رایج ترین روش‌ های جوشکاری لوله آهنی

لوله‌های آهنی از مقاطع مصرفی صنایع ساختمان‌سازی، پتروشیمی، نفت و گاز ساخته می‌شوند که اتصال آن‌ها از طریق جوشکاری انجام می‌گیرد. ازآنجایی‌که نحوه جوشکاری لوله‌های آهنی تاثیر بسزایی بر میزان مقاومت آن‌ها می‌گذارد، بایستی از بهترین فرآیند استفاده کرد. درحال‌حاضر، مهندسان و صنعتگران از روش‌های جوشکاری مختلفی بهره می‌گیرند که هر کدام از آن‌ها دارای مزایا و ویژگی‌های مختص به خود هستند. با کسب اطلاع درباره رایج‌ترین روش‌های جوشکاری لوله آهنی می‌توان انتخاب مناسبی با توجه به ماهیت و اهداف مورد نظر خود داشت. در ادامه مطلب، با فرآیندها و روش‌های مرسوم جوشکاری لوله‌های فولادی در صنایع به‌صورت کامل آشنا خواهید شد.

جوشکاری قوسی الکتریکی با الکترود روکش‌دار (Shielded Metal Arc Welding)

جوشکاری قوسی الکتریکی با الکترود روکش‌دار یکی از روش‌های مرسوم اتصال لوله‌های آهنی است که آن را می‌توان در بسیاری از حوزه‌های صنعتی به‌کار گرفت. در این روش، یک الکترود مصرفی با روکش معدنی مورد استفاده قرار می‌گیرد که قوس الکتریکی و فلز مذاب را جهت ایجاد اتصال برقرار می‌کند. ضمن اینکه جوشکاری SMAW دارای پروسه ساده‌ای و هزینه مقرون‌به‌صرفه‌ای است. البته از طرفی هم دارای دود و سرباره زیادی است و فقط باید توسط افراد ماهر و خبره انجام بگیرد. به‌طورکلی، روش جوشکاری قوسی الکتریکی با الکترود روکش‌دار فرآیند پیچیده‌ای نیست و از انعطاف‌پذیری مطلوبی هم برخوردار است.

مراحل جوشکاری SMAW

1. لبه‌های لوله‌های آهنی را باید از چربی، رطوبت و آلودگی‌های مختلف تمیز کنید.
2. انتخاب الکترود را با توجه به مدل ماده، ضخامت لوله و کارایی مورد نظر انجام دهید.
3. تنظیم جریان و ولتاژ دستگاه جوش را با توجه به الکترود و ضخامت لوله صورت دهید.
4. الکترود را با زاویه استاندارد نگه داشته و قوس الکتریکی را میان الکترود و لبه لوله برقرار کنید.
5. الکترود را باید به صورت مرتب در امتداد لبه لوله حرکت دهید و حوضچه مذاب را حفظ نمایید.
6. چنانچه نیاز بود، از فلز پرکننده جهت پر کردن حفره‌های موجود و برقراری یک جوش صاف و یکنواخت استفاده کنید.

ویژگی‌ها

• به‌کارگیری الکترودهای مصرفی
• استفاده از تجهیزات ساده و قابل حمل
• قابل‌ اجرا در اماکن باز و شرایط محیطی سخت

مزایا

• قابلیت جوشکاری در تمام زوایا
• هزینه کمتر در مقایسه با سایر روش‌ها
• ایده‌آل برای پروژه‌های کوچک و تعمیرات

جوشکاری قوسی الکتریکی با گاز محافظ (Gas Metal Arc Welding)

جوشکاری قوسی الکتریکی با گاز محافظ یکی دیگر از روش‌های اتصال لوله‌های آهنی است که کیفیت جوش بالایی دارد. در این روش، جهت ایجاد قوس الکتریکی و مراقبت از فلز مذاب در برابر اکسیداسیون از سیم جوش توپر و گاز محافظ استفاده می‌کنند. همچنین، جوشکاری GMAW به علت نفوذ عمیق، کیفیت عالی جوش و سرعت بالای اجرا در حوزه‌های حساس صنعتی نظیر خطوط لوله پرفشار به‌کار گرفته می‌شود. البته برای انجام آن نیاز به تجهیزات گران‌قیمت و گاز محافظ است که این موضوع، هزینه نهایی جوشکاری را تحت‌تاثیر قرار می‌دهد. به‌این‌ترتیب، جوشکاری قوسی الکتریکی با گاز محافظ مناسب کاربردهای حساس صنعتی است و برای مصارف معمولی توصیه نمی‌شود.

مراحل جوشکاری GMAW

1. سیم جوش و گاز محافظ باید با توجه به مدل ماده، ضخامت لوله و اهداف مورد نظر انتخاب شوند.
2. جریان و ولتاژ دستگاه را برحسب گاز محافظ، سیم جوش و ضخامت لوله تنظیم کنید.
3. نازل و سرعت سیم جوش باید به صورتی تنظیم شوند که قوس الکتریکی پایدار و حوضچه مذاب مطلوبی را برقرار کنند.
4. مشعل را با زوایه مناسبی نگه داشته و قوس الکتریکی میان مشعل و لبه لوله وضع کنید.
5. مشعل و سیم جوش را به صورت مستمر در امتداد لبه لوله به حرکت درآورید و از حوضچه مذاب محافظت کنید.

ویژگی‌ها

• به‌کارگیری سیم جوش پیوسته
• مناسب جوشکاری در فضاهای بسته
• نیاز به گاز محافظ از نوع آرگون یا ترکیبی از گازها

مزایا

• سرعت اجرای بالا
• کاهش مقدار پاشیدگی
• ایجاد جوش‌های باکیفیت

جوشکاری قوسی زیر پودری (Submerged Arc Welding)

جوشکاری قوسی زیر پودری یکی از روش‌های رایج جوشکاری لوله‌های آهنی ضخیم است. در این روش، یک الکترود غیرمصرفی و پودر مخصوص که نقش محافظ را دارد جهت ایجاد قوس الکتریکی و محافظت از فلز مذاب در مقابل اکسیداسیون مورد استفاده قرار می‌گیرد. درضمن، جوشکاری SAW از کیفیت جوش بالایی برخوردار است و به دلیل نفوذ عمیق و نرخ رسوب بالا در کاربردهای سنگین بکار گرفته می‌شود. بعلاوه از مهم‌ترین کاربردهای جوشکاری قوسی زیر پودری می‌توان به ایجاد مخازن و سازه‌های عظیم فولادی اشاره کرد. بنابراین، این روش جوشکاری قوسی مناسب پروژه‌های بزرگ است و در مهم‌ترین حوزه‌های صنعتی استفاده می‌شود.

مراحل جوشکاری SAW

1. الکترود و پودر باید طبق مدل ماده، ضخامت لوله و کاربرد مورد نظر انتخاب شوند.
2. جریان و ولتاژ دستگاه را براساس الکترود، پودر و همین‌طور، ضخامت لوله تنظیم نمایید.
3. بستر جوش را با بهره‌گیری از پودر مخصوص پر نمایید.
4. مشعل را در زاویه مناسب قرار دهید و قوس الکتریکی را میان مشعل و لبه لوله برقرار نمایید.
5. مشعل را به صورت مداوم در امتداد لوله حرکت داده و مواظب حوضچه مذاب باشید.
6. پودر مخصوص SAW را در صورت لزوم به‌طور پیوسته به بستر جوش اضافه نمایید تا از فلز مذاب در برابر اکسیداسیون محافظت شود.
7. بعد از پایان جوشکاری، صبر کنید تا نقطه جوش به آرامی خنک شود. سپس، پودر را از روی سطح آن پاک نمایید.

ویژگی‌ها

• به‌کارگیری پودر محافظ
• نیاز به تجهیزات ویژه و محیط کنترل‌شده
• مناسب جوشکاری لوله‌های آهنی بزرگ و ضخیم

مزایا

• سرعت اجرای بالا
• ایجاد جوش‌های سالم با کیفیت بالا
• ایده‌آل برای عملیات جوشکاری در پروژه‌های صنعتی بزرگ

جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود غیرمصرفی (Gas Tungsten Arc Welding)

جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود غیرمصرفی یکی دیگر از روش‌های رایج جهت اتصال لوله‌های فولادی است که ویژگی‌ها و مزایای خاص خود را دارد. در این روش، الکترود تنگستن غیرمصرفی و گاز محافظ وظیفه برقراری قوس الکتریکی و مراقبت از فلز مذاب در برابر اکسیداسیون را برعهده دارند. همچنین، این روش جوشکاری به خاطر کیفیت بالای جوش خود در کاربردهای حساس مورداستفاده قرار می‌گیرد. از این روش می‌توان جهت جوش لوله‌های ظریف و آلیاژهای خاص استفاده کرد. علاوه بر این، جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود غیرمصرفی دارای نفوذ عمیق و کنترل دقیقی است. با توجه به این موارد، استفاده از جوشکاری GTAW برای مصارف حساس پیشنهاد می‌شود.

مراحل جوشکاری GTAW

1. در زمان انتخاب الکترود و گاز محافظ بایستی به مدل ماده، ضخامت لوله و کارایی مورد نظر خود توجه داشته باشید.
2. جریان و ولتاژ دستگاه جوش را بر پایه الکترود، گاز محافظ و ضخامت لوله تنظیم نمایید.
3. نازل و سرعت گاز محافظ باید به نوعی مدیریت شوند که قوس الکتریکی پایدار و حوضچه مذاب مطلوبی را ایجاد نمایند.
4. مشعل را باید در یک زاویه استاندارد نگه داشت و قوس الکتریکی را مابین لبه لوله و مشعل ایجاد کرد.
5. مشعل را به صورت مرتب در راستای لبه لوله حرکت دهید و چنانچه لازم بود، از فلز پرکننده جهت پر کردن حفره‌ها استفاده نمایید تا نتیجه کار، صاف و یکنواخت شود.

ویژگی‌ها

• نفوذ عمیق
• کنترل دقیق فرآیند
• مناسب کاربردهای حساس

مزایا

• سرعت بالای اجرا
• کیفیت جوش مناسب

جوشکاری اصطکاکی

جوشکاری اصطکاکی یکی دیگر از رایج‌ترین روش‌های اتصال لوله‌های آهنی است که ویژگی‌های منحصربه‌فردی دارد. در این روش، اتصال با گرمای اصطکاکی حاصل از چرخش و فشار دو قطعه صورت می‌گیرد. همچنین، این روش جوشکاری نیازی به مواد پرکننده ندارد. از سایر مشخصات بارز مدل اصطکاکی می‌توان به سرعت بالای جوشکاری و استحکام قابل‌قبول اتصال اشاره کرد. این خصوصیات ارزنده باعث استفاده گسترده از متد جوشکاری اصطکاکی در خطوط لوله‌های نفت و گاز شده است. ضمن اینکه بسیاری از لوله‌های آهنی مورداستفاده در صنایع نفت و گاز توسط جوشکاری اصطکاکی به یکدیگر متصل شده‌اند که این موضوع، بیانگر کیفیت بالای جوش آن است.

مراحل جوشکاری اصطکاکی

1. بعد از پاکسازی سطح و ناحیه جوشکاری باید سرعت و فشار چرخش را بر مبنای مدل ماده، ضخامت لوله و کاربرد موردنظر خود تنظیم کرد.
2. لوله‌ها را به صورت همزمان در جهت مخالف چرخانده و فشار لازم را وارد نمایید تا گرمای اصطکاکی جهت ذوب موضعی لبه‌ها ایجاد شود.
3. بعد از ایجاد گرما باید فشار محوری را به آهستگی افزایش داد تا اتصال کامل میان دو لوله برقرار شود.

ویژگی‌ها

• حرکت به صورت چرخشی
• مناسب خطوط لوله گاز و نفت
• عدم نیاز به منبع نیروی الکتریکی

مزایا

• استحکام بالای اتصال
• کیفیت جوش مطلوب
• سرعت بالای جوشکاری

عوامل موثر در کیفیت جوش

حال که با رایج‌ترین روش‌های جوشکاری لوله آهنی آشنا شدید، نوبت به بررسی عوامل موثر در کیفیت جوش رسیده است. درواقع، به غیر از انتخاب روش مناسب بایستی به فاکتورهای مندرج در قسمت زیر جهت افزایش کیفیت جوش لوله‌های آهنی توجه داشته باشید.

• اپراتور باید تکنیک‌های جوشکاری هر روشی را به درستی پیاده‌سازی کند.
• باید لبه‌های لوله را تمیز نمایید تا عاری از هر نوع چربی، رطوبت و آلودگی شوند.
• الکترود یا سیم جوش می‌بایست با ماده مصرفی، ضخامت لوله و کاربری موردنظر شما همخوانی داشته باشد.
• جریان، ولتاژ و دیگر تنظیمات دستگاه جوش بایستی با روش جوشکاری، ماده مصرفی و ضخامت لوله مطابقت داشته باشند.
• بعد از اتمام عملیات جوشکاری نسبت به بررسی جوش ازلحاظ کیفیت و رفع عیوب احتمالی آن اقدام نمایید.

نکات مهم فرایند جوشکاری لوله آهنی

در اینجا با نکات مهم فرایند جوشکاری لوله آهنی آشنا خواهید شد. این فرایند باید با توجه به نکات و استانداردهای تعریف‌شده این حوزه صورت بگیرد تا از کیفیت لازم برخوردار باشد. همچنین، کیفیت بالای جوش لوله بر قیمت لوله تاثیر بسزایی دارد. در ادامه لیستی از مهم‌ترین نکات فرایند جوشکاری لوله آهنی آورده شده است:

• ایمنی دستگاه جوشکاری را بررسی کنید.
• انتخاب روش جوشکاری با توجه به نوع لوله انجام بگیرد.
• محیط جوشکاری باید عاری از هرگونه مواد منفجره و خطرناک باشد.
• نواحی که قرار است جوش زده شوند باید عاری از مواد زائد و اضافی باشند.
• استفاده از کلاه، عینک، دستکش و سایز تجهیزات ایمنی جوشکاری حائز اهمیت است.