ذوب ناقص جوش یا Lack Of Fusion چیست؟

یکی از مهم‌ترین فجایع مهندسی تاریخ واژگونی سکوی نفتی الکساندر کیلند است. این واقعه در سال 1980 اتفاق افتاد و موجب فوت 123 سرنشین شد. جالب است بدایند که علت این حادثه به دلیل ذوب ناقص در محل جوشکاری بود. سازه‌های جوشکاری ممکن است عیوب متعددی داشته باشند که در نمای بیورن یا داخلی سازه نمایان شود. یکی از مهم‌ترین عیوب جوشکاری، ذوب ناقص است. در این مقاله همراه ما باشید تا به بررسی کامل ذوب ناقص و راه‌های پیشگیری از آن بپردازیم. در این مقاله به ارائه دانش نامه کاملی راجع به ذوب ناقص جوش می‌پردازیم. همچنین بررسی می‌کنیم که کدام یک از فرایند‌های جوشکاری بیشتر مستعد این شرایط هستند. چه موقعیت‌هایی از جوشکاری و چه خواص فیزیکی در موادی باعث ذوب جوش ناقص می‌شود. در ادامه همراه ابزار جوش و برش وینر باشید تا به بررسی کامل ذوب ناقص جوش بپردازیم.

 ذوب ناقص جوش (LOF) چیست؟

ذوب ناقص جوش (Lack Of Fusion) که به اختصار LOF نامیده می‌شود یکی از جدی‌ترین نقایص جوش است. این امر سبب رخداد شکاف می‌شود. با این حال، هیچ روش غیر مخرب کارآمدی برای کشف آن در دسترس نیست. این عیب اغلب در مفصل جوش رخ می‌دهند. بنابراین بسیاری از خرابی‌های یک ساختار جوش داده شده به دلیل‌عدم کشف ذوب در اتصالات جوش داده شده رخ می‌دهد.

اگرعدم ذوب جوش و ترک‌های جوش با هم مقایسه شود، بدیهی است که توجه بیشتری به ترک‌ها نسبت به‌عدم ذوب جوش مبذول می‌شود، اگرچه‌عدم همجوشی نیز به همان اندازه یک نقص جدی است. در جوشکاری مقالات بیشماری راجع به  ترک جوش وجود دارد، اما تعداد کمی از آن‌ها راجع به‌عدم همجوشی صحبت می‌کند. فقط در برخی از اسناد قدیمی مؤسسه بین المللی جوش، گزارش‌هایی راجع به ذوب ناقص جوش یافت می‌شود. با مطالعات انجام شده مشخص شد که‌عدم همجوشی اغلب در کجا اتفاق می‌افتد، تحت چه شرایطی شکل می‌گیرد و چگونه می‌توان آن را تشخیص داد.   انواع مختلف ذوب جوش ناقص در گروه‌های مشخص دسته‌بندی شده‌اند، برخی از این گروه‌ها عبارتند از: اجزاء غیر فلزی و انواع خالص‌عدم وجود ذوب که با آزمایش غیر مخرب قابل تشخیص نیستند.

تعریف عدم همجوشی یا ذوب ناقص جوش

در فرایند جوشکاری، نقاط ناقص ذوب شده، به نام‌عدم همجوشی، وجود دارد. جوشکاری می‌تواند فاقد اتصال با فلز مادر یا یک مهره جوش قبلی باشد. فرم‌های اتصال چسبندگی، در موارد خاص می‌تواند نسبتاً قوی باشند. این‌ها تقریباً شبیه به یک مفصل پیچ خورده یا مفصلی هستند که در متالیزاسیون شکل گرفته‌اند. پیدا کردن ذوب‌های ناقص جوش خالص‌تر، بسیار دشوار‌تر است.

با توجه به موقعیت ذوب جوش ناقص، سه نوع فقدان ذوب می‌تواند وجود داشته باشد.

1. عدم همجوشی دیواره جانبی
2. عدم وجود ذوب بین مرحله‌ای
3. عدم همجوشی در ریشه جوش

با توجه به  ظاهر شکستگی جوش، یکی از دلایل‌عدم همجوشی به دلیل اجزاء اکسید ذوب نشده است و علت دیگرعدم همجوشی به دلیل اجزاء اکسید ذوب شده است. ذوب ناقص جوش، به دلیل اجزاء اکسید ذوب شده از اکسیدها و اجزاء غیر فلزی تشکیل شده است. ذوب ناقص، که در سه نوع وجود دارد و در یک استاندارد متمایز می‌شوند نباید باعدم نفوذ جوش اشتباه گرفته شوند. نقص واقع در سطح جوش، توسط یک بازرسی بصری به طور مؤثر تشخیص داده می‌شود. با این وجود، عدم نفوذ در داخل جوش با روش‌های بازرسی اشعه ایکس یا اولتراسونیک قابل تشخیص است.

با توجه به امکان تشخیص شناسایی ذوب ناقص، انواع مختلف ذوب ناقص جوش را می‌توان به دو گروه طبقه‌بندی کرد، یعنی گروهی که ذوب ناقص، شامل حفره‌ها یا اجزاء غیر فلزی است که با روش‌های غیر مخرب قابل تشخیص است و دیگری زمانی که ذوب ناقص جوش هیچ گونه ناپیوستگی در ماده را نشان نمی‌دهد زیرا این یک نقص ساختاری است و بنابراین با روش‌های غیر مخرب قابل تشخیص نیست.

 ویژگی‌های ذوب ناقص جوش (LOF)

در معاینات متالوگرافی مشخص شد که در یک جوشکاری می‌توان سه نوع ذوب ناقص را یافت:

1. عدم همجوشی خالص یاعدم همجوشی به دلیل اجزاء اکسیده ذوب شده
2. عدم وجود ذوب
3. عدم همجوشی متشکل از اجزاء غیر فلزی

فقدان همجوشی یک نقص ساختاری است. در این حالت فلز مذاب به فلز والد می‌چسبد یعنی که در حین جوشکاری به اندازه کافی ذوب نشده است. در این حالت یک اتصال بین فاز جامد و مایع تشکیل می‌شود. این نوع‌عدم همجوشی را نمی‌توان با روش‌های آزمایش غیر مخرب تشخیص داد، بلکه باید یک بازرسی میکروسکوپی وجود داشته باشد. برای اینکار یک بازرسی دقیق میکروسکوپی با بزرگنمایی ۵۰ برابر می‌تواند مفید باشد. نمونه‌ای ازعدم همجوشی خالص در شکل ۱ نشان داده شده است.

به دلیل فشارهای داخلی ایجاد شده در هنگام انجماد و خنک شدن جوش، صورت های چسبیده به یکدیگر از هم جدا می شوند و یک حفره با عمق حدود صد میلی متر، تشکیل می شود. این شکاف در جوش بسیار شبیه ترک است. با این وجود می تواند با روش های آزمایش غیر مخرب آن را تشخیص داد. تشخیص چنین شکلی از ذوب ناقص دشوار است. نمونه ای دیگر از ذوب ناقص جوش در شکل 2 نشان داده شده است.

در جایی که عدم همجوشی وجود دارد، غالباً اکسیدها و اجزاء غیر فلزی نیز وجود دارند. چنین موردی در شکل 3 نشان داده شده است. اگر لایه اکسید ذوب نشود، اجزاء به طور یکنواخت در کل سطح جوش ناقص توزیع می شوند. اگر ذوب شوند، اجزاء غیر فلزی به شکل کروی در می آیند.

 محل ذوب ناقص جوش

عدم همجوشی یک نقص مسطح است. ممکن است در لبه فلز والد یا بین دفعات اجرا ظاهر شود. عدم همجوشی بین فلز والد و فلز جوش با صورت صاف خود را نشان می‌دهد. با این حال، ذوب ناقص بین دفعات اجرایی، با شکل نامنظم خود را نشان می‌دهد. معمولاً ذوب ناقص جوش در جوش داخلی وجود دارد. به ندرت به ریشه می‌رسد.

راه‌های پیشگیری از ایجاد ذوب ناقص جوش

همانطور که گفته شد، تشخیص ذوب ناقص جوش به سختی انجام می‌شود. به همین دلیل بهتر است که با انجام چند فرآیند ساده از ایجاد ذوب ناقص جوش جلوگیری کرد. در ادامه به بررسی برخی از فرآیندهای جلوگیری از ایجاد ذوب ناقص جوش می‌پردازیم:

ورودی گرمای با حرارت بالا

گرمای کم جوشکاری منجر به همجوشی ضعیف می‌شود. می‌دانیم ورودی گرما، از ارتباط ولتاژ جوش، جریان و سرعت حرکت است. این موضوع ارتباط مستقیم با جریان و ولتاژ و معکوس سرعت حرکت الکترود دارد. تنظیمات ولتاژ / جریان پایین، گرمای کافی را تأمین نمی‌کند. از طرف دیگر حرکت بیش از حد سریع نیز، همین مشکل را ایجاد می‌کند. حداکثر جریان مجاز را تنظیم کرده و فلز جوش را با سرعت متوسط ​​جوش دهید.  در این قسمت مهارت جوشکار می‌تواند کمک کننده باشد.

حذف اکسید

اتصالات جوش را می‌توان در معرض آلودگی جو قرار داد. هر ذره و یا حضور اکسید ناخواسته ممکن است مانع از روند همجوشی شود و به خصوصیات جوش آسیب برساند. بنابراین توصیه می‌شود که هرگونه پوشش خارجی روی مفصل جوش را جدا کنید.

زاویه های صحیح

زاویه بین الکترود و کار نقش مهمی در دستیابی به بهترین کیفیت دارند. اطمینان حاصل کنید که زاویه الکترود مناسب باشد ​​زیرا جابجایی نادرست الکترود باعث می‌شود تا جوش مایع، باعث فعالیت نادرست قوس شود.

جهت مهره جوش

قرار گرفتن اشتباه دانه‌های جوش در امتداد دیواره مشترک باعث ایجاد شکاف بین آن‌ها می‌شود. بزرگ شدن شکاف ممکن است به‌عدم همجوشی منجر شود. یک جوشکار باید به اندازه کافی آموزش داده شود، تا مهره‌ها را در جای مناسب قرار داده و از ترکیب کامل جوش در امتداد دیواره جانبی اطمینان حاصل کند.

آماده سازی لبه

لبه خوب آماده بخش مهمی از جوشکاری کامل است. اگر قطعات متصل شده در یک صفحه قرار گرفته نشوند، در صفات ریشه تغییر ایجاد می‌شود. علاوه بر این اگر صورت ریشه خیلی بزرگ باشد، فلز جوش به طور کامل در ریشه نمی‌تواند ذوب شود. این مشکل را با تهیه لبه صورت کوچک ریشه برطرف کنید.

ولتاژ و القاء صحیح

در طول حالت اتصال کوتاه در فرآیند MIG / MAG، القاء ممکن است از حد معینی فراتر رود که می‌تواند باعث مشکلات شدید همجوشی شود. میدان مغناطیسی تولید شده به دلیل القای بی‌حرکت، در برابر جریان جوش مقاومت می‌کند تا افزایش یابد. در این حالت فلز در نوک سیم جوش به اندازه کافی گرم نمی‌شود و نمی‌تواند با فلز والد ذوب شود. تنظیم مناسب ولتاژ و القا برای جلوگیری از پاشش وعدم همجوشی لازم است، زیرا القای بیش از حد پایین نیز باعث پاشش شدید جوش می‌شود. استفاده از تجهیزات مدرن جوشکاری با منبع برق پیشرفته در این حالت توصیه می‌شود.

تشخیص ذوب ناقص جوش با روش‌های آزمایش غیر مخرب

همانطور که قبلاً نیز گفته شد، روش‌های آزمایش غیر مخرب که معمولاً در آزمایش اتصالات جوش داده شده مورد استفاده قرار می‌گیرند، در تشخیص نقایص ذوب بی‌اثر هستند. در آزمایشات معمول، معمولاً فقدان ذوب تشخیص داده نمی‌شود. در صورت تشخیص ذوب ناقص در جوش، روش‌های آزمایش مورد استفاده باید بطور مناسب تطبیق داده شوند. باید به تمام نشانه‌ها از جمله مواردی که محتمل‌تر است، توجه شود.

باید در نظر گرفت که‌ عدم همجوشی ممکن است در جوش قوس الکتریکی گاز محافظ با یک الکترود مصرفی و جوشکاری گازی ظاهر شود. احتمال ظهورعدم همجوشی در جوشکاری‌های با موقعیت سراشیبی بسیار زیاد است. بدست آوردن اطلاعات در مورد ساختار جوش و شرایط جوشکاری قبل از جوشکاری بسیار مفید است.

معاینه رادیوگرافی، تشخیص انواع بزرگ و متمایز از ذوب ناقص جوش که در آن اجزاء و حفره‌هایی با اندازه قابل توجهی وجود دارد، را امکان‌پذیر می‌کند. در معاینات باید به کلیه نقایص موجود در خط همجوشی و بین مسیرهای انفرادی توجه شود. روشهای آزمایش رادیوگرافی برای تشخیص‌عدم همجوشی مناسب نیستند.

برای تشخیص ذوب ناقص جوش، معاینه اولتراسونیک مناسب‌ترین روش‌های آزمایش غیر مخرب موجود است. انواع ذوب ناقص جوش به استثنای ذوب ناقص خالص، با این روش قابل تشخیص است. تحقیقات ما نشان می‌دهد که نقوص بزرگ و قابل توجه در ذوب ناقص جوش، علائم اولتراسونیک ضعیفی را نشان می‌دهد که در عمل نقص قابل قبول جزئی محسوب می‌شود. انعکاس ضعیف قابل ملاحظه‌ای از امواج فراصوتی به دلیل زیر اتفاق می‌افتد:

سطوح چسبیده شامل تعدادی نقص کوچک است که به دلیل ذوب ناقص خالص منتقل می‌شود. عدم همجوشی واقع در لبه‌های جوش، با زاویه بازتاب امواج آلترازونیک همزمان است.

به دلیل موارد فوق، علائم ضعیف و تکرار کننده نیز باید هنگام بازرسی از جوش‌هایی که در آن‌ها ذوب ناقص مشکوک است، مورد توجه قرار گیرند. امواج التراسونیک باید در صورت امکان، عمود بر صورتهای چسباننده باشند. می‌توان تصور کرد که‌عدم همجوشی ممکن است در لبه فلز والد ظاهر شود. در شرایطی که دسترسی به امواج الترازونیک از هر چهار طرف امکان‌پذیر باشد، از مسیر مستقیم، استفاده می‌شود. معاینه فقط از طریق لایه پوششی قابل انجام است. روش‌های تست نفوذ عمدتاً هنگام اطمینان از چسبندگی اتصالات جوش داده شده استفاده می‌شود، به عنوان مثال در تست مخازن.

سخن پایانی

عدم همجوشی معمولاً تقصیر فرد جوشکار است. با نظارت بر روند جوشکاری، یک ناظر با تجربه می‌تواند ذوب ناقص را پیدا کند. باید به موقعیت حوضچه جوش توجه کرد که نباید از قوس جلوتر بیفتد و شیار جوش را پر کند. باید توجه داشت که آیا جوشکار به اندازه کافی لبه‌های مفصل را ذوب می‌کند. ذوب ناقص توسط بازرسی بصری در هنگام جوشکاری با موفقیت قابل تشخیص است. بازرسی بصری پس از جوشکاری روشی کارآمد نیست. از اینکه این مقاله را مطالعه کردید متشکریم. منتظر نظرات و پیشنهادات شما هستیم.

سوالات متداول

در انتها به بررسی سوالات متداول پیرامون عدم همجوشی می‌پردازیم:

منابع : ndt – weldpedia – onestopndt