کنترل کیفیت جوش

از آنجایی که هر روش تولیدی در صنعت نیاز به بازرسی یا کنترل کیفیت دارد، جوشکاری نیز از این قاعده پیروی می‌کند. با این تفاوت که کنترل کیفیت جوش معمولا نیاز به دقت بیشتر داشته و در آن از تست‌های مختلفی استفاده خواهد شد. زیرا در جوشکاری (به علت حساس بودن این روش) احتمال به وجود آمدن عیوب بسیار بیشتر از سایر روش‌هاست و نیاز به مراقبت و کنترل ویژه‌ای دارد.

بازرسی جوش برای هر محصول بر مبنای دستورالعمل بازرسی یا برنامه بازرسی جوش یا ITP انجام می‌شود. ITP معمولاً توسط واحد تضمین کیفیت یا QA تهیه می‌گردد. این ITP به عنوان یکی از دستورالعمل‌های ساخت یا اجرا مورد استفاده قرار می‌گیرد. ITP شامل کلیه مراحل و آزمایشات بازرسی جوش مورد نیاز برای کنترل کیفی محصول می باشد. بنابراین کلیه بازرسی‌های جوش بایستی طبق این دستورالعمل انجام شوند.

تست های بازرسی جوش چیست؟

تست‌های مورد استفاده در کنترل کیفیت (QC) جوشکاری معمولا به دو نوع تست مخرب یا DT و تست غیرمخرب NDT دسته‌بندی می‌گردد. در ادامه توضیح مختصری در مورد آنها داده خواهد شد:

تست های مخرب یا DT

تست‌های مخرب جوش یا DT آزمایشاتی هستند که معمولا برای اندازه گیری خواص فیزیکی جوش مانند به دست آورن میزان نقطه تسلیم و شکست، میزان تافنس یا انعطاف پذیری جوش و … استفاده می‌شوند.همانگونه که از اسم این نوع آزمایشات مشخص است، قطعه مورد تست دیگر پس از آزمایش قابل استفاده نخواهد بود. این نوع آزمایشات باعث تخریب نمونه مورد آزمایش می‌گردد.معمولا، در عملیات جوشکاری حداقل یکبار هر فرآیند جوش (طبق دستورالعمل جوشکاری یا WPS) با این نوع تست‌ها مورد آزمایش قرار می‌گیرد. نتیجه این تست طبق گزارش PQR ثبت می‌شود.

برای تایید دستورالعمل جوشکاری، در کد/استانداردهای مختلف آزمایش های مختلفی روی آزمونه ها (specimen) پیش بینی شده و انجام می شود. آزمایش های کشش (Tension Test)، خمش (Bend Test) و ماکرو اچ (Macroetch Test) از آزمون های مشترک در اغلب کد/استانداردها است.گاهی اوقات شرایط ویژه ی سرویس، استفاده از آزمایش های دیگر مثل تست ضربه یا چقرمگی شیاری (Impact Test or Notch-Toughness Test)، سختی سنجی (Hardness Test)، آزمایش خستگی (Fatigue Test) و تست خوردگی (Corrosion Test) را هم ایجاب می کند. برخی تست ها مثل آزمون شکست شکاف دار (Nick Break Test) نیز تنها در استانداردهای بخصوصی مطرح هستند.

تست های غیر مخرب یا NDT

علاوه بر آزمون های مخرب، آزمون های غیر مخرب (NDE یا NDT) مثل رادیوگرافی (Radiographic Examination) و تست اولتراسونیک (Ultrasonic Examination) نیز انجام می شود. نوع آزمون های تایید دستورالعمل جوشکاری، اجباری یا غیراجباری بودن آن ها، تعداد نمونه های هر آزمون و معیار پذیرش آزمون ها در استاندارد/کد مربوطه مشخص شده است.

تست غیر مخرب یا NDT معمولاً برای پیدا کردن ناپیوستگی‌های داخلی و سطحی جوش مورد استفاده قرار می‌گیرند. از آنجایی که وجود ناپیوستگی در جوش باعث کاهش استحکام آن خواهد شد، لذا شناسایی و برطرف نمودن این نوع ناپیوستگی‌ها از جمله اهداف اصلی بازرسی و کنترل کیفیت جوش است.

تمام ناپیوستگی‌ها در جوش نیاز به رفع شدن ندارند. طبق استانداردهای مختلف، معیار پذیرش عیوب (ناپیوستگی) تعیین کننده نیاز یا عدم نیاز به رفع یک ناپیوستگی در جوش است. استانداردهای مختلف با توجه به کاربرد جوش و بررسی خطرات مختلف آن اقدام به تدوین دستورالعمل معیار پذیرش جوش نموده‌اند.

همانگونه که از اسم این نوع روش تست‌ها مشخص است، این نوع آزمایشات هیچ اثر مخربی بر نمونه قطعه آزمایش شده نخواهد داشت. در نتیجه این تست‌ها در مرحله بهره‌برداری نیز قابل اجرا هستند.

انواع پرکاربرد روش های NDT در صنعت شامل آزمایشات زیر می گردد:

تست و بازرسی چشمی جوش  VT

تست مایع نافذ  PT

تست ذرات مغناطیسی  MT

تست التراسنیک یا فراصوتی  UT

تست رادیوگرافی یا پرتونگاری  RT

که از تست‌های فوق VT عمومی بوده و تست های MT , PT برای شناسایی عیوب خارجی (سطحی) و UT , RT برای شناسایی عیوب داخلی (ریشه) مورد استفاده قرار می‌گیرند.

چرا بازرسی جوش الزامی است؟

همانطور که در مبحث دهم مقررات ملی ساختمان و در آیین نامه ۲۸۰۰، الزامات مورد نیاز جهت ساخت سازه فلزی به وضوح آمده است، از جمله استفاده از کارگاه های ساخت جهت ساخت سازه فلزی، استفاده از جوشکار ماهر، آزمایشهای ظاهری تست جوش، آزمایشهای داخلی، آلتراسونیک (UT) و رادیوگرافی (RT) برای کنترل اتصالات جوشی لازم است.

لذا امکان دست یابی به یک جوش ایده آل و خوب با خواص مکانیکی و مهندسی مورد انتظار( با استحکام مطلوب) دست یافتنی نیست، مگر با رعایت الزامات آیین نامه ای و استانداردی مربوطه (نظیر ابعاد، اندازه و سالم بودن ظاهری و داخلی آن). این الزامات تنها از طریق بازرسی، کنترل و ازمایش، از شروع برقراری اولین قوس تا انتهای عملیات جوشکاری بر اساس آیین نامه هایی نظیر انجمن جوش امریکا و آیین نامه سازمان نظام مهندسی ساختمانی ایران باشد.

با توجه به اینکه ساختمان ها با سازه های فولادی بخش قابل توجهی از ساخت و ساز در ایران را تشکیل می دهد، لذا امروزه جوشکاری به عنوان مهمترین مسئله در اتصالات جوشی در اجرای یک ساختمان در کشور مورد بحث و تفسیر قرار گرفته است. بر اساس نتایج که الزام بر اجرای ازمون تعیین صلاحیت جوشکار، انجام و استفاده از روش های مختلف کنترل کیفیت و تست جوش (NDT) بر روی اتصالات جوشکاری سازه های فلزی ساختمان می باشد.

در ویدیوی مقابل تاثیرات سهل انگاری در جوشکاری و همچنین عدم اهتمام لازم به بازرسی جوش در مراحل ساخت اسکلت ساختمان های بم مورد بررسی قرار گرفته است. قریب به ۹۰٪ سازه‌ های فلزی بر اثر این اهمال کاری در هنگام زلزله تخریب شده اند و خسارات مالی و جانی فراوانی با بار آورده اند.

هدف از جوشکاری

جوشکاری یکی از روش‌های ساخت می‌باشد که هدف آن اتصال دائمی مواد مهندسی از قبیل فلز، سرامیک، پلیمر و کامپوزیت به‌یکدیگر است؛ و این کار معمولاً از طریق ایجاد حرارت بالا و ذوب ماده و سپس سرد کردن برای ایجاد جوش انجام می‌شود.

هدف جوشکاری اتصال مواد مختلف به یکدیگر به صورت دائمی است. این اتصال دارای خاصیت مشابه یا نزدیک به ماده پایه است. ویژگی‌های این اتصال مانند مقاومت در برابر کشش و مقاومت در برابر ضربه باید با ویژگی‌های ماده پایه یکسان و هماهنگ باشد. بنابراین ممکن است پس از جوشکاری برای یکسان سازی این خاصیت‌ها عملیات پس گرمایی یا PWHT صورت پذیرد.

مزیت آن نسبت به روش‌های دیگر مانند ریخته‌گری یا ماشین‌کاری می‌توان به امکان انجام آن در شرایط متفاوت مانند جوشکاری در فضای آزاد، بیابان‌ها و حتی جوشکاری در زیر آب اشاره کرد.