پاورپوینت-آموزش جوشکاری در زیر آب- در30 اسلاید-powerpoint-ppt

دسته بندي : فنی و مهندسی » مکانیک

اثر آب بر فرآیند های جوشکاری
فرآیند های قوسی در آب دریا نسبت به آب شیرین، قوس نرمتر و پایدارتری دارند که به علت وجود یون های پایدار کننده قوس در آب دریا می باشد. این یون ها از تجزیه نمک ها در قوس حاصل می شود. عمق آب یا فشار نیز اثر قابل توجهی دارد. افزایش فشار باعث می شود که قوس متمرکز شده و دمای هسته قوس افزایش یابد. در نتیجه میزان نفوذ و هم چنین سرعت انتقال حرارت به اطراف بالا می رود. با توجه به این شرایط شدت جریان در مقایسه با جوشکاری در هوا حدود 20 الی 25 درصد بیشتر در نظر گرفته می شود. هم چنین به خاطر افت قابل توجه ولتاژ به خاطر طولانی بودن کابل ها، توان بیشتری در دستگاه ها و تجهیزات در نظر گرفته می شود.
به خاطر تمرکز حرارتی در قوس مقداری از آب های اطراف قوس تجزیه شده و حباب های پایدار در اطراف قوس ایجاد می کنند. این حباب ها اثرات متفاوتی بر جوش دارند، از جمله می توانند به عنوان گاز محافظ برای قوس عمل کنند. از طرفی، گاز موجود در حباب ها منبع اصلی تخلخل در جوش نیز می باشد. به خاطر دمای بالای قوس، مقداری از هیدروژنموجود به صورت اتمی در می آید. این هیدروژن پس از جذب ممکن است باعث ایجاد ترک سرد هیدروژنی در جوش یا منطقه کنار جوش شود.
به منظور بررسی دقیق تر تاثیر آب بر فرآیندهای جوشکاری بد نیست مقایسه بین جوشکاری زیر آب با جوشکاری در هوا انجام شود:
1- سرعت جوشکاری در این دو حالت فرق چندانی با هم ندارد.
2-در هر دو محیط، شدت جریان را می توان مهمترین متغیر موثر بر نفوذ در نظر گرفت. محیط جوشکاری و اندازه الکترود اثر کمرنگ تری دارند.
3- نفوذ ناقص و بریدگی کنار جوش جزء رایج ترین عیوب حاصل هستند.
4- ابعاد جوش در دو حالت فرق چندانی با هم ندارد. شکل کلی جوش نیز از این اصل پیروی می کند. بنابراین اثرات بحرانی آب در این مورد کمرنگ جلوه می کند.
5- در ولتاژ ثابت، جوشکاری زیر آب نیاز به شدت جریان بیشتری دارد.
6- در جوشکاری زیر آب درصد مواد موجود در مخلوط گازی اطراف قوس (حباب هایی تشکیل شده) در حال تغییر است. دلیل آن گرمای حاصل از قوس و تبخیر آب و نیز خارج شدن حباب های بخار و گاز از آب است که فرکانس خروجی آن ها حدودا 15 حباب در ثانیه است.
7- در جوشکاری زیر آب فشار در مخلوط گازی با فشار اطراف خود برابر است، یعنی با افزایش عمق این فشار هم زیاد می شود.
8- با توجه به این که هدایت حرارتی در آب 25 برابر و ظرفیت گرمایی ویژه آب نیز 3500 برابر هوا است، جوش و منطقه تحت تاثیرش در محیط آب به سرعت سرد می شوند.
نکته مهم حرکت دائمی حباب های گاز و بخار آب به سمت بالا و تاثیر این پدیده بر تعادل قوس است. الکترود های بدون پوشش و سیم جوش های معمولی به هیچ وجه در زیر آب کارآیی ندارند. برای بالا نگهداشتن کیفیت جوش باید مواردی چون جرقه زدن، برقراری قوس الکتریکی، تعادل در قوس و آرام بودن پیشرفت مذاب در جوش را تضمین کرد. در مورد گاز هیدروژن نیز باید گفت که درصد آن در مخلوط حباب های گاز – بخار آب که از سوختن الکترود به وجود می آید، 70 درصد است از نظر قطب ها هم، در قطب مثبت یون های منفی کلر و در قطب منفی یون های مثبت نظیر H+ و Na+ مشاهده می گردند.
به دلیل بالاتر بودن سرعت سرد شدن جوش در آب نسبت به هوا، جنس فلز جوش باید حساسیت کمتری نسبت به حفره انقباضی و سخت شدن در اثر سریع سرد شدن داشته باشد. در فولادهای فریتی استحکام کششی خط جوش به دلیل سختی زیاد بالاتر از استحکام کششی قطعه اصلی است، ولی به دلیل نفوذ هیدروژن، چکش خواری خیلی پایینتر است. طبق روابط تجربی استحکام کششی خط جوش زیر آب باید حدود 80 درصد مقاومت در هوا و تغییر طول نسبی آن نیز 50 درصد فلز جوش در هوا باشد.   

تقسیم بندی روش های جوشکاری زیر آب
جوشکاری زیر آب از نظر محیط اطراف جوش به دو دسته جوشکاری در حالت تر و جوشکاری در حالت خشک تقسیم می گردد. عمده تحقیقات در مورد این دو روش از سال 1960 میلادی صورت گرفته است. مهمترین فرآیندهای جوشکاری که در حالت مرطوب مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از:
1- جوشکاری قوسی با الکترود دستی
2- جوشکاری قوسی با گاز محافظ
3- جوشکاری اصطکاکی
4- جوشکاری قوس پلاسما
5- جوشکاری زائده ای
6- جوشکاری انفجاری
7- جوشکاری قوس با الکترود توپودری (FCAW)
8- جوشکاری ترمیت
فرآیند های جوشکاری خشک نیز به دو گروه عمده تقسیم می گردند:
1- جوشکاری تحت فشاری معادل فشار هیدرواستاتیک آب
2- جوشکاری تحت فشار اتمسفری

در نوعی از جوشکاری زیر آب که به جوشکاری با منطقه جزئی خشک شده معروف است حالتی بین خشک و تر وجود دارد. در این روش قسمتی از سیستم شامل قوس و قسمت هایی از قطعه کار است به وسیله محفظه کوچکی از گاز پر شده و از آب جدا می شوند؛ ولی جوشکار در آب می ماند و راه هایی برای دسترسی به قسمت مورد نیاز در محفظه تعبیه می شود. در این روش حتی قسمت پشت قطعه کار ممکن است درتماس با آب باشد.

شايد بسياري از مردم جوشکاري زير آب را بسيار عجيب مي پندارند چون ماهيت آن را از آتش مي دانند. ولي جوشکاري ماهيت قوس الکتريکي دارد و روشن شدن آن زير آب کار عجيبي نيست. براي جوشکاري در خشکي، هوا يونيزاسيون مي شود و در آب، بخار آب يونيزاسيون مي شود.
جوشکاري زير آب به دو صورت انجام مي شود: جوشکاري خشک و مرطوب. اثرات منفي جوشکاري مرطوب عبارتنداز ترک خوردگي هيدروژني، افت شديد دما که باعث تغييرات ساختاري و متالورژيکي مي شود و همچنين اکسيژن با عناصر آلياژي ترکيب مي شود و اکسيد اين آلياژها در آب حل مي شوند.
جوشکاري خشک در يک اتاقک در داخل آب انجام مي گيرد و داخل اتاقک هواي فشرده وجود دارد که فشار داخل و خارج اتاقک را بالانس مي کند. اتاقک ها را دو تکه مي سازند و داخل آب، و روي قطعه مورد نظر دو تکه را به هم وصل مي کنند. يک لوله رابط بين کشتي و اتاقک است و وسايل مورد نياز را به وسيله اين لوله به اتاقک مي فرستند. اين روش براي اولين بار در آمريکا انجام گرفت اما چون بسيار پرهزينه و وقت گير است دانشمندان سعي مي کنند مشکلات جوشکاري مرطوب را حل کنند چون سريعتر و ارزانتر است.
وسايل ايمني همان وسايل ايمني جوشکاري روي خشکي است بعلاوه وسايل غواصي.
وي در پايان گفت : جوشکاري زير آب با صنعت نفت و گاز کشورمان گره خورده است و کشور ما نيز داراي منابع عظيم نفت و گاز است درنتيجه تحقيق در اين زمينه براي ما يک ضرورت محسوب مي شود ولي ما در جوشکاري مرطوب هنوز اول راه هستيم
بيش از يك صد سال است كه قوس الكتريكي در جهان شناخته شده و بكار گرفته مي شود. اما اولين جوشكاري زير آب توسط نيروي دريايي بريتانيا انجام شد- در آن زمان يك كارخانه كشتي سازي براي آب بند كردن نشت هاي موجود در پرچ هاي زير كشتي كه در آب واقع شده بود از جوشكاري زير آبي بهره گرفت. در كارهاي توليدي كه در زير آب انجام مي پذيرد، جوشكاري زير آبي يك ابزار مهم و كليدي به شمار مي آيد. در سال 1946 الكترود هاي ضد آب ويژه اي توسط وان در ويليجن1 در هلند توسعه يافت. سازه هاي فرا ساحلي از قبيل دكل هاي حفاري چاه هاي نفت، خطوط لوله و سكوهاي ويژه اي كه در آب ها احداث مي شوند، در سالهاي اخير به طرز چشمگيري در حال افزايش اند. بعضي از اين سازه ها نواقصي را در عناصر تشكيل دهنده اش و يا حوادث غير مترقبه از قبيل طوفان تجربه خواهند كرد. در اين ميان هرگونه روش بازسازي و مرمت در اين گونه سازه ها مستلزم استفاده از جوشكاري زير آبي است.
جوشكاري زير آبي را مي توان در دو دسته طبقه بندي كرد:

1. جوشكاري مرطوب
2. جوشكاري خشك
در روش جوشكاري مرطوب، عمليات جوشكاري در زير آب اجرا شده و مستقيماً با محيط مرطوب سرو كار دارد. در روش جوشكاري خشك، يك اتاقك خشك در نزديكي محلي كه مي بايستي جوشكاري شود ايجاد شده و جوشكار كار خود را با قرار گرفتن در داخل اتاقك انجام مي دهد.
جوشكاري مرطوب:under Water Welding

نام جوشكاري مرطوب حاكي از آن است كه جوشكاري كه در زير آب صورت مي پذيرد، مستقيماً در معرض محيط مرطوب قرار دارد. در اين روش از جوشكاري از نوعي الكترود ويژه استفاده مي شود و جوشكاري به صورت دستي درست مانند همان جوشكاري كه در فضاي بيرون آب انجام مي شود، صورت مي گيرد. آزادي عملي كه جوشكار در حين جوش كاري از اين روش دارد، جوشكاري مرطوب را موثر تر و به روشي كارا و از نقطه نظر اقتصادي مقرون به صرفه كرده است. تامين كننده نيرويجوشكاري روي سطح مستقر شده است و توسط كابل ها و شيلنگ ها به غواص يا جوشكار متصل مي شود.
در جوشكاري مرطوب MMA (جوشكاري قوس فلزي دستي)2 دو مشخصه زير بكار گرفته مي شود:
تامين كننده نيرو: dc