جوشکاری برق والکترودها

جوشکاری مخازن –شاخه کارودانش هنرستان خوارزمی پایه سوم

طبیعت قوس الکتریکی

 (Nature of the Arc)
قوس یک جریان الکتریکی است که بین دو الکترود وجود دارد و از میان یک ستون یونیزه شده گازی به اسم پلاسما عبور می‌کند.
قوس از لحاظ الکتریکی خنثی است بطوریکه می‌توان گفت تعداد الکترونها و ویونهای مثبتی که درهرحجم داده شده وجود دارد با یکدیگربرابر هستند. از آنجا که جرم الکترونها درحدود هزارم جرم سبکترترین یونها می‌باشد بنابراین تحرک الکترونها خیلی زیاد می‌باشد. لذا قسمت اعظم جریان توسط الکترونها عبورداده می‌شود.
اهمیت عملی نیروی قوس الکتریکی درنحوه جدا کردن و انتقال فلز مذاب از سرالکترود به سطح کار می‌باشد. قطره‌های فلز مذاب از الکترود بوسیله نیروی الکترومغناطیسی درنوک الکترود جمع و توسط کشش پلاسما جت جدا می‌شوند.
انواع قوس الکتریکی در جوشکاری

ـ برحسب ذوب الکترود و یا عدم ذوب آن، دونوع قوس الکتریکی وجوددارد. اگرالکترود از جنس کربن یا تنگستن باشد هنگام ایجاد قوس الکتریکی الکترود ذوب نمی شود و لذا قوس یا الکترود را غیر مصرفی می‌گویند.

ـ اگر الکترود نقطه ذوبی مشابه فلز پایه داشته باشد و الکترود ذوب و مصرف شود و بصورت قطرات مذاب از آن جدا شود و با سرعت زیاد پلاسماجت به حوضچه جوش منتقل شود. این قوس یا الکترود را مصرفی می‌گویند (Metal Arc یا Consumable).
ـ حرارت جوشکاری به طریق زیر تلف می‌شود:
الف ) بوسیله سرباره جوش اگرموجود باشد.
ب ) بطریق تشعشع
ج ) بطریق گازهائی که ستون قوس را ترک می‌کنند.
د ) گرم شدن الکترود دراثرتشعشع و غیره که این گرما مجدداً به حوضچه جوش برمی گردد.
ذ ) گرم شدن خود الکترود بعلت عبورجریان الکتریکی از آن طبق رابطه راندمان حرارتی در الکترودهای مصرفی (۹۰%ـ۷۵) بیشتر از راندمان حرارتی الکترودهای غیر مصرفی (%۶۰ـ۵۰)می باشد درنتیجه منطقه تحت تأثیر حرارت قرارگرفته (HAZ) درجوشکاری با الکترودهای مصرفی محدودتر است.
مشخصات قوس الکتریکی

درجوشکاری قوس الکتریکی با الکترود دستی، تغییر طول قوس بطورناخواسته اجتناب نا پذیر می‌باشد و این تغییر طول قوس طبق منحنی زیرسبب تغییرجریان جوشکاری می‌شود و نهایتاً حرارت گذاشته شده درفلز تغییر ناخواسته می‌کند. این موضوع مشکلاتی را بهمراه می‌آورد. بنابراین دستگاه تولید قدرت (power source) برای جوشکاری با قوس دستی بایستی دارای سیستمی تحت عنوان Stccply Dropping VoltـAmpereـCharacteristic (منحنی ولتاژـ آمپربا سراشیبی تند) باشد.

به کمک سیستم یاد شده تغییرات طول قوس سبب تغییرات ناچیزی از جریان می‌گردد. شکل زیر رفتارالکتریکی منبع قدرت را در حالات Dropping , Flat مقایسه می‌کند. همانگونه که انتظارمی رود درسیستم Dropping تغییرات طول قوس اثرچندانی روی تغییرات جریان و نهایتاً روی حرارت ایجاد شده ندارد.
درجوشکاریهای نیمه اتوماتیک مثل (Metal Inert Gas)MIG خواسته‌ها عکس روش قوس الکترود دستی می‌باشد. زیرا دراین روش افزایش طول قوس متناسب با افزایش ولتاژمی گردد و درنتیجه جریان افت می‌کند. از طرفی سرعت ذوب متناسب با جریان می‌باشد. ازاین رو افزایش طول قوس سبب کاهش سرعت ذوب می‌گردد الکترود دیرترمصرف میشود و فاصله خود را تا سطح کارکم می‌کند، یعنی قوس کوتاه می‌شود. به دنبال کاهش طول قوس جریان افزوده می‌گردد و سرعت ذوب زیاد می‌شود. از اینرو قوس بطوراتو ماتیک خودرا تنظیم می‌کند. از این رو گفته می‌شود قوس مکانیسم خود تنظیمی (Self Adjusting Mechanism) دارد.
انواع منبع انرژی

ماشین‌های جوشکاری با جریان ثابت براساس شیوه تولید جریان جوشکاری طبقه بندی می‌شوند و دارای سه نوع عمومی می‌باشند:
۱ـ دستگاه موتورـ مولد (موتورژنراتورو دینام
یک موتورالکتریکی که با یک موتوراحتراقی درونسوز راه‌‌اندازی می‌شود قادر به تولید جریان یکسو، متناوب و یا یکسو / متناوب می‌باشد.
۲ـ مبدل – یکسوکننده (رکتیفایر

دراین دستگاه از یک مبدل جهت کاهش ولتاژالکتریکی جریان متناوب ورودی (مثلاً ولتاژبرق شهر) به ولتاژلازم برای جوشکاری (با جریان متناوب) استفاده می‌شود. سپس جریان الکتریکی برای تبدیل از جریان متناوب به جریان یکسو، داخل یکسو کننده یا رکتیفایر می‌گردد.
۳ـ مبدل جریان متناوب (ترانس
دراین حالت از یک مبدل الکتریکی برای کاهش ولتاژورودی جریان متناوب به ولتاژلازم برای جوشکاری با جریان متناوب استفاده می‌شود.

شروع یا روشن کردن قوس الکتریکی Arc Initiation
برای ایجاد قوس بین دو الکترود اقدامات زیر صورت می‌گیرد.
 افزایش خیلی زیاد ولتاژتا برقراری کانال یونیزه شده و تخلیه بارالکتریکی (روش جرقه ناشی از تخلیه الکتریکی)
 بوسیله لمس کردن قطعه کاروعقب بردن الکتروداز سطح کار.
انتخاب ماشین جوشکاری

انتخاب یک ماشین جوشکاری به موارد زیر بستگی دارد:
روش جوشکاری (مشخصه‌های الکتریکی روش جوشکاری چه هستند؟
 تعمیر و نگهداری
 معیارهای اقتصادی
 قابلیت حمل
 محیط کار

مهارت‌های موجود
 ایمنی
 سرویس دهی‌های سازنده
 برآوردکردن نیازهای کدها و استانداردها
شکل a 10ـ ساختارداخلی منبع قدرت مجهزبه سیستم Invertor
شکل b 10ـ بعضی از ماشین‌های جوشکاری

انتخاب نوع جریان برای جوشکاری
درصنعت انتقال فلزاز الکترود به حوضچه جوش با جریان DC الکترود مثبت (DCEP) یکنواخت تر و بهتر انجام می‌گیرد. قطب مثبت به علت بمباران شدن توسط الکترون‌ها گرمتر از قطب منفی که الکترون متصاعد می‌کند می‌باشد. بنابراین با جریان DC و الکترود منفی (DCEN) یا (DCSP) DC Straight Polarity شدت عمل ذوب در قطعه کار بیشتر خواهد بود. دراین حالت حدود حرارت درفلز مبنا (Base Metal) و بقیه درالکترود متمرکز می‌شود.

درحالت DCEP یا وقتی که الکترود مثبت باشد (Direct Current Electrode Positive) یا اصطلاحاً اتصال معکوس Direct Current Reverse Polarity (DCRP) پراکندن ذرات اکسیدی از روی سطح قطعه کار توسط قوس انجام می‌گیرد و اصطلاحاً گفته می‌شود قوس دراین حالت خاصیت Arc Cleaning دارد.
علاوه بر پایداربودن قوس و انتقال یکنواخت ترقطرات فلز جریان مستقیم مزایای دیگری نیز دراین روش وجود دارد که عبارتند از:
الف) درروش DC می‌توان از شدت جریانهای کم استفاده نمود.

ب) همه نوع الکترودی را درروش جوشکاری دستی می‌توان بکاربرد.
ج) شروع قوس راحت تر می‌باشد.
د) نگهداری قوس با طول کوتاه آسانتر است.
ح) دروضعیت‌های غیر از flat مثل overhead vertical Horizontal عملیات جوشکاری آسانتر است.
و) جوشکاری ورق‌های نازک با روش DCRP بهتر انجام می‌گیرد.
ز) جریان AC جایی ترجیح داده می‌شود که شروع مجدد قوس مسئله چندان مهمی نباشد

و می‌توان به کمک افزایش ترکیبات پایدارکننده قوس درمواد روپوش الکترود این موضوع را جبران نمود. چنین مواردی خاصیت یونیزاسیون بالایی دارند. جریان متناوب بیشتر درروش TIG بکاررود.
قطبیت در جوشکاری
درجوشکاری قوس الکتریکی الکترود دستی (SMAW) انتقال مذاب از الکترود به حوضچه جوش با جریان DC و الکترود مثبت یکنواخت تر و بهتر انجام می‌گیرد، چرا که قطب مثبت به علت بمباران شدن توسط الکترونها گرمترشده و سریع ذوب می‌شود. لذا دراین حالت الکترود سریعترذوب می‌شود. چنانچه الکترود را به قطب منفی ببندیم چون الکترونها از این الکترود خارج شده و به سطح قطعه کار برخورد می‌کنند، لذا حرارت بیشتر در قطعه کار متمرکز می‌گردد و عمل ذوب بیشتر در قطعه اتفاق می‌افتد.
دونوع قطبیت در جوشکاری با جریان DC وجود دارد:
۱ـDCEN ( Direct Current Electrode Negative
DCSP (Direct Current Straight Polarity)
2ـDCEP (Direct Current Electrode Positive
DCRP (Direct Current Revers Polarity)
معمولاً درصنعت بیشتر جوشکاری درحالت معکوس (Revers) توصیه می‌شود.
وزش قوس Arc Blow
هنگامیکه جوشکاری مواد فرومغناطیس مثل فولادهای فریتی، آلیاژهای پایه نیکل و کبالت با استفاده از جریان DC انجام می‌گیرد، میدانهای مغناطیسی زیر بخاطرعبورجریان مستقیم بوجود می‌آیند. عدم تقارن و نامتعادل بودن این میدانها سبب انحراف قوس درهنگام جوشکاری می‌گردد.
ـ میدان مغناطیسی دراطراف الکترود در سطح قطعه کار
ـ میدان مغناطیسی دراطراف قطعه کار

ـ میدان مغناطیسی دراطراف کابل
ـ درحالت A وزش قوس به جلو بوجود می‌آید یعنی قوس درجهتی منحرف می‌شود که خطوط قوا کمتر متمرکز باشند و لذا سبب می‌گردد تا شروع جوش کامل نگردد.
ـ درحالت C قوس وزش ندارد چون دروسط قطعه کار می‌باشد.
ـ درحالت B وزش قوس به عقب بوجود می‌آید و سبب می‌گردد تا پایان جوش کامل نگردد.

ـ وزش قوس بیشتر همانگونه که گفته شد درحالت جریان مستقیم بوجود می‌آید و درجریان متناوب بخاطر تغییر جهت جریان الکتریکی درهرنیم سیکل این عمل کمتر اتفاق می‌افتد و یا اثر آن ناچیز است.
ـ وزش قوس سبب می‌گردد تا جوش کامل نگردد و همراه با جرقه‌های زیادی باشد.
ـ همانگونه که قبلاً اشاره شد وزش قوس درفولادهای فرومغناطیس که جذب مغناطیس می‌شوند و یا آلیاژهای پایه نیکل و کبالت بوجود می‌آید بهتر صورت وزش قوس درفولادهای پرنیکل خیلی بیشتراز فولاد معمولی است.
ـ وزش قوس در پلیت‌های ضخیم خیلی بیشتر از پلیت‌های نازک می‌باشد.
ـ درهنگام جوشکاری جوش‌های Fillet با مقاطع Hشکل، وزش قوس از شدت بیشتری برخوردار است.
راههای جلوگیری از وزش قوس

تغییر نوع جریان الکتریکی از حالت DC به AC
 کاهش شدت جریان و طول قوس تا حد مجاز
 تغییر محل کابل اتصال به زمین بطوریکه تاحد ممکن از محل جوشکاری دورباشد.
 کابل اتصال به زمین بجای اینکه به یک نقطه وصل باشد از آن انشعاب گرفته و به دو یا چند نقطه وصل گردد.
سیم اتصال به زمین برحسب پیشرفت کاربرای قطعاتی که بزرگ هستند تغییر محل داده شود.

درصورت امکان کابل اتصال به زمین به دور قطعه پیچیده شود بطوریکه میدان مغناطیسی دیگری بوجود آید و بتوان تا حدودی میدان مغناطیسی قبلی را خنثی نمود.
قطعات فولادی و یا آلیاژهای پایه نیکل با جرثقیل‌های مغناطیسی بلند نشوند، زیرا پسمانده مغناطیسی درآنها درهنگام جوشکاری مشکلات وزش قوس را بدنبال دارد. لذا برای جوشکاری چنین قطعاتی با عملیات حرارتی دربالای نقطه کوری (Curic) میتوان کیفیت کاررا بهبود بخشید. برای فولادها نقطه کوری ۷۶۸oc وبرای نیکل خالص ۳۷۰oc می‌باشد.
جوشکاری قوس الکترود دستی (SMAW)
جوشکاری قوس الکتروددستی(SMAW) را به طریق مختلف نام گذاری می‌کنند.مثلاً:

shielded Metal Arc Welding
 Manual Metal Arc Welding
 Welding With Stick Electrodes
پوشش‌های الکترود
الف) پایدارکننده قوس می‌باشند.

ب) اتمسفر گازی و سرباره محافظ را به وجود می‌آورندو سبب می‌گردند تا قوس و حوضچه جوش از نا خالصی‌ها و تماس اتمسفر با آن مصون بماند.
ج) پوشش علاوه برکاهش سرعت سرد شدن حوضچه جوش بایستی به راحتی از گرده جوش جدا شود.
نکته: خوبی و بدی الکترودها از روی میزان فلزی که رسوب می‌دهد. خواص مهندسی جوش حاصل، هزینه موردنیازجهت رسوب دادن واحد حجم فلز وراحتی کاربرد الکترود توسط جوشکارسنجیده می‌شود.
و) پوشش الکترود حاوی موادی می‌باشد که نقطه ذوب را پایین می‌آورد. بدین طریق ناخالصی‌ها را از حوضچه به بیرون می‌فرستد.
مواد متشکله روپوش الکترود به گروههای زیر تقسیم می‌شوند:
الف ) مواد سرباره سازه

این مواد معدنی بوده و شامل اکسیدهای فلزی (بصورت سنگهای معدنی) مثل سنگ تیتان، فلداسپار، فلورین، گچ، خاک چینی یا کائولن، کوارتز، گرافیت، سنگ مرمر، سنگ معدنی تیتانیم و منگنز.
ب) مواد تشکیل دهنده گاز
این مواد گاز لازم برای حفاظت فلز جوش ازاکسید شدن و نیتریده شدن بوسیله O2 , N2 موجود درهوارا فراهم می‌کنند وعبارتند از: نشاسته، خاک اره، کتان، سلولز، ذغال چوب و آرد. درحقیقت با سوختن چنین موادی مقداری CO , H2 تولید می‌شودکهO2 , N2 را پس می‌زنند.

ج) عوامل احیاء کننده
این عوامل اکسید آهن بوجود آمده را احیاء نموده و تبدیل به آهن خالص می‌کنند و عبارتند از: فرومنگنز , فروسیلیسیم، فروکرم، فرومولیبدنیوم، و آلومینیوم.
د) عوامل آلیاژدهنده
این عوامل عناصرلازم برای تکمیل آلیاژ به منظوربهبود خواص مکانیکی را به داخل فلز جوش وارد می‌کنند و عبارتند از فرومنگنز، فروسیلیسیم، فروکرم، اکسید نیکل و غیره.
دراغلب پوشش الکترودها عامل آلیاژ کننده اصلی فرومنگنز است که هم خاصیت احیاء کنندگی و هم خاصیت آلیاژ سازی را توأماً برآورده می‌کند.
شناسایی الکترودها

درصنعت الکترودها را توسط دو سیستم می‌شناسند:
الف ) سیستم رنگ درته مفتول
رنگ آمیزی ته مفتول الکترود، یا روی قسمت لخت الکترود و یا روی روپوش الکترود.
ب ) چاپ یا مهرزدن عددی و یا کدی برروی الکترود
هرسازنده و هرکشوری، با کد و یا علامت خاصی الکترود خودرا به بازارعرضه می‌کند که به کمک دفترچه راهنما قابل تشخیص می‌باشد.
مثال الکترود E8016ـB2

E مشخص کننده الکترود
 ۸۰ مشخص کننده حداقل استحکام کششی ۸۰,۰۰۰psi
مشخص کننده الکترود کم هیدروژن، با پوشش پتانسیم
 عدد ۱ بکارگیری الکترود درهمه موقعیتها با جریان AC و DCRP
 پسوند B2 مشخص کننده این است که فلز جوش (الکترود) از نوع فولاد کم آلیاژی محتوی Mo , Cr با درصد ۱/۲Mo , 11/4 Cr می‌باشد.

مشخصه‌های کاربردی الکترود
جنس مواد مصرفی درروکش یک الکترود نه تنها مشخصات مکانیکی و شیمیایی فلز جوش را تعیین می‌کند بلکه ویژگی‌های کاربردی الکترود را نیز مشخص می‌کند. استفاده از الکترودهای مختلف مستلزم استفاده از تکنیک‌های مختلف جوشکاری می‌باشد. بنابراین الکترودها با توجه به ویژگی‌های کاربردی و نوع درزاتصال به سه گروه تقسیم می‌شوند. الکترودهای پرجوش (Fast Fill)، الکترودهای زود جوش (Fast Freeze)، و الکترودهای پرو زود جوش (زود رو) (FILL freeze (FAST follow).
الکترودهای پرجوش

الکترودپرجوش درزرا زود پر می‌کند. این خاصیت نقطه مقابل الکترود‌های زود جوش است. الکترودهای پرجوش دارای روکش ضخیم محتوی پودرآهن می‌باشند که کاربرد وسیعی در جوشکاری گوشه و جوش شیاری عمیق دارد. این الکترود‌ها برای جوشکاری سریع رو به پایین طراحی شده اند و دراین نوع الکترود میزان رسوب زیاد بوده و پاک کردن سرباره آن براحتی انجام می‌شود. گودافتادگی کناره‌های جوش (Undercut) کم است. این نوع الکترود با قوس سبک و ملایم ذوب می‌شود و عمق نفوذ آن زیاد نیست درنتیجه امتزاج فلز جوش و فلز پایه کم است. ظاهرجوش بسیار صاف و سطح جوش تخت تاکمی محدب می‌باشد. الکترودهای پرجوش عبارتند از:EXX14 EXX24 EXX27 EXX28.

الکترودهای پرجوش و زودجوش (زود رو)
الکترودهای پروزودجوش دارای خصوصیاتی هستند که به نحوی احتیاجات هردو گروه پرجوش و زود جوش را برآورده می‌کند. دراتصالات لبه روهم (Lap weld) وجوشکاری ورق‌های نازک، قدری فلز جوش اضافی برای شکل گیری جوش لازم است. چون درچنین عملیات جوشکاری حرکت سریع الکترود وجود دارد. این نوع الکترود را زود رو (Fast Follow) نیز می‌گویند. قوس ملایم، قدرت نفوذ متوسط، با شدت جریان و حرارت ورودی کم، مسائل سوختگی (سوراخ شدن) را کاهش می‌دهد. این نوع الکترودها برای مصارف عمومی، برای جوشکاری ورق‌های نازک فولادی یا برای جوشکاری سرپایین به کار می‌روند.
الکترودهای زودجوش

الکترودها زودجوش Freeze Fast این نوع الکتروده، دارای قابلیت انجماد سریع فلز جوش می‌باشند. این خاصیت درمواردی که ترشح گل جوش و یا فلز جوشکاری به خارج از درز جوش وجود دارد ویادرجوشکاری سربالا و سقفی بسیارمهم است. این الکترودها دارای قوسی قوی و نفوذی بوده، عموماً با جریان یکسو و قطبیت معکوس بکارمی روند. هرچند با جریان متناوب نیز بکارگرفته می‌شوند. دارای سرباره کم و خط جوش تخت می‌باشند. E6010 با جریان E6011 , DC با جریان متناوب از این نوع الکترودها می‌باشند.
الکترودهای کم هیدروژن Low Hydrogen Electrods

هیدروژن اثرمضری در فولادهای آلیاژی و پراستحکام دارد و سبب ترک خوردگی‌های بین دانه‌ای تحت عنوان تردی هیدروژن شده و مقاومت خستگی و استحکام را پایین می‌آورد. الکترودهای کم هیدروژ ن حداقل هیدروژن را در فلز جوش باقی می‌گذارند. این نوع الکترودها با کد EXXX8 مشخص می‌گردند درپوشش آنها آهک (Lime)، سنگ کربنات آهن، Titania و پودر آهن وجود دارد. کاربرد این نوع الکترودها برای فولادهای پرکربن، فولاد کم آلیاژی و فولادسختی پذیروهرکجا باردینامیکی و ضخامت بیش از ۱ اینچ مطرح باشد توصیه می‌شود. ظهورهیدروژن درجوش از چهارمنبع احتمال دارد.
الف) رطوبت جذب شده در پوشش الکترود

ب) آب موجود درمواد چسبنده تشکیل دهنده پوشش
ج) تجزیه ترکیبات اورگانیکی که همراه با آب یا هیدروژن هستند. مانند چربی‌ها و رنگها.
د) آب تبلورهمراه کریستالهای مینرالها یا کانی ها.
این نوع الکترودها را باید قبل از مصرف پخت نمود. جدول زیر نحوه پخت الکترود را نشان می‌دهد.
بعد از پخت، الکترودها تازمان مصرف دردمای ۲۵۰of درفلاسک نگهداری می‌شوند.
جدول: روش پخت الکترودهای کم هیدروژن

طبیعت جذب رطوبت دمای پخت (OC)
E70xx E80xx,e90xx,e110xx
الکترودهای در معرض هوا به مدت کمتر از یک هفته عدم تماس مستقیم با آب، جوش‌ها با روش x-ray مورد بازرسی قرار نگیرد ۱۵۰ ۱۵۰
الکترودهای در معرض هوا به مدت کمتر از یک هفته عدم تماس مستقیم با آب، جوش‌ها با روش x-ray مورد بازرسی قرار گیرند ۳۷۰ ۴۰۰
الکترودها در تماس مستقیم با آب باشند یا در شرایط رطوبت زیاد باشند به طوری که مغز فلزی الکترود در انتهای بدو پوشش آن زنگ بزند قبل از خشک کردن در دمای ۳۷۰-۴۰۰۰c، الکترودها به صورت مقدماتی در دمای ۸۰ درجه سانتیگراد به مدت یک تا دو ساعت پیش خشک می‌شوند. این عملیات موجب می‌شود تا پوشش الکترود تمایل کمی برای ترک خوردن داشته باشد یا اکسید شدن آلیاژ موجود در پوشش کاهش یابد.

نکات:
ـ علائم XX به صورت ۱۶,۱۵ یا ۱۸ هستند.
ـ زمان نگهداری یک ساعت دردماهای مورد اشاره بالا مناسب است. الکترودها را نباید دردماهای بالاتریا زمان‌های بیش از ۸ ساعت خشک کرد. زمان‌های طولانی (چندین ساعت) دردماهای پایین تر از دماهای اشاره شده درجدول بالا نتیجه یکسانی نخواهد داد. الکترودها را از داخل قوطی برداشته و درداخل کوره پهن کنید. هر الکترود می‌بایست به دمای خشک کردن برسد.
الکترودهای با پوشش محتوی پودر آهن (Electrodes Iron Powder)

افزایش پودر آهن درروپوش الکترودهای SMAW رفتارقوس را بصورت زیر تغییر می‌دهد.
 حضورپودرآهن درپوشش سبب افزایش سرعت پرکنندگی الکترود می‌گردد. درحقیقت مقدار فلز بیشتری درواحد زمان به حوضچه جوش منتقل میشود.
 جریان مورد نیاز جهت افزایش سرعت پرکنندگل به همان نسبت افزوده می‌گردد. (جریان بیشتری مورد نیاز میباشد).
 سرعت تمیز کاری جوش بیشتر است.

مقدار ترشح شده جوش یا Spatter جوش کمتر می‌شود.
 شکل گره جوش بهترخواهد بود.
 قوس بوجود آمده پایدارتر و یکنواخت ترمی باشد.

طول و قطر الکترود
الکترودها دارای قطرهای محدودی می‌باشند که می‌تواند به شرح زیر باشد:
۱,۶,۲٫۰,۲٫۴,۳٫۲,۴٫۰,۴٫۸,۵٫۶,۶٫۴,۸٫۰
معمولاً تا قطر۲٫۵mm طول الکترود ۳۵۰mm می‌باشد. ولی درقطرهای بیشترطول حدود ۴۵۰mm می‌باشد. قطرالکترود برحسب ضخامت قطعه و فاصله (Gap) بین دوقطعه انتخاب می‌شود. ولی قاعده براین است که نبایستی از الکترودی استفاده نمود که قطرآن از ضخامت قطعه تجاوز نماید.
اصولاً جوشکاربعلت سرعت جوشکاری بالا الکترود ضخیم را ترجیح میدهد ولی الکترود ضخیم برای جوشکاری دروضعیت عمودی (قائم) وبالاسری مناسب نیست. چون کنترل حوضچه جوش مشکل است. معمولاً الکترود با قطر ۴٫۸mm یا ۳/۱۶ اینچ بزرگترین الکترود قابل استفاده دراین شرایط است. قانون عمومی اینست که به خاطردهانه تنگ بین دوقطعه و بخاطرنفوذ بهتر، پاس ریشه را با الکترود نازک جوش می‌دهند و پاس‌های بعدی را با الکترود ضخیم تر.
نیروهای مؤثربرانتقال فلز از الکترود به حوضچه جوش در وضعیت‌های مختلف جوشکاری به شرح زیرمی باشد:
 کشش سطحی

شتاب ثقل
 نیروی الکترومغناطیسی
نیروهای هایدرودینامیک (دراثرجریان و جنبش گازها)
این نیروها علاوه براین که برروی عمق نفوذ اثرمی گذارند بر پایداری حوضچه جوش، مقدارترشح جوش و جرقه نیز تأثیردارند.
به کمک دوربین هایی که می‌توانند دهها هزارعکس دردقیقه بگیرند نحوه انتقال مذاب به حوضچه جوش را با دو مکانیسم توجیه نموده اند:
الف ) مکانیزم ریزش قطرات یا پرواز آزاد Free Flight
ب ) مکانیزم مداربسته یا انتقال از طریق پل Short Circuting

نرخ یا میزان ذوب الکترود (Melting Rate)
طول الکترود ذوب شده دردقیقه را نرخ ذوب الکترود می‌نامند (L/min)، دریک شرایط یکسان از شدت جریان در موتور ژنراتورها نرخ ذوب بیشتراز ترانسفورمرهای یکسو کننده و نهایتاً ترانسفورمرهای یکسوکننده بیشتراز ترانسفورمرهای AC می‌باشد.
نرخ ذوب به عوامل زیادی بستگی دارد ولی از همه مهمتر شدت جریان تأثیرفاحشی برروی نرخ ذوب دارد.
سرعت رسوب گذاری Depsoition Rate: مقدارفلزجوش (Weld Metal) رسوب داده شده درواحد زمان را نرخ رسوب می‌گویند که به صورت پوند دردقیقه یا Kg دردقیقه نشان میدهند. نرخ رسوب معمولاً کمتر از نرخ ذوب است چون مقداری از فلز به صورت جرقه، اکسیداسیون، بخار (Vaporization) ودوداز بین می‌رود.
درشدت جریانهای بالا، بعلت وزش قوس و جرقه، بازدهی الکترود کاهش می‌یابد. درنتیجه باید شدت جریان پایین تری را انتخاب کرد. درالکترودهای پودرآهن دارکارآیی وبازدهی الکترودها از صددرصدنیز تجاوز میکند زیرا مقداری از پودرآهن موجود درپوشش به وزن رسوب اضافه می‌گردد.

بازدهی الکترود (F) عبارت است از درصد وزن فلزرسوب داده شده به وزن فلزذوب شده از مفتول الکترود.
نحوه انتخاب نوع الکترود
اگرچه درکارهای (Steel Structure) وکارهایی که از اهمیت خاصی برخوردار نیستند می‌توان از چند نوع الکترود استفاده نمود، لیکن انتخاب الکترود در ابتدای کار به نوع جریانی که در اختیار است بستگی دارد.
عوامل مؤثر در الکترود عبارتند از:

ترکیب شیمییی فلز پایه، معمولاً برای فولادهای با کربن بیش از ۰٫۳۵% و استحکام کششی بیش از ۶۰ksi(42kg/mm2) الکترود نوع کم هیدروژن محتوی ÷ر آهن استفاده می‌کنند.
 نحوه fitـup یا جفت کردن قطعات، اگر فاصله درز دو قطعه زیاد باشد باید از الکترودهای مشخص و معینی که سرباره حجیمی ایجاد می‌کنند استفاده نمود
 وضعیت جوشکاری خود فاکتور مهمی است که چون همه الکترودها را نمی توان در حالت سربالا و بالای سری بکار گرفت.
 شرایط سرویس قطعه: مثلاً اگر درجه حرارت سرویس قطعه زیر صفر است و بایستی مقاومت ضربه‌ای بالا باشد دیگر ظاهر جوش و پروفیل سطح چندان تعیین کننده نیست و باید از الکترودهای مخصوص حاوی نیکل بالا استفاده نمود.

میزان نفوذ جوش: بطور مثال معمولاً جاهائیکه دسترسی دو طرفه به حوضچه جوش وجود ندارد و میخواهند جوش نفوذ خوبی داشته باشد از الکترودهای سلولزی نظیر E6010 استفاده می‌کنند.
 هزینه جوش: از دیدگاه میزان بازدهی (فلز رسوب داده شده تقسیم بر فلز ذوب شده از مفتول الکترود) و از نظر قیمت الکترود مثلاً الکترودهایی که پودر آهن همراه پوشش دارند از نرخ رسوب گذاری بالاتری برخوردار هستند گرچه ممکن است کمی گرانتر باشند.

مهارت جوشکار: کار کردن با بعضی الکترودها آسانتر می‌باشند، لذا برای بعضی الکترودها به جوشکار با مهارت زیاد نیاز نمی باشد و حتی سرعت عملیات جوشکاری بیشتر است.
 اندازه الکترود: پس از انتخاب نوع الکترود اندازه آن مهم است و قانون کلی این است که ضخامت الکترود از ضخامت ورق مورد جوشکاری بیشتر اشد. اصولاً الکترودهای ضخیم برای وضعیت‌های عمودی، سربالا و بالاسری مناسب نیستند. ماکزیمم قطر الکترود در این وضعیت‌های دشوار ۴٫۵mm می‌باشد. معمول است به منظور نفوذ مطلوب جوش در درز اتصال اولین پاس‌های جوشکاری را با الکترود نازک انجام می‌دهند و سپس برای پاس‌های بعدی از الکترود ضخیم تر بهره می‌گیرند.

انواع اتصالات (types of joints)
در جوشکاری ۵ نوع اتصال اساسی وجود دارد.
ـ انواع اتصالات متعارف
مراحل اجرایی جوشکاری قوس – الکترود دستی

برطرف کردن کلیه مواد زائد، ناخالصی ها، آلودگیها از قبیل چربی، کثافات، رنگ، اکسیدها و پوسته‌ها از لبه‌های مورد جوش حداقل تا فاصله ۱۵mm از هرطرف قطعه، اصولاً کار به کمک سنگ زنی، برس زنی و سمباده انجام می‌گیرد. روش شیمیایی بیشتر برای زدودن چربی‌ها می‌باشد.
 پخ زدن لبه‌های مورد جوشکاری (beveling): متناسب با ضخامت ورق و شرایط کار و نهایتاً به کمک استانداردها لبه سازی انجام می‌شود. برای ورق‌های ضخیم از لبه سازی (beveling) دوطرفه و برای ورق‌های با ضخامت متوسط از لبه سازی یک طرفه استفاده می‌شود. مسلماً شیار (groove) نیز می‌تواند برای قطعات با ضخامت متوسط از یک طرف و برای قطعات ضخیم در دو طرف قطعه ایجاد شود.

زاویه پخ و شعاع انحناء تهتانی لبه‌ها برحسب حساسیت به ترک، پیچیدگی، وزن قطعه در هنگام جوشکاری، نوع الکترود، مهارت جوشکار و هزینه سازی انجام می‌گیرد. مثلاً لبه سازی به صورت لاله فلز جوش کمتری نسبت به لبه سازی به صورت v نیاز دارد. یا لبه سازی به شکل v به بعضی ترک خوردگی‌ها نسبت به شکل لاله (u) حساس تر است و یا قطعات لبه سازی شده از دوطرف نسبت به قطعات لبه سازی شده از یک طرف حساسیت کمتری به پیچیدگی دارند.
البته بعضی اوقات از شکل ظاهری قطعات می‌توان استفاده کرده و لبه سازی انجام نمی دهند.
لبه سازی معمولاً به کمک سنگ زنی، ماشین کاری و یا با استفاده از torch ویا قوس انجام می‌گیرد که هر یک مستلزم هزینه می‌باشد و به هزینه جوشکاری افزوده می‌گردد.
 استقرار اجزا در کنار یکدیگر برای عملیات جوشکاری:
ترجیهاً استقرار قطعات را طوری کنار یکدیگر فراهم می‌سازند که راحتترین موقعیت (position) برای جوشکاری آنها تأمین گردد. در این راستا می‌توان از گیره، نگهدارنده و وضعیت دهنده‌ها استفاده نمود که اکثراً شرایط کار را خیلی ساده می‌کنند.
 تک بندی (tack weld): قطعات در فواصل مناسب به طوری که از پیچیدگی آنها جلوگیری بعمل آید و پیچیدگی آنها به حداقل برسد نسبت به بکدیگر با خال جوش کنار هم استقرار می‌یابند.
 عملیات جوشکاری
انتخاب الکترود و تنظیم آمپر و قرار دادن کار در موقعیتی که جوشکار احساس راحتی کند. تنظیم آمپر اصولاً روی تکه قراضه‌ای انجام می‌گیرد.
پس از راه اندازی قوس و تنظیم آمپر، قوس را به داخل محل اتصال جهت می‌دهند تا فلز جوش در محل اتصال رسوب داده شود. لذا جوشکار حرکت‌های زیر را بایستی همزمان به طور یکنواخت و قابل کنترل انجام دهد این حرکت‌ها عبارتند از:
الف) تثبیت فاصله نوک الکترود با سطح مذاب حوضچه، در حقیقت الکترود را باید به سمت حوضچه در اثر مصرف پایین آورد.
ب) حرکت الکترود و قوس در سرتاسر مسیر جوش که در اصل تعیین کننده سرعت جوشکاری است. این حرکت توأم با حرکتهای زیگزاکی بیا موجی شکل است که هر جوشکار بر حسب عادت یک نوع حرکت را انجام می‌دهد.

شکل ۲۰ – انواع حرکتهای موج دهی که جوشکار به کار می‌گیرد.
حرکت موجی الکترود سبب می‌گردد تا سرباره به کناره‌ها جاری گردد، البته این حرکت بایستی طوری انجام گیرد که سرباره در جوش حبس نشود و زاویه الکترود نسبت به قطعه و زاویه کاردرست انتخاب شود.
قطع قوس به منظورتعویض الکترود بایستی به آرامی انجام گیرد یعنی الکترود به آهستگی به عقب کشیده شود تا عیب دهانه آتش فشان درجوش بوجود نیاید بایستی الکترود را به طرف عقب حرکت داد و همزمان فاصله قوس را زیاد کرد تا قوس خاموش شود. الکترود بعدی که مورد استفاده قرارگیرد ابتدا بایستی انتهای حوضچه سنگ بخورد وجوش ازجلو شروع شود و به طرف عقب برگردد و مجدداً ادامه یابد. محل تعویض الکترود منبع جدی برای بوجود آمدن عیوب جوش از قبیل سرباره، حباب گاز و فقدان ذوب کامل می‌باشد.
درجوشکاری چند پاسه بایستی سرباره ازروی هرپاس بطورکامل تمیز گردد و سپس جوشکاری در پاس‌های بعدی انجام گیرد. هرپاس حداقل ۳/۱ پاس زیری را می‌پوشاند.
زاویه کار (Work Angle)

زاویه بین الکترود با خط عمودبرجوش درصفحه عرضی رازاویه کار می‌گویند.
زاویه راهنما (Lead Angle)
زاویه الکترود با خط عمود برجوش درصفحه طولی را زاویه راهنما می‌گویند. زاویه الکترود سبب می‌گردد تا جوشکار بتواند حفره کاسه‌ای شکل قوس را مشاهده نماید، علاوه برآن نیروی قوس سبب می‌گردد تا سرباره بطورنا خواسته بطرف جلو حرکت کند و همچنین از بروز گود افتادگی کنارجوش (Undercut) جلوگیری می‌کند. جوشکاربایستی درانتخاب زاویه کاروزاویه الکترود انتخاب صحیحی انجام دهد.
دسترسی به ماشین جوشکاری: سعی می‌شود ماشین جوشکاری تا حد امکان دردسترس جوشکارقرارگیرد تا از مزاحمت کابل‌ها و تداخل آنها اجتناب شود. که به تازگی با استفاده از کنترل از راه دورجوشکار می‌تواند شدت جریان جوشکاری را خود از محل جوشکاری تنظیم نماید.

فضای کارگاه: جوشکاری درفضای بسته انجام نمی گیرد مگر آن که تهویه کافی و پرقدرت برروی فضا تعبیه شده باشد.
نحوه بسته بندی و نگهداری الکترود: معمولاً الکترودها را دربسته‌های به صورت Hermetically airtight به بازار عرضه می‌کنند.
بایستی درنگهداری الکترودها درانباردقت لازم به عمل آید و آنها را درمحلی دوراز رطوبت، آب، باران، گردو خاک، دود، گریس و چربی نگهداری نمود. (جای خشک بهترین محل است) واصولاً الکترود را نباید درانبارروی زمین انباشت نمود بهترین جا قفسه می‌باشد.
وسائل مورد نیاز:
برای فولادهای کربن استیل Helment , Chipping Hammer , Wire Brush، برای فولادهای زنگ نزن Chipping Hammer , Wire Brush استفاده می‌کنند.
Leathers Photo Sensitive Lens , Gloves , Hand Shield , Face Shield نیز استفاده می‌شود

علی اصغر سرابیان مقدم –مربی کارگاه جوشکاری مرکز 14 قوچان

                                                    آذر ماه 1399

شروع کلاسهای جوشکاری - کارودانش ,جوشکاری مخازن

آغاز شروع کلاس جوشکاری مخازن شاخه کارودانش سال سوم هنرستان خوارزمی

آذر ماه 1399

جوشکاری آذرماه1399

جوشکاری

مقدمه
با نگاهی به پیرامونمان و سازه‌های موجود دراطرافمان، پی به وجود ماده‌ای به نام فولاد که کاربرد گسترده‌ای درانواع سازه‌ها دارد می‌بریم و از آنجا که این ماده به واسطه نورد و جوش قابل تبدیل به سازه‌های مختلف می‌گردد بایستی استحکام وتافنس و مقاومت و خوردگی و خستگی لازم را داشته باشد. وعلاوه براین، این ماده باید جوش پذیری خوبی (Good Weldability) نیز داشته باشد.
معنی جوش پذیری خوب چیست؟

بعضی‌ها معتقدند که همه فلزات و آلیاژها قابلیت جوشکاری را دارند که واقعیت خلاف آن است، متریال هایی از جوش پذیری خوبی برخوردارند که بتوانیم درعمل آنها را به طورساده و مطمئن در مقیاس کارگاهی جوشکاری نمائیم. و از آنجا که در صنعت امکان ساخت سازه‌ها به طورکامل وجود ندارد لذا سازه‌های بزرگ به اجزای کوچکتری تقسیم می‌شوند که در کارگاه‌های متعدد ساخته شده و سپس برروی یکدیگر نصب و مونتاژ می‌شوند. دراتصال دادن این اجزاء برای دستیابی به اجزای بزرگ تر، روشهای زیر به کار می‌رود

 اتصال به روشهای مکانیکی: استفاده از پیچ و مهره و میخ و گیره و خارو کشو  (1

اتصال به روشهای متالوژیکی

بهره گیری از عملیات جوشکاری (Welding)، لحیم کاری سخت (Brazing) 2) نقطه ذوب فلزپرکننده زیر فلزپایه، لحیم کاری نرم (Soldering) فلزپرکننده نقطه ذوب زیر
oc400 دارا می‌باشد).
 الحاق قطعات به روشهای شیمیایی با استفاده ازچسب‌های معدنی و آلی و غیره (3.

بعضی اوقات اتصال فلزات و آلیاژهای مختلف را از نظر بعد زمان به صورت زیر تقسیم بندی می‌کنند:
 اتصال موقت پیچ و مهره و خارو کشو و غیره-1
 اتصال نیمه وقت (استفاده از پرچها و لحیم کاری نرم-2

 (soldering) واستفاده از بعضی چسب های)- 3-اتصال دائم، فرآیند جوشکاری و لحیم کاری سخت و استفاده از چسب‌های معدنی و آلی
نکته: اتصال موقت بیشتربدین منظور می‌باشد که قطعات قابلیت دمونتاژو مونتاژ را داشته باشد.

جوش ایده آل به جوشی گفته می‌شود که نتوان آن موضع را از محل‌های دیگرفلزات کیفیت جوش را بالا برده تا اینکه برآورد نیازهای صنعتی و تحمل تنش‌ها و بارهای تحمیلی را بنماید.
عوامل مؤثربرکیفیت جوش
 نوع فلزات و آلیاژها
 روش جوشکاری
 مواد معرفی (Filler Metal)

تکنیک عملیات جوشکاری
 نوع اتصال (Joint Design)
پارامترهای جوشکاری و عوامل جنبی دیگر

جوش پذیری خوب به عوامل زیر بستگی دارد:
 نوع فرآیند جوشکاری (Type of welding process)
محیط (Environment)
ترکیب شیمیایی آلیاژ(Allay Composition)
 طراحی اتصال و اندازه آن (Joint design and size)

تقسیم بندی روشهای جوشکاری
روشهای جوشکاری برحسب منبع حرارتی و نحوه حفاظت محل جوش از اتمسفر محیط و نوع الکترود (مصرفی و غیر مصرفی) روشهای جوشکاری به هفت گروه تقسیم می‌شوند.
روشهای جوشکاری:
 جوشکاری درحالت جامد (sold state welding)
ـ جوشکاری اصطکاکی (friction welding)
ـ جوشکاری آهنگری (forge welding)
ـ جوشکاری انفجاری (explosine welding)

ـ جوشکاری دیفوزیونی (diffousion welding)
ـ جوشکاری فشاری (pressure welding)
 جوشکاری حرارتی – شیمیایی (therma chrmical welding) در این گروه منبع حرارتی به طریق شیمیایی حاصل می‌شود یعنی اینکه حرارت مورد نیاز از طریق ترکیب اکسیژن با یک ماده شیمیایی حاصل می‌شود مثل جوشکاری با کاربید و…. و در عمل دراین روش حرارتی معادل oc 2480 تولید می‌شود.
جوشکاری مقاومتی (Resistance welding): دراین گروه از روشهای جوشکاری از مقاومت الکتریکی جهت عملیات جوشکاری استفاده می‌شود.
مانند:
ـ جوشکاری نقطه‌ای (spot re Resistance welding)

ـ جوشکاری درزی (seam Resistance welding)
ـ جوشکاری با سرباره الکتریکی (electroslay welding)
ـ جوشکاری سربه سر با تخلیه جرقه الکتریکی (flash welding)

جوشکاری به کمک قوس الکتریکی بدون اعمال پوشش محافظ روی الکترود یا حوضچه محافظ جوش مثل (carbon Arc welding) وجوشکاری زائده‌ای یا گل میخی (Bare wine stud welding)
 جوشکاری به کمک قوس الکتریکی درزیرلایه سرباره و یا جوشکاری زیرپودری (Sabmerage Arc welding) و جوشکاری با الکترود روپوشدار (manual Arc welding)
جوشکاری به کمک قوس الکتریکی توسط گاز خنثی یا محافظ مانند جوشکاری با الکترود تنگستن درزیراتمسفرآرگون (tungsten luert GasTIG) که الکترود مصرفی نیست و یا جوشکاری با الکترود فلزی مصرفی تحت گاز خنثی (metal Inert GasMIG) که گاز خنثی حتی co2 می‌تواند باشد.
 جوشکاری به کمک انرژی تشعشعی

این گروه شامل جوشکاری با پرتوالکترونی (Electeron Beam welding) ویا جوشکاری با رزفانس الکترومگنتیت (Laser Beam welding) که براحتی با سرعتی حداقل ۶ برابر جوشکاری معمولی می‌توان با ضخامت‌های ۲۰mm فولاد و ۱۰mm آلومینیوم را بدون نیاز به اتمسفرخنثی و بدون تغییر درسختی و بوجود آمدن HAZ جوشکاری نمود.
اثرهای حرارتی (Thermal Effects)
جوشکاری بدون اعمال حرارت معمولاً مقدورنمی باشد واین گرمایش تأثیرات زیادی بر کیفیت جوش دارد.
کیفیت منطقه جوشکاری شده به عوامل زیر بستگی دارد:

نحوه نفوذ حرارت Thermal diffusivity
- میزان حرارت تلف شده Heat lost
 ضریب انتقال حرارت Thermal conductivity cocfficient
شدت انرژی اعمالی Energy intensity
 ضریب حرارتی Termal capacity

اثرهای حرارت فروکش (Heat sink Effects)
قطعات ضخیم قابلیت جذب حرارتی بیشتری نسبت به قطعات نازک دارند ولی افت حرارت درهرگرم از مذاب ریخته شده در حوضچه بیشتر است. از این رو امکان ترک خوردن قطعات ضخیم حین جوشکاری به علت بوجود آمدن فازهای ترد مثل مارتزیت بیشتر می‌باشد بخصوص در پاس اول جوشکاری اثرهای حرارت فروکش در موارد زیر بیشتر جلب نظر می‌کند:
درجوشکاری دوقطعه با ضخامت‌های متفاوت حوضچه جوش به طرف قطعه نازک تر متمایل می‌شود.
 درجوشکاری دوقطعه با جنس‌های متفاوت ولی با ضخامت، حوضچه جوش بطرف قطعه‌ای که ضریب انتقال حرارتی کمتری دارد متمایل می‌شود. بنابراین جوشکاری قطعات ضخیم به نازک ویا با ضریب انتقال حرارتی متفاوت، می‌تواند در حالت‌های خاص سبب ذوب ناقص در یک طرف (Incomplete Fusion) ودر طرف دیگر پیشروی بیش از حد حوضچه جوش را به همراه داشته باشد.
برای جلوگیری از چنین مشکلی می‌توان تدابیر زیر را اتخاذ نمود:
 پیشگیری قطعه‌ای که حرارت فروکش زیادی دارد.

کاهش ضخامت قطعه ضخیم‌تر به گونه‌ای که بتوان حرارت فروکش آن را پایین آورد.
 استفاده از برد درطرف قطعه نازک تر به گونه‌ای که حرارت فروکش قطعه نازک افزون گردد.دراین حالت میزان حرارت داده شده به جوش راباید افزایش داد.
 تغییر زاویه قوس یا Torch به طوری که بیشتر حرارت به طرف قطعه ضخیم منتقل شود.

افزایش شدت منبع حرارتی که سبب افزایش سرعت جوشکاری و کمتر شدن حساسیت به غیر متعادل بودن حرارت فروکش می‌گردد.
گاهی اوقات درمحاسبات سرد شدن از فاکتوری دیگربه نام Thermal severity Number یا عدد شدت حرارتی استفاده می‌کنند که این عدد برابر است با مجموع ضخامت ورق یا ورق هایی که درموضع اتصال حرارت از آنها به بیرون منتقل می‌شود.
موقعی که یک منبع حرارتی متحرک درسطح کاروجود دارد، حرارت ایجاد شده درهرلحظه از رابطه زیر محاسبه می‌شود.
ضریب راندمان (Efficiency) برحسب روش جوشکاری مقداری متفاوت است.

طبیعت قوس الکتریکی (Nature of the Arc)
قوس یک جریان الکتریکی است که بین دو الکترود وجود دارد و از میان یک ستون یونیزه شده گازی به اسم پلاسما عبور می‌کند.
قوس از لحاظ الکتریکی خنثی است بطوریکه می‌توان گفت تعداد الکترونها و ویونهای مثبتی که درهرحجم داده شده وجود دارد با یکدیگربرابر هستند. از آنجا که جرم الکترونها درحدود هزارم جرم سبکترترین یونها می‌باشد بنابراین تحرک الکترونها خیلی زیاد می‌باشد. لذا قسمت اعظم جریان توسط الکترونها عبورداده می‌شود.
اهمیت عملی نیروی قوس الکتریکی درنحوه جدا کردن و انتقال فلز مذاب از سرالکترود به سطح کار می‌باشد. قطره‌های فلز مذاب از الکترود بوسیله نیروی الکترومغناطیسی درنوک الکترود جمع و توسط کشش پلاسما جت جدا می‌شوند

علی اصغر سرابیان مقدم –مربی کارگاه جوشکاری مرکز 14 قوچان آذر ماه1399

خطرات ناشی از جوشکاری -کارودانش

خطرات جوشکاری

فهرست

1 – مقدمه

2 – خطرات بهداشتی جوشکاری

1 – 2 – گازها و فیوم ها

2 – 2 – اثرات سوء بهداشتی کوتاه مدت ( حاد )

3 – 2 – اثرات سوء بهداشتی طولانی مدت ( مزمن )

3 – سایر خطرات تهدید کننده سلامتی

1 – 3 – گرما

2 – 3 – نورمرئی ، اشعه های ماوراء بنفش و مادون قرمز

3 – 3 – سروصدا

4 – 3 – آسیبهای عضلانی – استخوانی

4 – خطرات ایمنی جوشکاری

1 – 4 – خطرات الکتریکی

2 – 4 – آتش سوزی و انفجار

3 – 4 – ماشین آلات خطرناک

4 – 4 – عبور ومرور و سقوط

5 – خطرات جوشکاری در محیط های بسته

6 – خطرات گازهای تحت فشار

7 – کاهش خطرات جوشکاری

1 – 7 – کنترلهای مهندسی و روندهای کاری ایمن

1 – 1-7- جایگزینی

2 – 1 – 7 – تهویه

3 – 1 – 7 – حفاظ گذاری

4 – 1 – 7 – اعمال ایمن

5 – 1 – 7- وسایل حفاظت فردی

1 – 5 – 1 – 7 – محافظت از چشم

2 – 5 – 1 – 7 – لباس حفاظتی

3 – 5 – 1 – 7- محافظت از گوش

4 – 5 – 1 – 7 – تجهیزات تنفسی

6– 1 – 7 – کنترل کیفیت هوا

7 – 1 – 7 – معاینات پزشکی

8 – 1 – 7 – آموزش

8 – قوانین و استانداردها

1 – 8 – حدود تماس شغلی

2 – 8 – برچسب ها و سایر اطلاعات

4 – 8 – علائم

5 – 8 – استاندارد جوشکاری OSHA

9 – فن آوریهای جدید جوشکاری

1 – 9 – جوشکاری لیزری

2 – 9 – جوشکاری با پرتوهای الکترونی

3 – 9 – روبوت های جوشکاری

1 – مقدمه :

در عملیات جوشکاری قطعات فلزی با استفاده از گرما یا فشار یا هر دو بهم متصل
می شوند.

لحیم کاری شامل اتصال قطعات یک فلز با فلز یا آلیاژی ( ترکیبی از فلزات) پرکننده
می باشد که نقطه ذوب آن از نقطه ذوب فلز اصلی کمتر است که مواد پرکننده ( مثل سرب و کادمیوم ) ممکن است خیلی سمی باشند .

برش فلزات در اثر گرم کردن فلز با شعله و برخورد مستقیم جریانی از اکسیژن خالص روی مسیر برش انجام می شود .بیش از 80 نوع فرایند جوشکاری وجود دارد که برخی از انواع عمومی تر آن عبارتند از :

جوشکاری قوس الکتریکی – جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود دستی (SMAW) – جوشکاری با گاز محافظ با الکترود مصرف شونده (MIG) – جوشکاری با گاز محافظ با الکترود تنگستنی (TIG)- جوشکاری با قوس پلاسما (PAW) و جوشکاری زیر پودری . دربرخی دیگر از روشهای جوشکاری از گاز اکسی استیلن ، جریان برق – لیزر – پرتوهای الکترونی – اصطکاک – امواج ماوراء صوت – واکنش های شیمیایی – گرمای حاصله از گاز سوختنی و روبوت و ........ استفاده می نمایند .

2 – خطرات بهداشتی جوشکاری

1 – 2 – گازها و فیوم ها

«دود » جوشکاری مخلوطی از ذرات بسیار ریز ( فیوم ) و گازها می باشد . بسیاری از مواد موجود در دود جوشکاری مثل کروم ، نیکل ، آرسنیک ، آزبست ، منگنز ، سیلیس ، بریلیوم ، کادمیوم ، اکسیدهای نیتروژن ، فسژن ، اکرولئین، ترکیبات فلوراید، مونوکسیدکربن ، کبالت، مس ، سرب ، ازن ، سلنیم و روی بسیار سمی می باشند .

معمولاً گازها و فیوم های جوشکاری از منابع زیر تولید می شوند :

- ماده اصلی یا فلز اصلی تحت جوشکاری یا ماده پرکننده مورد استفاده

- پوشش ها و رنگ های روی فلز تحت جوشکاری یا پوشش الکترودها

- گازهای مورد مصرف حاصله از سیلندرها

- واکنش های شیمیایی که در اثر نور ماوراء بنفش حاصله از قوس الکتریکی و گرما ایجاد می شوند .

- فرایند و مواد مصرفی مورد استفاده

- آلودگیهای موجود در هوا مثل بخارات متصاعد شده از مواد پاک کننده وگریس زدا

نام بردن از تمامی اثرات سوء بهداشتی در اثر جوشکاری بسیار مشکل می باشد ، زیرا ممکن است فیوم ها حاوی چندین نوع ماده مضر باشند ( بسته به عواملی که در بالا بدانها اشاره شد ) . هریک از ترکیبات موجود در گاز یا دود جوشکاری می توانند یک بخش خاص از بدن فرد را تحت تاثیر قرار دهند مثل ریه ها – قلب – کلیه ها و سیستم عصب مرکزی. با وجود این که کلیه جوشکاران در معرض خطر قرار دارند ، ولی افراد سیگاری دچار آسیب های شدیدتری می گردند . تماس با گازهای جوشکاری اثرات کوتاه مدت یا بلند مدت بر سلامتی افراد دارد که می توان آنها را به صورت زیر شرح داد :

2 – 2 – اثرات سوء بهداشتی کوتاه مدت ( حاد )

تماس با فیوم فلزات ( مثل روی ، منیزیم ؛ مس و اکسید آن ) باعث بروز بیماریی بنام تب فیوم فلز می گردد . علائم این بیماری بین 4 تا 12 ساعت پس از تماس نمایان می شود و شامل احساس سرماخوردگی ، عطش ، تب، دردهای عضلاتی، درد قفسه سینه، سرفه، خس خس کردن، کوفتگی، حالت تهوع و احساس مزه بد در دهان است.

برخی ترکیبات موجود در فیوم مثل کادمیوم در مدت زمان کوتاه نیز ممکن است کشنده باشند و گازهای متصاعد شده در فرآیند جوشکاری نیز بسیار خطرناک می باشند. برای مثال اشعه ماوراء بنفش منتشر شده در اثر واکنش با اکسیژن و نیتروژن موجود در هوا، ازن و اکسیدهای نیتروژن تولید می کند. این گازها در مقادیر زیاد کشنده اند و می توانند منجر به التهاب و تحریک بینی و گلو و بیماریهای شدید ریوی گردند.

اشعه ماوراء بنفش تولیدی، با حلالهای هیدروکربنی کلردار مثل تری کلرواتیلن،
1 و 1 و 1 تری کلرو اتان، متیلن کلراید و پرکلرواتیلن ترکیب می شود و گاز فشژن تولید می نماید. حتی مقادیر بسیار کم فسژن نیز کشنده است، اگر چه علائم اولیه مسمومیت با آن که شامل سرگیجه، احساس سرما و سرفه است، پس از 5 تا 6 ساعت ظاهر می شود. جوشکاری با قوس الکتریکی نباید هیچگاه در فاصله کمتر از 200 فوت (61 متر) از مخازن حاوی محلولهای گریس زدا انجام شود.

3-2- اثرات طولانی مدت (مزمن)

مطالعه بر روی جوشکاران، افرادی که با شعله فلزات را برش می دهند و کارگرانی که در کنار کوره ها کار می کنند نشان می دهد که خطر ابتلا به سرطان ریه و گاهی اوقات سرطان حنجره و دستگاه ادراری در جوشکاران بیشتر از بقیه است. این موضوع نیز چندان غیر منتظره نمی باشد چرا که مواد سمی موجود در دود جوشکاری مثل کادمیوم، نیکل، بریلیوم، کروم و آرسنیک موادی هستند که باعث بروز سرطان ریه می گردند.

ممکن است جوشکاران انواع مشکلات مزمن دستگاه تنفسی را نیز تجربه کنند، همانند: برونشیت، آسم، ذات الریه، امراض ریوی که در اثر تنفس ذرات فلزی ایجاد می شوند، کاهش ظرفیت تنفسی ریه، سیلیکوزیز (تنگی نفس در اثر تنفس مداوم ذرات حاوی سیلیس) و .... دیگر مشکلات و بیماریهای ناشی از جوشکاری عبارتند از: بیماریهای قلبی، بیماریهای پوستی، افت شنوایی، ورم معده، ورم روده کوچک و زخم معده و روده کوچک. همچنین جوشکارانی که در معرض فلزات سنگین مثل کروم و نیکل می باشند ممکن است دچار بیمارهای کبدی نیز گردند.

جوشکارانی که با سطوح دارای پوشش آزبست کار می کنند نیز احتمال دارد به بیماریهای آزبستوز، سرطان ریه و بیماریهای دیگر ناشی از آزبست مبتلا شوند. چنین افرادی باید قبل از آغاز به کار با این مواد، آموزش دیده و از تجهیزات و وسایل حفاظتی مناسب نیز برخوردار باشند.

3- سایر خطرات تهدید کننده سلامتی

1-3- گرما

گرمای شدید و جرقه های ناشی از جوشکاری ممکن است باعث سوختگی شود. جراحات چشمی نیز از تماس با خاکستر داغ، تراشه فلزات، جرقه ها و الکترودهای داغ حاصل
می شود، بعلاوه، تماس طولانی مدت با گرما منجر به استرس حرارتی در فرد خواهد گردید.

جوشکاران بایستی از علائمی همچون خستگی، سرگیجه، کم اشتهایی، تهوع، درد ناحیه شکمی وبیحوصلگی آگاهی داشته باشند. تهویه، جداسازی و ایجاد فاصله مناسب با منبع حرارتی، رعایت فواصل استراحت و نوشیدن مایعات مناسب می تواند افراد را در برابر خطرات مرتبط با گرما محافظت نماید.

2-3- نور مرئی، اشعه های ماوراء‌ بنفش و مادون قرمز

شدت نور متصاعد شده از قوس الکتریکی جوشکاری باعث صدمه دیدن شبکیه چشم می شود، در حالیکه اشعه مادون قرمز باعث آسیب قرنیه و ابتلاء فرد به بیماری آب مروارید خواهد گردید.

نور نامرئی ماوراء‌بنفش حاصل از قوس الکتریکی حتی در زمان بسیار کوتاه (کمتر از یک دقیقه) باعث بیماری برق زدگی چشم می شود. علائم این بیماری معمولاً ساعت ها پس از تماس با اشعه ماوراءبنفش بروز می کند و شامل احساس وجود شن و ماسه در چشم، تاری دید، درد شدید، اشک ریزش از چشم، سوزش و سردرد می باشد.

قوس الکتریکی بر موادو اجسام موجود در محیط نیز اثر داشته و دیگر افراد مجاور محل جوشکاری را نیز تحت تأثیر قرار می دهد. در حدود نیمی از بیماری برق زدگی چشم در افرادی ایجاد می شود که در محل حضور داشته ولی جوشکاری نمی کنند. افرادی که دائماً بدون حفاظت مناسب در محیط دارای اشعه ماورء بنفش کار می کنند ممکن است دچار آسیب های دائمی چشم شوند. تماس با اشعه ماوراء بنفش نیز باعث سوختگی پوست
می شود که شبیه آفتاب سوختگی است و خطر ابتلاء به سرطان پوست را افزایش می دهد.

3-3- سر و صدا

سر و صدای زیاد در محیط ممکن است به سیستم شنوایی آسیب وارد سازد، همچنین عامل ایجاد استرس و فشار خون و یا گاهی بیماریهای قلبی می باشد. کار کردن طولانی مدت در محیط دارای سر و صدای زیاد باعث ایجاد خستگی، حالتهای عصبی و بیحوصلگی افراد می شود.

اگر افرادی در یک محیط پر سر وصدا کار می کنند کارفرما باید از استاندارد سر و صدای OSHAبرای ارزیابی میزان سرو صدا و تعیین زمان مواجهه استفاده نماید . اگر سرو صدا به طور متوسط در هشت ساعت به 85 دسی بل می رسد ، کارفرما باید برای فرد جوشکار گوشی مناسب تهیه کند و سالانه او را تحت معاینات پزشکی قرار دهد .

4_3_ آسیب های عضلانی - استخوانی

در بین جوشکاران شکایت از بیماریهای عضلانی _ استخوانی نظیر صدمات در ناحیه پشت بدن ، درد شانه ، کاهش قدرت ماهیچه ها ، درد مچ ، سفید شدن انگشتان و بیماری ناحیه زانو بیشتر دیده شده است. وضعیت فرد هنگام کارکردن ( مخصوصاً هنگام قرار گرفتن قطعه در بالای سر ، وجود لرزش در حین کار و حمل بارهای سنگین ) نیز در بروز اختلالات و بیماریهای فوق مؤثر است . این مشکلات را با روش های زیر می توان کاهش‌ داد :‌

_ حمل به روش مناسب

_ عدم کار طولانی در یک حالت

_ کار در ارتفاع مناسب

_ استفاده از زیرپایی هنگامی که فرد به مدت طولانی به حالت ایستاده کار می کند .

_ قرار دادن مناسب ابزار آلات و مواد

_ به حداقل رساندن لرزش در حین کار

4_ خطرات ایمنی جوشکاری

1_4_ خطرات الکتریکی

اگر چه در جوشکاری از برق با ولتاژ کم استفاده می شود ، ولی خطر شوک الکتریکی همچنان وجود دارد ؛‌ شرایط محیط جوشکاری ( مثل محیط های مرطوب ) نیز ممکن است خطر شوک الکتریکی را تشدید کند . گاهی اوقات ممکن است یک شوک ضعیف منجر به سقوط یا حوادثی نظیر آن شود ولی شوک های شدید می توانند حتی سبب ضربه مغزی و مرگ فرد گردند .

برای محافظت از شوک الکتریکی بایستی از دستکش خشک استفاده نمود . همچنین جوشکار باید کفش های دارای کفی یا زیره پلاستیکی بپوشد و یا از یک لایه عایق مثل یک تخته خشک یا کفپوش لاستیکی برای جلوگیری از انتقال جریان برق استفاده نماید .

قطعاتی که مورد جوشکاری قرار می گیرند و همه قسمت های بدنه وسیله انتقال برق نیز باید اتصال زمین داشته باشند .

روکش نگهدارنده های الکترودها و کابلهای برق بایستی خشک و در وضعیت مناسبی باشند . الکترودها را نباید با دست بدون دستکش یا دستکش خیس یا هنگامی که فرد روی سطوح خیس یا سطوح دارای اتصال زمین قرار دارد عوض نمود .

2_4_ آتش سوزی و انفجار

حرارت زیاد و جرقه های تولید شده در جوشکاری یا شعله آن می تواند منجر به بروز آتش سوزی گردد و یا اگر جوشکاری در مجاورت مواد قابل انفجار یا قابل اشتعال انجام گیرد احتمال وقوع انفجار وجود دارد .

جوشکاری یا برش فلزات تنها بایستی در مواقعی انجام شود که مواد قابل اشتعال نظیر ضایعات مواد ، چوب ، کاغذ ، منسوجات مواد پلاستیکی ، مواد شیمیایی و گردو غبارقابل احتراق وجود نداشته باشد ( بخارات می توانند چند صدمتر پراکنده شوند ) .

موادی را که نمی توان از محیط خارج نمود بایستی با مواد مقاوم در برابر شعله بطور کاملاً محکم پوشاند . درهای عبور و مرور ، پنجره ها ، شکاف ها و منفذها نیز بایستی پوشانده شوند .

هیچگاه روی مخازنی که حاوی مواد قابل اشتعال یا احتراق هستند جوشکاری نکنید مگر اینکه کاملاً آنها را تمیز نموده و با یک گاز بی اثر پر کرده باشید ، در غیر اینصورت احتمال وقوع انفجار ، آتش سوزی یا پخش بخارات سمی وجود دارد . مخازن دارای مواد ناشناخته باید بعنوان مواد قابل اشتعال یا احتراق در نظر گرفته شوند .

قبل از خروج از محل کار و حداقل سی دقیقه پس از اتمام کار بایستی محیط را ازنظر وجود آتش بازبینی نمود . وسایل اطفاء حریق نیز بایستی در دسترس باشند .

3_4_ ماشین آلات خطرناک

همه ماشین آلات دارای قطعات گردنده را باید حفاظ گذاری نمود تا از گیر کردن مو ، انگشتان یا لباس کارگران در آنها جلوگیری بعمل آید. هنگام تعمیر دستگاه بوسیله جوشکاری یا لحیم کاری ، برق آن بایستی قطع گردد و دستگاه خاموش و قفل شود تا به طور اتفاقی روشن نگردد .

4_4_ عبور و مرور و سقوط

برای جلوگیری از سقوط افراد بایستی ابزارآلات ، ماشین آلات ، کابلها و مواد اضافی دیگر را از محل جوشکاری دور و برای عبور و مرور از خطوط یا ریلهای ایمن استفاده نمود .

5_ خطرات جوشکاری در محیط های بسته

یک محیط بسته محلی است با مساحت کم که دسترسی به آن محدود است ، همچنین یا تهویه نداشته و یا اینکه جریان هوا در آن کم است . تهویه مناسب برای کار در محیط های بسته ضروری است . در این محیط های کوچک فیوم ها و گازهای خطرناک می توانند خیلی سریع به حد غلظت خطرناک خود برسند.

از آنجایی که در فر ایند جوشکاری ، اکسیژن هوا به مصرف می رسد ممکن است فرد سریعاً دچار بیهوشی یا مرگ ناشی از خفگی گردد .

همه کارگرانی که به نوعی وارد این فضاها می شوند چه به صورت معمول و عادی و چه در حالت اضطراری ، بایستی آموزشهای لازم امداد و نجات را دیده باشند ، ماسک های تنفسی همراه داشته باشند ، از وسایل حفاظت فردی مناسب استفاده کنند و روشهای صحیح ورود و خروج به فضاهای بسته را بدانند . توجه به نکات ذیل در مورد فضاهای بسته حائز اهمیت می باشد :

کارگرای که وارد فضای بسته می شود بایستی مجهز به یک ماسک یا نقاب ، طناب نجات ، و لباس حفاظت فردی حاوی سیستم و دستگاه تنفسی مناسب باشد .

- سیلندرهای گاز و منابع برق جوشکاری را باید در محل های ایمن و در خارج از فضای بسته قرار داد.

- یک امدادگر آموزش دیده و مجهز به وسایل مناسب از قبیل دستگاه اطفاء حریق و وسایل حفاظت فردی بایستی در خارج از فضای بسته قرار داشته باشد تا بتواند در صورت لزوم به کمک کارگر یا نجات وی بشتابد و هر گاه علائمی از وجود مواد سمی یا کاهش هشیاری فرد را در داخل فضای بسته مشاهده نمود سریعاً وی را از محل خارج سازد .

- همه فضاهای بسته را باید از نظر وجود مواد سمی ، قابل اشتعال و یا گازها و بخارات قابل انفجار و میزان اکسیژن موجود بررسی نمود . کنترل کیفیت مداوم جریان هوا طی جوشکاری لازم و ضروری است . ورود کلیه کارگران به مکانهایی که درصد اکسیژن آن کمتر از 5/19 درصد است ممنوع می باشد ، مگر اینکه ماسک تنفسی حاوی کپسول هوا به همراه داشته باشند .

- هیچگاه از اکسیژن برای سیستم تهویه استفاده نکنید.

- هنگام جوشکاری یا برش حرارتی در فضاهای بسته از تهویه مکانیکی استفاده نمایید.

- همه لوله ها ،‌مجراها و خطوط برق که به این فضاها اتصال دارند ولی در حال کار نیستند بایستی قطع یا خاموش شوند .

همه کلیدها و شیرهای قطع شده بایستی قفل شوند تا به طور تصادفی روشن نگردند.

- مشعل ها و یا مخازن ذخیره اکسیژن یا گاز که مورد استفاده نیستند باید از محل خارج گردند .

6- خطرات گازهای تحت فشار

در جوشکاری یا برش با شعله از یک گاز سوختنی و اکسیژن برای تولید حرارت مورد نیاز جوشکاری استفاده می شود .

در این نوع جوشکاری ، هم اکسیژن و هم گاز سوختنی ( استیلن، هیدروژن، پروپان و غیره) به صورت تحت فشار در سیلندرهایی ذخیره می شوند .

استفاده از سیلندرهای تحت فشار ، کارگران را در معرض خطراتی قرار می دهد . استیلن بسیار قابل انفجار است و فقط بایستی با تهویه مناسب و همراه با برنامه تست نشتی مورد استفاده قرار گیرد . اکسیژن به تنهایی قابل انفجار نمی باشد ، ولی در هر حال اگر غلظت آن زیاد باشد بسیاری از مواد حتی آنهایی که در هوا به سختی می سوزند( مثل گرد و غبارهای معمولی، گریس یا روغن) به راحتی منفجر می شوند . توجه به نکات ذیل در حین کار با گازهای تحت فشار از اهمیت بسیاری برخوردار است :

- همه سیلندرها باید دارای درپوش و رگولاتور باشند .

- فقط از رگولاتورهایی استفاده نمایید که متناسب با فشار درون سیلندر طراحی شده باشند .

- قبل از جوشکاری و نیز حین انجام آن همه شیرهای کاهش فشار و همه خطوط ارتباطی را کنترل نمایید .

- لوله انتقال اکسیژن را در شرایط مناسب نگهداری و در فواصل منظم تمیز نمایید .

- بست ها و اتصالات باید در شرایط مناسبی باشند و منظماً کنترل گردند .

-سیلندرهای گاز اکسیژن و گاز سوختنی را به طور جداگانه و دور از حرارت و نور خورشید و در جای خشک دارای تهویه مناسب و مقاوم در برابر آتش و حداقل 20 فوت (‌6 متر) به دور از مواد قابل اشتعال مثل رنگ ، روغن یا حلالها نگهداری و انبار کنید.

- پس از اتمام کار شیر سلیندر را ببندید . قبل از اینکه سیلندرها را حرکت داده و در انبار قرار دهید ، درپوش محافظتی شیر را روی آن قرار داده و شیر تخلیه را باز کنید تا گاز درون شیلنگ خالی شود .

7- کاهش خطرات جوشکاری

قبل از آغاز جوشکاری لازم است خطرات مختص این عملیات ، شناسایی شوند . این خطرات بسته به نوع جوشکاری ،‌مواد ( فلزات اصلی، پوشش سطح، الکترودها) و شرایط محیط( فضای آزاد یا بسته ) متفاوتند.

همچنین تحقیق و بررسی در مورد برگه های اطلاعات ایمنی مواد (MSDS [1]) جهت شناسایی مواد خطرناک مورد استفاده در جوشکاری و محصولات برش و فیوم های تولیدی بسیار مهم و حائز اهمیت می باشد ، اطمینان حاصل نمایید که قبل از آغاز کار ، موادی را که جوشکاری می کنید می شناسید . برخی از فیوم ها همانند موادی که هنگام جوشکاری سطوح دارای پایه کادمیوم متصاعد می شوند ، می توانند در مدت زمان کوتاهی کشنده باشند . پس از تعیین و شناسایی خطرات ، می توان روش های مناسب کنترلی را بکار گرفت :

1-7- کنترل های مهندسی و روندهای کاری ایمن

1-1-7- جایگزینی

مواد خطرناک را با موادی که خطر کمتری دارند جایگزین کنید . بدین منظور می توانید :

الف _ از آلیاژ نقره بدون کادمیوم برای لحیم کاری استفاده نمایید .

ب – از الکترود و دستکش های فاقد مواد آزبستی استفاده کنید .

2-1-7- تهویه

بایستی برای از بین بردن فیوم ها و گازهای مضر از تهویه مناسب استفاده نمود . تهویه موضعی[2]که این گازها و فیوم های مضر را مستقیماً از محل تولید به بیرون هدایت می کند مفید تر می باشد . این عمل را می توان با استفاده از دستگاههای دارای تهویه یا هودهایی که نزدیک محل جوشکاری نصب می شوند ، انجام داد . سیستم تهویه باید به طور منظم تمیز و بازبینی گردد.

از معابر خروجی سقف ، درها یا پنجره های باز ، فن های سقفی یا فن های نصب شده در کف برای جریان هوا در محل کارگاه بعنوان تهویه عمومی3 استفاده می شود . این سیستم به خوبی تهویه موضعی نبوده و ممکن است باعث پخش ذرات شیمیایی مضر در کارگاه گردد . تهویه عمومی معمولاً در صورتی مفید است که برای تکمیل تهویه موضعی و در کنار آن بکار رود.

در جوشکاری با گاز محافظ ، تهویه موضعی را می توان با یک فن مکنده انجام داد که میتواند تماس کارگر را با امواج جوشکاری به میزان 70% کاهش دهد .

هودها و کانالهای خروجی هوا بایستی از مواد مقاوم در برابر حریق ساخته شوند .

3-1-7- حفاظ گذاری

از دیواره هایی با پوشش مناسب جهت حفاظت افراد دیگری که در محل کار حضور دارند در برابر امواج جوشکاری، گرما و پاشش ذرات داغ استفاده نمایید .

کابین یا اتاقک جوشکاری باید دارای رنگ با روکش مات باشد که امواج ماوراء بنفش را منعکس نکند (مشابه پوشش هایی که دارای اکسید تیتانیوم یا اکسید روی می باشند )

صفحات اکوستیک ما بین کارگر و منبع صوت قرار دهید تا میزان سر و صدا را کاهش دهد و یا اینکه ماشین آلات را در محل محصوری قرار دهید .

4-1-7- اعمال ایمن

اگر مراحل کاری را اصلاح کرده و یا اعمال حفاظتی زیر را انجام دهید خطرات موجود کاهش می یابند . بعنوان مثال :

-بخش های پوشش دار یا رنگ شده را جوشکاری نکنید ، در صورت امکان قبل از جوشکاری همه پوشش ها و رنگ های روی سطوح را پاک نمایید .

-یک ظرف آب زیر دستگاه برش با قوس پلاسما قرار دهید تا میزان سر و صدا و فیوم کاهش یابد .

- هنگام جوشکاری یا برش در موقعیتی قرار گیرید که سر شما در معرض جریان فیوم ها نباشد .

- قبل از اتصال قوس الکتریکی و یا روشن کردن شعله اطمینان حاصل نمایید که همه مواد قابل احتراق و اشتعال از محل دور شده اند .

- اطمینان حاصل نمایید که ابزار آلات و قطعات سالم باشند و شیلنگ ها و روکش های عایق پاره را تعویض نمایید.

- محوطه جوشکاری را عاری از ماشین آلات یا ابزار اضافی کنید تا خطر تصادم یا سقوط کاهش یابد .

- شما می توانید با استفاده از پایین ترین آمپر قابل استفاده و نگهداری الکترود به صورت قائم و تا حد ممکن نزدیک به محل جوشکاری تولید فیوم را به حداقل برسانید .

- جوشکاری با قوس الکتریکی را نباید در فاصله کمتر از 200 فوتی (‌61 متری ) از حلال ها یا مواد چربی زدا انجام داد .

5-1-7- وسایل حفاظت فردی

تجهیزات و وسایل حفاظت فردی باید در کنار کنترلهای مهندسی و اقدامات ایمنی و پیشگیرانه بکار روند نه اینکه جایگزین آنها گردند .

1-5-1-7- محافظت از چشم

در کلیه عملیات جوشکاری حفاظت از چشم ها ضروری می باشد تا آنها را از نور ، گرما ، ‌اشعه ماوراء بنفش و پرتاب جرقه ها محافظت نماید . برای حفاظت بهتر ، از ماسک های پوششی صورت یا کلاه ایمنی به همراه عینک استفاده نمایید . هنگامی که ماسک حفاظتی را از روی صورت بر می دارید برای جلوگیری از پرتاب ذرات به چشم ها ، سرخود را کج نگاه داشته و چشمانتان را ببندید.

در مورد جوشکاری یا برش با قوس الکتریکی ، جوشکاری با گاز اکسید کننده ، لحیم کاری و یا برش ، کلاههای ایمنی، عینک و دیگر وسایل حفاظتی باید دارای فیلتر و یا لنزهای مخصوص باشند .

استاندارد OSHAبیان می دارد که کارگرانی که عملیات جوشکاری یا برش انجام می دهند باید با لنزها یا فیلترهایی مطابق با جدول 1 محافظت شوند :

شماره و نوع فیلتر برای حفاظت در مقابل انرژی تشعشعی
نوع عملیات جوشکاری	شماره
جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود دستی با استفاده از الکترودهای به قطر 16/1 و 32/3 و 8/1 و 32/5 اینچ	10
جوشکاری قوس الکتریکی با گاز محافظ (غیر آهنی)بااستفاده از الکترودهای به قطر 16/1 و 32/3 و 8/1 و32/5 اینچ	11
جوشکاری قوس الکتریکی با گاز محافظ (آهنی) با استفاده از الکترودهای به قطر 16/1 و 32/3 و 8/1 و 32/5 اینچ	12
جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود دستی با استفاده از الکترودهای به قطر 16/3 و 32/7 و 4/1 اینچ	12
الکترودهای به قطر 8/3 و 16/5 اینچ	14
جوشکاری با اتم هیدروژن	14-10
جوشکاری با شعله کربنی	14
لحیم کاری	2
لحیم کاری با مشعل	3 یا 4
برش سبک تا 1 اینچ	3 یا 4
برش متوسط 1 تا 6 اینچ	4 یا 5
برش سنگین بیش از 6 اینچ	5 یا 6
جوشکاری با گاز (سبک) تا 8/1 اینچ	4 یا 5
جوشکاری با گاز (متوسط) 8/1 تا 2/1 اینچ	5 یا 6
جوشکاری با گاز (سنگین) بالای 2/1 اینچ	6 یا 8

جدول 1 – لنزها و فیلترهای محافظ چشم

2-5-1-7- لباس حفاظتی

لباس محافظی که جوشکاران و افراد نزدیک به محل جوشکاری باید بر تن داشته باشند شامل موارد زیر است :

دستکش مقاوم در برابر آتش ، کلاه ، کفش های ایمنی دارای پنجه حفاظت شده ، پیش بند چرمی ، سپر حفاظتی صورت ، لباس کار مقاوم در برابر شعله ، عینک حفاظتی ، کلاه ایمنی گتر یا چکمه ساق دار .

لباس محافظ باید از پشمی ساخته شود که به آسانی شعله نمی گردد و یا از پارچه های کتانی مخصوص باشد . آستین و یقه لباس بایستی بسته و شلوار و بلوز نیز بدون لبه دوبل یا برگردان باشد . استفاده از کلاه ایمنی محکم نیز لازم بوده و جوشکاران باید از
هلمت های ایمنی همراه با لنزهای فیلتری مناسب استفاده کنند نه اینکه صفحاتی را به عنوان نقاب در دست بگیرند . در زمانی که جوشکاری در بالای سر فرد انجام می شود ، محافظت بیشتری لازم است مثل پوشش شانه که مقاوم در برابر آتش باشد ، پیش بند ، سربند ، گتر و لباس کار .

از آنجایی که جوشکاران با مواد سمی سر و کار دارند ، کمدهایی باید تهیه شود تا لباس کار آنها جدا از لباس های معمولی نگهداری گردد . لباس کار باید توسط کارفرما به
خشک شویی فرستاده شود . حمام و رختکن نیز باید در نظر گرفته شود تا کارگران بتوانند در پایان کار لباس های خود را تعویض نمایند .

3-5-1-7- محافظت از گوش

از حفاظ گوش یا گوشی های محافظ ( ایرپلاک4 یا ایرماف 5) باید هنگام کار در سر و صدای زیاد استفاده نمود . همچنین هنگامی که در فضا بارش و پاشش جرقه وجود دارد که ممکن است این جرقه ها وارد گوش شود ، استفاده از گوشی ضروری است.

4-5-1 -7- تجهیزات تنفسی

تجهیزات تنفسی باید مخصوص محیط های خطرناک بوده و مطابق با استانداردOSHAتنظیم ، نظافت ، نگهداری و انبار گردند . بعلاوه کارگران باید در مورد نحوه استفاده صحیح از این وسایل آموزش ببینند . سازمان NIOSH 6عنوان می کند که در مکانهایی که مواد سرطان زا وجود داشته و غلظت آن قابل اندازه گیری باشد و یا در هر شرایطی که برای سلامتی افراد خطرناک باشد ، بایستی از این وسایل تنفسی استفاده نمود . هنگام جوشکاری در فضاهای بسته نیز استفاده از وسایل تنفسی مجهز به کپسول اکسیژن ضروری می باشد ، زیرا احتمال کاهش غلظت اکسیژن در هوا وجود دارد .

6-5-1-7- کنترل کیفیت هوا

کنترل کیفیت هوا برای تعیین مقادیر مواد خطرناک و سر و صدای موجود در مناطقی که جوشکاری انجام می شود صورت می پذیرد .

7-5-1-7- معاینات پزشکی

به علت ازدیاد انتشار مواد خطر ناک در فضای اطراف جوشکاری NIOSHپیشنهاد
می کند که همه کارگرانی که در معرض فرایند جوشکاری هستند حداقل سالی یکبار تحت معانیات پزشکی قرار گیرند و علاوه بر آزمایشات عادی و معمولی شش ها ، پوست ، چشم، قلب و شنوایی آنها نیز مورد معاینه قرار گیرد .

8-5-1-7- آموزش

همه جوشکاران باید در مورد استفاده ایمن از وسایل و انجام اعمال ایمن و نحوه کار در شرایط اضطراری آموزش ببینند .

8 – قوانین و استانداردها

OSHAاستانداردهایی دارد که بسیاری از جوانب جوشکاری از قبیل جوشکاری ایمن ، جوشکاری در فضاهای بسته ، نگهداری گازهای تحت فشار ، ایمنی وسایل برقی ، اطفاء حریق ، تهویه ، وسایل حفاظت فردی و آموزش کارگران را در بر می گیرد .

آنچه در زیر می آید خلاصه ای از شرح وظایف و مقرراتی است که به جوشکاران مربوط می شود . البته همواره بر شرایط کار ایمن قبل از انجام جوشکاری تاکید می شود .

1-8- حدود تماس شغلی

OSHA در مورد کل ترکیب دودهای جوشکاری استانداردی ارائه نکرده، ولی برای هریک از مواد تشکیل دهنده دودها استانداردهایی تنظیم نموده است. تهویه عمومی یا موضعی بایستی تعبیه شود تا بتوان حدود فیوم های سمی، گازها یا گردوغبارات را به حد مجاز تعیین شده توسط OSHA رساند.

سازمان NIOSH بیان کرده است که جوشکاران در هرحال در معرض خطرات ناشی از گازهای جوشکاری هستند، حتی هنگامی که غلظت هریک از عناصر تشکیل دهنده آنها کمتر از حد مجاز ارائه شده توسط OSHA باشد. این سازمان توصیه کرده است که با روندهای کاری صحیح و کنترلهای مهندسی، میزان انتشار گازهای جوشکاری به حداقل ممکن رسانده شود.

2-8- برچسب ها و سایر اطلاعات

براساس استاندارد OSHA در مورد آگاهی از خطرات ( 29 CFR1910,1200( قانون حق دانستن) ، کلیه مخازن حاوی فلزات پرکننده، الکترودها و مواد کمک ذوب، بایستی
برچسب هایی برای آگاهی جوشکاران داشته باشند که نشان دهد در فرایند جوشکاری فیوم ها و گازهای خطرناک تولید می شود. فلز پایه که جوشکاری روی آن انجام می شود و ممکن است پوششی هم از مواد سمی داشته باشد نیز باید برچسب داشته باشد (مثل رنگ، سرب، جیوه). مواد جوشکاری حاوی مواد سرطانزا نیز باید برچسبی داشته باشند که بیانگر سمی بودن گازهای متصاعد شده از این مواد سرطانزا باشد. کارفرما بایستی برگه اطلاعاتی ایمنی مواد (MSDS) را برای همه این مواد خطرناک تهیه کرده و در دسترس جوشکاران قرار دهد. این برگه ها بایستی حاوی اطلاعاتی در مورد عناصر شیمیایی، محصولات خطرناک حاصله از تجزیه مواد حین جوشکاری، روش های ایمن حمل مواد، اعمال حفاظتی و روش های مؤثر کمک های اولیه و اثرات مواد جوشکاری بر سلامتی باشد.

4-8- علائم

استاندارد OSHA (14529 CFR1910.) بیان می دارد که علائم مورد استفاده بایستی کارگران را از خطرات منجر به جراحت یا آسیب آگاه سازد. این علائم باید در محل جوشکاری نصب شوند و به عنوان کمکی برای یادآوری به کارگران در استفاد از وسایل حفاظتی باشند، همچنین باید به کارگران گوشزد کنند که ممکن است در اثر نگاه کردن به قوس جوشکاری چشم هایشان آسیب ببیند.

5-8- استاندارد جوشکاری OSHA

الزامات اطمینان بخش از ایمنی عملیات جوشکاری، برش و لحیم کاری در استاندارد
29 CFR1910.252 آمده است. در زیر تعدادی از الزامات انتخاب شده از این استاندارد بیان گردیده است:

- سیلندرهای گاز تحت فشار باید دور از رادیاتور و دیگر منابع گرمایی نگهداری شوند و بایستی به صورت قائم دریک محیط خشک و دارای تهویه مناسب و حداقل 20 فوت (6متر) دور از مواد قابل اشتعال مثل روغن انبار گردند. سیلندرها باید دور از بالابرها، پله ها و محل های دیگری که احتمال سقوط، ضربه خوردن یا آسیب دیدن وجود دارد، قرار گیرند.

- قبل از آغاز به کار، سیستم های لوله کشی باید آزمایش شوند و در فشار 5/1 برابر حداکثر فشار کاری در مقابل گاز غیرقابل نفوذ باشند.

- سیستم های لوله کشی در حال کار نیز باید با وسایل کاهش دهنده فشار محافظت گردند.

- ترک هایی که نشان دهنده نشتی، سوختگی، پارگی یا عیوب دیگر در لوله کشی ها
می باشند، باید تعمیر یا تعویض گردند.

- جوشکاران یا افرادی که عمل برش را انجام می دهند باید در مورد استفاده ایمن از تجهیزات و فرایندهایی که انجام می دهند آموزش ببینند.

- هریک از جوشکاران باید در اطاقک های جداگانه قرار گیرند یا با صفحات غیر قابل اشتعال که با یک روکش دارای انعکاس کم مثل اکسید روی پوشیده شده اند، یا دارای لامپ سیاه هستند (برای جذب تشعشات ماوراء بنفش) جدا گردند.

افراد دیگری که در مجاورت محل های جوشکاری هستند نیز بایستی با صفحات غیر قابل اشتعال یا مقاوم در برابر شعله جداگردند و یا اینکه ملزم به استفاده از عینک های حفاظتی مناسب باشند. در این اطاقک ها جریان هوا باید در کف وجود داشته باشد.

- همه شعله های متحرک خطرناک در نزدیکی محل جوشکاری باید به یک محل امن برده شوند و اگر اینکار ممکن نیست برای جلوگیری از پرتاب و انتشار جرقه، گرما و خاکستر آن از دیواره های حفاظتی استفاده شود.

- تجهیزات اطفاء حریق مناسب باید به صورت آماده به کار در محل وجود داشته باشد.

- در محلهایی که جوشکاری انجام می شود احتمال تبدیل شعله کوچک به حریق های بزرگ وجود دارد، زمان سنج تشخیص دهنده آتش لازم است. این وسیله باید طوری تنظیم شود که حداقل نیم ساعت پس از پایان جوشکاری نیز بتواند هر نوع شعله را شناسایی و خاموش کند.

- عملیات جوشکاری، برش یا کارهایی که در دمای بالا انجام می شوند نباید در مخازن، بشکه ها و تانک ها صورت گیرد مگر اینکه کاملاً تمیز شده باشند. (تمیز کردن با یک گاز بی اثر ارجحیت دارد).

- از وسایل حفاظت چشم باید طی همه عملیات جوشکاری یا برش با قوس الکتریکی، جوشکاری با گاز، برش با اکسیژن، جوشکاری مقاومتی یا لحیم کاری استفاده گردد.

- هرجا که لازم است جوشکار از میان یک منهول یا ورودی کوچک وارد فضای بسته شود، باید یک امدادگر در بیرون محل حضور داشته باشد که آگاه به روش های امداد و نجات بوده و در همه حال جوشکار را زیر نظر داشته باشد تا در مواقع لزوم به کمک او بشتابد.

- برای تمیز کاری سطوح هنگامی که ترکیبات فلوئور، روی، سرب، بریلیوم، کادمیوم و جیوه درمحل وجود دارند و یا هنگام برش ورق های استنلس استیل، تهویه مناسب یا وسایل تنفسی در فضاهای بسته لازم است.

- برچسب های هشدار دهنده برای فلزات پرکننده در لحیم کاری که حاوی کادمیوم
می باشند و فلاکس های حاوی ترکیبات فلوئور لازم است.

9- فن آوریهای جدید جوشکاری

تکنولوژیهای جدید جوشکاری مثل جوشکاری با لیزر یا پرتوهای الکترون، خطرات جدیدی را به محیط جوشکاری وارد کرده اند. هنگام انجام این گونه جوشکاریها در نظر گرفتن ملاحظات خاصی لازم و ضروری می باشد.

1-9- جوشکاری لیزری

در جوشکاری با لیزر از پرتوهای متمرکز نور برای انجام جوشکاریهای خیلی دقیق استفاده می شود. خطرات عمده این نوع پرتوهای قوی در مورد چشم می باشد که ممکن است باعث کوری افراد شوند به همین دلیل استفاده از وسایل حفاظتی چشم لازم است.

در مورد سطوح منعکس کننده نیز بایستی دقت بیشتری نمود، لذا هم پرتوهای اولیه و هم پرتوهای انعکاس یافته بسیار خطرناک می باشند.

2-9- جوشکاری با پرتوهای الکترونی

در این روش از یک پرتو متمرکز شده الکترونی برای انجام جوشکاریهای بسیار دقیق و با نفوذ زیاد استفاده می شود. به علت تولید اشعه ایکس به عنوان محصول جانبی، این جوشکاری باید دریک فضای بسته و سرپوشیده با سرب یا مواد مناسب دیگر انجام شود. همه درها و منافذ ورودی باید به طور مناسب آب بندی و درز بندی و متناوباً کنترل شوند تا از نشت و انتشار اشعه ایکس به بیرون جلوگیری به عمل آید. کاربران باید از دستگاههایی استفاده کنند که تماس و برخورد اتفاقی اشعه ایکس را آشکار سازد. همچنین در این گونه موارد ولتاژ بالا خطر برق گرفتگی ایجاد می کند.

2-9- روبوت های جوشکار

دربسیاری از صنایع به جای کارگر از روبوت های جوشکار در خطوط مونتاژ استفاده می شود. این امر کارگران را از خطرات دور می سازد ولی باعث کاهش اشتغال افراد
می گردد. بعلاوه ممکن است کارگران توسط همین روبوت های جوشکار دچار آسیب گردند.

---

[1]MSDS:Material safety Data sheet

local exhaust ventilation [2]

General ventilation 3

Ear plug4

ar muf 5

موسسه ملی ایمنی و بهداشت حرفه ای آمریکا

NIOSH=National Inistitute for Occupational Safety and Health6

Copyright © 2010 NarMonfared.com Design & Support by Tehran Web Co. All rights reserved.

                                 علی اصغر سرابیان مقدم –مربی کارگاه چوشکاری

                                                   مرکز 14قوچان-مردادماه 1399

حالتهای آماده سازی شیاری - کارودانش

 آماده سازی (شیاری)

علی اصغر سرابیان مقدم –مربی جوشکاری

                                                                                  مرکز 14 قوچان