فرآیند جوشکاری لوله مانیسمان؛ انواع جوشکاری و نکات نگهداری آن

جوشکاری یکی‌از روش‌های اتصال لوله مانیسمان است. این نوع لوله به‌صورت یک‌پارچه و بدون درز و جوشکاری ساخته می‌شود و به‌همین دلیل استحکام بالا و قابلیت تحمل فشار زیاد را دارد و معمولا در شرایط سخت مثل خطوط انتقال نفت و گاز مورداستفاده قرار می‌گیرد. جوشکاری در بدنه و برای اتصال درزها، مقاومت لوله را پایین می‌آورد اما برای اتصال تکه‌های مختلف لوله‌ها می‌توان از این روش استفاده کرد. جوشکاری لوله مانیسمان به‌شیوه‌های مختلفی انجام می‌شود؛ انتخاب روش مناسب جوشکاری به‌سایز لوله و نیازها و الزامات پروژه بستگی دارد. در این مقاله روش‌های مختلف جوشکاری این نوع لوله را بررسی می‌کنیم و درباره مزایا و معایب هرکدام از آن‌ها صحبت خواهیم کرد. 

انواع روش‌های جوشکاری

6 روش متداول برای جوشکاری لوله مانیسمان وجود دارد. این لوله‌‌ها معمولا در صنایع حساس برای خطوط انتقال مایعات و سیالات مورداستفاده قرار می‌گیرند. به‌همین‌دلیل اتصال بدون درز و نشتی در آن‌ها اهمیت بسیاری دارد. در ادامه انواع روش‌های جوشکاری این نوع لوله را معرفی می‌کنیم.

• جوشکاری به‌روش اکسی استیلن: در این روش از شعله‌ای استفاده می‌شود که با ترکیب گاز استیلن و اکسیژن روشن شده است. این شعله دمای لبه‌های لوله‌ را تا بیش از 3 هزار درجه سانتی‌گراد بالا می‌برد و با ذوب کردن لبه‌ها، امکان جوش دادن آن‌ها به‌یکدیگر را فراهم می‌کند. اکسی استیلن ساده‌ترین روش جوشکاری لوله مانیسمان است که به‌تجهیزات خاصی نیاز ندارد.
• جوشکاری به‌روش قوس الکتریکی: در این روش از یک دستگاه دارای الکترود استفاده می‌شود که با جریان برق یک قطعه فلزی (معمولا مفتولی از جنس خود لوله) را ذوب می‌کند. این قطعه در محل اتصال بین دو لوله ذوب می‌شود و آن‌ها را به‌یکدیگر متصل می‌کند. قوس الکتریکی متداول‌ترین شیوه جوشکاری لوله مانیسمان است.
• جوشکاری TIG: در روش قوس الکتریکی، الکترود معمولا از جنس فولاد است و با افزایش دما، ذوب می‌شود و به‌اتصال دو قطعه کمک می‌کند. اما در روش جوشکاری TIG از الکترودی از جنس تنگستن استفاده می‌شود. تنگستن نقطه جوش بالایی دارد، ذوب نمی‌شود و به‌همین خاطر به‌آن «الکترود غیرمصرفی» می‌گویند. عملکرد اصلی جوشکاری TIG مشابه‌قوس الکتریکی است. یعنی به‌کمک جریان برق، دما افزایش پیدا می‌کند تا لبه‌های لوله ذوب شوند و به‌یکدیگر جوش بخورند. درصورت نیاز ممکن است از یک قطعه فلز پرکننده در محل اتصال استفاده کنند؛ این قطعه مانند روش قوس الکتریکی ذوب می‌شود و دو بخش لوله مانیسمان را به‌هم متصل می‌کند.

• جوشکاری MIG: این روش با نام جوشکاری به‌روش قوس الکتریکی محافظ هم شناخته می‌شود. فولاد مذاب معمولا با اکسیژن و نیتروژن هوا واکنش نشان می‌دهد و این واکنش روی کیفیت محل اتصال لوله‌ها تأثیر می‌گذارد. در روش MIG از یک گاز محافظ مثل CO2 یا آرگون در محل اتصال لوله‌ها استفاده می‌کنند تا تماس سطح محل جوشکاری با هوا به‌حداقل برسد و واکنش‌ها اتفاق نیفتد.
• جوشکاری لب به‌لب لوله مانیسمان: جوشکاری لب به‌لب یکی‌از کاربردی‌ترین روش‌های جوشکاری انواع لوله‌هاست؛ به‌شرطی که دو سر محل اتصال را لوله‌های هم‌جنس و هم‌سایز تشکیل داده باشند. در این روش دو لبه‌لوله‌ها را روبروی یکدیگر قرار می‌دهند و با روش‌هایی مثل قوس الکتریکی، آن‌ها را به‌هم متصل می‌کنند. فرم جوش در این روش به‌شکل شیارهای مربعی، گلویی، V شکل، J شکل، Y شکل، U شکل یا جناقی است.
• جوشکاری لوله مانیسمان به‌روش بوشن: این روش برای لوله‌های باریک‌تر مورداستفاده قرار می‌گیرد. در جوشکاری بوشن، دو سر لوله در یک بوشن رزوه‌ای یا غیررزوه‌ای قرار می‌گیرند و سپس جوشکاری انجام می‌شود. می‌توان گفت جوشکاری بوشن، روش ساده‌شده جوشکاری لب‌به‌لب لوله مانیسمان است.

مزایا و معایب انواع روش جوشکاری لوله مانیسمان

در قسمت قبلی انواع روش‌های جوشکاری لوله مانیسمان را معرفی کردیم. برای تشخیص بهترین روش جوشکاری برای پروژه مورد نظر خود، بهتر است با افراد متخصص مشورت کنید. اما در این بخش برای درک‌ بهتر ویژگی‌های انواع روش‌های جوشکاری لوله مانیسمان، مقایسه کلی انجام می‌دهیم و توضیح می‌دهیم که هر روش برای چه پروژه‌هایی مناسب‌تر هستند. جوشکاری به‌روش TIG و جوشکاری لب به‌لب لوله مانیسمان، باکیفیت‌ترین و محکم‌ترین روش‌های اتصال این نوع لوله‌ها هستند. در این دو متد، لوله‌ها با بیشترین کیفیت و بدون درز به‌یکدیگر جوش می‌خورند. بنابراین در صنایع حساس  یا سیستم‌های پرفشار از جوشکاری TIG یا لب به‌لب استفاده می‌شود. 

جوشکاری لب به‌لب یکی‌از سخت‌ترین روش‌های اتصال لوله مانیسمان است و برای اجرای بدون نقص، به‌دقت و مهارت بالایی نیاز دارد. جوشکاری با قوس الکتریکی با انواع الکترودهای مصرفی و غیرمصرفی یا به‌روش MIG متداول‌ترین روش برای جوشکاری لوله مانیسمان است و در اکثر پروژه‌های صنعتی مورداستفاده قرار می‌گیرد. کیفیت محل اتصال در این روش قابل قبول است و استحکام خوبی دارد. جوشکاری به‌روش قوس الکتریکی سریع انجام می‌شود و تقریبا ساده است. بنابراین، مدت زمان پروژه‌هایی که به‌جوشکاری زیاد نیاز دارند را کم‌تر می‌کند. هزینه تمام‌شده این شیوه از جوشکاری نیز نسبت به‌روش TIG مناسب‌تر است. 

روش بوشن و اکسی استیلن برای جوشکاری‌های ساده مورداستفاده قرار می‌گیرند. جوشکاری بوشن برای لوله‌های سبک و کوچک که در آن‌ها تمیزی و دقت بالای محل اتصال اهمیت چندانی ندارد، به‌عنوان جایگزین روش لب به‌لب مورداستفاده قرار می‌گیرد. جوشکاری اکسی استیلن نیز در پروژه‌های ساده مثل تعمیرات در محل که دسترسی به‌برق وجود ندارد یا دقت بالای اتصال چندان مهم نیست، مورداستفاده قرار می‌گیرد.

نکات قبل از شروع جوشکاری لوله مانیسمان

رعایت نکات مهم قبل از شروع جوشکاری لوله مانیسمان روی نتیجه نهایی کار و امنیت و سلامت تکنسین‌های جوشکاری و افراد درگیر با فرآیند جوشکاری تأثیر مستقیم دارد؛ به‌همین‌خاطر باید نکاتی که در ادامه توضیح می‌دهیم را جدی بگیرید: 

• روش جوشکاری را به‌کمک افراد متخصص و با توجه به‌سایز و نوع لوله و نوع پروژه انتخاب کنید.
• سطح لوله‌ها را تمیز کنید. آلودگی‌ها روی کیفیت محل جوش تأثیر می‌گذارند و حتی ممکن است باعث باقی ماندن درز و ناهمواری در محل جوشکاری شوند.
• محل اتصال لوله‌ها را صاف و یکدست کنید و درصورت نیاز آن‌ها را با ابزارهای برش صاف کنید.
• قبل از شروع کار مطمئن شوید همه ابزارهای مورد نیاز برای جوشکاری را در دسترس دارید و همه تجهیزات جوشکاری هم سالم هستند.
• حتما قبل از شروع جوشکاری لباس ایمنی بپوشید و از تجهیزات ایمنی مناسب استفاده کنید.
• درصورت جوشکاری در فضای بسته، مطمئن شوید دریچه مناسب برای تهویه وجود دارد.
• مطمئن شوید در محل نزدیک جوشکاری، مواد اشتعال‌زا وجود ندارد.
• درصورتی که لوله‌های استفاده‌شده و دست‌دوم را جوشکاری می‌کنید، مطمئن شوید در آن‌ها مایع یا سیالی جاری نیست و کاملا خالی و تمیز شده است.

مراحل اجرایی جوشکاری لوله مانیسمان

مراحل فرآیند جوشکاری لوله مانیسمان وابسته به‌روش انتخابی شما متفاوت است؛ اما در این بخش برای آشنایی با فرآیند کلی، مراحل اجرایی جوشکاری مانیسمان را توضیح می‌دهیم و در هر مرحله، جزئیات مربوط به‌روش‌های گوناگون را نیز بررسی خواهیم کرد:

• لوله‌ها را برای جوشکاری آماده کنید.
• لبه‌های محل اتصال را در جای مناسب قرار دهید؛ مثلا در روش لب به‌لب باید روبروی هم قرار گیرند و در روش بوشن باید در بوشن فرو روند.
• در مرحله اول جوشکاری باید نقطه‌گذاری اولیه انجام دهید. یعنی اول چند نقطه مختلف را جوش دهید تا لوله‌ها متصل شوند و تکان نخورند. سپس به‌سراغ جوشکاری کلی بروید.
• جوشکاری را شروع کنید و به‌نکاتی مثل حرکت دست، زاویه اتصال الکترود یا شعله با محل جوش و سرعت حرکت توجه داشته باشید. این نکات جزئیاتی هستند که کیفیت
• جوشکاری لوله مانیسمان را تعیین می‌کنند.
• بعد از پایان جوشکاری و خنک شدن سطح، گل جوش، پاشیدگی یا سرباره را تمیز کنید.
• محل جوش را به‌صورت دقیق بررسی کنید تا متوجه شوید درز یا ناپیوستگی وجود نداشته باشد. درصورت وجود نقص در جوشکاری، دوباره جوشکاری کنید.
• تست‌های لازم برای کنترل کیفیت محل جوشکاری را انجام دهید.

بررسی کیفیت جوش و آزمون‌های مربوطه جوشکاری لوله مانیسمان

در بسیاری از پروژه‌های صنعتی، جوشکاری لوله مانیسمان پایان فرآیند نیست. اتصالات بعد از پایان فرآیند جوشکاری باید با آزمون‌های استاندارد موردبررسی قرار گیرند تا از کیفیت جوشکاری و عملکرد مطلوب قطعات در حین کار اطمینان حاصل شود. به‌طورکلی روش‌های کنترل کیفیت و تست‌های مربوط به‌جوشکاری به‌دو دسته تقسیم می‌شوند. دسته اول تست‌‌های مخرب هستند. در این دسته از آزمایش‌ها تست کشش، فشار، خمش و ضربه‌انجام می‌شود. اگر جوشکاری لوله کیفیت نداشته باشد، محل اتصال آن در طی این تست‌ها آسیب می‌بیند و باید فرآیند جوشکاری از ابتدا انجام شود. در روش غیرمخرب، بدون‌اینکه سطح محل اتصال تحت فشار و تنش قرار گیرد، کیفیت جوشکاری آن ارزیابی می‌شود. آزمون‌هایی مثل تست رادیوگرافی، تست اولتراسونیک و تست نفوذ مایع جزو این دسته هستند. در روش‌‌های غیر مخرب فقط عیب‌ها پیدا می‌شوند، می‌توان آن‌ها را با ترمیم‌های جزئی برطرف کرد و نیازی به‌جوشکاری مجدد وجود ندارد.

نکات نگهداری و بازرسی دوره‌ای جوشکاری لوله مانیسمان

حتی اگر بعد از جوشکاری، اتصال کیفیت بالایی داشته باشد، ممکن است در آینده و با قرار گرفتن در معرض تنش‌های ناشی از عملکرد لوله، ایرادهایی در محل جوشکاری ایجاد شود. به‌همین‌دلیل بازرسی دوره‌ای محل اتصالات و نگهداری صحیح از این لوله‌ها اهمیت بسیاری دارد. در ادامه نکاتی‌که برای نگهداری و بازرسی دوره‌ای جوشکاری لوله مانیسمان باید انجام شود را توضیح می‌دهیم. 

• برای لوله‌ها و به‌خصوص محل جوشکاری آن‌ها، از پوشش‌های ضد زنگ و ضد خوردگی استفاده کنید.
• تاحد امکان از تماس لوله‌ها و محل جوش آن‌ها با مواد شیمیایی و خورنده پیشگیری کنید. اگر لوله‌های مانیسمان به‌صورت مستقیم با مواد خورنده در تماس هستند از روش‌هایی مثل حفاظت کاتدی خط لوله استفاده کنید.
• مطمئن شوید لوله‌ها و به‌خصوص محل جوش آن‌ها تحت فشار نیست و تکیه‌گاه مناسب دارد.
• تاحد امکان از وارد شدن فشار بیش از حد، لرزش و ضربه‌خوردن لوله پیشگیری کنید.
• بهتر است سطح لوله‌ها تمیز باشند تا زنگ‌زدگی‌ها و نشتی‌های احتمالی را سریع پیدا کنید.
• به‌کوچک‌ترین نشانه‌ها درباره زنگ‌زدگی، بو یا تغییر رنگ در محل جوشکاری لوله‌‌ها توجه داشته باشید و درصورت مشاهده نشانه‌های غیرطبیعی، تست‌های سنجش کیفیت جوشکاری را انجام دهید.
• اگر در طی بازرسی‌ها نشانه‌هایی مثل وجود ترک یا نشتی در محل اتصال، زنگ‌زدگی پیش‌رونده در لوله یا محل جوشکاری یا افت بی‌دلیل فشار و جریان در سیستم مشاهده کردید، باید بررسی‌های دقیق‌تری انجام دهید و محل جوشکاری لوله مانیسمان را ترمیم کنید.

کدام روش جوشکاری برای لوله‌های مانیسمان مناسب‌تر است؟

در این مقاله روش‌های جوشکاری لوله مانیسمان را بررسی کردیم و توضیح دادیم که هرکدام از این روش‌ها برای چه کاربردهایی مناسب‌تر هستند. جوشکاری اکسی استیلن ارزان‌ترین راه برای اتصال لوله‌های مانیسمان است، جوشکاری TIG بالاترین کیفیت اتصال را ارائه می‌دهد و جوشکاری به‌روش قوس الکتریکی با داشتن مزایای متعادل، به‌عنوان پرکاربردترین روش جوشکاری لوله مانیسمان شناخته می‌شود. به‌طور کلی جوشکاری در سیستم‌های لوله‌کشی و خطوط انتقال به‌دقت و تخصص بالایی نیاز دارد و باید توسط افراد حرفه‌ای و باتجربه‌در این زمینه انجام شود.