جوشکاری قوس الکتریکی تحت حفاظت گاز (GMAW)

پیش گفتار: سازه فولادی مجموعه ای از اعضای باربر، ساخته شده از ورق یا نیمرخ های فولادی می باشد که به کمک اتصالات به یکدیگر متصل شده و اسکلت ساختمان را به وجود می آورند. نیمرخ های فولادی تولیدات کارخانه ای هستند که غالباً رفتاری در حد انتظار از خود نشان می دهند . موضوعی که باعث نگرانی می باشد چگونگی رفتار اتصالات است که این اتصالات برای ساخت اعضای مرکب از نیمرخ و ورق، برای یکپارچه نمودن اعضا (شامل تیر، ستون و مهاربندها) در محل گره ها قرار می گیرند . وسایل اتصالی که برای ساخت اعضا و اتصال آنها به یکدیگر به کار می رود شامل پرچ، پیچ و جوش می باشد که در این میان استفاده از جوش در ساختمان سازی متعارف در ایران بسیار رایج است.

فرآیند های متداول جوشکاری

جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود روکشدار (SMAW): نSheilded Metal Arc Welding جوشکاری قوس الکتریکی تحت حفاظت گاز (GMAW):بGas  Metal Arc Welding جوشکاری قوس الکتریکی زیر پودری (SAW):ب Submerged Arc Welding به دلیل استفاده گسترده از روش SMAW  در ایران بحث ما پیرامون این روش می باشد. انواع جوش : الف) جوش شیاری (groove) ب) جوش گوشه (fillet) پ) جوش کام (slot) ت) جوش انگشتانه (pluge) جوش گوشه متداول ترین نوع جوش در سازه فولادی می باشد بعد از آن جوش شیاری قرار دارد و جوش انگشتانه و کام به موارد مخصوصی که در آن مقاومت جوش انجام شده در لبه ها به حد کافی نباشد محدود می شود. جوش شیاری: جوشی است که در درز بین دو قطعه رسوب می کند و در دو نوع با نفوذ کامل وبا نفوذ نسبی اجرا می شود. جوش گوشه : جوشی است که بر وجوه جانبی دو قطعه مجاور هم رسوب می کند. جوش کام: جوشی است که درون یک شکاف به صورت توپر داده میشود . جوش انگشتانه: جوشی است که درون یک سوراخ به صورت توپر داده می شود. انواع اتصال جوشی : الف) اتصال لب به لب ب) اتصال پوششی (رویهم) پ) اتصال سپری ت) اتصال گونیا ث) اتصال پیشانی

جزئیات جوش شیاری با نفوذ کامل: این جوش عمدتاً برای متصل ساختن قطعات ورقی است که در یک سطح و یک امتداد قرار گرفته اند. این جوش باید از مقاومتی هم اندازه با مقاومت قطعات متصل شونده برخوردار باشد در این خصوص باید به امتزاج کامل ریشه جوش توجه خاص داشت برای رسیدن به این هدف دو روش زیر را در پیش داریم: الف) استفاده از پشت بند و انجام عبور ریشه به نحوی که پشت بند در عبور ریشه با فلز جوش و فلز پایه ممزوج شود . مشخصات تسمه پشت بند باید در حد فلز پایه باشد . این تسمه ها پس از جوش کاری در جای خود می مانند و جزئی از اتصال می شوند. برای تثبیت این تسمه ها قبل از جوش کاری از خال جوش های متناوب استفاده می شود که در هر دو طرف تسمه به صورت چپ و راست داده می شوند تا ایجاد تنش های اضافی نکند در ضمن این خال جوش ها نباید درست در مقابل یکدیگر قرار گیرند.تسمه های پشت بند باید کاملاً به زیر ورق بچسبند و گر نه باعث به وجود آمدن تفاله جوش کاری در ناحیه ریشه جوش می شوند.ضمناً وقتی از تسمه پشت بند استفاده می شود دیگر نباید ضخامت ریشه در نظر گرفت. (شکل الف) ب) انجام جوش پشت. بدین نحو که پس از پر شدن شیار با جوش از یک طرف، ریشه از سمت پشت کار سنگ خورده و یک عبور جوش انجام می شود. (شکل ب) نکته ۱: وقتی که جوشکاری از یک طرف بوده و فاصله لبه ها نیز زیاد باشد از تسمه های پشت بند استفاده می شود که این تسمه ها پس از عملیات جوشکاری در جای خود باقی می مانند و جزئی از اتصال می شوند. نکته ۲ : تسمه های فاصله دهنده اغلب در درزهای جناغی  دورو  (X) مورد استفاده قرار می گیرند، در این حالت قبل از جوشکاری طرف دوم، نیاز به سنگ زدن ریشه می باشد. نکته ۳: وقتی لبه درز در محل ریشه تیز باشد برای سوختن و ریزش خیلی مستعد است. مخصوصا اگر فاصله لبه زیاد باشد برای همین برای ریشه ضخامت در نظر می گیرند. وضعیت های جوش کاری(welding position): بر حسب وضعیت قطعه مورد  جوش و الکترود نسبت به هم چهار وضعیت جوشکاری و جود دارد : ۱- وضعیت تخت یا کفی (۱F در جوش گوشه و ۱G در جوش شیاری) ۲- وضعیت افقی (۲F در جوش گوشه و ۲G در جوش شیاری) ۳- وضعیت سر بالا یا قائم (۳F در جوش گوشه و ۳G در جوش شیاری) ۴- وضعیت سقفی (۴F در جوش گوشه و ۴G در جوش شیاری) علایم جوشکاری
جوش قوس الکتریکی با الکترود روکشدار shielded metal – Arc welding)= S MAW)
نوعی جوشکاری دستی است که در آن حرارت لازم برای جوشکاری توسط قوس الکتریکی بین یک مفتول فلزی روکش شده (الکترود ) و قطعه فلز پایه فراهم می شود. جوش کاری فولاد کم آلیاژ و کم کربن، فولاد زنگ نزن و فولاد اصلاح شده با این روش بسیار آسان می باشد. جوشکاری چدن و فولاد پر مقاومت با اجرای تمهیدات خاص در مورد پیش گرمایش و پس گرمایش با این روش امکان پذیر است. جوشکاری آلیاژ های مس و نیکل با این شیوه امکان پذیر بوده ولی جوشکاری تحت حفاظت گاز با الکترود فلزی یا تنگستن در این موارد ارجع است. نکته: روش الکترود روکش دار برای فلزهای نرم نظیر روی، برنج و قلع که نقطه جوش و نقطه ذوب پایین دارند مورد استفاده نیست. در جوشکاری با قوس الکتریکی از ۲ نوع جریان جهت تشکیل قوس می توان استفاده نمود . ا- جریان متناوب (AC)د Alternative current 2- جریان مستقیم یا یک سو (DC)د Direct current ماشین های مورد استفاده در جوشکاری دستی با الکترود روکش دار : ۱- موتور- مولدها  شامل موتور درون سوز یا موتور برقی (موتور – ژنراتور و دینام ها ) ۲- مبدل – یکسو کننده ها (رکتیفایر) ۳- مبدل ها (ترانس ها ) توزیع حرارت در DC توزیع حرارت همواره دو سوم به قطب  + و یک سوم به قطب  – می رسد. قطبیت (Polarity): در جوشکاری با جریان یکسو (DC) دو نوع قطبیت داریم : ۱- DCRP یا DCEP: قطبیت معکوس (مثبت)، انبر به قطب مثبت و فلز پایه به قطب منفی ۲-DCSP یا DCEN: قطبیت مستقیم (منفی)،انبر به قطب منفی و فلز پایه به قطب مثبت کابل ها در جوش کاری: ۱- کابل برق ۲- کابل الکترود( electrode cable) 3- کابل اتصال به زمین( ground cable ) کابل برق: که ماشین جوشکاری را به منبع انرژی متصل می کند باید کاملاً عایق بوده و توانایی انتقال جریان الکتریسیته مورد نیاز را داشته باشد . در صورت از بین رفتن عایق کابل برق یا لایه عایق بدنه ماشین جوشکاری امکان برقراری شک الکتریکی به منظور تشکیل قوس از بین خواهد رفت. کابل الکترود یا کابل جوشکاری: که به انبر الکترود متصل می شود این کابل ها با جنس مس و با پوشش لاستیکی می باشند که مخصوص جوشکاری طراحی و ساخته می شوند. این کابل ها باید کاملاً انعطاف پذیر باشند تا در موقعیت های مختلف جوشکاری مو جب خستگی  یا مزاحمت جوشکار نباشند . میزان آمپراژ ماشین جوشکاری و فاصله ماشین از محل کار دو عامل مهم در انتخاب کابل جوشکاری مناسب می باشند.هر چه قدر آمپراژ و فاصله ماشین جوشکاری از محل کار بیشتر باشد اندازه کابل بزرگتر باید انتخاب گردد. طول قوس L فاصله سر الکترود تا قطعه  که برابر است با   ۸ /۰تا ۱ برابر قطر الکترود محدوده ولتاژ     ۳ / ۶   L = تv محدوده آمپر به طور تقریبی می توان گفت بین ۳۰D و ۴۰D می باشد که D قطر الکترود به میلیمتر است. مثال:محدوده آمپر  برای الکترود ۴ بین ۱۲۰ و ۱۶۰ آمپر  و محدوده ولتاژ بین ۲۰ و  ۲۲ ولت می باشد. الکترود های روکش دار وظایف روکش الکترود: ۱- تامین حفاظ گازی در مقابل ورود اکسیژن و ازت به حوضچه مذاب و یک پوشش از سرباره مذاب برروی فلز مذاب جوشکاری ۲- زدودن اکسید ها و آلودگی ها ۳- کاهش نرخ سرد شدن فلز جوش و در نتیجه ایجاد یک جوش با شکل پذیری زیاد ۴- باعث سهولت شروع عملیات جوشکاری، تثبیت قوس و کاهش میزان پاشش جوش می گردد. ۵- باعث نفوذ بهتر و ذوب کامل تر فلز مبنا می گردد. ۶- شکل ظاهری نوار جوش را کنترل می کند . ۷- سرعت جوشکاری را افزایش می دهد. سیستم شماره گذاری الکترود روکش دار بر اساس AWS (انجمن جوش امریکا) یک عدد ۴ یا ۵ رقمی می باشد که به دنبال حرف E قرار می گیرد.E مخفف الکترود می باشد. دو رقم اول در ۴ رقمی یا ۳ رقم اول در ۵ رقمی بیانگر حداقل مقاومت کششی قطر الکترود برحسب کیلوپوند بر اینچ مربع (psi) می باشد که اگر این عدد را در ۷۰ ضرب کنیم مقاومت بر حسب کیلو گرم بر سانتی متر مربع به دست می آید. رقم بعدی موقعیت جوشکاری را توصیف می کند. (۱= تمام وضعیت ها ۲= تخت و افقی    ۳=تخت ) آخرین رقم نوع جریان و نوع روکش الکترود را تعیین می کند . E6013   =   حداقل مقاومت کششی = ۶۰ ضربدر ۷۰ = ۴۲۰۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع              ۱=    تمام وضعیت های جوشکاری امکان پذیر می باشد.               ۳=تیتان- سدیم (روتیلی)، جریان : DCSP,DCRP,AC مشخصات الکترودها الف.الکترود های روتیلی معمولی - قوس ملایم، قدرت نفوذ متوسط، شدت جریان و حرارت ورودی کم ، مشکلات سوختگی و سوراخ شدن کمتر است. - برای مصارف عمومی، برای جوشکاری ورق های نازک فولادی با کدهای EXXX2 و EXXX3 به کار می روند .نظیرE6013 - این اکترود با انواع جریان متناوب یا مستقیم قابلیت جوشکاری دارند. ب. الکترودهای روتیلی پودر آهن دار - دارای روکش ضخیم پودر آهن است - کاربرد در جوشکاری گوشه و پاس های پر کننده در جوش شیاری ورق های ضخیم است. - با طول قوس کوتاه به راحتی کار می کند - میزان رسوب زیاد و پاک کردن سرباره جوش به راحتی انجام می شود. - بریدگی کنار جوش کم است. - عمق نفوذ زیاد نیست. - ظاهر جوش بسیار صاف و سطح جوش تخت تا کمی محدب است. - این الکترود ها با کدهای EXXX8 و EXXX7 و EXXX4 مشخص می شوند . نظیر E7024 - این الکترودها با انواع جریان متناوب یا مستقیم قابلیت جوشکاری دارند. ج. الکترودهای سلولزی - دارای قابلیت انجماد سریع فلز جوش است. - دارای قوس قوی و نفوذی است. - سرباره کم و خط جوش تخت است. - الکترود  EXXX0 با جریان DC  و الکترود EXXX1 با هر دو جریان AC یا DC  با قطبیت معکوس بکار می رود. ه. الکترود های کم هیدروژن (قلیایی) - الکترود های کم هیدروژن حداقل هیدروژن را در فلز جوش باقی می گذارد. - با کدهای ۵ یا ۶ یا EXXX8  مشخص می شوند. - الزامات خاص نگهداری و استفاده در مجاورت هوای آزاد می بایست رعایت شود . - کاربرد این نوع الکترود ها برای فولادهای پر کربن ، فولاد کم آلیاژ و فولاد سختی پذیر است . در صورت وجود بار دینامیکی و ضخامت بیش از ۲۵ میلیمتر استفاده از این نوع الکترود ، توصیه می شود. معیارهای مورد توجه در انتخاب اندازه الکترود: ۱- هندسه درز : یک جوش گوشه می تواند با الکترود بزرگتری نسبت به آنچه که در جوش لب به لب مورد نیاز است، انجام شود. ۲- ضخامت فلز پایه : واضح است که با افزایش ضخامت فلز مورد جوش، الکترود بزرگتری می تواند مورد استفاده قرار گیرد. ۳- ضخامت لایه جوش : ضخامت قطعات مورد جوشکاری و همچنین موقعیت انجام جوشکاری دو عامل دخیل در این مورد هستند . در جوشکاری تخت و افقی، ضخامت فلز جوش رسوب کرده، نسبت به جوشکاری سربالا یا سقفی بیشتر است. ۴- موقعیت جوشکاری: در جوشکاری تخت و افقی می توان از الکترود بزرگتری نسبت به موقعیت سربالا یا سقفی استفاده کرد. ۵- شدت جریان: با افزایش شدت جریان جوشکاری، الکترود بزرگتری مورد نیاز است. ۶-مهارت جوشکار: بعضی از جوشکاران دارای مهارت فنی زیادی بوده بنابراین می توانند از الکترود های بزرگتری در جوشکاری سربالا یا سقفی استفاده کنند. الکترودهای رایج در جوشکاری سازه های فولادی E 7024 : روتیلی پودر آهن دار- استحکام خوب، تا فنس معمولی- دارای درصد پرکنندگی بالا و جوشکاری با سرعت بالا- جوشکاری در حالت فقط افقی و تختDCEP    ،  DCEN   و Ac E 7018 : قلیایی (کم هیدروژن)- استحکام خوب تافنس عالی- فولاد بااستحکام بالاتر قطعه ضخیم تر-جوشکاری در همه حالات DCEP E 6010: سلولزی – استحکام معمولی، تافنس خوب- در مواردی که نفوذ مطرح است (پاس ریشه) E6013: روتیلی – استحکام معمولی ،تافنس معمولی – کاربردهای معمولی ST 37 – جوشکاری در همه حالات DCEP، DCEN و AC پلان و مقطع جوش انجام شده با الکترود روکش دار در شرایط مختلف نحوه استفاده الکترودهای کم هیدروژن (E7018) - باید از آلوده شدن به رطوبت و روغن مصون بمانند . - به هیچ وجه به هنگام استفاده نباید در طول خم شوند . - محل نگهداری در انبار در درجه حرارت بیش از ۱۸ درجه و در طبقات قفسه ها - قبل از مصرف به مدت ۲ ساعت در دمای ۲۶۰ تا ۴۳۰ درجه سانتی گراد خشک شوند و بعد از خشک شدن اولیه بیش از ۴ ساعت در دمای محیط نمی توان نگه داشت . - بعد از خشک شدن اولیه در خشک کن سیار در دمای ۱۲۰ تا ۱۵۰ در حین مصرف نگهداری شوند.
عیوب جوش کاری :
معایبی که در زیر می آیند، عموماً در درزهای جوش یافت می شوند: ۱- نفوذ ناقص (incomplete penetration) 2- امتزاج ناقص(lack of fusion) 3- بریدگی کناره نوار جوش(undercutting) 4- اختلاط سرباره یا گل (slag inclusion) 5- تخلخل(porosity) 6- پاشش یا  ترشح (Spatter) 7- چاله جوش (Crater) 8- ترک(cracking) 9- معایب ابعادی جوش ۱۰- شکنندگی جوش نفوذ ناقص این عبارت جهت توصیف امتزاج ناقص فلز پر کننده و فلز پایه با یکدیگر در ریشه اتصال به کار می رود. پدیده پل زدن در جوش های شیاری زمانی اتفاق می افتد که فلز جوش و فلز پایه در ریشه اتصال کاملا با یکدیگر ممزوج نشده اند. شکلی از درز اتصال که در آن پدیده نفوذ ناقص به کرات اتفاق بیفتد، مناسب جوشکاری ساختمانی نیست. هنگامی که جوش شیاری تنها از یک سمت (یک دیواره) انجام می شود، نفوذ ناقص تحت شرایط زیر اتفاق می افتد: - ضخامت پیشانی ریشه بیش از نیاز دهانه ریشه است. - دهانه ریشه خیلی کوچک است. - زاویه پخی شیار V شکل خیلی کوچک است. - اندازه الکترود خیلی بزرگ است. - سرعت حرکت الکترود خیلی زیاد است. - شدت جریان جوشکاری خیلی پایین است. امتزاج ناقص این پدیده، نقص در امتزاج لایه های مختلف فلز جوش یا لایه های فلز جوش و فلز پایه در حین جوشکاری می باشد.فلز جوش بر روی سطح ورق غلتیده است و به طور کامل گداز نشده است، این پدیده اغلب به نام سرفتگی(over lap) یا لوچه نامیده می شود. دلایل امتزاج ناقص به شرح زیر است: - افزایش ناقص درجه حرارت جهت رسیدن به دمای ذوب فلز پایه یا فلز جوش از جوشکاری مرحله قبل -گزارش نادرست، که مانع از محلول شدن کامل اکسید فلز و دیگر ترکیبات از لایه ای می گردد که باید با فلز جوش ممزوج گردد. - سطح آلوده ورق - نوع یا اندازه نامناسب الکترود - تنظیم نادرست جریان جوشکاری بریدگی  کناره جوش(undercut) - بریدگی ، ذوب فلز پایه در قسمت پنجه جوش است. این پدیده به علل زیر اتفاق می افتد: - شدت جریان زیاد - طول قوس که همان طول جرقه قوس می باشد، خیلی بلند است که موجب قطع قوس می گردد. به همین جهت این پدیده اغلب در محل های تعویض الکترود اتفاق می افتد. - نقص در پر کردن کامل چاله جوش با فلز جوش اختلاط سرباره ناخالصی های موجود در سرباره، حفره های طولی و یا گلوله ای هستند که با اکسیدهای فلزی و یا دیگر ترکیبات جامد پر شده اند. اختلاط سرباره با این ناخالصی ها، موجب ایجاد تخلخل در جوش خواهد شد. در جوشکاری قوسی، این ناخالصی ها عموماً ناشی از ترکیبات روکش الکترود و یا گدازآورها می باشند. در جوشکاری های چند لایه، عدم دقت کافی در پاک کردن سرباره حاصل از جوشکاری می باشند. در جوشکاری های چند لایه، عدم دقت کافی در پاک کردن سرباره حاصل از جوشکاری در حد فاصل دو لایه، موجب شکل گیری عیب اختلاط سرباره خواهد شد. این پدیده می تواند با اعمال موارد زیر جلوگیری شود: - آماده سازی صحیح شیار و جوش در حین جوشکاری قبل از آنکه هر خط جوش رسوب نماید. - پاک کردن کامل سرباره - اطمینان از ورآمدن سرباره از سطح حوضچه جوشکاری - اجتناب از حالت هایی که نفوذ کامل توسط قوس الکتریکی به دشواری صورت می گیرد. تخلخل تخلخل، ظهور فضاهایی می باشد که محتوی مواد جامد نیست. این پدیده متفاوت از اختلاط سرباره می باشد، چرا که در پدیده تخلخل فضاهای ایجاد شده حاوی هوا و در اختلاط سرباره حاوی ناخالصی می باشند. این حفره های گازی تحت شرایط زیر شکل می گیرند: - در هنگام سرد شدن فلز جوش گاز آزاد می شود که این بخاطر کاهش قابلیت انحلال آن با افت درجه حرارت می باشد. - گازهایی که توسط واکنش های شمیایی در جوش تشکیل می شود.  از بروز تخلخل با توجه به موارد زیر می توان به خوبی جلوگیری کرد: - عدم بیش گرمایش و زیر گرمایش فلز جوش - استفاده از شدت جریان زیاد در جوشکاری - استفاده از قوس بلند. پاشش قطرات مذابی که از منطقه قوس به اطراف پراکنده می شوند. به دلایل زیر به وجود می آید: - آمپر زیاد - طول قوس بلند - استفاده از الکترود مرطوب - وزش قوس چاله جوش حوضچه هایی است که  در انتهای جوش اتفاق می افتد و همراه با ترک می باشد که این ترک ها به سه شکل طولی، عرضی و ستاره ای دیده می شوند . ترک در جوش(cracking) ترک ها، گسیختگی های طولی فلز تحت اثر تنش می باشند. هنگامی که بزرگ باشند، به آسانی دیده می شوند، اما اغلب به صورت شکاف های باریکی هستند. ترک ممکن است در فلز جوش، و یا در ناحیه تفتیده از فلز پایه اتفاق بیفتد. ترک خوردگی فلزات به سه رده اصلی تقسیم می شوند: ترک خوردگی گرم، ترک خوردگی سرد، و ترک مویی - ترک خوردگی گرم(HOT CRACKING): در درجه حرارت زیاد و در خلال سرد شدن ناگهانی جوش پس از آنکه فلز جوش رسوب و شروع به انجماد نماید، اتفاق می افتد. اکثر ترک های جوشکاری، ترک خوردگی گرم هستند. - ترک خوردگی سرد(COLD CRACKING): به ترک هایی اطلاق می شود که در دمای معمولی اتاق یا درجه حرارتی نزدیک به آن اتفاق می افتند. این ترک ها ممکن است ساعت ها و یا روزها  پس از سرد شدن جوش حادث شوند. وقوع ترک خوردگی سرد در فولاد در مقایسه با سایر فلزات، بیشتر است. - ترک های مویی(MICROFISSURING) : ممکن است از نوع ترک های گرم یا سرد باشند. این ترک ها به قدری ریز هستند که با چشم غیر مسلح قابل دید ن نمی باشند و برای اینکه قابل رویت باشند، حداقل به ۱۰ مرتبه بزرگ نمایی نیاز دارند. این ترک ها معمولا عمر مفید سازه های معمولی (تحت اثر بارهای ایستا)  را کاهش نمی دهند. - ترک خوردگی فلز جوش سه نوع ترک مختلف در فلز جوش اتفاق می افتد: ترک های عرضی، ترک های طولی، ترک های عمقی ترک خوردگی فلز پایه: دستورالعمل نادرست جوشکاری موجب وقوع ترک خوردگی در فلز پایه خواهد شد. ترک خوردگی جوش ۱- وقوع ترک در نوار جوش(به صورت داخلی یا ظاهری) ۲- ترک در زیر ناحیه جوش(ناحیه تفتیده) ۳- ترک در جوش در هنگام بهره برداری (ترک مقاومتی) عواملی که باعث وقوع ترک در نوار جوش می شود: ۱- گیرداری درز که باعث به وجود آمدن تنشهای انقباضی زیاد در جوش می شود. ۲- هندسه مقطع نوار جوش : الف)  در نوار جوش با سطح مقعر تنش های کششی عرضی ایجاد ترک طولی در نوار جوش می کنند. ب) در جوش با نفوذ زیاد که عمق آن بیش از عرضش باشد در صورت گیرداری درز وقوع ترک های داخلی محتمل می باشد. ج) در صورت بالا بودن میزان سولفور یا فسفر در فلز پایه هر دو ترک فوق به مقدار زیادی تشدید می گردد. ۳- میزان کربن و آلیاژها در فلز پایه هر چه زیاد تر باشند احتمال وقوع ترک بیشتر می شود. ۴- دخول حفرات هیدروژن از روکش الکترود در نوار جوش ۵- سرد شدن سریع جوش عواملی که باعث ترک در زیر ناحیه جوش می گردد: ۱- میزان کربن یا آلیاژ زیاد ۲- تردی هیدروژنی  ناحیه ذوب شده به علت ورود هیدروژن از فلز جوش ۳- سرعت سرد شدن عواملی که باعث وقوع ترک در جوش در هنگام بهره برداری می شوند: ۱- تردی ناشی از زخم که باعث شکست جوش یا فلز پایه در حوزه تاثیر حرارتی تحت بارهای ضربه ای بزرگ در درجه حرارت پایین می گردد. ۲- ترک خستگی به علت اثر زخم ناشی از هندسه نامناسب درز . این نوع شکست تحت بارهای متناوب با تکرار و دامنه بزرگ به وجود می آید. لکه قوس  (arc strike): لکه هایی که از برخورد تصادفی الکترود با سطح کار به وجود می آید وحالتی آبله گونه روی سطح کار ایجاد می کند) ممکن است ترک های ریزی ایجاد کنند. اگر جوشکاری از لبه ورق شروع شده و روند آن به سمت داخل ورق باشند، یک ترک در طول لبه جوش در قسمت پنجه اتفاق خواهد افتاد. ترک ها ممکن است در نتیجه پدیده بریدگی جوش نیز اتفاق بیفتد. خطای ابعاد جوش خطاهای ابعادی شامل انقباض طولی، انقباض عرضی، تابیدگی و پیچش قطعات می باشد. این معایب در نتیجه دستورالعمل جوشکاری نادرست و یا استفاده از تکنیک نامناسب جوشکاری اتفاق می افتند. استفاده از وسایل کنترلی و تنظیمی نظیر گیره های جوشکاری، انتخاب صحیح توالی  پاس های جوش، اعمال دستورالعمل صحیح جوشکاری، شکل درز اتصال مناسب و کاربرد فرآیندهای پیش گرمایش و پس گرمایش، از تغییر شکل های پیچشی یا اعوجاج قطعه جوشکاری جلوگیری کرده و یا آن را در یک حداقل مشخصی نگاه می دارد. جوش های تردشکن یک جوش تردشکن افزایش نسبی طول کمی داشته و دارای نقطه تسلیم پایین، شکل پذیری کم و مقاومت کمی  در مقابل تنش و کرنش می باشد. جوش های تردشکن آمادگی خیلی زیادی برای گسیختگی داشته و شکست آنها اغلب به طور ناگهانی و بدون هشدار قبلی می باشد. یکی از دلایل اصلی ایجاد یک جوش تردشکن، استفاده از درجه حرارت زیاد (اضافه بر مقدار مورد نیاز) در جوشکای است که موجب سوختن فلز جوش یا فلز پایه می گردد. نکته : استاندارد مورد استفاده در ایران برای جوشکاری سازه های فولادی استاندارد آمریکایی AWS D 1.1 می باشد.
نکاتی که قبل، در حین و بعد از جوشکاری باید مورد بازرسی چشمی قرار گیرند:
۱- کنترل قبل از جوشکاری * ۲- کنترل در حین جوشکاری** ۳- کنترل بعد از جوشکاری*** ۱- زاویه پخی (Included angle) * زاویه پخی باید به اندازه ای باشد که الکترود به راحتی به ریشه جوش برسد و در عبورهای متوالی، از ذوب کامل جداره اطمینان حاصل گردد. در حالت عمومی هر چه این زاویه بزرگتر باشد، مصرف مصالح جوش افزایش می یابد. ۲- دهانه ریشه (Root opening)* در صورت عدم استفاده از تسمه پشت بند امکان سوختن ریشه  در عبور (پاس) اول وجود دارد. در نتیجه در این حالت دهانه ریشه قدری کاهش داده می شود. در صورتی که امکان سنگ زدن ریشه از پشت کار وجود داشته باشد عدم ذوب کامل ریشه در عبور (پاس) اول خیلی جدی نیست. در صورت استفاده از تسمه پشت بند، دهانه ریشه افزایش داده می شود تا ذوب کامل ریشه و تسمه پشت بند امکان پذیر باشد. در این حالت نیازی به سنگ زدن ریشه از پشت کار نمی باشد و امکان سوختن ریشه نیز در میان نیست. در پخی دو طرفه، تسمه فاصله دهنده نقش ورق پشت را بازی می کند لیکن قبل از جوش پشت کار باید سنگ زده و کاملا برداشته شود. تذکر: برای دستیابی به ذوب کامل ریشه و لبه ها زاویه پخی و دهانه ریشه عمل متقابل عکس روی یکدیگر دارند. یعنی هر چه زاویه پخی کم باشد باید دهانه ریشه افزایش داده شود و هر چه دهانه ریشه کم باشد، باید زاویه پخی افزایش داده شود.  درعمل باید به کمک آزمون و خطا مطلوبترین حالت تعیین شود. ۳- ضخامت ریشه(Root face)* رعایت ضخامت ریشه به منظور جلوگیری از سوختن ریشه می باشد و معمولا در جوش های اتوماتیک زیر پودری مقرر می گردد. ضخامت ریشه دارای یک مقدار حداقل و یک مقدار حداکثر است و در صورت عدم رعایت مقدار حداقل، ریشه جوش می سوزد و در صورت عدم رعایت مقدار حداکثر ، ذوب ریشه کامل نخواهد بود. ۴- هم محوری درز(Alignment)* عدم هم محوری صحیح باعث تشکیل قسمت هایی با نفوذ ناقص جوش می شود. ۵- تمیزی درز(Cleanliness of joint)*-**-*** سطوح درز باید تمیز و عاری از هر گونه آلودگی ، گرد و غبار و رطوبت باشند. ۶- نوع و اندازه مناسب الکترود(Proper type and size of electrode)** نوع و اندازه الکترود باید برای نوع فلز مورد جوش، وضعیت جوشکاری، وظیفه جوش،ضخامت ورق، اندازه درز و غیره مناسب باشد. ۷- قطعیت و شدت جریان مناسب(Proper welding current and polarity )** بر حسب نوع و قطر الکترود،نوع درز ، و وضعیت جوشکاری، باید شدت جریان و قطبیت جوشکاری مناسب باشد. ۸- خال جوش مناسب(Proper tack weld)** خال جوش باید کوچک و بلند باشد به طوری که با جوش اصلی تداخلی نداشته باشند. در ورق های ضخیم برای اجرای خال جوش ها باید از الکترود های کم هیدروژن استفاده نمود. ۹- ذوب خوب(Good fusion)**-*** هر عبور (پاس) جوش باید به طور کامل با ورق پشت بند،عبور قبلی، و فلز پایه همجوش شده و امتزاج کامل به وجود آورد، به طوری که هیچ گونه حفره هوا در فصل مشترک به وجود نیاید. ۱۰- پیش گرمایش و درجه حرارت پاس های میانی (Proper preheat and interpass temperature)** مقدارپیش گرمایش و درجه حرارت مناسب برای عبور های میانی، بستگی به ضخامت ورق، نوع فولاد، روش جوشکاری،و درجه حرارت محیط دارد. در صورتی که شرایط گفته شده،پیش گرمایش و درجه حرارت خاصی برای جوش های میانی لازم بدارند، در حین عملیات جوشکاری این موضوع باید به طور پیوسته مورد بررسی قرار گیرد. ۱۱- توالی و ترتیب جوش (Proper sequencing of passes)** ترتیب و توالی پاس ها باید طوری باشد که امکان وقوع حفرات هوا در حد فاصل عبور های جوش و جود نداشته باشد. ۱۲- سرعت مناسب حرکت نوک الکترود(Proper travel speed)** اگر سرعت حرکت خیلی آهسته باشد،فلز جوش ذوب شده و گل جوشکاری، به سمت جلوی الکترود فرار کرده و شروع به سرد شدن می نمایند.در نتیجه جوش اصلی که به روی این قسمت اجرا می گردد، شانس نفوذ کافی به ریشه را از دست می دهد. اگر سرعت حرکت افزایش داده شود، امکان فرار مواد مذاب به جلوی الکترود وجود نداشته و نفوذ کامل صورت می گیرد. ۱۳- لوچه (شره)جوش (Over lap)**-*** اگر سرعت نوک الکترود خیلی آهسته باشد، مقادیر زیادی از فلز جوش در حال رسوب، از لبه های نوار جوش به سمت بیرون سریز (شره) کرده و از همجوشی کامل جلوگیری می نمایند.عمل سرریز به سهولت در حین جوشکاری قابل مشاهده بوده و روش اصلاح آن افزایش سرعت جوشکاری است. ۱۴- غلتاندن حوضچه مذاب نوک الکترود در جوش سر بالا (قائم) (Tilt of crater in vertical welding)** در جوش سربالا (قائم) با دادن حرکت زیگزاگ به نوک الکترود و غلتاندن حوضچه مذاب، گل جوشکاری را به طرف جلو رانده و از تداخل آن با جوش جلوگیری می شود. ۱۵- چاله انتهای جوش (Filled Crater)**-*** چاله دو انتهای جوش از دو نقطه نظر زیر ممکن است بحث انگیز باشد: ۱- ضخامت گلوی جوش کمتر از سایر قسمت های نوار جوش است. ۲- با توجه به اینکه سطوح مقعری دارند،امکان وقوع ترک ستاره ای در آنها در هنگام سرد شدن وجود دارد. درجوش های گوشه پیوسته، خطر چاله انتهای جوش وجود ندارد، زیرا جوشکار در هنگام تعویض الکترود، چاله انتهای جوش قبلی را با جوش پر می کند. در جوش ها با طول محدود، لازم است انتهای جوش در محلی واقع گردد که میزان تنش کم است، در غیر این صورت باید دقت گردد که در انتهای جوش چاله کاملا پر شود. مثال: در جوش گوشه ورق فوقانی اتصال صلب به بال تیر، در شروع و ختم جوش باید دقیق بود تا حوضچه ایجاد نشود. مثال: در جوش نبشی نشیمن، جوش از پشت بال نبشی شروع شده و به لبه آن ختم می گردد، به طوری که چاله در این محل که تنش های کمتری دارد، ایجاد شود. مثال: در جوش منقطع، تشکیل حوضچه در دو انتهای هر قطعه مشکل مهمی نیست. ۱۶- بریدگی لبه های جوش(Under cut)**-*** الف: قوس الکتریک قادر به ذوب قسمت هایی از فلز پایه می باشد. ب: اگر طول قوس بلند باشد (فاصله نوک الکترود تا سطح جوش)،مصالح جوش نمی تواند تمام فضای ذوب شده را پر کند، در نتیجه لبه جوش گود افتادگی یا بریدگی به وجود می آید. پ: با کاهش طول قوس (نزدیک کردن نوک الکترود به سطح جوش)، مصالح جوش تمام فضای ذوب شده را پر کند. با توجه به اینکه بریدگی به راحتی با اصلاح دستورالعمل جوشکاری قابل اصلاح است، وقوع آن قابل پذیرش نیست. اما سوال پیش می آید که بریدگی در چه مواردی مضر بوده و باید اصلاح گردد. ۱- اگر بریدگی باعث کاهش عمده در ضخامت یا سطح مقطع گردد، وقوع آن مردود است. ۲- اگر تنش در امتداد عرضی اعمال گردد، بریدگی همانند یک زخم عمل کرده و زیانبار خواهد بود. در شکل روبرو بریدگی زیانبار است.                 در شکل روبرو بریدگی خیلی مضر نیست.        در شکل روبرو نیز تنش برشی به موازات بریدگی  عمل نموده و زیانبار نخواهد بود.                       طبق آیین نامه AWS ،در حالتی که نیرو به طور عرضی بر بریدگی اعمال می گردد، بریدگی تا عمق  ۲۵ /۰میلی متر و در صورتی که نیرو به موازات بریدگی باشد تا عمق ۸ /۰میلی متر قابل قبول است. ۱۷- گرده در جوش های شیاری (Slight Reinforcement on Groove Welds) *-** وجود گرده تا  ۵ /۱میلی متر در جوش های شیاری قابل پذیرش است. مقادیر بیشتر باعث افزایش مخارج و کاهش مقاومت خستگی می گردد. ۱۸-اندازه جوش گوشه (Full size of fillet weld )*** با استفاده از گیج های مخصوص، اندازه جوش گوشه باید کنترل گردد. ۱۹- وقوع ترک(Cracks)**-*** وقوع هر گونه ترک به هر صورت (سطحی یا عمقی )، باعث مردود شدن جوش خواهد بود.
برخی ایرادات جوش که بوسیله بازرسی چشمی مشخص میشوند.
وجود لکه قوس بر روی فلز پایه به خاطر برخوردالکترود که موجب تضعیف فلز پایه و ایجاد ترک احتمالی گرم شده است. وجود چاله انتهایی در خط جوش و احتمال وجود ترک و همچنین پا شش اطراف آن عدم امتزاج کامل فلز جوش با فلز پایه وجود سوراخ در خطوط جوش و فلز پایه وجود سوراخ در خطوط جوش و فلز پایه	بعد و اندازه زیاد خطوط جوش که موجب تضعیف پروفیل شده است.  بریده شدن ورق سخت کننده پای ستون به خاطر جای دادن بلتها وجود لوچگی در خط جوش وعدم ذوب ورق تقویت با IPE واژگونی پروفیل دوبل در اثر وزش باد به دلیل عدم مهار ستونها وجود ترک گرم در اثرجوشکاری بر روی پروفیل مر طوب
خال جوش (tack weld)
آیین نامه AWS مقرر می دارد هر خال جوشی که بعدا جزئی از جوش اصلی می شود باید با همان کیفیت جوش اصلی (شامل هر نوع پیش گرمایش)  جوش گردد. در صورتی که خال جوش هنگام جوش اصلی کاملا ذوب گردد،لزومی به منظور کردن تدابیر خاص در هنگام خال جوش نیست ،مگر اینکه ضخامت ورق ها زیاد بوده و احتمالا ترک خوردگی در آن وجود داشته باشد. در صورت شکست خال جوش، همان تدابیری که برای حفظ سلامت جوش اصلی در قبل گفته شد، باید در هنگام خال جوش رعایت گردد (از جمله پیش گرمایش و شکل زنجیره جوش) توصیه می گردد که برای خال جوش ورق های ضخیمتر از ۲۵ میلی متر، از مصالح جوش کم هیدروژن استفاده گردد. جوشکاری ورق های نازک جوش هایی که ورق نازک را متصل می کنند، به ندرت تمایل به ترک از خود نشان می دهند. حرارتی که در هنگام جوشکاری به ورق انتقال داده می شود و جرم کم ورق، سرعت سرد شدن را کاهش میدهد. این موضوع به علاوه تنش های داخلی کاهش یافته ناشی از نسبت مناسب گلو به ضخامت ورق، و انعطاف پذیری خوب ورق نازک در مقابل انقباض، از شدت تاثیر عوامل ترک دهنده می کاهد. در جوشکاری ورق های نازک، ترک خوردگی تقریبا هیچ وقت مشکل مهمی نمی باشد، مگر اینکه  میزان کربن و آلیاژ فولاد غیر معمولی زیاد باشد. جوشکاری ورق های ضخیم در  کارخانه های نورد فولاد، تمام ورق ها و نیمرخ های فولادی، بعد از نورد در درجه حرارت سرخ، با سرعت نسبتا کمی سرد می شوند.در ورق های ضخیم به علت جرم بیشتر، این سرعت به مرتب کمتر است. برای یک میزان معلوم کربن و آلیاژ، سرعت سرد شدن کمتر، باعث کاهش مقاومت می گردد. برای ضخامت های معمول، کارخانه های نورد مشکلی برای برآورده کردن مشخصات مقاومتی ندارند، لیکن برای تولیدات با ضخامت زیاد ، به خاطر سرعت سرد شدن کمتر، لازم است میزان کربن یا آلیاژ به منظور دستیابی مقاومت مورد نظر، افزایش داده شوند. از آنجایی که جوش در ورق های ضخیم، زودتر از ورق نازک سرد می شود و همچنین ورق ضخیم احتمالا دارای کربن یا آلیاژ بیشتری است، جوش در ورق ضخیم دارای مقاومت بیشتر و شکل پذیری کمتری خواهد بود. برای اتصال ورق های ضخیم روشهای جوشکاری خاص مورد نیاز خواهد بود (مخصوصا برای پاس اول یا پاس ریشه) و احتمالا پیش گرمایش نیز لازم می گردد. هدف از این روش ها، کاهش سرعت سرد شدن جوش و افزایش شکل پذیری آن است.علاوه بر افزایش شکل پذیری، پیش گرمایش ورق های ضخیم، باعث کاهش تنش های انقباضی که در اثر گیر داری درز ایجاد می گردد، می شود. به علت هزینه، پیش گرمایش باید به خوبی تعریف شده باشد. به عنوان مثال، برای جوش گوشه ورق نازک جان به ورق ضخیم بال، پیش گرمایشی جوش لب به لب دو ورق ضخیم با درجه گیرداری زیاد لازم نیست. برای کاهش تنش های انقباضی در جوشکاری ورق های ضخیم، لازم است فاصله  ۸ /۰تا ۶/ ۱میلی متر، بین دو ورق ایجاد گردد. این فاصله را می توان به کمک میلگرد نرمه ایجاد نمود. برش مضرس لبه ها با دندانه هایی درهمین حدود، می تواند تامین کننده این فاصله باشد.
تاثیرات نامطلوب جوش بیش از حد
اضافه جوش،  تمایل به انقباض را افزایش می دهد. هر چیزی که مقدار جوش را کاهش دهد، نظیر کاهش اندازه ساق، کاهش طول  یا استفاده از جوش منقطع، تمایل به انقباض را کاهش خواهد داد. اضافه جوش می تواند با دست به هم دادن یک سلسله اتفاقات، به طور غیر عمدی رخ دهد. طراح ممکن است با منظور کردن قدری اطمینان، اندازه جوش را یک نمره بزرگتر انتخاب نماید. در کارخانه ساخت، سرپرست جوشکاری نیز ممکن است جهت اطمینان را گرفته و اندازه جوش را یک نمره بزرگتر دستور دهد. جوشکار نیز از ترس اینکه جوشش زیر اندازه به دست آید، ممکن است جوش را کمی ضخیمتر اجرا نماید. در نتیجه جوش  ۶ میلی متر تبدیل به ۱۲ میلی متر می شود. با توجه به اینکه افزایش مقدار مصالح جوش متناسب با توان دوم اندازه جوش است، این باعث می شود مقدار مصالح جوش، مخارج، و نیروی انقباض ۴ برابر گردد. تاثیر سرعت زیاد جوشکاری افزایش سرعت جوشکاری می تواند حجم فلز پایه تحت تاثیر حرارت را کاهش داده و در نتیجه انقباض و اعوجاج های ناشی از آن را کاهش دهد. سرعت زیاد را می توان با روشهای جوش اتوماتیک و نیمه اتوماتیک و یا استفاده از الکترود های خاص در جوشکاری دستی به دست آورد. نکته ۱ : جوش  با پاس های بیشتر انقباض عرضی بزرگتری نسبت به جوش با پاس های کمتر به وجود می آورد. نکته ۲: استفاده از الکترودهای ضخیم تر باعث کاهش بیشتر انقباض عرضی می گردد. نکته ۳: ورق های نازک تر از نظر مسائل اعوجاجی و حرارتی مشکل ساز تر از ورق های ضخیم هستند. نکته ۴: استفاده از چکش کاری و ایجاد حرارت توسط شعله مشعل برش دو راهی است که می توان برای رفع انقباض های جوشکاری به کار برد.(چکش کاری زیاد باعث کم شدن خواص شکل پذیری فولاد می باشد) نکات مهم جوشکاری ۱- در جوش های گوشه ، جوش محدب ضخامت گلوی بزرگتری نسبت به جوش مقعر دارد در نتیجه جوش محدب با مصرف مصالح جوش کمتر مقاومت بزرگتری از جوش مقعر دارد. ۲- در جوش های گوشه یک پاسه جوش مقعر تمایل بیشتری برای ترک خوردگی دارد بنابراین جوش های گوشه یک پاسه را به صورت محدب باید انجام داد (در جوش های گوشه چند پاسه فقط پاس اول لازم است به صورت محدب اجرا گردد) ۳- در جوشهای شیاری چون پاس اول (جوش ریشه ) کربن یا آلیاژ بیشتری از فلز پایه کسب می کند شکل پذیری آن کمتر از سایر پاس ها می باشد بنابراین چنانچه این جوش به صورت مقعر اجرا گردد امکان ترک خوردگی در آن بیشتر خواهد شد.افزایش ضخامت گلوی پاس اول احتمال وقوع ترک در آن را کاهش می دهد. استفاده از الکترود کم هیدروژن نیز احتمال وقوع ترک را کاهش می دهد. در نهایت استفاده از پیش گرمایش نیز می تواند احتمال وقوع ترک را کاهش دهد.اگر پاس های بعدی به طور قابل توجهی عریض یا مقعر باشند احتمال وقوع ترک در امتداد آنها نیز وجود دارد بنابراین به جای استفاده از نوار های عریض و مقعر،  پاس های جوش بهتر است به صورت نوارهای پهلو به پهلو با عرض کمتر و تحدب بیشتر اجرا گردد.
جزئیات جوش شیاری با نفوذ نسبی ۱- استفاده از جوش شیاری با نفوذ نسبی تحت بارهای کششی عمود بر امتداد درز که به علت اثر دینامیکی ایجاد گسیسختگی های خستگی می نمایند، مجاز نیست. در چنین جوش هایی وقتی که درز فقط از یک سمت جوش می شود، باید تدابیری جهت جلوگیری از دوران قطعات، اتخاذ گردد. ۲- حداقل بعد گلوی ( ضخامت گلوگاه ) جوش شیاری با نفوذ نسبی، حداقل اندازه جوش های شیاری با نفوذ نسبی، با درز ساده، نیم جناغی، لاله ای ، نیم لاله ای، و لب گرد ( یک طرفه یا دو طرفه )  مطابق جدول می باشد. جوش گوشه ای که در دو طرف صفحه فصل مشترک دو قطعه داده می شوند، باید در گوشه متوقف شده و نباید به هم متصل شوند. قلاب انتهایی جوش های دو طرف نبشی های جان، نبشی های نشیمن، براکت ها و موارد مشابه باید به اندازه دو برابر اندازه اسمی جوش، در انتها به عنوان قلاب برگشت داده شود.
آزمایش های غیر مخرب جوش N.D.T (بNon -Destructive Test)
این آزمایش ها پس از اتمام جوشکاری علاوه بر بازرسی چشمی صورت می گیرند: ۱- بازرسی چشمی (VT) رVisual inspection testing 2- آزمایش مایع نافذ (PT) رPenetrant inspction testing 3- آزمایش ذرات مغناطیسی (MT) رMagnetic Particle testing 4- آزمایش فراصوتی (uT)رultrasonic testing 5- آزمایش پرتو نگاری (RT)رRadiographic inspection testing
تعمیر عیوب جوش
جوشهای مردود را می توان تعمیر نمود و یا تمام آنرا برداشته و مجددا بطور کامل جوش شود. معیار پذیرش جوش تعمیر شده مطابق جوشهای اصلی بوده و با همان روش باید مورد آزمایش قرار گیرد روشهای تعمیر عیوب بقرار است: - جهت تعمیر روی هم افتادگی و تحدب بیش از حد، جوش اضافی باید به روش باید به روش مناسبی برداشته شود معمولا سنگ زده میشود. - تقعر بیش از حد، حوضچه چاله جوش، کمبود در اندازه جوش و بریدگی کنار جوش را باید با جوشکاری تکمیلی کمبود ضخامت را جبران نمود. - ذوب ناقص، تخلخل بیش از حد و حبس سر باره را باید در قسمت های مشکوک با سنگ برداشته و مجدد جوش داد. - ترک در جوش یا فلز پایه : در این حالت عمق نفوذ ترک را باید به کمک آزمایش های مناسب (UT) تعیین نمود و تا ۵۰mm  از دوطرف ترک برداشته شده و مجددا جوشکاری شود . - لکه قوس باید با سنگ فرز برداشته شود. آشنایی با چند اصطلاح ·       دستوالعمل جوشکاری (WPS)رWelding Procedure Specification ·       ارزیابی دستورالعمل جوشکاری (PQR)رProcedure Qualification Record ·       ارزیابی تشخیص صلاحیت (ارزیابی جوشکاری)(PQT)رProcedure Qualification Test HAZ چیست؟ Heat affected zone (ناحیه تحت اثر حرارت یا ناحیه تفتیده)