اصول پیش گرم در جوشکاری

پیش گرم به دو صورت حرارت دادن کل فلز پایه و یا قسمتی از آن انجام می گیرد. تا آن قسمت به دمای مشخصی برسد که به دمای پیش گرم مشهور است. حرارت دادن معمولا تا آغاز جوشکاری ادامه می یابد ولی بعد از آن دیگر لازم نیست انجام شود زیرا حرارت ایجاد شده توسط فرآیند جوشکاری برای نگهداری دمای فلز پایه کافی است.

اما اینکه چرا پیش گرم انجام می شود : (۱) کاهش نرخ سردایش منطقه جوش و فلز پایه برای ایجاد ساختار متالورژیکی داکتیل بمنظور افزایش مقاومت در برابر ترک برداری (۲) کاهش نرخ سردایش بمنظور تسهیل خارج شدن هیدروژن (۳) کاهش تنش های انقباضی درمنطقه جوش و فلز پایه مجاورش و (۴) افزایش دمای فولاد تا بالاتر از دمایی که در آن فولاد دیگر ترد نیست.

برای تعیین اینکه لازم است پیش گرم انجام شود یا نه باید به مواردی همچون استاندارد ساخت، ضخامت مقطع، ترکیب شیمیایی فولاد، دمای محیط و میزان هیدروژن مواد پرکننده و مشکلات ترک برداری در تاریخچه آن دقت نمود. اگر در استاندارد مورد نظر باشد معمولا دمای پیش گرم را برای شرایط مورد نظر معرفی می نماید. در صورتیکه در استاندارد چیزی ذکر نشده باشد لازم است که شرایط بدقت بررسی شود. معمولا برای فولادهای کم کربن با ضخامت کمتر از ۲۵ میلیمتر نیازی به پیش گرم نمی باشد. البته دراین میان به نقش ترکیب شیمیایی باید توجه نمود.

در تمام استانداردهای جوشکاری معمولا حداقل دمای پیش گرم برای جوشکاری آورده می شوند. اما باید دقت نمود که این دمای انتخابی می تواند برای آن قسمت از جوشکاری که مدنظر ما است چندان مناسب نباشد و لازم باشد که دمای واقعی پیش گرم را بالاتر از این مقدار در نظر بگیریم. معمولا برای جوشکاری مناطقی که تحت قیود بالا هستند بهتر است که دمای پیش گرم بالاتر از آن دما در استاندارد انتخاب شود.

حال سئوال اینجاست که اگر در استاندارد مورد نظر به این دما اشاره نشود چگونه می توان دمای پیش گرم را انتخاب نمود؟ برای این منظور به استاندارد زیر مراجعه نموده که دو روش مناسب برای انتخاب دمای پیش گرم ارایه می دهد:

AWS D1.1-96 ANNEX XI

دو روشی که در استاندارد AWS D.1 ANENX XI بدانها اشاره شده اند، عبارتند از کنترل سختی در منطقه تحت تاثیر حرارت و کنترل هیدروژن. البته یادآوری می شود که روش کنترل سختی منطقه تحت تاثیر حرارت بیشتر برای جوش های فیلت است با این فرض که روش جوش براین فرض انتخاب می شود که اگر سختی منطقه تحت تاثیر حرارت از یک حدی بیشتر نباشد، ترکی اتفاق نخواهد افتاد. برای این منظور باید نرخ سردایش کنترل شود. نرخ سردایش بحرانی برای سختی معین در ارتباط با کربن معادل است.

با توجه به نرخ سردایش بحرانی، حداقل دمای پیش گرم را می توان محاسبه نمود. در این استاندارد ذکر شده است که اگر چه این روش برای انتخاب دمای پیش گرم استفاده می شود ولی در واقع معیاری برای محاسبه میزان گرمای ورودی است که از سختی بیش از حد جلوگیری می کند.

روش کنترل هیدروژن براین فرض استوار است که اگر مقدار هیدروژن بعد از اتصال و سرد شدن تا دمای 50 c از مقدار بحرانی بیشتر نشود، ترک اتفاق نمی افتد و این مقدار بحرانی بستگی به ترکیب فولاد و نیز قید استفاده شده دارد. این روش برای فولادهای کم آلیاژی با استحکام بالا که سختی پذیری بالایی دارند بسیار مفید است. سه مرحله اصلی در این روش عبارتند از:

• الف محاسبه پارامتر ترکیب که مشابه با کربن معادل است.
  ب محاسبه اندیس حساسیت به صورت تابعی از پارامتر ترکیب و میزان نفوذ هیدروژن به فیلرمتال
  ج تعیین حداقل دمای پیش گرم با توجه به میزان قید، ضخامت و اندیس حساسیت