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.