپلاستیک‌ها
2. جوشکاری ساده یک اتصال
3. جاسازی یک قطعه در قطعه‌ای دیگر همراه با اتصال بین آن دو
4. جوش نقطه‌ای ورق‌ها و صفحات پلاستیکی
5. کاشت مغزی‌های فلزی در داخل قطعات پلاستیکی
6. دوخت پارچه‌ها و فیلمهای با پایه پلاستیکی

صنایعی که این نوع جوشکاری در آن کاربرد دارد:

1. استفاده در صنعت الکتریک و الکترونیک
2. استفاده در صنعت بسته بندی
3. استفاده در صنعت اتومبیل سازی
4. استفاده در صنعت پزشکی و تجهیزات پزشکی
5. استفاده در صنعت اسباب بازی
6. صنایع مرتبط دیگر

مفهوم آلتراسونیک؟

مهندسی آلتراسونیک عبارت است از کاربرد امواج مکانیکی- صوتی با فرکانسی بالاتر از حد شنوایی انسان. شنوایی انسان در محدوده فرکانس 10dHz الی 20dKHz می باشد. امروزه از لغت مگاسونیک برای امواج با محدوده فرکانسی بالاتر از 1000dKHz استفاده می شود. یکی از کاربردهای مهم امواج آلتراسونیک، استفاده از ضربه ناشی از کاویتاسیون ایجاد شده توسط آن در فرآیند شستشوی آلتراسونیک می باشد. اصول کلی این روش مبتنی بر غوطه وری قطعات مورد نظر در یک مایع واسطه می باشد که این مایع، توسط یک مولد امواج آلتراسونیک با فرکانس و شدت بسیار بالایی مرتعش شده و کاویتاسیون به وجود آمده، عمل شستشو و پاک کردن قطعه را انجام می دهد. کاویتاسیون عبارت است از شکل گیری و انهدام مرتب حباب های بخار درون مایع به خاطر خلاء ناشی از عقب نشینی سطح و موج فشار ناشی از برگشت سطح. در این پدیـده، به خــاطر خـلاء نسـبی، جــوشـش حجــمی ولی بدون افزایــش دمـای مـایــع صــورت
می پذیرد، هرچند دمای مایع صورت می پذیرد، هرچند هنگام برگشت سطح و ایجاد موج فشار، دمای محلی در حد و ابعاد ملکولی در نزدیکی محل ترکیدن حباب بسیار زیاد است. محاسبات نشان می دهد که در این محل، دمایی بیش از 5500 درجه سانتیگراد و فشاری بیش از 67MPa تولید می شود

کاربردهای آلتراسونیک: عملیات اتصال: جوشکاری مواد غیر هم جنس، دوختن، آب بندی، لحیم کاری.
عملیات ماشینکاری: سوراخکاری، حفره زنی و ایجاد سطوح آزاد با کمک فناوری CNC بر روی مواد ترد
کمک به عملیات شکل دهی: در آهنگری، ریخته گری مداوم، اکستروژن و کشش عمیق
کمک به عملیات ماشینکاری سنتی: در تراشکاری، فرزکاری، سوراخکاری و سنگ زنی
کمک به فرآیندهای نوین تولید: در ماشینکاری الکتروشیمیایی، لیزر و تخلیه الکتریکی برای بهبود خواص سطحی و افزایش نرخ باربرداری عملیات فیزیکی و شیمیایی: ایجاد واکنش شیمیایی و فیزیکی، تسریع واکنش ها، کاهش آلودگی، عملیات بر روی اضافات سمی، آماده سازی سنگ معدن جهت ذوب و تصفیه، همگن سازی، امولوسیون سازی، انحلال، گاز زدایی، پراکنده سازی کلوئیدی
عملیات شستشو: شستشوی قطعات ظریف یا مستحکم، با زدودن چربی ها، گرد و خاک و سایر آلودگی ها و تا اندازه ای رفع پلیسه های ظریف از لبه ها
پزشکی: جراحی توسط چاقوی آلتراسونیک؛ تخریب سلول های بدخیم؛ عمل آب مروارید چشم؛ پیشگیری از پوسیدگی، جرم گیری و عصب کشی دندان ها؛ شکستن سنگ کلیه، مثانه و کبد؛ برداشتن چربی اضافی بدن (لیپوساکشن)؛ برداشتن بافت های مرده و مواد خارجی زخم و نیز در سونوگرافی
عملیات آئروسول: رطوبت سازی، خشک کردن افشانه ای، سرد سازی با تبخیر، احتراق بهتر سوخت از طریق اتمیزه کردن آن،
بهبود پوشش دهی بدنه خودرو و قطعات صنعتی توسط روش الکتروفوریز
آزمون‌های مخرب و غیر مخرب
استفاده در رادارهای آموزشی، سونار برای نقشه برداری دریایی، آزادسازی تنش های پس ماند، پلیسه زدایی، شناور سازی، کف زایی و کف زدایی، باستان شناسی (تمیز کردن سفال های شکسته و سنگواره ها و ترمیم آنها)
و کاربردهای روز افزون و گسترده دیگر در بسیاری از حوزه های علوم و مهندسی

 امواج ماورای صوت را به روشهای مکانیکی و الکتریکی و مغناطیسی می‌توان تولید کرد. ابزار مکانیکی تولید ماورای صوت عبارت است از: سیرن ، سوتک گالتن ، مولد الکتریکی ، مولد مغناطیسی ، نوسانگر پیزو الکتریک و نوسانگر مانیتواستریکتیو که در زیر برخی از آنها که کاربرد وسیعی دارند شرح مختصری می‌دهیم.

سیرن
سیرن از یک ظرف محکم ساخته شده است که بوسیله لوله‌ای به تلمبه تراکم هوا مربوط می‌شود و می‌توان در آن هوای با فشار زیاد متراکم کرد. در قسمتی از سطح بالایی این ظرف دو صفحه فلزی گرد محور واحدی قرار دارند که بر روی آنها تعدادی سوراخ به یک فاصله از محور موجود است. صفحه پایین ثابت است و صفحه بالایی می‌تواند بر روی آن با سرعت زیاد دوران کند.

سوراخهایی که بر روی این دو صفحه موجود است، می‌توانند در مقابل یکدیگر قرار گیرند. ولی امتداد آنها در صفحه بالایی و پایینی برهم قرار ندارد و طوری است که وقتی هوایی با فشار زیاد از سوراخهای پایینی به دهانه سوراخهای بالایی می‌رسد، تغییر جهت و امتداد می‌دهد. و همین تغییر جهت حرکت هوا سبب می‌گردد که بر صفحه بالایی نیرویی اثر کند و آن را به چرخش در آورد. فرکانس صوتی که سیرن تولید می‌کند با تعداد سوراخهای صفحه دوّار (p) و نیز تعداد دوری که صفحه گردان سیرن در ثانیه دوران می کند (n) نسبت مستقیم دارد (f = pn). که در آن f فرکانس صوت می‌باشد.

معمولا بر روی سیرنها دستگاهی است که می تواند صوت حاصل را مشخص کند. ولیکن اگر تعداد سوراخها در صفحه بسیار زیاد و نیز فشار هوا یا بخار آب که در ظرف سیرن متراکم شده است، بسیار زیاد باشد، ارتعاشات ماورای صوت تولید می‌شود. به کمک این سیرنها امواجی تا فرکانس200 کیلو هرتز تولید کرده‌اند.
وتک گالتن
در سال 1883 نخستین بار گالتن متوجه امواج ماورای صوت شد. او با استفاده از لوله بسته‌ای که به کمک یک پیچ می‌توانست طول آن را تغییر دهد، ارتعاشات صوتی بسیار ریزی با فرکانس زیاد تولید کرد. و ضمن کاهش تدریجی طول لوله بسته متوجه شد که در هنگام دمیدن در آن صدایی را نمی‌شنود. ولیکن سگی که در نزدیکی وی بود عکس العمل نشان می‌دهد. همین موضوع او را متوجه امواج ماورای صوت کرد.

در سال 1900 میلادی آ. ادلمان سوتک گالین را کامل کرد و آن را به فرکانس حدود 170000 هرتز رسانید. در سال 1916 میلادی هارتمان بر اساس کارهای قبلی سوتکی ساخت که در آن هوای متراکم از یک سوراخ مخروطی شکل خارج و به دهانه لوله استوانه‌ای شکل که طول و قطر آن برابر است وارد می‌گردد و تولید صوت می‌کند. در سوتک هارتمان سرعت خروج هوا و برخورد آن به لوله سوتک بسیار زیاد و بیش از سرعت صوت است.
 

نوسانگر مغناطیسی
این نوسانگرها براساس خاصیت ماگنتوستریکشن و استفاده از یک میدان الکتریکی متناوب ساخته می‌شود. خاصیت ماگنتوستریکشن عبارت است از تغییر شکل و تغییر حجم یک ماده مغناطیسی (آهن ، نیکل و کبالت) در اثر آهنربا شدن. ساده‌ترین تغییری که در اثر آهنربا شدن یک ماده مغناطیسی بررسی می‌شود تغییر نسبی طول یعنی Δl/l است. که در این رابطه Δl تغییر طول و ا طول اولیه ماده مغناطیسی است.

اگر میله ای از یک ماده مغناطیسی مانند نیکل را انتخاب کنیم و در اطراف آن یک سیم روپوش دار بپیچیم و آن را در یک مدار الکتریکی قرار دهیم، مشاهده می‌شود که هر گاه جریان الکتریکی از سیم پیچ بگذرد طول میله کوتاه می شود و پس از قطع جریان میله به طول اولیه خود باز می گردد. چنانچه بتوانیم به کمک یک رئوستا شدت جریان الکتریکی را افزایش دهیم، تغییر طول میله Δl بیشتر می شود.

ضمنا اگر جهت جریان الکتریکی را تغییر دهیم باز هم میله منقبض خواهد شد. مشخص می‌شود که کاهش طول میله که در اثر میدان مغناطیسی سیم پیچ و آهنربا شدن آن ظاهر می‌شود، به جهت میدان الکتریکی بستگی ندارد. ولیکن اندازه تغییر طول میله به اندازه شدت میدان الکتریکی بستگی دارد. در عمل نوسانگرهای مغناطیسی را به این ترتیب می‌سازند که به جای میله‌های نیکلی ورقه‌های نازک نیکلی که رویه‌ای از یک ماده عایق الکتریکی دارند، بکار می‌برند.

این ورقه ها را مانند آنچه در هسته‌های ترانسفورماتور مشاهده می‌کنیم بر روی یکدیگر قرار می‌دهند و به هم متصل می‌کنند. علت بکار بردن ورقه‌های نیکل به جای میله نیکل جلوگیری از جریانهای گردابی (جریان فوکو) است. ضمنا بجای آنکه فقط از یک سیم پیچ استفاده شود، دو سیم پیچ به دور هسته نیکلی پیچیده می‌شود، که از یکی جریان مستقیم و از سیم پیچ دیگر جریان متناوب عبور می‌کند.

 

سنسور فراصوتی (Ultrasonic Sensor) :

تاريخچه اين سنسور به سال 1912 میلادی و بعد از غرق شدن کشتی تایتانيک بر می گردد .

بعد از غرق شدن تایتانیک دانشمندان به دنبال راه حلی برای تکرار نشدن این فاجعه افتادند ، که اگر

کاپتان کشتی به هر دلیلی قادر به دیدن جلو کشتی نبود وسیله ای هشدار دهنده او را از وجود

مانع مطلع سازد .

در سال 1912 میلادی آقای L F Richartson با الهام از طبیعت و استفاده از مسیریابی

خفاشها موفق به ساخت سنسور فراصوتی شد . خفاشها به دلیل بینایی ضعیف و حساس به نو

ر، از امواج فراصوتی برای تشخیص موانع استفاده می کنند .

اما از آن سال تا کنون که نزدیک به یک قرن از آن می گذرد این سنسور کاربردهای فراوانی در

زندگی ما پیدا کرده است که به چند نمونه از این کاربردها می پردازیم .

1 . ابتدا برای نزدیک شدن بیشتر به این سنسور به معرفی آن در دزدگیر اتوموبیل و وسیله

هشدار دهنده فاصله در اتوموبیل می پردازیم که مطمعنا همه ما کاربرد سنسور فراصوتی

را در دزدگیر اتوموبیل از نزدیک دیده ایم .

2 . سپس به کاربردهایی همچون استفاده در ثبت دقیق ترین زمان ممکنه در ورزش دومیدانی

3 . استفاده در باک هواپیما برای فهمیدن مقدار سوخت

4 . استفاده در کنترل دور ماشینهای صنعتی

5 . کاربرد در علم هواشناسی جدید

6 . و در آخر به دبی متر التراسونیک می پردازیم که امیدوارم مورد توجه شما عزیزان

قرار گیرد .

 

 

چکیده ای از چگونگی کار سنسور التراسونیک :

امواج التراسونيك به دسته­ای از امواج مكانيكی گفته مي­شود كه فركانس نوسانشان بيش از

محدوده شنوايی انسان 20KHz باشد.

یک سنسور التراسونیک غالبا دارای یک فرستنده و یک گیرنده امواج التراسونیک

می باشد که این امواج بعد از برخورد با یک مانع منعکس  شده  و به طرف سنسور

برمی گردند و با توجه به زمان بازگشت و همچنین کیفیت امواج بازتابش شده به فاکتورهایی

همچون فاصله تا مانع ، نوع مانع و سرعت مانع  دست پیدا می کنیم . لازم به ذکر است که هر

ماده ای به یک کیفیت خاص امواج التراسونیک را از خود عبور و مقداری از آن را

باز تابش می دهد .

این امواج بدلیل خواصی که دارند کاربردهای متنوع و بعضاً جالبی دارند. با محاسبه­ایی ساده می­توان دریافت که اگر نقطه­ایی با فرکانس 25 کیلوهرتز و دامنه 10 میکرومتر نوسان کند شتاب آن بالغ بر 25 هزار برابر شتاب ثقل می­شود. این شتاب و به طبع آن سرعت بالا در مایعات باعث ایجاد کاویتاسیون می­شود و در هنگام انفجار حبابهای ایجاد شده فشاری در حدود 200 بار ایجاد می­گردد. از طرف دیگر اگر حرکت نسبی با مشخصات فوق میان دو سطح جامد برقرار شود ازدیاد دما باعث جوش خوردن دو سطح به یکدیگر می­شود که Ultrasonic Welding می­باشد.

امواج اولتراسونیک مانند دیگر امواج دارای خاصیت شکست، انعکاس، نفوذ و پراش می­باشند. برای تولید این امواج روشهای متفاوتی وجود دارد.

مجموعه­های اولتراسونیک معمولاً از سه بخش کلی تشکیل می­شوند:

1. مبدل

2. بوستر

3. تقویت کننده یا هورن.
مبدل نقش تولید امواج مکانیکی و تبدیل انرژی الکتریکی به مکانیکی را دارد, بوستر و تقویت کننده نیز وظیفه انتقال و تقویت دامنه حرکت و رساندن ‌آن به مصرف کننده را به عهده دارند

كاربرد اولتراسونيك در صنايع غذايي:

 

نحوه استفاده از امواج اولتراسوند در صنايع غذائي دو گونه است. كاربرد اولتراسوند با شدت بالا و با شدت پائين. از امواج اولتراسوند با شدت پايين به عنوان روش تجزيه‌اي در تهيه اطلاعات مربوط به ويژگي هاي فيزيكي و شيميايي مواد غذايي استفاده مي شود. در اين حالت توان به كار رفته به حدي پائين است كه پس از قطع امواج اولتراسونيك هيچگونه تغييري در خواص فيزيكي و شيميايي مواد غذايي ايجاد نمي شود در نتيجه به اين تكنيك non-destrusive يا غير مخرب گويند و از آن مي توان در اندازه گيري ضخامت، تشخيص جسم خارجي، اندازه گيري فلوريت، تعيين تركيبات متشكله، اندازه ذرات، و غيره استفاده كرد. در حاليكه امواج اولتراسوند با شدت بالا كه در آنها از توان بالا استفاده مي شود به عنوان ابزاري در تغيير ويژگي هاي مواد غذايي نظير هموژنيزه كردن، تميز كردن، استريل كردن، حرارت دادن، امولسيفيه كردن، مهار فعاليت آنزيم ها و ميكروبها و متلاشي كردن سلول، تشديد واكنش هاي اكسيداسيون، اصلاح گوشت، اصلاح كريستاليزاسيون، و . . . استفاده مي شود

presence / absence detection

تعيين ضخامت

تشخيص ماده خارجي

اندازه گيري فلوريت

اندازه گيري درجه حرارت

تعيين تركيب و ميكرواستراكچر

on-line sensors

1-2 - مقدمه

 

جمع آوري و توزيع داده هاي هيدرولوژيكي بين کاربران متشكل از يك سلسله مراحل سيستماتيك و قدم به قدم مي باشد كه با پايش، ضبط و انتقال داده ها به اتاق فرمان آغاز گشته و با پردازش، آرشيو كردن و بكارگيري اطلاعات توسط كاربر خاتمه پيدا مي كند [شكل (1-2)].

 

Transmission

 

sse

Sensing element

Signal Transformation

Signal Conditioner

Signal Transformation

Display & Processing

 

 نمودار بلوکي سيستم هاي اندازه گيري.

پيشرفتهاي حادث در علم الكترونيك و صنعت رايانه اي منجر به خلق و توسعه حسگرها، تجهيزات پردازش، ذخيره و انتقال داده ها گرديده كه به مراتب ارزانتر، سريعتر و از دقت و قابليت اعتماد بيشتري در مقايسه با روشهاي سنتي برخوردار مي باشد.

در فصل حاضر، ضمن ارائه تعريفي از تراز سطح آب، روشهاي مختلف اندازه گيري آنان معرفي گشته و با طبقه بندي روشها در دو گروه كاملا" متمايز، بررسي نحوه عملكرد روشهاي مختلف اندازه گيري تراز سطح آب با جزئيات بيشتري آورده شده است. درنهايت با مقايسه حسگرهاي مختلف و برشمردن معايب و محاسن هر يك امكان انتخاب بهترين حسگر پايش سطح آب ميسر گرديده است.

 

2-2- پايش تراز آب

 

تراز آب (Stage) عبارت است از اختلاف ارتفاع سطح آب و ارتفاع سطح مبنا در ايستگاههاي هيدرومتري، تراز آب به ارتفاع اشل نيز مشهور است. سطح مبنا ممكن است يك سطح مبناي محلي و يا سطح آبهاي آزاد باشد.

پايش و جمع آوري داده هاي تراز سطح آب بوسيله حسگرهاي مكانيكي، الكترومكانيكال و الكترونيكي امكان پذير مي باشد. معمولترين حسگرها شامل حسگرهاي شناوري، حسگرهاي آلتراسونيك، حسگرهاي فشاري، حسگرهاي خازني و مقاومتي، حسگرهاي راداري و حسگرهاي ليزري مي باشد. در بخشهاي بعدي اين گزارش به شرح تفصيلي هر يك از اين حسگرها پرداخته خواهد شد.

 

3-2- روش هاي مختلف اندازه گيري تراز سطح آب

براي اندازه گيري تراز سطح آب در رودخانه روشـهاي متعددي وجـود دارد. اندازه گيري تراز سطح آب خود در مقوله اندازه گيري طول مي گنجد. براساس شكل (2-2)، اگر محل نصب عنصر اندازه گيري (حسگر) ثابت باشد، عملا" مي توان با كم كردن ارتفاع محل نصب اين عنصر از فاصله اندازه گيري شده، ارتفاع تراز سطح آب در رودخانه را محاسبه نمود.
 

                        water level                                                                              

شکل(2-2) شماي کلي سيستم اندازه گيري تراز سطح آب

در ارتباط با اندازه گيري طول، روشهاي بسيار زيادي وجود دارد. از ميان اين روشها برخي از آنها براي اندازه گيري  (Stage)مناسب هستند. از آن ميان مي توان به روشهاي زير اشاره نمود:

 

حسگرهاي شناوري  (Floater  sensors)

حسگرهاي آلتراسونيك  (Ultrasonic  sensors)

حسگرهاي فشاري (Pressure  sensors)

حسگرهاي خازني  (Capacitance  sensors)

حسگرهاي راداري  (Radar  sensors)

حسگرهاي ليزري  (Laser sensors)

روشهاي فوق الذكر را مي توان برحسب موضوعات مختلف دسته بندي نمود كه در زير به آن اشاره مي گردد:

 

 

4-2- طبقه بندي روشهاي اندازه گيري براساس چگونگي تماس با آب

 

الف – روشهاي تماسي  (Contact  method)

روشهاي غير تماسي(Non-contact method)

 

در روش هاي تماسي عملا" عنصر اندازه گيري (حسگر) در ارتباط مستقيم با آب مي باشد. مثلا" در روش اندازه گيري به کمک شناور، جابجا شدن يک شناور در سطح آب تبديل به کميتهاي الکتريکي شده و مورد استفاده قرار مي گيرد. در مقابل روش هاي تماسي، روش هاي غيرتماسي قرار دارد. در اين روشها عنصر اندازه گيري در يک ارتفاع مشخص نصب مي گردد. معمولا" با تابش يک موج (الکترو مغناطيسي يا مکانيکي) به سطح آب اندازه گيري صورت مي گيرد.

مزايا و معايب اين دو روش در جدول زير ارائه شده است.

 

جدول (1-2): مقايسه روشهاي  تماسي و غير تماسي از ديدگاه مزايا و معايب

	روش تماسي	روش غيرتماسي
مزايا	امکان اندازه گيري در مخازن تحت شرائط سرريز شدن مخزن امکان اندازه گيري تحت شرائط وجود کف و foam	عدم وابستگي زياد به نوع سيال امکان اندازه گيري تغييرات زياد سطح سيال
معايب	وابستگي به نوع سيال وابستگي به شرائط محيطي	معمولا" در مقايسه باروشهاي تماسي پرهزينه تر هستند

 

براساس دسته بندي صورت گرفته شده مي توان روشهاي تماسي و غيرتماسي را به صورت زير از يکديگر جدا نمود:

 

روش تماسي:

روش اندازه گيري به کمک شناور

روش هاي خازني و Conductivity  

روش هاي اندازه گيري براساس فشار

روش هاي استفاده از انکودرهاي مکانيکي يا نوري (Mechanical or optical encoder)

روش غيرتماسي:

روش ultrasonic 

روش راداري

روش ليزري

روش استفاده از Load cell

 

5-2- بررسي نحوه عملکرد روشهاي مختلف اندازه گيري تراز سطح آب

 

در اين بخش سعي مي گردد تا بصورت خلاصه روش هاي مختلف موجود براي اندازه گيري تراز سطح آب مورد بررسي قرار گيرد. روشهاي مورد بحث در اين بخش عبارتند از:

روش اندازه گيري به کمک شناور( به صورت آنالوگ و ديجيتالي)

روش اندازه گيري براساس تغييرات هدايت الکتريکي آب

روش اندازه گيري براساس تغييرات ظرفيت خازني آب

روش اندازه گيري براساس تغييرات فشار مکانيکي در کف مخازن آب

روش اندازه گيري با استفاده از Load cell 

روش ultrasonic

روش راداري 

 

روش مورد استفاده در اين طرح براساس اندازه گيري ليزري مي باشد. به همين دليل اين روش بهمراه طرح پياده شده براي بهره گيري از آن در اندازه گيري تراز سطح آب، در فصل بعد مفصل تر توضيح داده مي شود. از اين نظر در اين بخش از ذکر آن خودداري شده است.

 

1-5-2- روش اندازه گيري به کمک شناور

در اين روش از يک شناور براي پايش تغييرات سطح آب استفاده مي گردد. براي تبديل کردن جابجائي سطح به يک سيگنال الکتريکي قابل انـدازه گيري به شــيوه هاي مختلف عمـل مي شود. در شکل زير به برخي از آنان اشاره شده است.

 سيستم اندازه گيري سطح آب با استفاده از شناور و پتانسيومتر

در اين شکل با افزايش ارتفاع آب، ارتفاع شناور نيز افزايش مي يابد. بدين ترتيب شناور يک حرکت دوراني حول محور چرخش خواهد داشت. چرخش شناور از طريق يک محور اتصال دهنده، به slider منتقل شده و مقدار مقاومت در خروجي پتانسيومتر تغيير مي کند. تغييرات مقاومت پتانسيومتر مي تواند از طريق يک پل اندازه گيري (مثل پل وتستون در شکل زير) به تغييرات ولتاژ قابل اندازه گيري تبدل گردد. [2 ].

 پل وتستون

بر طبق بحث هاي فوق اگر ارتفاع آب را h و تغييرات آن را با Dh نمايش دهيم آنگاه:

DR=KDh

که K ضريب ثابت مي باشد و به مشخصات هندسي و اندازه مقاومت پتانسيومتر بستگي دارد. رابطه فوق تحت شرائطي که پتانسيومتر بصورت خطي باشد معتبر است. بزرگ بودن مقدار K باعث افزايش حساسيت اندازه گيري خواهد شد.

ارتباط بين تغييرات مقاومت و تغييرات ولتاژ خروجي در پل وتستون نيز بصورت رابطه زير مي باشد.

بدين ترتيب مي توان تغييرات ارتفاع سطح آب را به تغييرات ولتاژ تبديل کرد. اين تغييرات بصوررت يک کميت آنالوگ مي باشد که براي تبديل آن بصورت ديجيتال بايستي از مبدلهاي آنالوگ به ديجيتال استفاده کرد.

در ادامه به فرم ديگري از بکارگيري شـناور در اندازه گيـري ارتفـاع سـطح آب پرداخته مي شود. در شکل زير از يک شناور، پولي و وزنه متعادل کننده استفاده شده است. بدين تـرتيب با

Water level      

 سيستم اندازه گيري سطح آب با استفاده از شناور و پولي

جابجا شدن شناور، پولي شروع به چرخش خواهد کرد. چرخش پولي، مشابه روش قبل به ولتاژ تبديل مي شود. براي تبديل چرخش به کميتهاي قابل اندازه گيري، مي توان از انکودرهاي نوري و يا مکانيکي استفاده نمود. در شکل زير برخي از اين انکودرها نمايش داده شده است.

                   

interrupter 

(الف)    

5-2 fig

در شکل (الف) حرکت چرخش ديسک باعث عبور داندانه ها ازمقابلProximity switch مي گردد. اين سوئيچ ها بصورت سلفي و يا خازني عمل کرده و نزديک شدن فلز را حس مي کنند. بدين ترتيب در خروجي اين سوئيچ ها شکل موج پالسي خواهيم داشت. تعداد پالسها نمايشگر ميزان چرخش ديسک مي باشد. براي استفاده از اين انکودر (که تحت عنوان انکودرهاي مکانيکي نام گذاري شده اند) در اندازه گيري چرخش پولي در شکل قبل، کافي است که شفت پولي و شفت ديسک به يکديگر کوپل شوند.

در شکل (ب) انکودر نـوري رسـم شده است. در اين حالت يک ديسـک شـفاف که تعـداد زيادي نــوار شـعاعي تيـره رنـگ روي آن چـاپ شده است را مي توان مشاهده کـرد از يک عنصــر بنام photo interrupter نيز استفاده شده است. اين عنصر داراي شـياري براي عبـور ديسـک از درون آن مي باشـد. رد شــدن نــوارهاي تيره و شـفاف باعـث قطع و برقراري نور در طرفين photo interrupter شده و در خروجي اين عنصر شکل پالسي ولتاژ قابل مشاهده خواهد بود. پس در استفاده از انکودرها مي توان اين مزيت مهم را در مقايسه با پتانسيومترها مشاهده کرد که مستقيما" اطلاعات مربوط به چرخش بصورت ديجيتال در اختيار کاربر قرار مي گيرد.

در جمع بندي مي توان شکل يک سيستم اندازه گيري سطح آب رودخانه را به کمک حسگر شناوري بصورت زير در نظر گرفت

در انتهاي اين فصل بمنظور اشراف بيشتر به روشهاي اشاره شده و انجام مقايسه بين آنان، جدول زير ارائه مي گردد. در اين جدول مزايا، معايب و مشخصات هر روش ذکر شده است.

 

روش اندازه گيري	محدوده عملکرد	خطا	هزينه	وابستگي به عوامل محيطي	سادگي در پياده سازي	نگهداري
اندازه گيري با شناور	زياد	نسبتا" زياد	کم	زياد	خوب	بد
اندازه گيري با استفاده از هدايت الکتريکي	نسبتا" زياد	زياد	کم	زياد	خوب	بد
اندازه گيري با استفاده از ظرفيت خازني	معمولي	زياد	معمولي	زياد	معمولي	معمولي
اندازه گيري با استفاده از فشار مکانيکي	زياد	معمولي	معمولي	نسبتا" زياد	خوب	معمولي
اندازه گيري با استفاده از load cell	زياد	معمولي	معمولي	زياد	معمولي	بد
ultrasonic	معمولي	کم	زياد	نسبتا" زياد	بد	معمولي
radar	نسبتا" زياد	خيلي کم	خيلي زياد	کم	معمولي	معمولي

موارد استفاده از NDT

هر گونه تستی که موجب آسیب دیدن قطعه نشود و کارآیی آن را پس از آزمایش از بین نبرده یا کاهش ندهد آزمون غیر مخرب گفته می شود.

موارد استفاده از NDT :

الف ) تشخیص عیوب

·         عیوب بسیار خطر ناک : عیوبی هستند که می توانند خیلی سریع رشد کرده و باعث تخریب قطعه و از کار افتادگی آن شوند مانند حفرات برگ و ترک های عمیق.

·         عیوب کم خطر : عیوبی که وجودشان مضر است اما خطرناک نیستند. این گونه عیوب معمولا در طراحی مد نظر گرفته می شوند.

·         عیوب مفید : عیوبی که وجودشان مفید است مانند نابجای، رسوب و ... .

ب ) اندازه گیری برخی از خواص مواد

·         خواص فیزیکی : چگالی، هدایت الکتریکی، هدایت حرارتی .

·         خواص مکانیکی : سختی.

·         تشخیص مواردی که قابل دسترس نیستند، مانند اندازه گیری ضخامت پوشش، اندازه گیری سطح مایع درون مخزن، تشخیص لایه های زیرین.

 

علل استفاده از NDT :‌

·         کم کردن ضایعات تولید  :

بهبود خواص قطعه ( تولید قطعه با خواص دلخواه)

کاهش هزینه ها در اثر کم شدن ضایعات (کاهش قیمت نهای محصول)

·         افزایش اطمینان مشتری و سازنده نسبت به محصول تولیدی

·         افزایش ایمنی گارگر و مشتری.

 

 

منشا وجود عیوب :

·         عیوب ذاتی : عیوبی هستند که در ماده اولیه وجود دارند (عیوبی که ناشی از فرآیند تولید میباشند مانند عیوب حاصل از ریخته گری شمش ها) از این نوع عیوب می توان به حفرات گازی، ناخالصی ها و ... اشاره کرد.

·         عیوب ساختی : به آن دسته از عیوبی که در حین ساخت قطعه به وجود می آیند اطلاق می گردد.

·         عیوب سرویسی : این عیوب در حین کار و سرویس به وجود می آیند، از این دسته عیوب می توان به خستگی، خزش و ... اشاره کرد.

موارد کلیدی در طراحی تست های غیر مخرب

1-     اولین مرحله مشخص کردن نوع روش NDT می باشد

2-     تعیین دوره انجام NDT  (هفته ای، ماهانه ،سالانه و...)

3-     تعیین محل های که می بایست مورد NDT قرار بگیرند

4-     رعایت استانداردها در انجام NDT

5-     شناخت نوع عیب ( خوردگی، خستگی و...)، اندازه و شکل عیب

6-      هزینه تمام شده NDT ( این هزینه شامل هزینه طراحی NDT به علاوه هزینه انجام NDT می باشد)

 

انواع روشهای NDT :

·         بازرسی چشمی VT  

·         بازرسی به روش مایع نافذPT  

·         بازرسی با ذرات مغناطیسی MT

·         بازرسی آلتراسونیک UT

·         بازرسی رادیوگرافی RT

·         بازرسی به روش نشر صوتی LT

·         بازرسی ادی کارنت ECT

·         بازرسی ترموگرافی

تست ذرات مغناطيسي، مايعات نافذ ، التراسونيك

خلاصه ای ازمفاهیم تست ذرات مغناطيسي، مايعات نافذ ، التراسونيك
و توضيحاتي در رابطه با ضخامت سنجها

تهيه كننده : محمد علی وزیری
(دانشجوي دانشگاه آزاد اراک واحد مهاجران)

در اين مطلب شما توضيحات مختصري در رابطه با انواع مختلف تستهای ذرات مغناطیسی و همچنين توضيحات مختصري درباره تست مایع نافذ و تست التراسونیک كه جزء تستهاي غير مخرب محسوب مي شوند را مي خوانيد ، در پايان نيز توضيحات مختصري را در مورد انواع مختلف ضخامت سنجها  آورده شده است.

 

تست ذرات مغناطیسی (MT):

از این روش می توان برای یافتن عیوب سطحی و یا نزدیک به سطح در قطعات فرومغناطیسی استفاده نمود. در این تکنیک تمام یا بخشی از قطعه مغناطیس شده و فلوی مغناطیسی از داخل قطعه عبور داده می شود. هر گاه عیبی در سطح یا نزدیکی سطح قطعه وجود داشته باشد باعث نشت فلوی مغناطیسی در قطعه می گردد و نتیجتا باعث به وجود آمدن دو قطب S,N می گردد. که با پاشیدن ذرات ریز فرومغناطیسی مانند اکسید آهن آغشته به مواد فلروسنت بر روی سطح قطعه می توان ترک را زیر نور ماوراء بنفش مشاهده نمود.

 

مغناطیس کردن به وسیله کابل (MAGNETIZATION by cable):
گاهی اوقات ابعاد قطعات به اندازه ای بزرگ است که امکان استفاده از کویل امکان پذیر نیست. وقتی این مسئله اتفاق می افتد یک سیم مسی عایق شده ( روپوش دار) را میتوان برای ایجاد میدان مغناطیسی در ماده استفاده کرد. در این روش سیم (کابل) را به دور قطعه می چرخانیم ( شبیه کویل ) تا یک میدان طولی در قطعه ایجاد شود.

استفاده از روش پراد (Use of prode method):
پراد وسیله ای است که با استفاده از عبور جریان از میله های مسی موجب ایجاد یک میدان مغناطیسی موضعی می شود . ( (Local magnetize
بطور کلی با روش پراد بیشترین قدرت آشکارسازی برای عیوب موازی خط جوش وجود دارد.

روش یوک (Yoke):
یوک قطعه ای است فلزی و U شکل با یک سیم پیچ پیچیده شده دور آن که جریان را از خود عبور می دهد. هنگامی که کویل حامل جریان شود در امتداد قطعه یوک ، یک میدان مغناطیسی طولی در قطعه تست ایجاد می شود. در میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط یوک میدان مغناطیسی خارجی می تواند ذرات آهن را به شدت جذب کند و جهت بررسی عیوب سطحی به کار می رود. اگر ذرات آهن در میدان میان دو قطب یوک اعمال شود. علائم عیوب سطحی را به آسانی می توان مشاهده نمود.
جریان متناوب یکی از مناسبترین جریانهای الکتریکی است که موارد مصرف روزمره دارد به همین دلیل از آن استفاده زیادی به منظور منبعی برای تست ذرات مغناطیسی می باشد.

 

ذرات (Particles ):
ذرات مورد استفاده در تست MT از موادی که به دقت از لحاظ مغناطیس شوندگی ، شکل و قابلیت نفوذپذیری انتخاب شده اند می باشند. این ذرات، مغناطیس باقی مانده را در خود نگه نمی دارند. این ذرات از براده های تراش کاری هم کوچکترند و در حقیقت این ذرات شبیه پودر می باشند . ذرات بر مبنای روشهای استفاده آنها به دو گروه خشک و تر طبقه بندی می شوند.
ذرات مغناطیسی توسط نشت میدان مغناطیسی جذب می شوند و تجمع ذرات در محل عیب و نشت میدان می توان موجب آشکار شدن علائم عیب شود .
در روش فلروسنت از لامپ UV ( ماوراء بنفش ) که دارای نور مرئی می باشند و به آن نور سیاه نیزگفته می شود استفاده می گردد. پس عملیات تست به وسیله روش فلروسنت در نور مرئی انجام پذیر نیست.
ذرات مغناطیسی باید دارای قابلیت نفوذپذیری زیاد باشند تا اطمینان از این که جذب این ذرات توسط میدانهای ضعیف هم صورت می گیرد حاصل شود و همچنین باید این ذرات قابلیت نگهداری کم داشته باشند تا مغناطیس باقیمانده در آن کم باشد و این مواد باید بلافاصله بعد از قطع میدان برطرف شوند البته اگر جذب نشتی میدان نشوند.
تست ذرات مغناطیسی شامل هفت مرحله اصلی می باشد که این مراحل به ترتیب شامل :
1- آماده سازی سطح قطعه
2- برقرار کردن یک میدان دایروی در قطعه
3- بازرسی برای علائم عیوب طولی
4- برقرار کردن یک میدان طولی در قطعه
5- بازرسی برای علائم حاصل از عیوب عرضی
6- مغناطیس زدایی
7- تمیز کردن کامل سطح قطعه از مواد تست
کاربرد : در صنایع لوله سازی ، خودرو ، فورجینگ ، هوافضا ، کشتی سازی ، بازرسی فنی و غیره و ...

‏

تست مایع نافذ(PT ):

تست مایع نافذ ، یکی از روشهای آزمایش غیر مخرب است که موجب آشکارسازی عیوب سطحی می شود و لذا تست مایع نافذ روشی است که در جهت پیدا کردن ناپیوستگی های سطحی به کار برده می شود. عموما همه مواد ( به جز مواد با سطح متخلخل ) را می توان به وسیله این روش و به طور معمول تست نمود.
بطور خلاصه ، روش انجام این تست به صورت ذیل است :
ابتدا مایع نافذ بر روی سطح قطعه اعمال می شود. سپس بعد از گذشت مدت زمان معینی ، مایع نافذ اعمال شده از سطح پاک می شود و ماده ظاهر کننده بر روی سطح اعمال می شود. بعد از مدت زمان معین ، مایع نافذ نفوذ کرده در ناپیوستگی های سطحی بیرون کشیده شده و علائم کاملا مشخص را در روی سطح آشکار می کند.
با استفاده از این روش می توان عیوبی از قبیل ترکها ، حفرات گازی و درزهای به سطح رسیده را آشکار نمود.

 

حال به طور خلاصه مراحل تست مایع نافذ را بررسی می کنیم :

1- آماده سازی سطح
سطح تست را باید کاملا تمیز نمود و هر گونه عوامل مزاحم و زائد از قبیل آلودگیها ، چربیها، گریس و روغن ، جرقه جوش ، پوسته اکسیدی و ... را باید از سطح پاک کرد که این کار را می توان با کهنه آغشته به مواد پاک کننده و یا در صورت نیاز به وسیله برس سیمی یا سنگ جت و یا سندبلاس انجام داد.

2- اعمال مایع نافذ
بعد از مرحله تمیزکاری سطحی ، باید مایع نافذ را برروی سطح اعمال نمود که این عمل را با توجه به امکانات و یا شرایط قطعه می توان بوسیله اسپری کردن ، غوطه وری قطعه در مخزن نافذ و یا به وسیله فرچه رنگ انجام داد.

3 – پاک کردن نافذ اضافی
بعد از گذشتن زمان معین ( معمولا بین 5 تا 30 دقیقه ) که بستگی به شرایط سطحی و حساسیت قطعه دارد ، باید سطح را از مایع نافذ اضافی پاک کرد که این عمل را عموما با پارچه آغشته به محلول پاک کننده که توسط شرکت سازنده نافذ توصیه می شود و یا آغشته به آب ( برای نافذ پاک شونده با آب ) باید به دقت انجام داد ولی باید توجه کرد که از اعمال محلول پاک کننده به طورمستقیم بر روی سطح تست خودداری شود چون احتمال خروج مایع نافذ از درزها و ناپیوستگی های سطحی وجود دارد. و در این صورت آشکارسازی عیب مختل می شود. رنگ یک ماده نافذ عموما قرمز است.

4 - اعمال ماده ظاهر کننده بر روی سطح
این ماده عموما از ذرات شبیه گچ به طور خشک و یا محلول در این ماده نفتی تشکیل شده و طبق خاصیت اسمز ( موئینگی ) موجود بیرون کشیدن مایعات نافذ از درزها و ناپیوستگیها می شود. ( رنگ این ماده عموما سفید است ) و لذا علائم حاصل از عیوب ( رنگ قرمز ) در این زمینه سفید ( ماده ظاهر کننده ) آشکار می شود و با وضوح خوبی قابل روئیت می شود.

5 – بازرسی
باید توجه داشت که عملیات بازرسی را بعد از گذشت زمان معین ( معمولا 15 تا 30 دقیقه ) انجام داد تا از خروج مایع نافذ از درزها توسط ظاهرکننده اطمینان حاصل شود.
کاربرد : در صنایع لوله سازی ، خودرو، کشتی سازی وبازرسی فنی و .....

‏

تست التراسونیک ( UT ):

در این روش امواج مافوق صوت با فرکانسهای بالا به درون قطعه فرستاده می شوند. این امواج در مواد ( قطعات ) با دانه بندی ریز می توانند مسافت زیادی را طی کنند. فرکانس مورد استفاده بین 0.1 تا 25 مگا هرتز می باشد. سرعت صوت در جامدات معمولا بین 1000 تا 6000 متر بر ثانیه می باشد. به این ترتیب طول موج صوت مورد استفاده می تواند بین 0.1 تا 10 میلی متر باشد. تکنیک کار معمولا بدین صورت است که با قرار دادن پراب بر روی قطعه کا ر امواج صوتی به درون آن فرستاده می شود که در صورت وجود عیب در داخل قطعه ( به علت تغییر امپدانس ) موجب انعکاس بخشی کل امواج می گردد. پالس فرستاده شده انعکاسات بر روی صفحه CRT نمایش داده می شود و با کالیبره نمودن صفحه CRTبر حسب یک پالس مرجع که معمولا انعکاس از دیوار پشت قطعه و یا سطح منعکس کننده می باشد می توان فاصله عیب از سطح قطعه را مشخص نمود. در این روش که به روش A اسکن موسوم است اطلاعات دریافتی به صورت پالس می باشد که از روی محل پالس روی صفحه نمایشگر و ارتفاع و شکل آن پالس می توان به موقعیت ، اندازه و ماهیت عیب پی برد البته با تکنیکهای دیگر که به B,C اسکن موسوم است می توان اطلاعات دو بعدی و تصویر از سطح مقطع را به دست آورد که اغلب در تستهای دقیق و پیچیده مورد استفاده قرار می گیرد .
کاربرد : در صنایع لوله سازی ، هوافضا ، کشتی سازی .پتروشیمی .پالایشگاه و غیره .........

‏

ضخامت سنجها:

جریان گردابی (EDDY CURRENT):
تکنیک جریان گردابی برای اندازه گیری غیرمخرب ضخامت پوششهای غیرهادی بر روی پایه های فلزات غیرآهنی استفاده می شود . یک کویل جریان متناوبی با فرکانس بالا را هدایت می کند که جهت ایجاد یک رشته (Field) مغناطیسی متناوب بر روی سطح پراب استفاده می شود .
زمانی که پراب به سطح هادی نزدیک می شود رشته های مغناطیسی متناوب ، جریان گردابی را در سطح ایجاد می کنند. خصوصیات فلز پایه و فاصله پراب از پایه ( ضخامت پوشش ) بر روی میزان جریان گردابی ایجاد شده تاثیر گذار می باشد. جریان گردابی ایجاد شده یک رشته جریان الکترومغناطیس معکوس خودش را ایجاد می کند که می تواند توسط همان کویل اولیه یا یک کویل ثانویه حس شود. این دستگاه قادر به ذخیره نتایج اندازه گیری شده یا انجام دقیق آنالیز اطلاعات و خروجی جهت اتصال به پرینتر و کامپیوتر میباشد.
این قسمت به عواملی همچون صافی سطح، انحنا، ضخامت پایه و نوع فلز پایه و فاصله تا لبه قطعه حساس می باشد.

التراسونیک (ULTRASONIC) :
ضخامت سنج التراسونیک جهت اندازه گیری ضخامت پوشش بر روی پایه های غیر فلزی بدون تخریب پوشش استفاده می شود. پراب دستگاه شامل یک ایجاد کننده امواج التراسونیک (Transducer) میباشد که یک پالسی را در سرتاسر پوشش می فرستد. پالس فرستاده شده از پایه به طرف Transducer منعکس می شود و به یک سیگنال الکتریکی با فرکانس بالا تبدیل می شود. موج پژواک داده شده جهت تعیین ضخامت پوشش اندازه گیری و آنالیز میشود.
در این روش میزان ضخامت پوشش از رابطه زیر به دست می آید :
d= vt/2
d : فاصله سطح تا قسمت جدایش ( ضخامت پوشش )
V : سرعت امواج صوت در ماده
T : زمانی که این مسافت طی شده است .

میکرومتر (MICROMETER):
در بعضی اوقات از میکرومتر جهت چک کردن ضخامت پوشش استفاده می شود. مزیت این روش این است که امکان اندازه گیری هر نوع پوششی را بر روی هر پایه ای فراهم می کند. اما محدودیت این این روش این است که برای اندازه گیری لازم است به سطح پایه بدون پوشش دسترسی داشت. به همین دلیل جهت اندازه گیری پوششهایی با ضخامت کم مناسب نمی باشند. در این روش دو بار باید اندازه گیری انجام شود ، یک بار با پوشش ودیگر بار بدون پوشش . اختلاف بین این دو ، ضخامت پوشش را به ما می دهد.

تستهای مخرب (DESTRUCTIVE TESTS )
یکی از تکنیکهای روش مخرب ، برش قسمت پوشش و اندازه گیری ضخامت پوشش با مشاهده قسمت برش به صورت میکروسکوپی می باشد. تکنیک دیگر استفاده از میکروسکوپ درجه بندی شده می باشد. در این روش از یک ابزار برشی مخصوص جهت ایجاد حفره کوچک و دقیق v شکل در سرتاسر پوشش و داخل پایه استفاده می شود. در حالی که فهم این روش آسان به نظر می رسد ، امکان اندازه گیری غلط وجود دارد. این روش نیاز دارد تا مهارت کافی پیدا کرده و بتوانیم نتایج را تفسیر کنیم. تنظیم کردن لبه بیرونی و مرز فصل مشترک ممکن است خطاهایی را ایجاد.

گراویمتریک (GRAVIMETRIC):
در این روش با اندازه گیری جرم پوشش و منطقه پوشش می توان ضخامت پوشش را اندازه گیری کرد. ساده ترین راه این است که قسمت مورد نظر را قبل و بعد از ایجاد پوشش وزن کنیم . زمانی که میزان جرم و منطقه تست تعیین شد ، ضخامت از رابطه زیر به دست می آید:

T = 10m/Ad

T = ضخامت بر حسب میکرومتر
M = جرم توده بر حسب میلی گرم
A = منطقه تست بر حسب سانتی متر مربع
d = چگالی بر حسب گرم بر سنتیمتر مکعب

برخی اطلاعات مربوط به الکترود7018

الكترود جوشكاري KJE-7018

استاندارد :  

AWS/ASME SFA5.1	EN 499
E 7018 - H5	E 42 3 B 42 H10

 

آناليز شيميايي فلز جوش (درصد وزنی) :

	C	Si	Mn	P	S
KJE-7018	0.06	0.5	1.0	0.02	0.01

 

خواص مکانيکی فلز جوش:

	استحکام کششي (Mpa)	استحکام تسليم (Mpa)	ازدياد طول (%)	مقاومت به ضربه (ISO-V(J
				R.T.	-40°C
KJE-7018	535	440	25	150	55

سايز و مقدار جريان :

سايز mm	طول الكترود mm	شدت جريان پيشنهادي آمپر A
2.5	350	60-90
3.25	350 & 450	120-160
4.0	350 & 450	160-240
5.0	350 & 450	220-270

 

توضيحات :

الكترود KJE-7018 از نوع قليايي بوده و براي جوشكاري فولادهاي ساختماني ، ساخت مخازن ، كشتي سازي ، ساخت جرثقيل و ... مناسب مي باشد و داراي نرخ جايگزيني آن حدودا" 115 درصد است . فلز جوش اين الكترود كم هيدروژن ، مقاوم به ترك و كاملا" چقرمه است و گرده جوش حاصله يكنواخت و با حداقل پاشش مي باشد.

حالت جوشكاري : تخت ، گوشه ، افقي ، سربالا ، بالاي سر و سرازير

دماي پيشگرم : 300 تا 350 درجه سانتيگراد به مدت 2 ساعت

نوع جريان : DCEP و يا AC
الكترود KJE-7018 تقريبا" معادل الكترودهاي زير است:

LINCOLN ELECTRIC Baso 120

اشنایی با مشخصات الکترودها

مشخصات الکترودها

در جوشکاری مشخصات الکترودها با یک سری اعداد مشخص می گردند. اعداد مشخصه به ترتیب زیر می باشد.

E 60 10

E = جریان برق
60 = کشش گرده جوش بر حسب پاوند بر اینچ مربع
1 = حالات مختلف جوشکار ی
0 = نوع جریان می باشد.

علامت اول
در علائم الکترود بالا E مشخص می نماید که این الکترود برای جوشکاری برق بوده با استقاده می شود. ( بعضی از الکترودهای پوشش دار هستند که در جوشکاری با اکسی استیلن از آنها استفاده می شوند مانند FC18 ).

در علامت دوم
عدد 6 و 0 یعنی مشخصه فشار کشش گرده جوش بر حسب پاوند بر اینچ مربع بوده بایستی آن را در 1000 ضرب نمود یعنی فشار کشش گرده جوش این نوع الکترود 60000 پاوند بر اینچ مربع است.
Kg/mm²

علامت سوم
حالات جوش را مشخص می کند که همیشه این علامت 1 یا 2 یا 3 می باشد. الکترودهائی که علامت سوم آنها 1 باشد در تمام حالات جوشکاری می توان از آنها استفاده کرد. و الکترودهائی که علامت سوم آنها عدد 2 می باشد در حالت سطحی و افقی مورد استفاده قرار می گیرند. الکترودهائی که علامت سوم آنها 3باشد تنها در حالت افقی مورد استفاده قرار می گیرند.

علامت چهارم
خصوصیات ظاهری گرده جوش و نوع جریان را مشخص می نماید که این علائم از 0 شروع و به 6 ختم می گردند.

1. چنانچه علامت چهارم یا آخر صفر باشد موارد استعمال این الکترودها تنها با جریان مستقیم یا DC و با قطب معکوس می باشد. نفوذ این جوشکاری زیاد و شکل مهره های جوش آن تخت و درجه سختی گرده جوش تقریباً زیاد می باشد.
2. چنانچه علامت چهارم یک باشد موارد استعمال این الکترود با DC , AC می باشد. شکل ظاهری جوش این الکترود صاف و در شکافها و درزها کمی مقعر و درجه سختی جوش کمی زیادتر از گرده اول است.( AC = جریان متناوب و DC = جریان مستقیم می باشد. )
3. اگر علامت چهارم 2 باشد موارد استعمال الکترود با AC , DC می باشد.نفوذ جوش متوسط و درجه سختی جوش کمی کمتر از دو گروه قبل می باشد نمای ظاهری آن محدب است.
4. اگر علامت چهارم 3 باشد این الکترود را می توان با جریان AC متناوب یا جریان مستقیم به کار برد. درجه سختی گرده جوش این الکترود کمتر از دو گرده اول و دوم و کمی بیشتر از گرده سوم می باشد و نیز در دارای قوس الکتریک خیلی آرام و نفوذ کم و شکل مهره های آن در درزهای شکل محدب می باشد.
5. اگر علامت چهارم 4 باشد این الکترود را می توان با جریان DC , AC به کار برد.

موارد استعمال این الکترود برای شکافهای عمیق یا در جائی که چندین گرده جوش به روی هم لازم است می باشد.

1. چنانچه علامت آخر 5 باشد مشخصه این علامت این است که فقط جریان DC مورد استفاده قرار می گیرد و موارد استعمال آن در شکافهای باز و عمیق است. درجه سختی گرده جوش این الکترود کم و دارای قوس الکتریکی آرامی است و پوشش شیمیایی آن از گروه پوشش الکترودهای بازی است.
2. چنانچه علامت آخر 6 باشد. خواص و مشخصه آن مطابق گروه 6 است با این تفاوت که با جریان Ac مورد استفاده قرار می گیرد.

الکترود آما

انواع الکترود برای جوشکاری

انواع الکترود برای جوشکاری در تمام حالات مخصوصاً سربالا

استاندارد آما 1/421 م ج
رنگ شناسائی : انتها – سورمه ای سیر
الکترود روتیلی روپوش متوسط برای فولادهای ساده در تمام حالات مخصوصاً جوش سربالا و بالاسر و حالات اجباری، دارای اکسید آهن
دارای گواهی از لویدز ژرمن
جوش دادن با این الکترود بسیار آسان است و سرباره آن بخوبی پاک می شود – قوس آرام دارد – گرده جوش تمیز است و حالات مختلف را با شدت جریان ثابت بخوبی جوش می دهد.

انواع الکترود برای جوشکاری در تمام حالات مخصوصاً سربالا

استاندارد آما 1/421 م ج
استانداردآمریکائی: AWS.E 6013
رنگ شناسائی : انتها – زرد
الکترود با روپوش متوسط روتیلی برای جوشکاری فولادهای معمولی در ساختمان اسکلت های فلزی – خرپاها –پل سازی– در و پنجره سازی – ورق کاری و سایر کارهای آهنی – این الکترود را می توان برای جوشکاری درهمه حالات ( عمودی – افقی – و بالاسر ) استفاده نمود. محل جوش نرم است و بخوبی قابل براده برداری یا چکش کاری می باشد.

دارای گواهی از لویدز ژرمن و دانشکده پلی تکنیک تهران و هنرستان صنعتی تهران.

انواع الکترود مخصوص جوشکاری مخازن – ماشین سازی – پل سازی و کشتی سازی

استاندارد آما 4/1 + 50 ک ج
استانداردآمریکایی: AWS.E 7018/8018
رنگ شناسائی : انتها – نقره ای
الکترود قلیائی برای کارهائی که به جنس جوش فشار زیاد وارد می شود مانند مخازن دیگها – مصارف ماشین سازی – کشتی سازی – پل سازی و بناهای فولادی – قابل کار روی فولادهای ساختمانی ، 33 St ، 34 St ، 42 St ، 50 St ، 52 St ، 60 St ، 70 St و فولادهای دانه ریز با مقاومتهای 50 تا 62 کیلوگرم مثل فولادهای 50 Fb ، 50 Hsb ، 4 Mn 19 ، 5 Mn 17، 39 Bh ، 154 Dillinal ، 50 Aldur ، F 38 Sb ، 6 Fk ، 50 Hoag ، 36 Union ، 36 Bh ورقهای دیگ سازی HIII ، HII ، HI ، ورقهای لوله سازی ، 4/55 St ، 55 St ، 8/45 St ،5/45 St ، 45 St ، 8/35 St ، 35 St ، 4/35 St ، 35 St ، و فولادهای کشتی سازی A . B .C . D .E و فولادهای مقاوم در سرما N 35 TT St ، N 45 TT St ، N 45 TT St ، V 41 TT St ، N 41 TT St ، V 35 TT St و فولادهای مقاوم در کهنگی و سرما.
دارای گواهی از خط آهن دولتی آلمان فدرال و لویدزژرمن برای فولادهای ، 50 St ، 60 St ، 70 St آزمایش شده از طرف اتحادیه مراقبتهای فنی آلمان تا منهای 80 درجه سانتیگراد.
این الکترود با پاشیدن متوسط در همه حالات به آسانی جوش می خورد. فقط الکترودهای خشک مصرف شود. با قوس کوتاه جوشکاری شده و حتی المقدور کمتر نوسان دهند. سربار آن به آسانی پاک می شود. مخصوصاً ثبات فرم آن حتی در حرارتهای کم و تنشهای نامناسب جالب توجه است.

FACTORS AFFECTING WELDING

Factors Affacting Welding

Shielding Used

Weld Metal Composition

Joint Preparation And Fitup

Type Of Electrode

Type Of Filler Metal

Welding Pattern

ادامه نوشته

The Five Basic Welding Processes

برخی از روشهای جوشکاری که درصنعت متداولتر میباشد عبارتند از:

SMAW=Shield Metal Arc Welding

 GTAW=Gas TungstanArc Welding

GMAW=Gas Metal Arc Welding

FCAW=Flux_cored Arc Welding

SAW=Submerged Arc Welding