الکترود جوشکاری ورق گالوانیزه

جوشکاری SMAW ورق های گالوانیزه تفاوت چندانی با جوشکاری همان فولاد ندارد، فقط باید توانایی الکترود در خصوص بخار نمودن روی از جلوی حوضچه جوش در نظر گرفته شود. الکترودهایی که در این پروسه پیشنهاد می‌گردد، الکترودهای روتیلی E6012 و E6013 است و همچنین در ضخامت‌های بالا جهت افزایش نرخ رسوب می‌توان از الکترودهای E7018 یا E7024 نیز استفاده نمود. سرعت جوشکاری باید  80 الی 90 درصد سرعت جوشکاری فولاد مشابه و بدون پوشش باشد.

با توجه به افزایش نفوذ روی در آهن در اثر حضور سیلیسیم پیشنهاد می‌گردد از الکترودهایی استفاده شود که دارای حداقل سیلیسیم باشند. فلز جوشی که درصد سیلیسیم آن کمتر از 0.2 درصد باشد، معمولا ترک ناشی از نفوذ روی ندارد. در صورتی که مقدار سیلیکون الکترود زیاد باشد، باعث می‌شود تا روی به درون فلز جوش رسوخ کرده و ایجاد ترک نماید (به خصوص در فولادهای با پوشش ضخیم) مقدار سیلیکون الکترود نباید از 0.85 درصد بیشتر باشد.

درصورتی که روی در حین جوشکاری بخار شده و از فلز جوش خارج شود، احتمال ترک کاهش خواهد یافت. به همین دلیل درز جوش با فاصله‌ی ریشه‌ی بیشتر در این مواقع بهتر است. به عنوان مثال، بیشترین مشکل تخلخل در اتصالات  T-شکل به وجود می‌آید که به دلیل حبس روی در سطح اتصال دو ورق است. این مشکل را می‌توان با طراحی مناسب برطرف ساخت.

 

اثرات جوشکاری بر تخلخل و خوردگی فولادهای گالوانیزه

میزان تخلخل جوش، تابعی از گرمای ورودی و نرخ انجماد فلز جوش است. ورق گالوانیزه در جوشکاری قوسی با استفاده از الکترودهای فولاد کربنی، مستعد به ترک هستند. این ترک‌ها ناشی از نفوذ روی به مرزدانه ها می‌باشد و در بعضی از مدارک، ترک از نفوذ روی نامیده می‌شود.

بنابراین اتصالات جوش داده شده باید به گونه‌ای طراحی گردند که وقوع چنین تردی و تنش‌های پسماند کششی که این مشکل را تشدید می‌کنند، به حداقل برسند. همچنین استفاده از الکترودهای جوشکاری حاوی کمتر از 0/4 درصد سیلیکون نیز توصیه می‌گردد. این ترک‌ها زمانی که پوشش در ریشه جوش باشد امکان بروز بیشتری دارند، زیرا امکان خروج آن‌ها کاهش خواهد یافت. این موضوع باعث افزایش بروز ترک‌ها در جوش‌های گوشه‌ایی است. احتمال بروز این ترک ها در جوش های فیلت، به چندین فاکتور کلیدی بستگی دارد که عبارتند از: ضخامت روی، روش گالوانیزاسیون، ضخامت ورق گالوانیزه شده، عرض فاصله (بازشدگی) ریشه، مهار اتصال، فرآیند جوشکاری و نوع الکترود.

ترک خوردگی جوش تحت تاثیر ضخامت پوشش است. ترک خوردگی اغلب زمانی رخ می‌دهد که پوشش ضخیم باشد. گرایش به ترک خوردگی در روش جوشکاری دستی با نفوذ کم، کمتر است. اما در روش GMAW به ویژه هنگامی که از گاز محافظ CO₂ استفاده می‌شود، بیشتر است. حرارت ورودی بالاتر و سرعت جوشکاری کمتر در   SMAW  این امکان را فراهم می‌کند که روی بیشتری در جلوتر از حوضچه‌ی جوش مذاب، تبخیر گردد.

فاکتورهای دخیل در خوردگی جوش عبارتند از: طراحی قطعات جوش داده شده، تکنیک ساخت، عملکرد جوشکاری، وجود رطوبت، مواد شیمیایی ارگانیک و غیرارگانیک، لایه‌ی اکسیدی و ابعاد آن، سرباره و پاشش جوش، نفوذ ناقص جوش، تخلخل، ترک‌ها (شیارها)، تنش‌های پسماند بالا، انتخاب نامناسب فلز پرکننده و کیفیت سطح نهایی. با توجه به موارد ذکر شده، وقوع تخلخل (به طور مثال در جوش لیزر) و پاشش جوش (به طور مثال در فرآیندهای MMAW و GMAW  نیز باعث کاهش مقاومت در برابر خوردگی می‌گردند. حرارت ناشی از پروسه‌های جوشکاری تاثیر قابل توجهی بر نواحی اطراف جوش دارد و باعث خواهد شد که خصوصیات مقاومت به خوردگی در این ناحیه از بین برود. از این رو باید تمهیداتی در نظر گرفته شود که ضمن عدم کاهش کیفیت جوش، ناحیه جوش به نحو مناسبی پوشش داده شود.

روش‌های به حداقل رساندن ترک خوردگی جوش فیلت در فولادهای گالوانیزه‌ی گرم به دلیل نفوذ روی، به روش‌های زیر تقسیم می‌شوند:

• ایجاد یک شیب حداقل 15 درجه و استفاده از درز جوش با پخ یک طرفه یا دو طرفه
• حذف پوشش در ناحیه‌ی اتصال از یک یا هردو سطح به وسیله ی سوزاندن روی سنگ زنی و …
• ایجاد یک فضای حداقل 1/6 میلی متری جهت ایجاد فضای مناسب برای خروج بخار
• انتخاب صحیح مواد مصرفی

 

آماده سازی محل جوشکاری فولادهای گالوانیزه‌

طبق استاندارد جوشکاری باید در محلی انجام گیرد که دارای روی نباشد. بنابراین برای ساخت اجزای سازه‌ای گالوانیزه، حداقل باید پوشش روی در 1 یا 4 اینچ ( 2/5 تا 10 سانتی متر) در هر دو طرف ناحیه‌ی جوش در نظرگرفته شده و در هر دو سمت قطعه کار، برداشته شود. برای این منظور، سنگ زنی برای برداشتن پوشش روی کاربرد دارد و همچنین می‌توان از سوزاندن روی و یا به اطراف راندن روی ذوب شده از ناحیه ی جوش استفاده کرد.

 

 

فلز پرکننده‌ی جایگزین

آیا می توان برای جلوگیری از مشکلات خوردگی ناشی از تبخیر روی، از الکترودهایی مانند فولاد زنگ نزن استفاده کرد؟ فولاد کربنی گالوانیزه یا بدون پوشش را می‌توان به آسانی با استفاده از الکترودهای فولاد زنگ نزن جوش داد. اما فولاد زنگ نزن در برابر روی و فولاد کربنی، نقش کاتدی دارد.

این به این معنی است که در حضور رطوبت، روی و فولاد کربنی مجاور فلز جوش برای محافظت فولاد زنگ نزن خورده می‌شوند. یکی دیگر از فلزات پرکننده‌ی احتمالی، برنز آلومینیم (مس با 7 تا 15درصد آلومینیم) می باشد. این آلیاژ دارای نقطه‌ی ذوب پایین‌تری از فولاد است و به خوبی به فولاد متصل می‌گردد. اما مشابه فولاد زنگ نزن این فلز نیز در برابر روی و فولاد کربنی کاتد میباشد، در صورت ایجاد شرایط خوردگی برای حفظ برنز آلومینیوم خورده می‌شوند. با توجه به مطالب ذکر شده، استفاده از این دو فلز پرکننده توصیه نمی‌گردد.

ترمیم پوشش در ناحیه‌ی جوش ورق گالوانیزه

هر فرآیند جوشکاری بر روی سطوح گالوانیزه، به پوشش روی موجود در خط جوش و نواحی مجاور آن آسیب می‌رساند. برای ترمیم این نواحی باید از استاندارد ASTM A780  استفاده کرد و لازم است برای تعمیر نواحی آسیب دیده، از اسپری روی یا رنگ‌های حاوی ذرات روی استفاده کرد.

هنگامی که در اثر جوشکاری و حمل و نقل نامناسب، آسیب شدیدی به پوشش ورق گالوانیزه وارد گردد، این پوشش باید ترمیم گردد. البته ممکن است نواحی کوچک فلز پایه که در معرض آسیب مکانیکی ناشی از حذف پوشش گالوانیکی هستند و توسط حفاظت کاتدی پوشش اطراف محافظت می‌گردند، وابسته به ماهیت محصول و محیطی که در آن قرار می‌گیرد، ترمیم نگردند.