محصولات
فروشگاه ها
گفتگو 
وبلاگ
تله تالار
جوش فقط خود خط جوش نیست! HAZ در جوشکاری چیست؟
بسیاری از افراد تصور میکنند کیفیت یک اتصال جوشی فقط به ظاهر خط جوش، یکنواختی گرده جوش یا میزان نفوذ بستگی دارد؛ اما واقعیت این است که بخش مهمی از رفتار و استحکام اتصال، در ناحیهای خارج از خود فلز جوش تعیین میشود. این ناحیه که ممکن است از بیرون کاملاً سالم و بدون عیب به نظر برسد، در اثر حرارت جوشکاری دچار تغییرات ساختاری و مکانیکی میشود.
این بخش مهم را در علم جوشکاری با نام HAZ میشناسند. HAZ مخفف عبارت انگلیسی Heat Affected Zone و به معنی منطقه متأثر از حرارت یا ناحیه تحت تأثیر حرارت جوشکاری است.
در واقع، جوش یک اتصال سهقسمتی است:
شناخت صحیح HAZ برای انتخاب الکترود، تنظیم آمپر، کنترل پیشگرم و پسگرم، جلوگیری از ترک، کاهش تردی و افزایش عمر سازههای جوشی اهمیت زیادی دارد.
HAZ ناحیهای از فلز پایه است که در اثر حرارت حاصل از قوس الکتریکی یا فرایند جوشکاری، دمای آن افزایش یافته و ساختار متالورژیکی یا خواص مکانیکی آن تغییر کرده است؛ اما این بخش برخلاف فلز جوش، ذوب نشده است.
به بیان سادهتر، در هنگام جوشکاری:
اندازه و ویژگیهای HAZ در همه جوشها یکسان نیست. عواملی مانند نوع فلز پایه، ضخامت قطعه، میزان حرارت ورودی، سرعت جوشکاری، نوع الکترود و روش خنک شدن قطعه، بر شکلگیری آن اثر میگذارند.
برای درک بهتر HAZ باید سه بخش اصلی اتصال جوشی را از یکدیگر جدا کنیم.
فلز پایه همان قطعهای است که قرار است جوشکاری شود. این بخش معمولاً پیش از جوشکاری دارای ساختار، سختی، استحکام و خواص مکانیکی مشخصی است.
فلز جوش بخشی است که در اثر ذوب شدن فلز پایه، فلز پرکننده یا ترکیبی از هر دو ایجاد میشود. در جوشکاری با الکترود روکشدار، مغزی الکترود ذوب شده و همراه با بخشی از فلز پایه، گرده جوش را تشکیل میدهد.
HAZ در کنار فلز جوش قرار دارد. این ناحیه ذوب نمیشود، اما چرخه حرارتی جوشکاری باعث تغییر ساختار آن میشود. در فولادها، ممکن است دانههای فلزی در این قسمت رشد کنند، فازهای جدید تشکیل شوند یا سختی و چقرمگی تغییر کند.
نکته مهم این است که ممکن است ظاهر فلز جوش کاملاً مناسب باشد، اما HAZ به دلیل سختی بالا، تردی یا تنشهای پسماند، نقطه آغاز ترک یا شکست اتصال شود.
اهمیت HAZ به این دلیل است که خواص این ناحیه میتواند با فلز پایه تفاوت زیادی پیدا کند. وقتی حرارت جوشکاری بهدرستی کنترل نشود، منطقه متأثر از حرارت ممکن است دچار مشکلات زیر شود:
بنابراین، بررسی کیفیت جوش فقط با مشاهده سطح جوش کافی نیست. در پروژههای حساس، آزمایشهای غیرمخرب مانند رادیوگرافی، اولتراسونیک، ذرات مغناطیسی و مایع نافذ میتوانند برای شناسایی عیوب مرتبط با HAZ استفاده شوند.
HAZ یک ناحیه کاملاً یکدست نیست. دما در نزدیکی خط ذوب بسیار بیشتر از بخشهای دورتر است؛ بنابراین ساختار فلز در قسمتهای مختلف HAZ تغییرات متفاوتی دارد.
این بخش معمولاً در نزدیکی خط ذوب قرار دارد و دمای بالایی را تجربه میکند. دمای زیاد باعث رشد دانههای فلزی میشود. رشد دانهها میتواند مقاومت به ضربه و چقرمگی را کاهش دهد.
در فولادهای کربنی و کمآلیاژ، ناحیه دانهدرشت ممکن است از نظر متالورژیکی حساسترین بخش HAZ باشد؛ بهخصوص اگر قطعه سریع سرد شود.
در این قسمت دما نسبت به ناحیه دانهدرشت کمتر است. ممکن است دانههای فلزی ریزتر شوند و در برخی شرایط، خواص مکانیکی مناسبتری ایجاد شود.
در این بخش، دما به اندازهای است که تنها بخشی از ساختار فلز تغییر میکند. به همین دلیل، ساختار نهایی ممکن است ترکیبی از فازهای مختلف باشد.
در برخی فولادهای عملیات حرارتیشده، حرارت جوشکاری میتواند اثر عملیات حرارتی قبلی را کاهش دهد. این مسئله باعث چگونه تشکیل بخشی از HAZ و کاهش استحکام آن میشود.
در فرایندهایی مانند SMAW یا جوشکاری قوس دستی با الکترود روکشدار، انرژی قوس الکتریکی باعث ذوب شدن نوک الکترود و فلز پایه میشود. حرارت از حوضچه مذاب به اطراف قطعه انتقال پیدا میکند.
هرچه از مرکز جوش دورتر شویم:
مقدار حرارت واردشده به قطعه با اصطلاح Heat Input یا حرارت ورودی شناخته میشود. حرارت ورودی به عواملی مانند آمپراژ، ولتاژ، سرعت حرکت الکترود و راندمان فرایند وابسته است.
فرمول ساده حرارت ورودی به شکل زیر بیان میشود:
Heat Input∝Voltage×CurrentTravel Speed Heat\ Input \propto \frac{Voltage \times Current}{Travel\ Speed} Heat Input∝Travel SpeedVoltage×Current
یعنی با افزایش آمپر یا ولتاژ و کاهش سرعت جوشکاری، حرارت ورودی بیشتر میشود. در مقابل، افزایش سرعت حرکت الکترود معمولاً حرارت ورودی را کاهش میدهد.
روشهای مختلف جوشکاری حرارت متفاوتی به قطعه وارد میکنند. جوشکاری SMAW، MIG/MAG، TIG و زیرپودری هرکدام الگوی حرارتی خاص خود را دارند.
آمپر یا جریان زیاد، حرارت بیشتری به قطعه وارد میکند و ممکن است HAZ را بزرگتر کند. ولتاژ قوس نیز بر طول قوس، شکل گرده جوش و میزان حرارت ورودی اثر دارد.
اگر سرعت حرکت الکترود پایین باشد، حرارت بیشتری در یک نقطه متمرکز میشود. این موضوع میتواند باعث پهنتر شدن HAZ و رشد بیش از اندازه دانهها شود.
قطعات ضخیمتر معمولاً حرارت را سریعتر به اطراف منتقل میکنند. در مقابل، قطعات نازکتر ممکن است بهسرعت گرم و سرد شوند و با مشکل تاببرداشتن یا سوختگی مواجه شوند.
مقدار کربن و عناصر آلیاژی، قابلیت سخت شدن فولاد را تعیین میکند. فولادهای پرکربن و کمآلیاژ معمولاً نسبت به تشکیل ساختارهای سخت و ترک در HAZ حساستر هستند.
پیشگرم کردن قطعه باعث کاهش سرعت سرد شدن میشود. این کار در بسیاری از فولادهای کربنی و کمآلیاژ، احتمال تشکیل ساختار سخت و ترک هیدروژنی را کاهش میدهد.
سرد شدن سریع، بهویژه در قطعات ضخیم یا محیطهای سرد، میتواند سختی HAZ را افزایش دهد. استفاده از عایق، کنترل دمای بینپاسی و اجرای پسگرم میتواند به مدیریت این مشکل کمک کند.
ترک هیدروژنی یکی از خطرناکترین عیوب در HAZ فولادهای کربنی و کمآلیاژ است. این ترک معمولاً پس از پایان جوشکاری و گاهی با تأخیر ایجاد میشود.
سه عامل اصلی در ایجاد ترک هیدروژنی عبارتاند از:
رطوبت الکترود، آلودگی سطح قطعه و استفاده نادرست از الکترودهای کمهیدروژن میتواند مقدار هیدروژن واردشده به اتصال را افزایش دهد. به همین دلیل، الکترودهای قلیایی مانند E7018 باید در شرایط مناسب نگهداری و پیش از مصرف طبق دستورالعمل سازنده خشک شوند.
سرد شدن سریع برخی فولادها میتواند باعث تشکیل ساختارهای سخت مانند مارتنزیت شود. سختی زیاد بهتنهایی همیشه به معنی استحکام بهتر نیست؛ زیرا ممکن است با کاهش چقرمگی و افزایش تردی همراه باشد.
در فولادهای عملیات حرارتیشده، حرارت جوشکاری ممکن است ساختار تقویتشده فلز را تضعیف کند. در چنین شرایطی، HAZ ممکن است از فلز پایه نرمتر و ضعیفتر شود.
حرارت زیاد و زمان طولانی در دمای بالا باعث رشد دانههای فلزی میشود. دانههای درشت معمولاً مقاومت به ضربه و چقرمگی کمتری دارند.
در فولادهای زنگنزن، انتخاب نادرست حرارت ورودی و کنترل نکردن دمای بینپاسی میتواند زمینه حساسشدن فلز و کاهش مقاومت به خوردگی را ایجاد کند. این موضوع در برخی گریدهای آستنیتی اهمیت زیادی دارد.
گرم شدن و سرد شدن غیریکنواخت قطعه باعث انبساط و انقباض نامتقارن میشود. نتیجه این فرایند میتواند ایجاد تاب، تغییر شکل و تنشهای پسماند در اطراف HAZ باشد.
انتخاب الکترود باید بر اساس نوع فلز پایه، خواص مکانیکی مورد نیاز، موقعیت جوشکاری و شرایط کاری انجام شود. برای فولادهای کمآلیاژ، در بسیاری از موارد استفاده از الکترودهای کمهیدروژن اهمیت زیادی دارد.
برای جوشکاری فولادهای زنگنزن نیز باید گرید مناسب الکترود، مانند 308L، 316L، 309L یا Duplex 2209، بر اساس نوع فلز پایه انتخاب شود.
وجود روغن، گریس، زنگزدگی، رنگ، رطوبت و آلودگی در محل جوش میتواند باعث افزایش تخلخل، ورود هیدروژن و کاهش کیفیت HAZ شود. پیش از جوشکاری، سطح باید کاملاً تمیز و خشک باشد.
حرارت ورودی نباید بدون دلیل زیاد باشد. آمپر، ولتاژ و سرعت حرکت الکترود باید بر اساس دستورالعمل جوشکاری یا WPS تنظیم شوند.
پیشگرم در فولادهای ضخیم، پرکربن و کمآلیاژ به کاهش سرعت سرد شدن کمک میکند. دمای پیشگرم باید با توجه به نوع فولاد، ضخامت و کربن معادل تعیین شود.
در جوشهای چندپاس، دمای قطعه بین پاسها باید کنترل شود. دمای بیش از اندازه میتواند باعث بزرگ شدن HAZ و افت خواص مکانیکی شود؛ در حالی که دمای بسیار پایین ممکن است سرعت سرد شدن را افزایش دهد.
پوشاندن قطعه با عایق حرارتی یا اجرای پسگرم، در شرایط لازم، میتواند سرعت سرد شدن را کاهش دهد و احتمال ترک را کم کند.
طول قوس، زاویه الکترود، سرعت حرکت، اندازه پاس و ترتیب جوشکاری بر شکل HAZ اثر دارند. پاسهای بیش از حد بزرگ یا مکث طولانی در یک نقطه میتوانند حرارت را افزایش دهند.
در فولادهای کربنی، مهمترین نگرانی معمولاً سخت شدن HAZ و ایجاد ترک هیدروژنی است. هرچه مقدار کربن و ضخامت قطعه بیشتر باشد، نیاز به کنترل حرارت و پیشگرم افزایش مییابد.
این فولادها به دلیل وجود عناصر آلیاژی، ممکن است در اثر سرد شدن سریع ساختار سختی پیدا کنند. انتخاب الکترود کمهیدروژن و رعایت دمای پیشگرم در این فولادها اهمیت ویژهای دارد.
در فولادهای زنگنزن، کنترل حرارت ورودی برای جلوگیری از کاهش مقاومت به خوردگی ضروری است. حرارت زیاد میتواند رسوبهای نامطلوب یا تغییرات ساختاری ایجاد کند.
در فولادهای Duplex مانند 2205، تعادل فازهای آستنیت و فریت باید حفظ شود. حرارت ورودی بسیار پایین یا بسیار بالا میتواند این تعادل را برهم بزند و خواص خوردگی و مکانیکی اتصال را کاهش دهد.
در این فولادها، HAZ ممکن است شامل بخشهای سختشده یا نرمشده باشد. به همین دلیل، پس از جوشکاری گاهی عملیات حرارتی تنشزدایی یا عملیات حرارتی تکمیلی مورد نیاز است.
برای ارزیابی HAZ از روشهای مختلف بازرسی استفاده میشود:
در بازرسی چشمی، ترکهای سطحی، سوختگی کناره، بریدگی کناره و تغییر شکل بررسی میشوند. البته بسیاری از عیوب HAZ زیرسطحی هستند و با چشم دیده نمیشوند.
اندازهگیری سختی در نقاط مختلف اتصال میتواند افزایش یا کاهش غیرطبیعی سختی HAZ را مشخص کند.
برای شناسایی ترکهای سطحی و نزدیک به سطح در فولادهای فرومغناطیس کاربرد دارد.
برای کشف ترکها و ناپیوستگیهای باز به سطح استفاده میشود و در فلزات مختلف قابل اجرا است.
برای شناسایی عیوب داخلی و ترکهای زیرسطحی، بهویژه در قطعات ضخیم، کاربرد دارد.
این روش میتواند برخی عیوب داخلی مانند تخلخل، سرباره محبوس و ناپیوستگیهای حجمی را نشان دهد؛ اما برای همه ترکهای HAZ بهترین روش نیست و باید با روشهای مکمل استفاده شود.
خیر. وجود HAZ در هر اتصال جوشی طبیعی است و نمیتوان آن را بهطور کامل حذف کرد. هدف اصلی در مهندسی جوش، کنترل اندازه و خواص HAZ است، نه حذف آن.
اگر چرخه حرارتی بهدرستی کنترل شود، HAZ میتواند خواص قابل قبول و عملکرد مناسبی داشته باشد. مشکل زمانی ایجاد میشود که این ناحیه بیش از حد سخت، بیش از حد نرم، ترد، آلوده یا تحت تنش باشد.
بنابراین، وجود HAZ به خودی خود نشانه ضعف جوش نیست؛ بلکه کیفیت آن باید با توجه به نوع فلز پایه، استاندارد پروژه و شرایط سرویس ارزیابی شود.
HAZ یا منطقه متأثر از حرارت بخشی از فلز پایه است که در اثر حرارت جوشکاری تغییر ساختاری و مکانیکی پیدا میکند، اما ذوب نمیشود. این ناحیه بین فلز جوش و فلز پایه قرار دارد و میتواند نقش تعیینکنندهای در استحکام، چقرمگی، دوام و مقاومت به ترک اتصال داشته باشد.
افزایش سختی، ترک هیدروژنی، رشد دانهها، نرمشدن، تنش پسماند و کاهش مقاومت به خوردگی از مهمترین مشکلات احتمالی HAZ هستند. با انتخاب صحیح الکترود، خشک نگه داشتن الکترودهای کمهیدروژن، تمیزکاری سطح، کنترل آمپر و سرعت جوشکاری، استفاده از پیشگرم و کنترل دمای بینپاسی میتوان کیفیت این ناحیه را به شکل چشمگیری بهبود داد.
در نهایت باید به خاطر داشت که جوش فقط خود خط جوش نیست. یک اتصال جوشی موفق زمانی ایجاد میشود که فلز جوش، HAZ و فلز پایه در کنار یکدیگر عملکردی هماهنگ و قابل اعتماد داشته باشند.
خرید و قیمت انواع الکترود ، سیم جوش و فیلر جوشکاری
انواع الکترود ، سیم جوش و فیلر جوشکاری با کیفیت بالا و قیمت مناسب از آرکامتال سفارش دهید.
جهت استعلام قیمت و خرید عمده محصولات با شماره 09123105881 تماس بگیرید.
برای خرید حضوری می توانید به آدرس تهران ،حسن آباد، نرسیده به چهار راه سپه بعد از پاساژ فجر پاساژ ماهر طبقه همکف پلاک 4 مراجعه نمایید.
HAZ مخفف Heat Affected Zone و به معنی منطقه متأثر از حرارت یا ناحیه تحت تأثیر حرارت جوشکاری است.
خیر. HAZ ذوب نمیشود، اما حرارت جوشکاری ساختار و خواص مکانیکی آن را تغییر میدهد.
ترک هیدروژنی، افزایش سختی، کاهش چقرمگی، رشد دانهها و تنشهای پسماند از مهمترین عیوب مرتبط با HAZ هستند.
با استفاده از الکترود مناسب و کمهیدروژن، خشک نگه داشتن الکترود، تمیزکاری سطح، پیشگرم، کنترل سرعت سرد شدن و کاهش تنشهای اتصال میتوان احتمال ترک را کاهش داد.
بله. در تمام روشهایی که حرارت به فلز پایه وارد میشود، منطقه متأثر از حرارت شکل میگیرد؛ اما اندازه و ویژگی آن به نوع فرایند و مقدار حرارت ورودی بستگی دارد.
فروشگاه ;آركامتال
عماد علایی
حسن آباد خ امام خميني نرسیده به چهار راه سپه پاساژ ماهر طبقه همکف پ 4
تالارتوزیع
برای اشتراک گذاری پست ها روی شبکه های اجتماعی مورد نظر خود کلیک نمایید.