جوشکاری لوله ها در تاسیسات

جوشکاری به عمل ذوب کردن و اتصال دو فلز هم جنس به یکدیگر بدون اینکه در ناحیه اتصال هیچ گونه تغییر خواص داشته باشیم، عمل جوشکاری نامیده میشود. برای ذوب کردن دو فلز در ناحیه اتصال باید دمای آن در منطقه جوشکاری تا حد ذوب بالا ببریم. جهت بالا بردن دما روش های مختلفی با توجه به منبع تولید این انرژی وجود دارد که بر اساس آن روش های جوشکاری لوله تعریف میگردد. اولین متد جوشکاری، جوشکاری با برق یا قوس الکتریکی میباشد.

جوشکاری با برق یا قوس الکتریکی

هرگاه دو جسم رسانا به یک منبع تغذیه الکتریکی متصل شوند از آن ها جریان الکتریکی عبور میکند و اگر آن دو را در فاصله معینی از یکدیگر قرار دهیم، هوای بین آن ها یونیزه میگردد و اکترون بین دو فضای آن به یکدیگر برخورد کرده که این پدیده قوس الکتریکی میگویند. قوس الکتریکی به همراه نور و گرمایی به دمای 5000 درجه سانتی گراد خواهد بود. این دما باعث ذوب شدن دو فلز و اتصال آن با یکدیگر میگردد.

وسایل مورد نیاز جوشکاری

ماسک جوشکاری: برای حفاظت از چشم ها و پوست در مقابل قوس الکتریکی باید از ماسک جوشکاری استفاده کرد. ماسک دارای دریچه با یک شیشه رنگی و شیشه سفید میباشد که جرقه های حاصل با شیشه سفید برخورد کرده و از زخمی شدن شیشه رنگی جلوگیری میکند. نمره شیشه رنگی حدود 10 میباشد.

چکش گل زن: برای تمیز کردن محل جوشکاری از گل جوش از جکش مخصوص فلزی استفاده میگردد که یک سر آن مانند سمبه نشان است و برای خالی کردن حفره ها بکار میرود و سر دیگر به شکل قلم میباشد که برای شکستن و برداشتن پوسته روی خط جوش بکار میرود.

بورس سیمی: برای پاک کردن نهایی گرده جوش از بورس سیمی استفاده میشود.

انبر جوشکاری: انبر جوشکاری یک سر آن به اتصال منفی یا مثبت دستگاه وصل میگردد و به قطعه کار اتصال داده میشود و سر دیگر آن که به حالت انبر میباشد که الکترود در آن قرار میگیرد و عمل جوشکاری انجام میشود

در جوشکاری با دستگاه های مختلف صورت میپذیرد. این دستگاه به دوسته با برق مستقیم و برق متناوب به دست می آید.

انواع دستگاه های جوش

1 – ترانسفور ماتور

2 – ژنراتور

ترانسفورماتور جوشکاری برق متناوب

با قرار دادن یک ترانسفورماتور در مدار برق متناوب شهری میتوان آمپر و ولت مناسب برای جوشکاری بدست آورد. این ترانس ها میتوانند با ظرفیت آمپر 400 تولید میکند. این نوع ترانسفورماتور در دو نوع خشک و روغنی ساخته میشود. در ترانسفورماتور های خشک علت خنک کاری سیم پیچ ها دمنده شدن هوای توسط فن باعث خنک کاری میگردد. در این مدل ترانسفور ماتور جوشکاری نمیتوان ساعات طولانی استفاده کرد. اما در ترانسفورماتور نوع روغنی، سیم پیچ ترانس در روغن مخصوص دی الکتریک (نارسانا) غوطه ور میباشد و همیشه سیم پیچ ها را خنک نگه میدارد و قادر خواهیم بود ساعات متوالی کار انجام دهیم. این ترانسفورماتورها به دو شکل خروجی ثابت فیشی و خروجی فلکه ای موجود میباشد.

در مبدل های جریان متناوب عوض کردن جای انبر و اتصال آهن در تغییر حالت جوشکاری لوله (شدت یا ضعف جوشکاری) هیچ گونه تاثیری ندارد و در حقیقت تقسیم حرارت بین انبر و اتصال آهن یکسان است.

ژنراتور در جوشکاری و تاثیر برق مستقیم در جوشکاری

دستگاهی است که نیروی برق مستقیم با آمپر زیاد تولید میکنند. در هنگام جوشکاری یکی از دو کابل از ژنراتور به قطعه کار یکی دیگر به انبر جوشکاری وصل میگردد. در این نوع جوشکاری عوض کردن جای کابل های جوشکاری موجوب تغییر در حالات جوشکاری میگردد که به صورت کامل به بررسی آن میپردازیم.

جوشکاری ژنراتور با قطب مثبت

اگر کابل انبر به قطب منفی کابل قطعه کار به قطب مثبت وصل کنیم باعث میگردد 2/3 حرارت تولید شده در قطعه کار و 1/3 حرارت در انبر ایجاد میگردد. جوشکاری قطعات ضخیم مانند فولادهای ساختمانی چدن و فولادهای آلیاژی به کار میرود.

جوشکاری با قطب معکوس در ژنراتورها

اگر کابل انبر را به قطب مثبت و کابل قطعه به قطب منفی وصل کنیم باعث میگردد 1/3 حرارت در قطعه کار و 2/3 حرارت در انبر الکترود که برای جوشکاری قطعات نازک مانند فلزات رنگی مانند مس برنج به کار میرود. این نوع جوشکاری نیازمند به نفوذ بیشتر در درجه حرارت پایین تر است.

جوشکاری با رکتفایر

همان دستگاه جوش ترانسفورماتور است با این تفاوت هم جریان متناوب و هم جریان مستقیم تولید میکند. رکتیفایر مانند ترانس میتواند با برق شهری کار کند و نیاز به ژنراتورهای دیزلی یا بنزینی ندارد.

الکترود جوشکاری و چگونگی انتخاب الکترود جوشکاری

الکترود میله ای است فلزی وظیفه آن ایجاد قوس الکتریکی در ناحیه جوشکاری لوله و نیز تامین فلز پر کننده در ناحیه جوشکاری میباشد. این الکترودها از نظر ساختمان به دو قسمت مغزی و روکش تقسیم میشود. الکترودهای مرسوم در بازار ایران از سایز 2 میلیمتر تا سایز 8 میلیمتر موجود میباشد. باید در نظر داشت فاصله الکترود تا قطعه کار به اندازه قطر الکترود باشد. به عنوان مثال اگر از الکترود سایز 3 استفاده کنیم باید فاصله الکترود تا محل جوش 3 میلی متر باشد.

انواع الکترود از نظر مغزی

• الکترود با مغزی فولاد نرم که برای جوشکاری لوله ها و پلیت ها به کار میرود. در تاسیسات حرارت مرکزی و تعمیر موتورخانه و اجرای موتورخانه از این نوع الکترود باید استفاده کنیم
• الکترود با مغزی فلزات رنگی که برای جوشکاری فلزات رنگی مانند آلومینیوم برنج مس و غیره
• الکترود با مغزی فلزات آلیاژی که برای جوش فلزات آلیاژی مانند استیل به کار میرود معموالا این جوشکاری با گاز آرگون به کار میرود.

وظایف روکش الکترود جوشکاری

1. تثبیت قوس الکتریکی
2. جلوگیری از اکسید شدن و نفوذ اکسیژن در ناحیه جوشکاری
3. تمیز کردن ناحیه جوشکاری از روغن و مواد دیگر
4. جلوگیری از سرد شدن ناگهای ناحیح جوش کاری و ضعف نقطه جوشکاری
5. اضافه کردن مواد خاص در ناحیه جوشکاری برای تقویت جوشکاری از جمله فلز منیزیم

بررسی الکترود ها از نظر روکش الکترود

الکترود روتایلی

اولین الکترود مورد بررسی در جوشکاری الکترود روتایلی میباشد. این الکترود از پر کاربرد ترین الکترود ها در جهان میباشد که برای انواع فولاد و فولادهای ساختمانی استفاده میگردد. در تاسیسات حرارت مرکزی و سلخت موتورخانه ها نیز از این الکترود استفاده میگردد. ای الکترود جوشکاری با علامت 6013 نشان داده میشود. مقدار نفوذ در قطعه کار متوسط و دارای قوس الکتریکی ملایم میباشد. در ایران این الکترود بیشتر توسط توسط برند های آما و یزد استفاده میگردد.

الکترود سلولزی

برای جوشکاری فلزات ضخیم و پاس اول (ریشه جوش) به کار میرود با جریان الکتریکی مستقیم و با قابلیت قطب معکوس استفاده میگردد. این نوع جوشکاری بیشتر جهت لوله های گاز استفاده میگردد. این جوشکاری برای تمام حالت ها به جز حالت جوشکاری سربالا، کاربرد کارد. این جوشکاری دارای نفوذ بالایی میباشد و همچنین دارای قوس الکتریکی بالایی میباشد . نشان الکترود در این نوع جوشکاری 6010 که در بازار ایران به آن معروف میباشد.

الکترود قلیایی

این الکترو د جهت جوشکاری قطعات با ضخامت بالای 25 میلی متر و قطعات تحت فشار دینامیکی مانند دیگ های بخار ، کپسول های گاز و هوای فشرده به کار میرود. این الکترود با جریان مستقیم و متناوب قابل جوکاری میباشد. در صورتی که این الکترود با جریان DC و با قطبیت معکوس استفاده گردد، دارای نفوذ بسیار بالایی میباشد. این الکترودها با علامت تجاری 7015 – 7016 – 7017- 7018 در بازار شناخته وعرضه میگردد.

الکترود اسیدی

این دست از الکترودها برای پر کردن ترک های احتمالی در انواع جوشکاری ها به کار میرود. این نوع جوشکاری دارای نفوذ پایین میباشد و یک نوع جوشکاری پوششی میباشد.

چگونگی انجام جوشکاری و رابطه جریان و قطر الکترود

جهت جوشکاری باید الکترود با شدت جریان متناسب با یکدیگر باشند. شدت جریان لازم الکترود بستگی به قطر الکترود و ضخامت آن دارد.

به طور کلی در جوشکاری به ازای هر 1 میلیمتر قطر الکترود جوشکاری باید حدود 30 الی 35 آمپر در نظر گرفته شود. به عنوان مثال جهت الکترود نمره 3 شدت جریان حدود 90 الی 105 در نظر گرفته شود.

لازم به ذکر است که هر الکترود حداقل قطعه ای به ضخامت مغزی خودش را میتواند جوشکاری کند و اگر ضخامت آن کمتر از قطر مغزی الکترود باشد باید مقدار آمپر کمتر در نظر گرفته شود. باید دانست جهت الکترود 3 میلی متر میتوان حداکثر قطعه کار تا چهار برابر قطر الکترود را جوشکاری کرد.

نتایج آمپر بالا در جوشکاری

• سوراخ شدن قطعه کار
• عدم کنترل حوضچه مذاب
• خوردگی کناره جوش
• ایجاد نور و جرقه بشتر از عرف
• پهن شدن سطح گرده جوش
• سخت کنده شدن گل جوشکاری
• سوخته و سیاه شدن گل جوش

آمپر پایین در جوشکاری

• چسبیدن الکترود به قطعه کار
• شکنندگی جوش
• کرمو و پوک بودن جوش
• گرده زیاد جوشکاری
• ذوب سخت و سرعت پایین جوشکاری

در تاسیسات جهت جوشکاری قطعات و لوله های آهنی باید زاویه الکترود با قطعه کار بین 65 الی 70 درجه باشد. جهت جوشکاری در حرارت مرکزی جهت کارهای ضعیف و معمولی از الکترود E6013 برای کارها با نفوذ بیشتر از الکترود با مدل E6010 و در اخر جهت کشش بالاتر از الکترود قلیایی E7018 استفاده میگردد.

تحریریه تیم فنی مهندسی به فیکس