10 مشکل جوشکاری سازه فولادی و عیب یابی کامل

1. مزایا و معایب اتصالات فولادی جوش داده شده

اتصال جوش پرکاربردترین شکل اتصال برای سازه های فولادی مدرن است، اما دارای مزایا و معایب ذاتی است که باید در طراحی به طور کامل در نظر گرفته شود:

مزایای اصلی

1. طرح ساختاری ساده، بدون برش سوراخ پیچ، حفظ سطح مقطع کامل، میزان استفاده بالاتر از فولاد

2. استحکام کلی بالا و عملکرد هوابند خوب، مناسب برای کانتینر، خط لوله و قطعات ساختاری مهر و موم شده

3. فرآیندهای جوشکاری متنوع از جمله SAW، MIG/MAG و MMA، جوشکاری رباتیک خودکار آسان برای تولید انبوه

4. شکل اتصال انعطاف پذیر، قادر به اتصال ساختاری نامنظم پیچیده است

معایب کلیدی و خطرات پنهان

1. گرمایش ناهموار مناطق متاثر از گرما (HAZ) را تشکیل می دهد که ساختار دانه های فلزی را تغییر می دهد و باعث شکنندگی موضعی می شود.

2. تنش کششی پسماند زیاد و تغییر شکل دائمی پس از سرد شدن، کاهش ظرفیت باربری اعضای فشاری

3. حساسیت به ترک بالا؛ ترک های داخلی ریز به راحتی تحت بار منبسط می شوند که منجر به شکست کلی سازه می شود

4. خطر شکنندگی سرد در دمای پایین، نامناسب برای سازه های خارج از منزل با دمای بسیار پایین بدون بهینه سازی فرآیند

2. استاندارد ارزیابی جوش پذیری فولاد و کربن معادل

جوش‌پذیری فولاد تعیین می‌کند که آیا می‌توان جوش‌های بدون نقص با کیفیت بالا را در شرایط ساختمانی معمولی به دست آورد، که عمدتاً تحت تأثیر ترکیب شیمیایی، فناوری نورد و ضخامت صفحه است.

معادل کربن (Ceq) شاخص ارزیابی اصلی است:

• ارزش Ceq پایین: تمایل به سخت شدن کم، جوش پذیری عالی، بدون نیاز به پیش گرمایش برای صفحات نازک

• ارزش Ceq بالا: خطر سخت شدن شدید، مستعد ترک های سرد. پیش گرمایش اجباری و خنک کننده آهسته برای صفحات ضخیم مورد نیاز است

طراحان باید قبل از فرموله کردن روش های جوشکاری معادل کربن را محاسبه کنند تا با دمای پیش گرمایش، سیم جوش و مواد شار مطابقت داشته باشد.

3. تنش و تغییر شکل پسماند جوشکاری: مکانیسم تولید و اقدامات کنترل

جوشکاری یک چرخه گرمایش و خنک‌کننده سریع ناهموار است: ناحیه جوش به شدت تحت دمای بالا منبسط می‌شود در حالی که فلز پایه سرد باقی می‌ماند، توسط فولاد اطراف در طول خنک‌شدن مهار می‌شود، تنش انقباض باقیمانده طولی و عرضی و تغییر شکل خمش/پیچش ساختاری ایجاد می‌کند.

اقدامات بهینه سازی طراحی

1. طرح جوش را پراکنده کنید، برای جلوگیری از تمرکز تنش از تقاطع سه بعدی چند جوش اجتناب کنید.

2. اندازه جوش اضافی را کاهش دهید، بار جوش را به طور منطقی کنترل کنید

3. برای جدا کردن جوش های ثانویه و جلوگیری از تنش انقباضی روی هم، سوراخ های تسکین دهنده را در موقعیت های تقاطع سفت کننده تنظیم کنید.

روشهای کنترل فرآیند در محل

1. توالی جوش را بهینه کنید: جوش پرش، جوش پشت قطعه‌ای، جوش چند پاس لایه‌ای برای متعادل کردن نیروی انقباض

2. تغییر شکل معکوس از پیش تنظیم شده برای مقابله با انقباض جوش طبیعی

3. پیش گرمایش را قبل از جوشکاری و تعدیل پس از گرما انجام دهید تا تنش پسماند داخلی از بین برود

4. سه فرآیند اصلی جوشکاری برای ساخت سازه های فولادی

1) جوشکاری قوس فلزی دستی (MMA)

هزینه تجهیزات کم، عملیات انعطاف پذیر در موقعیت کامل برای اجزای پیچیده کوچک. پوشش میله جوشکاری سرباره و گاز محافظ تولید می کند تا هوا را جدا کند. معایب: راندمان کم، شکل دهی دستی ناپایدار، عمدتاً برای مونتاژ در محل و جوشکاری تعمیر استفاده می شود.

2) جوشکاری زیر آب (SAW)

قوس تحت شار دانه‌ای، گرمای متمرکز، نفوذ عمیق، حداقل تغییر شکل، راندمان فوق‌العاده بالا برای جوش‌های مستقیم و بلند ضخیم می‌سوزد. به طور گسترده برای پرتو H، اتصال صفحات فولادی بزرگ در کارخانه ها، فقط جوشکاری مسطح/افقی مناسب با وسایل کمکی استفاده می شود.

3) جوشکاری قوس فلزی با گاز (GMAW/MIG/MAG)

گاز محافظ حوضچه مذاب، قوس پایدار، سطح جوش صاف را جدا می کند، از جوشکاری تمام موقعیت پشتیبانی می کند. دو حالت عملکرد:

• جوش فشاری (به جلو): نفوذ کم عمق، مهره پهن پهن، قالب گیری زیبا

• جوشکاری درگ (به عقب): نفوذ عمیق، تقویت باریک بالا، برای جوشکاری ریشه صفحه ضخیم

5. نمادهای جوشکاری استاندارد و قوانین کد مشترک/جیب

نمادهای بین المللی جوشکاری یکپارچه ارتباطات بین طراحان، تکنسین ها و بازرسان را یکسان می کند و موقعیت جوش، فرم اتصال و نوع شیار را پوشش می دهد:

1. کد موقعیت جوش: F (مسطح)، H (افقی)، V (عمودی)، O (بالا)

2. کد اصلی مفصل: B(Butt)، T(T-joint)، C(Corner)، L(Lap)، X(Cross)

3. کد شیار: I، V، X، K، U، J (شیار U/J برای صفحات با ضخامت بیش از 50 میلی متر)

6. شش دسته عمده عیوب جوشکاری فولاد، علل و راه حل های تعمیر

تمام عیوب جوش به طور مستقیم ایمنی سازه را کاهش می دهند. در زیر متداول ترین عیوب در کارگاه های فولادی آورده شده است:

1) ترک ها (ترک داغ و ترک سرد)

• ترک داغ: گرمای بیش از حد جوشکاری، محتوای ناخالصی بالا، تنش انقباض متمرکز

• ترک سرد: فولاد معادل کربن بالا، پیش گرمایش ناکافی، سرعت خنک کننده سریع

• تعمیر: سوراخ های توقف ترک را در هر دو انتها دریل کنید، فلز ترک خورده را کاملاً جدا کرده و دوباره جوش دهید

2) حفره ها (تخلخل و حفره انقباض دهانه)

ناشی از زنگ زدگی/روغن روی سطح قطعه کار، مواد مصرفی جوشکاری مرطوب، سرعت حرکت بیش از حد. لایه متخلخل را بردارید و جوشکاری پچ را انجام دهید.

3) آخال های جامد (شامل سرباره و گنجاندن تنگستن)

جوشکاری چند لایه بدون تمیز کردن سرباره، جریان جوشکاری بسیار کم. قبل از جوشکاری مجدد، ناحیه درگیر را حفر کنید.

4) عدم فیوژن / عدم نفوذ

سرعت سفر خیلی سریع، شکاف شیار باریک، حرارت ورودی جوش کم. جوشکاری پشت و دو طرفه برای اتصالات بحرانی.

5) اشکال در شکل (زیر برش، همپوشانی، ناهماهنگی)

زاویه تفنگ نامناسب، جریان/ولتاژ نامناسب. محل معیوب را آسیاب کنید و جوش تعمیر لوازم آرایشی و بهداشتی.

6) رایت از طریق، سرریز مهره جوش

جریان جوش بیش از حد، صفحه پایه نازک، سرعت حرکت بسیار کم. پس از برداشتن فلز اضافی آن را پر و جلا دهید.

7. اقدامات پیشگیرانه برای پارگی لایه ای صفحات فولادی ضخیم

پارگی لایه در اتصالات T/cross با ضخامت صفحه ≥20 میلی متر رخ می دهد که توسط تنش انقباضی کششی جهت ضخامت ایجاد می شود. طرح های بهینه سازی استاندارد:

1. برای کاهش حجم جوش و نیروی انقباض، شیار V/K باریک را بکار ببرید

2. استفاده از شیار دو طرفه متقارن به جای شیار نامتقارن یک طرفه

3. برای انتقال تنش کششی، انتهای فولاد تحت تنش را از ناحیه جوش خارج کنید

4. اتصالات متقاطع را با قطعات انتقال فولاد ریخته گری جایگزین کنید تا از برهم نهی تنش چند جهته جلوگیری شود

8. دو فناوری اصلی بازرسی کیفیت جوش

1) بازرسی بصری (VT)

بازرسی مرحله اول: اندازه جوش، سطح زیرین، ترک، تخلخل، ناهماهنگی را با چشم غیر مسلح یا ذره بین بررسی کنید. همه پروژه ها باید قبل از تشخیص عیب داخلی بگذرند.

2) آزمایش غیر مخرب (NDT)

1. تست اولتراسونیک (UT): جریان اصلی بازرسی عیب داخلی، تشخیص سریع، هزینه کم، موقعیت و عمق عیب را از طریق شکل موج قضاوت می کند، که به طور گسترده برای بازرسی سازه های فولادی در محل استفاده می شود.

2. تست رادیوگرافی (RT): اشعه X/γ به جوش نفوذ می کند تا تصاویر عیب را روی فیلم ایجاد کند، شناسایی دقیق نوع نقص. اشعه ایکس برای صفحات زیر 30 میلی متر؛ اشعه γ برای اجزای فوق ضخیم.

9. استاندارد پذیرش برای بازرسی نمونه گیری تصادفی جوش

مهندسی سازه های فولادی از قوانین قضاوت نمونه گیری یکپارچه پیروی می کند:

1. نرخ نامشخص ＜2٪: پذیرش کل پاس های دسته ای

2. نرخ نامشخص ＞5٪: کل دسته رد شد، بازرسی کامل مورد نیاز است

3. نرخ نامشخص 2% ~ 5%: آزمون نمونه گیری دوگانه. ≤3% مجموع پاس های فاقد صلاحیت، در غیر این صورت رد می شود

4. هر ترک شناسایی شده: دوبار بازرسی. ترک ثانویه پیدا شد ← بازرسی کامل تمام جوش ها

10. نتیجه گیری

جوشکاری سازه های فولادی شامل کنترل سیستماتیک از طراحی طراحی، انتخاب مواد، فرآیند جوش تا بازرسی پس از بازرسی است. بهینه سازی هدفمند چیدمان جوش، پارامترهای پیش گرمایش، توالی جوش و استانداردهای بازرسی می تواند بیش از 95 درصد از عیوب رایج از جمله تغییر شکل، ترک و پارگی لایه را از بین ببرد. رویه های استاندارد ساخت و ساز تضمین اصلی ایمنی سازه بلند مدت هستند.

اگر به طرح های فرآیند جوشکاری سفارشی، عیب یابی یا تبدیل جوش رباتیک برای ساخت فولاد نیاز دارید، با مهندسان حرفه ای تماس بگیرید Heavth.com برای پشتیبانی فنی تمام مراحل.