جوشکاری سازه های فولادی
(روش قوسی با الکترود روکش دار)
(( بررسی کیفیت جوش در طرحهای عمرانی ))

مقدمه
سازه فولادی مجموعه ای از اعضای باربر،ساخته شده از ورق و یا نیمرخ های فولادی است که به کمک اتصالات، اسکلت ساختمان را بوجود می آورند، نیمرخ های فولادی معمولاً تولیدیهای کارخانه ای هستند که با توجه به تکنولوژیهای پیشرفته ای که در تولید آنها استفاده می شود، غالباً رفتاری در حد انتظار از خود نشان می دهند. موضوعی که موجبات نگرانی طراحان و سازندگان سازه های فولادی را فراهم می کند، چگونگی رفتار اتصالاتی است که الف) برای ساخت اعضاء مرکب از نیمرخ و ورق و ب ) برای یکپارچه نمودن اعضاء (شامل تیر، ستون و مهاربندها) در محل گره ها مورد استفاده قرار می گیرند.

برای ساخت اعضا و اتصال آنها به یکدیگر از پرچ، پیچ و جوش استفاده می شود. در ایران استفاده از جوش در ساختمانهای متعارف بسیار رایج است. باتوجه به قدمت نسبتاً طولانی استفاده از جوش در ساخت اسکلت فولادی در ایران و دیگر نقاط جهان، پیشرفت های قابل توجهی در شناخت جوش و توسعه فن آوری مربوط به آن صورت گرفته است، اما هنوز هم نگرانی هایی در مورد اتصالات جوشی به ویژه به علت صدمات به وجود آمده در اتصالات جوشی ساختمانهای بلند مرتبه تحت اثر زلزله، در ذهن مهندسان وجود دارد.

بدون شک جوشکاری عامل مهمی در توسعه و تکوین صنایع ساختمانی و به طور کلی پروژه های عمرانی بوده است . که اجرای غیر صحیح آن می تواند خسارات جبران ناپذیری را به لحاظ اقتصادی و اجتماعی به کشور تحمیل نماید.
در این نشریه سعی بر این است که ابتدا بر اساس آیین نامه جوشکاری ساختمانی ایران کلیاتی درباره جوشکاری (بویژه جوشکاری قوس فلزی دستی که متداولترین نوع جوشکاری کارگاهی در پروژه های عمرانی می باشد) ارایه و پس از آن نتایج تحقیقی را که در مورد بررسی کیفیت جوش در پروژه های عمرانی (ساختمانهای دولتی) انجام گرفته است مطرح گردد.

کلیات جوشکاری
۱ـ مساحت ، طول ، اندازه ساق و بعد موثر گلوی جوش
۱ـ۱ـ جوشهای شیاری
مساحت مؤثر جوش مساوی حاصل ضرب طول موثر در بعد موثر گلوی جوش است.
۱ـ۱ـ۱ـ طول مؤثر جوش برای انواع جوش شیاری، با لبه ساده (گونیا) و یا پخدار ، مساوی عرض قطعه متصله در امتداد عمود بر جهت تنش می باشد.
۱ـ۱ـ۲ـ بعد گلوی جوش در جوش شیاری با نفوذ کامل ، مساوی ضخامت ورق نازکتراست. هیچگونه افزایشی به علت وجود تحدب مجاز نیست.
۱ـ۱ـ۳ـ برای جوش شیاری با نفوذ نسبی در صورتیکه زاویه شیار کوچکتر از ۶۰ درجه ولی بزرگتر از ۴۵ درجه باشد و جوشکاری به روش قوسی با الکترود روکشدار یا زیر پودری انجام شود، بعد مؤثر گلوی جوش مساوی عمق شیار منهای سه میلیمتر می باشد .

در حالتهای زیر بعد موثر گلوی جوش شیاری به روش قوسی با الکترود روکشدار مساوی عمق شیار بدون هرگونه کاهشی می باشد:
۱ـ زاویه شیار مساوی یا بزرگتر از ۶۰ درجه (در ریشه)
۲ـ زاویه شیار بزرگتر یا مساوی ۴۵ درجه در ریشه .
۱ـ۱ـ۴ـ بعد گلوی جوش شیاری در شیار بین دو لبه گرد در حالت نیم جناغی و تمام جناغی وقتیکه شیار به طور کامل با مصالح جوش پر شده باشد ، نباید از مقادیر مندرج در جدول شماره یک بیشتر منظور گردد.

جدول شماره (۱) ضخامت موثر گلوی جوشهای شیاری لب گرد

نوع جوش R= شعاع گردی ضخامت موثر گلوگاهی

نیم جناغی لبگرد R
جناغی لب گرد R
R = شعاع گردی لبه
* در جوش قوسی تحت حفاظ گاز با الکترود فلزی، وقتیکه R بزرگتر یا مساوی ۱۳ میلیمتر است، از R استفاده می شود.
۱ـ۲ـ جوش گوشه
مساحت مؤثر جوش گوشه مساوی حاصل ضرب طول مؤثر در بعد مؤثر گلو است.
۱ـ۲ـ۱ـ طول مؤثر جوش گوشه، مساوی طول کل نوار تمام اندازه است . در صورتیکه جوش در طول نوار تمام اندازه باشد، هیچ کاهشی به علت شروع و ختم جوش لازم نیست در طول موثر اعمال گردد.
* نوار تمام اندازه ، نواری را گویند که در طول کلی آن اندازه جوش ثابت است.

۱ـ۲ـ۲ـ طول مؤثر نوار جوشی منحنی ، باید در امتداد محور مرکزی گلوی مؤثر، اندازه گیری شود. اگر مساحت جوش گوشه درون سوراخ یا شکاف که بر مبنای تعریف فوق حاصل می گردد، بزرگتر از مساحت بدست آمده در بند ۱ـ۳ـ۳ باشد، مساحت اخیر بعنوان مساحت مؤثر جوش گوشه در نظر گرفته می شود.
۱ـ۲ـ۳ـ حداقل طول جوش گوشه، ۴ برابر اندازۀ ساق (پای) جوش است. به بیان دیگر اندازۀ ساق جوش نباید بزرگتر از طول مؤثر آن در نظر گرفته شود.
۱ـ۲ـ۴ـ بعد مؤثر گلوی جوش گوشه، کوتاهترین فاصله از ریشه تا سطح هندسۀ ایده آل مقطع جوش است. در اشکال زیر گلوی موثر در چندین حالت نشان داده شده است:
۱ـ۳ـ جوش کام و انگشتانه

به جوش در شکاف و سوراخ به حالت پر نشده اطلاق می شود.
* مساحت مؤثر جوشهای کام و انگشتانه به ترتیب مساوی مساحت اسمی شکاف و سوراخ در فصل مشترک دو ورق در حال تماس می باشد.
۱ـ۴ـ بعد موثر گلوی ترکیبی از جوش شیاری با نفوذ نسبی و جوش گوشه مساوی کوتاهترین فاصله از ریشه تا سطح جوش منهای ۳ میلیمتر است. کاهش ۳ میلیمتر برای آن دسته از چنین جوشهایی منظور می شود که برای جوش شیاری نظیر مقرر شده است.

۲ـ برخی معایب و نارسائیهای اتصالات جوشی و نحوۀ برطرف نمودن آنها
جوشهای غیر قابل پذیرش سازه را باید تعمیر نمود ، برای این کار باید مصالح اضافی جوش یا قسمتی از مصالح پایه برداشته شود که برای انجام آن می توان از تراشکاری ، سنگ زنی، لبه زنی ، و یا شیارزنی استفاده نمود. اعمال مذکور نباید باعث کاهش ضخامت در فلز یا جوش مجاور شوند. در هنگام برداشتن جوشهای مردود (غیر قابل پذیرش) ، مقادیر برداشته شده از فلز پایه باید در حداقل ممکن حفظ گردد. قبل از جوشکاری محل تعمیری ، باید سطح شیار ایجاد شده کاملاً پاک شود . در جوشکاری تعمیری ، کلیه کاهش ضخامتهای ایجاد شده در محل سنگ زده شده ، باید کاملاً پر شوند. سازنده مجاز است جوش مردود را تعمیر نموده یا تمام آن را برداشته و مجدداً به طور کامل جوش دهد.

نوع معایب نحوه رفع آنها
۲ـ۱ـ لوچه (بیرون زدگی ) تحدب، بیش از حد مصالح جوش اضافی باید به دو روش مناسبی برداشته شود.
۲ـ۲ـ تقعر بیش از حد ، حوضچه انتهایی، کمبود در اندازه جوش، بریدگی پای جوش سطح جوش باید آماده سازی شده (بند ۳ـ۱۱) و سپس با انجام عبورهای متوالی. کمبود ضخامتها جبران شود.
۲ـ۳ـ امتزاج ناقص، تخلخل بیش از حد ، نفوذ گل مناطق مشکوک باید برداشته شده (به بند ۳ـ۷ـ۱ مراجعه شود) و مجدداً جوش گردد.
۲ـ۴ـ ترک در جوش یا فلز پایه در این حالت عمق نفوذ ترک باید به کمک آزمایشهای مناسب (حک اسید، ذرات مغناطیسی ، رنگ نافذ و …) تعیین شده و تا ۵۰ میلیمتر فراتر از ریشۀ ترک ، مصالح باید کاملاً برداشته شده و مجدداً با جوش پر شود.

۲ـ۵ـ ایجاد اعوجاجهای ناشی از عمل جوشکاری این عوارض باید به کمک وسایل مکانیکی و یا حرارتهای موضعی محدود رفع گردند و عضو به حالت مسقیم درآید. درجه حرارت که باید به کمک روشهای مطمئن اندازه گیری شود، برای فولادهای اصلاح شده نباید از ۶۰۰ درجه سانتیگراد و برای سایر فولادها نباید از ۶۵۰ درجه سانتیگراد تجاوز نماید.
نصب و جوش نامناسب قطعات هرگونه حذف و بریدن این قطعات باید به اطلاع مهندس مشاور برسد
نوع معایب نحوه رفع آنها

ایجاد سوراخهای اشتباه بر روی قطعات سازه طبق نظر مهندس طراح می توان آنها را به صورت باز رها نمود ویا توسط پیچ یا جوش پر کرد
تنشهای پسماند و انقباضی بوسیله تقه کاری (کار مکانیکی روی فلز جوش توسط ضربات چکش) در لایه های میانی جوش می توان تنشهای انقباضی در جوشهای ضخیم را به منظور جلوگیری از ترک یا انقباض یا هر دو استفاده نمود.

(( البته باید دقت نمود که انجام تقه کاری بر روی جوش ریشه و لایه سطحی جوش و همچنین در روی فلز پایه در مجاورت لبه جوش مجاز نیست.))
(( استفاده از چکش گل گیری دستی، برقی و یا هوای فشرده مجاز بوده و تقه کاری محسوب نمی شود.))
ایجاد درز در جوش هرگونه درزگیری جوش ممنوع می باشد
(( درزگیری و درزبندی جوش با چکش کاری در حالت سرد را درزگیری گویند.))
ایجاد لکه های قوس روی فلز پایه در خارج از ناحیه جوشهای دائمی از ایجاد چنین لکه هایی باید اجتناب نمود و ترکها یا لکه های ناشی از لکه قوس باید سنگ زده شده و سلامت فلز پایه کنترل گردد.

نکات دیگری که باید در جوش قطعات به آنها توجه جدی شود:

۱ـ تمیز کاری جوش
۱ـ۱ـ تمیز کاری قبل از اجرای جوش
قبل از انجام هر عبور، باید هرگونه گِل (سرباره) عبورهای قبل برداشته شده و سطح جوش و لبه های فلز پایه با برس سیمی، تمیز گردد. این عمل نه تنها بین لایه های متوالی، بلکه در انتهای جوش و در هنگام تعویض الکترود و یا هر مقطع جوشکاری نیز باید انجام شود.
۱ـ۲ـ تمیزکاری جوش تکمیل شده
بعد از اتمام جوش، باید سرباره (گِل) جوشکاری برداشته شده و سطح جوش و فلز اطراف آن ، برس سیمی زده شود. (( قبل از پذیرش جوش، رنگ آمیزی جوش ممنوع است.))
۲ـ خاتمۀ جوش
۲ـ۱ـ در انتهای شیار، جوش باید به نحوی خاتمه یابد که از سلامت جوش اطمینان حاصل گردد. در صورت لزوم باید با تعبیه ناودان ، جوش مقداری از انتهای شیار اصلی ادامه یابد تا اندازه کامل درانتها حاصل گردد.
۲ـ۲ـ در قطعات تحت بارهای استاتیکی ، حذف ناودان انتهایی لازم نیست ، مگر طبق دستور دستگاه نظارت .

۲ـ۳ـ در قطعات تحت بارهای دینامیکی ، بعد از سرد شدن جوش ، ناودان باید برداشته شده و لبۀ قطعه سنگ خورده و با فلز پایه هم سطح گردد.
۲ـ۴ـ در درزهای لب به لب تسمه ها و ورق ها ، در صورتیکه نیاز به هم سطح کردن (سنگ زدن) دو انتهای جوش در دو لبه تسمه یا ورق باشد، سنگ زدن باید به نحوی انجام شود که میزان کاهش عرض تسمه از ۳ میلیمتر تجاوز نکند. برداشتن تحدب جوش بزرگتر از ۳ میلیمتر در دو لبه تسمه لازم نیست . این تحدب باید به صورت تدریجی با شیب حداکثر ۱ به ۱۰ به عرض واقعی تسمه تبدیل شود.
۳ـ پشت بند جوشهای شیاری

۳ـ۱ـ در صورتیکه برای جوش شیاری از تسمه پشت بند فولادی استفاده گردد، عبور ریشه باید کاملاً با آن ممزوج گردد.
۳ـ۲ـ تسمه پشت بند فولادی باید در سرتاسر طول جوش پیوسته باشد. برای سر هم کردن تسمه های پشت بند به یکدیگر باید از جوش لب به لب شیاری با نفوذ کامل استفاده نمود.
۳ـ۳ـ حداقل ضخامت تسمه پشت بند به منظور جلوگیری از سوختن آن در هنگام جوشکاری در روش جوش قوسی دستی با الکترود روکش دار ۵ میلیمتر پیشنهاد می گردد.
۳ـ۴ـ در اعضاء تحت اثر بارهای دینامیکی ، تسمه های پشت بند عمود برامتداد تنش باید برداشته شده و پشت جوش کاملاً سنگ زده شده و هم سطح گردد ولی لزومی به برداشتن تسمه های موازی امتداد تنش نیست، مگر طبق دستور مهندسین مشاور.

۳ـ۵ـ در اعضاء تحت بارهای دینامیکی، در صورتیکه بخواهیم تسمه پشت بند را با جوش خارجی به عضو متصل کنیم، این جوش باید در تمام طول تسمه پیوسته باشد.
۳ـ۶ـ لزومی به جوش پیوسته ویا حذف تسمه های پشت بند در اعضاء تحت بارهای استاتیکی نمی باشد مگر طبق خواست مهندس مشاور.

جوشکاری در شرایط زیر مجاز نمی باشد:
۱ـ وقتیکه درجه حرارت محیط کار کمتر از ۱۸ـ درجه سانتیگراد است.
۲ـ وقتیکه درجه حرارت فلز پایه کمتر از مقادیر ذکر شده در جدول زیر است در روش جوشکاری دستی با الکترود روکش دار.

جدول شماره (۲) حداقل پیش گرمایش و درجه حرارت عبورهای میانی
مشخصات ورق نوع الکترود نوع فولاد طبقه
حداقل درجه حررات ورق (سانتیگراد) ضخامت ورق (میلیمتر)
۲۰
۶۵
۱۱۰
۱۵۰ ۲۰
۴۰ t 20
65 t 40
65 t
الکترود روکش دار نوع غیر کم هیدروژن
ST 37

ST 52
A

۱
۲۰
۶۵
۱۱۰ ۲۰
۴۰ t 20
65 t 40
65 t
الکترود روکش دار کم هیدروژن
ST 37

ST 52 B
10
65
110
15 20
40 t 20
65 t 40
65 t
الکترود روکش دار کم هیدروژن
C

۳ـ وقتیکه سطح کار مرطوب یا در معرض بارش باران و برف است.
۴ـ وقتیکه کار در معرض وزش باد با سرعت زیاد است.
۵ـ وقتیکه پرسنل جوشکاری تحت شرایط غیر متعادل و سخت هستند.

ضوابط کلی جوشکاری
۱ـ ضوابط فلز الکترود (فلز پرکننده)
۱ـ۱ـ وقتیکه طبق جداول ۴ و ۵ و یا موارد مشابه استفاده از جوش سازگار الزام شده باشد، مشخصات فلز الکترود و مشخصات ترکیبات روکش (پودر) الکترود باید مطابق جدول ۳ باشد.
۱ـ۲ـ تراز مقاومتی لازم برای فلز الکترود در جوشهای شیاری با نفوذ کامل و نفوذ نسبی، و یا جوش گوشه باید منطبق بر مشخصات مقرر در جداول ۴ و ۵ باشد.
۱ـ۳ـ بعد از اینکه الکترودها از بسته بندی اولیه خارج شدند ، باید طوری محافظت یا انبار شوند که مشخصات و خواص جوشکاری آنها تغییر نکند.
۱ـ۴ـ در فولادهای ضد زنگ ، در حالت نمایان و بدون رنگ آمیزی ، لازم است فلز الکترود از نوع ضد زنگ طبق مشخصات فلز پایه باشد (جدول شماره ۲). در صورتیکه جوش چند عبوره باشد، برای عبورهای داخلی می توان از الکترودهای معمولی (طبق جدول ۳) استفاده نموده، لیکن حداقل در دو لایه فوقانی و لبه ها ، الکترودها باید از نوع ضد زنگ باشند.

۲ـ پیش گرمایش و حرارت عبورهای میانی
به منظور جلوگیری از وقوع ترک ، مقدار پیش گ

۳ـ کنترل حرارت القایی جوشکاری در فولادهای اصلاح شده
در جوشکاری فولادهای اصلاح شده ، به دلیل آنکه حرارت بیش از حد می تواند باعث کاهش مشخصات مکانیکی فولاد گردد، متناسب با دمای پیش گرمایش و درجه حرارت عبورهای میانی، مقدار درجه حرارت القایی بایدبر مبنای توصیه های کارخانه تولید کننده کنترل گردد.

(( استفاده از جوش رگه ای برای اجتناب از فراگرمایش ، به صراحت توصیه می شود.))
(( شیار زنی فولاد های اصلاح شده با استفاده از روشهای برش هوا گاز مجاز نمی باشد. ))
جوشکاری قوسی دستی با الکترود روکش دار
۱ـ الکترود برای جوشکاری قوسی با الکترود روکش دار

۱ـ۱ـ مشخصات الکترودهای روکش دار باید منطبق بر استانداردهای ملی و یا معتبر بین المللی باشد.
۱ـ۲ـ شرایط انبارکردن الکترودهای کم هیدروژن
الکترودهای با روکش کم هیدروژن باید در بسته بندیهای ضد رطوبت مهر شده خریداری و نگهداری و یا قبل از مصرف به مدت ۲ ساعت در دمای بین ۳۰۰ تا ۴۳۰ درجه در دستگاه خشک کن ، خشک شوند.پس از خارج نمودن الکترودها از بسته بندی یا دستگاه خشک کن، باید آنها را در دستگاه خشک کن ذخیره با درجه حرارت ۱۲۰ درجه سانتیگراد نگهداری نمود.
۱ـ۲ـ۱ـ زمان تماس الکترود با هوای آزاد

بعد از باز کردن بسته بندی یا خارج کردن الکترود از دستگاه خشک کن زمان تماس الکترود با هوای آزاد نباید بیش از مقادیر ذکر شده در ستون الف از جدول شماره (۶) باشد.
۱ـ۲ـ۲ـ در صورتیکه به کمک آزمایش بتوان نشان داد که میزان رطوبت جذب شده از ۴/۰ درصد وزنی تجاوز نمی کند. می توان الکترود را به مقدار ذکر شده در ستون ب جدول شماره (۶) در معرض هوای آزاد قرار داد.

جدول شماره (۶) مقادیر مجاز تماس الکترودهای کم هیدروژن با هوای آزاد
نوع الکترود ستون الف ستون ب
الکترود فولاد نرمه
E 70 XX
E 70 XXR
E 70 XXHZR
E 70 18 M 4 ساعت

۹ ساعت
۹ ساعت
۹ ساعت بین ۴
تا ۱۰
ساعت
الکترود فولاد پر مقاومت

E 70 XX – X
E 80 XX – X
E 90 XX – X
E 100 XX – X 4 ساعت
۲ ساعت
۱ ساعت
۵/۰ ساعت ۴ تا ۱۰ ساعت
۲ تا ۱۰ ساعت
۱ تا ۵ ساعت
۵/۰ تا ۴ ساعت

۱ـ۲ـ۳ـ در صورتیکه الکترود به میزان بیشتر از مقادیر ذکر شده در جدول شماره (۶) در تماس با هوای آزاد باشد، آنها را می توان دوباره به دستگاه خشک کن ذخیره با درجۀ حرارت ۱۲۰ درجه سانتیگراد برگرداند و بعد از حداقل ۴ ساعت نگهداری تحت این شرایط می توان الکترودها را به فضای آزاد باز گرداند.
۱ـ۳ـ الکترود برای فولادهای پر مقاومت اصلاح شده

در صورت استفاده از الکترودهای پایین تر از گروه E 100 XX – X برای جوشکاری این فولادها، به استثنای الکترود E 70 18 M یا E 70 XXHZR ، بدون توجه به وضعیت نگهداری قبلی ، باید آنها را حداقل به مدت یک ساعت در دمای بین ۳۷۰ تا ۴۳۰ درجه سانتیگراد در دستگاه خشک کن ، خشک نمود.
۱ـ۴ـ خشک کردن مجدد الکترودها

الکترودهای منطبق با بند ۱ـ۲، مجاز نیست بیش از یک بار به طور مجدد خشک شوند . و الکترودهایی را که پس از خشک نمودن مجدد مرطوب شده اند نباید مورد استفاده قرار داد.
۱ـ۵ـ برگ تاییدیه کیفیتدر صورت درخواست مهندس مشاور ، پیمانکار باید برگ تاییدیه کیفیت و شناسایی کارخانه را به منظور انطباق مشخصات الکترود ارائه نماید.

دستورالعمل جوشکاری قوسی با الکترود روکش دار
۱ـ تا حد امکان جوشکاری باید در وضعیت تخت انجام شود.
۲ـ رده و قطر الکترود ، طول قوس، اختلاط پتانسیل (ولتاژ) شدت جریان (آمپر) ، باید متناسب با ضخامت مصالح ، نوع شیار، وضعیت جوشکاری و سایر شرایط محیطی، انتخاب شوند.
۳ـ حداکثر قطر الکترود به شرح زیر است:

۳ـ۱ـ mm 8 برای تمام جوشهایی که در وضعیت تخت انجام می شوند ، به استثنای عبور ریشه.
۳ـ۲ـ mm 6 برای جوشهای گوشه در وضعیت افقی

۳ـ۳ـ mm 6 برای جوش ریشه جوش گوشه در وضعیت تخت و جوش شیاری در وضعیت تخت با پشت بند و با فاصلۀ ریشه mm 6 و بزرگتر
۳ـ۴ـ mm 4 برای جوشکاری با الکترود E XX 14 و الکترودهای کم هیدروژن در وضعیت قائم (سربالا) و سقفی
۳ـ۵ـ mm 5 برای عبور ریشۀ جوشهای ریشه و تمام حالاتی که در بندهای ۳ـ۱ تا ۳ـ۴ ذکر نشده اند.
۴ـ اندازۀ حداقل جوش ریشه باید برای جلوگیری از ترک کافی باشد.

۵ـ حداکثر ضخامت در عبور ریشه در جوشهای شیاری نباید از mm 6 بزرگتر باشد.
۶ـ حداکثر اندازۀ ساق جوشهای گوشۀ یک عبوره و عبور ریشۀ جوشهای گوشۀ چند عبوره به قرار زیراست:
۶ـ۱ـ mm 10 در وضعیت تخت
۶ـ۲ـ mm 8 در وضعیت افقی و سقفی
۶ـ۳ـ mm 13 در وضعیت قائم (سربالا)
۷ـ حداکثر ضخامت لایه های بعد از عبور ریشه جوشهای شیاری و گوشه به قرار زیر است.
۷ـ۱ـ mm 3 برای جوشکاری در وضعیت تخت

۷ـ۲ـ mm5 برای جوشکاری در وضعیت قائم ، افقی و سقفی.
۸ـ پیشرفت جوشکاری در وضعیت قائم باید به طرف بالا باشد، به استثنای جوش تعمیری بریدگی پای جوش که با تامین پیش گرمایش طبق جدول شماره (۲) ، (و نه کمتر از ۲۰ درجه سانتیگراد) می تواند به صورت سرپایین انجام شود . جوشکاری لوله ها می تواند به صورت سربالا و یا سرپایین انجام شود.
۹ـ جوشهای شیاری با نفوذ کامل که بدون استفاده از پشت بند ، جوشکاری می شوند باید قبل از انجام جوش پشت ، از پشت درز تا رسیدن به فلز سالم ، شیار زنی شوند.

۱۰ ـ در صورت نیاز ، آزمایش ضربه باید در برنامه ارزیابی قرار گیرد، روش انجام آزمایش ضربه باید منطبق با استانداردهای مربوطه باشد.

ارزیابی جوش قوسی با الکترود روکش دار
متغیرهای اساسی در این روش جوشکاری به قرار زیر می باشد:
۱ـ افزایش در تراز مقاومت فلز الکترود (برای مثال تغییر از E 70 XX به E 80 XX – Xولی نه برعکس)
۲ـ تغییر از الکترود کم هیدروژن به الکترود غیر کم هیدروژن (ولی نه برعکس)
۳ـ تغییر در قطر الکترود به مقدار یک میلیمتر یا بیشتر

۴ـ تغییر در شدت جریان و اختلاف پتانسیل (آمپراژ و ولتاژ) خارج از محدودۀ توصیه شده توسط کارخانه سازنده الکترود.

۵ـ تغییر به مقدار بیش از ۲۵ + درصد در تعداد عبورها. در صورتیکه سطح مقطع شیار افزایش

یابد، می توان تعداد عبورها را به نسبت سطح مقطع تغییرداد.
۶ـ تغییر در وضعیت جوشکاری مطابق قسمت ۵ـ۸ آیین نامه جوشکاری ساختمانی ایران (نشریه شماره ۲۲۸ معاونت امور فنی سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور)
۷ـ تغییر در نوع شیار (برای مثال تغییر از شیار خباغیV به شیار لاله ای U )
8ـ تغییر به مقدار بیش از رواداریهای بندهای ۲ـ۹ و ۲ـ۱۰ آیین نامه جوشکاری ساختمانی ایران، در هندسۀ هر یک از انواع درز شامل:
الف ـ کاهش در زاویه شیار

ب ـ کاهش در فاصله ریشه شیار
پ ـ کاهش در ضخامت ریشه شیار
ت ـ حذف پشت بند (نه اضافه شدن پشت بند)
۹ـ کاهش به مقدار بیش از ۱۵ درجه سانتیگراد در دمای پیش گرمایش یا درجه حرارت عبورهای میانی.
۱۰ـ در جوشکاری قائم ـ (سربالا) ، تغییر جهت جوشکاری از رو به بالا به رو به پایین.
۱۱ ـ حذف شیار زنی و جوش پشت (نه اضافه کردن آن ).
۱۲ـ حذف یا اضافه نمودن اصلاح حرارتی بعد از جوشکاری.

( بررسي كيفيت جوش و تاثير آن
در طـرح هـاي عمـرانــي)

جوشكاري ساختماني:
جوشكاري عبارتست از اتصال چند عضو فلزي مجزا با استفاده از ذوب فلز مبنا و الكترود و امتزاج آنها با يكديگر.
جوشكاري با قوس الكتريكي:
متداولترين نوع جوشكاري در صنعت ساختمان سازي، جوشكاري با قوس الكتريكي مي باشد.
انواع جوش با قوس الكتريكي:
۱ـ جوش گوشه

۲ـ جوش شياري
۳ـ جوش كام
۴ـ جوش انگشتانه

دست يابي به جوش با كيفيت مطلوب:
۱ـ بازرسي هاي تضمين كيفيت . (Q.A. )
1ـ۱ـ روش جوش كاري
۱ـ۲ـ بررسي تجهيزات و پرسنل
۱ـ۳ـ آماده سازي لبه ها
۱ـ۴ـ بررسي دستورالعمل هاي جوشكاري

۲
ـ بازرسي هاي كنترل كيفيت . (Q.C. )
2ـ۱ـ كنترل كيفيت جوش در مرحله مونتاژ، حين جوشكاري و بعد ازجوش كاري
۲ـ۲- كنترل ابعادي قطعات بعد از جوش كاري

معايب اصلی مشاهده شده جوش در پروژه های عمرانی :
۱ـ نفوذ ناقص. ۵ ـ تخلخل
۲ـامتزاج ناقص. ۶ـ ترك
۳ـ بريدگي كناره نوار جوش. ۷ـ معايب ابعادي
۴ـ اختلاط سرباره يا گل جوش. ۸ـ شكنندگي جوش

علل وقوع :
۱ـ زاويه پخي شيار ۷ شكل خيلي كوچك
۲ـ اندازه الكترود خيلي بزرگ
۳ـ سرعت حركت الكترود خيلي زامتزاج ناقص:
توضيح : در همه ساختمانهاي مورد بررسي، تميز كاري درزها قبل از جوشكاري انجام نمي شود و ماشينهاي مولد نيرو با حداكثر ظرفيت خود كار مي كنند.

علل وقوع:
۱ـ افزايش ناقص درجه حرارت جهت رسيدن به دماي ذوب فلز پايه يا فلز جوش پاس قبل
۲ـ كم بودن سرعت حركت الكترود روي فلز پايه يا فلز جوش پاس قبلي.
۳ـ سطح آلوده ورق

علل وقوع:
۱ـ شدت جريان زياد
۲ـ بلند بودن طول قوس كه موجب قطع قوس مي شود.
۳ـ پر نكردن چاله هاي انتهايي جوش

علل وقوع:
۱ـ عدم آماده سازي صحيح شيار و جوش در حين جوشكاري قبل از رسوب هر خط جوش
۲ـ عدم پاك كردن كامل سرباره
۳ـ عدم حصول اطمينان از ور آمدن كامل سرباره از سطح حوضچه جوشكاري

تخلخل:
علل وقوع:
۱ـ عدم انجام پيش گرمايش مناسب
۲ـ استفاده از شدت جريان زياد
۳ـ استفاده از قوس بلند

ترك در جوش:
در جوشكاري ورق هاي ضخيم اتفاق مي افتد و در ورق هاي نازك مساله مهمي نيست.

ترك در فلز پايه:
اگر جوشكاري از لبه ورق شروع شده و روند آن به سمت داخل باشد يك ترك در طول لبه جوش در قسمت پنجه در نتيجه بريدگي جوش اتفاق مي افتد.

معايب ابعادي:
علل وقوع:
۱ـ استفاده از دستورالعمل جوشكاري نادرست.
۲ـ عدم استفاده از وسايل كنترلي نظير گيره هاي جوشكاري
۳ـ عدم استفاده از پيش گرمايش مناسب

جوش هاي تردشكن:
علل وقوع:
استفاده از درجه حرارت زياد كه موجب سوختن فلز جوش يا فلز پايه مي گردد.

هدف از گزارش:
هدف از اين گزارش بررسي كيفيت جوش هاي اجرا شده در ساختمان هاي فولادي دولتي شهرستان اروميه و كنترل ميزان رعايت اصول فني در اجراي آنها مي باشد.
روش بررسي:
۱ـ كنترل دستورالعمل ، تجهيزات و پرسنل جوشكاري.
۲ـ انتخاب حداقل ۵۰ جوش اجراشده.
۳ـ انجام بازرسي عيني نمونه هاي انتخاب شده بر طبق موازين آيين نامه AWS
4ـ استفاده از آزمايش رنگ هاي نافذ جهت كنترل معايب جوش هايي كه از بازرسي عيني قبول شده اند.
توضيح: جهت انجام يك مطالعه اصولي جهت اطلاع از ميزان رعايت موازين فني، سه فرم تهيه شده است كه تحت عناوين ارزيابي پرسنل و تجهيزات ، ارزيابي جوش هاي شياري و ارزيابي جوش هاي گوشه به كار برده مي شوند.

نتايج فني:
بازرسي هاي تضمين كيفيت (Q.A.)
1ـ در كل ساختمانهاي بررسي شده جوشكاري به روش دستي انجام شده است.
۲ـ در جوشكاري لبه هاي كار به صورت مناسب آماده سازي نشده بود.
۳ـ دستورالعملهاي جوشكاري به طور مناسب رعايت نگريده است.
۴ـ اكثريت پرسنل جوشكاري از موازين فني آگاهي كافي ندارند.
۵ـ ماشينهاي مولد نيرو از نوع موتور ـ مولد و مبدل يكسو كننده بوده كه با حداكثر ظرفيت خود كار مي كنند و از كيفيت جوش مي كاهند.
در اكثر ساختمان هاي فولادي دولتي بازرسي هاي تضمين كيفيت به صورت مناسب انجام نمي شود.
بازرسي هاي كنترل كيفيت (Q.C.)
باتوجه به نتايج بازرسي هايي كه در اين بررسي انجام گرفته است، در اكثر پروژه ها، دستگاه هاي نظارت از تخصص كافي برخوردار نمي باشند.
در اكثر ساختمان هاي دولتي بازرسي هاي كنترل كيفيت به صورت مناسبي انجام نمي شود.

بر اساس بررسي هاي به عمل آمده:
بازرسيهاي تضمين و كنترل كيفيت در اكثر ساختمانهاي فولادي دولتي به خوبي صورت نگرفته است، بنابراين علاوه بر كيفيت نامناسب جوشهاي اجرا شده در اين پروژه ها، ساير موازين فني نيز به طور مناسب رعايت نشده اند.

عملکرد لرزه ای ساختمانهای فولادی
براساس تجربه های حاصل از زلزله های گذشته و مطالعات انجام گرفته سازه هایی در برابر زلزله دارای عملکرد بهتری هستند که بتوانند ضمن حفظ پایداری و انسجام کلی خود انرژی ناشی از زلزله را تا حد امکان جذب و مستهلک نمایند.با توجهبه منحنی نیرو-تغییر مکان سازه ها و توجه به این مطلب که سطح بین منحنی نیرو-تغییرمکان و محور تغییرمکان نشان دهنده میزان انرژی جذب شده توسط سازه است.هر چه سازه شکل پذیرتر باشد انرژی بیشتری را هنگام زلزله جذب کرده و رفتار مطلوبتری دارد.فولاد نرمه به علت طبیعت شکل پذیر از این نظر ماده مناسبی می باشد و می تواند میزان زیادی انرژی جذب کند.اما تجربه نشان داده است که در سازه های فولادی در صورت عدم استفاده از اتصالات مناسب عملکرد مناسب لرزه ای آنها مناسب و قابل قبول نخواهد بود و در اثر زلزله دچار شکست سازه ای و یا انهدام خواهد شد.در زلزله منجی

ل (۱۳۶۹) مشاهده شد که تعدادی از ساختمانهای فولادی دچار تخریب کامل شدند. رفتار این سازه ها در این زلزله ثابت کرد که در بسیاری از موارد سازه های موجود دارای سیستم مقاوم زلزله مناسبی نیستند.استفاده از تیرهای خورجینی(تیرهای سرتاسری در دو طرف ستون با اتصال نبشی) و عدم شناخت سیستم حاصل و مدل صحیح برای این اتصالات باعث شده این سیستم از نظر مهندسی زلزله بسیار آسیب پذیر تلقی گردد.درس حاصل از این زلزله کیفیت پایین ساخت و ساز شهری بودکه در سالهای اخیر تلاشهایی برای اصلاح آن به عمل آمده است.در زلزله نورث ریچ آمریکا مشاهده شد که در بسیاری ازساختمانهای فولادی اتصال تیرها و ستونها دچار ترک و یا بعضا شکست شد.بیشتر این ترکها و شکستها در بال ستون اتفاق افتاده است.

 

صنعت جوشکاری ساختمان در ایران
با گذشت ۵۰ سال از استفاده از جوش در ساختمان دهه اخیر(۸۰-۱۳۷۰)از نظر تعداد ساختمانهایی که با سازه های فولادی طراحی و اجرا شده اند کاملا استثنایی به شمار می آید.در نیمه دوم این دهه دهها هزار سازه فولادی در تهران و شهرهای بزرگ ایرن به ناگهان سر از زمین برآورد.گسیل سرمایه ها به سوی ساخت و ساز شهری و تبدیل ساخت سرپناه به ماشین سرمایه گذاری جهت سودهای کلان باعث گردید تا رعایت اصول فنی و ایمن سازی ساختمانها در برابر زلزله در برابر منفعت طلبی صاحبکاران عملا مورد توجه قرار نگیرد.از طرف حجم عظیم ساخت و ساز نیروز انسانی زیادی اعم از مهندس و تکنسین و جوشکار احتیاج داشت که باعث ورود افراد غیرمتخصص به این جرگه گردید.تمامی این مسایل دست به دست هم داد تا طرح و اجرای ساختمانهای فولادی آنچنان که باید از کیفیت مطلوبی برخوردار نباشد.تخریب کلی ساختمانهای فولادی در زلزله منجیل موید پایین بودن کیفیت ساختمانهای فولادی کشور می باشد. از میان تمامی عوامل دخیل در طرح و ساخت سازه های فولادی اتصالهای جوشی از نارساییهای بیشتری برخوردارند. علل اصلی پایین بودن کیفیت جوش درساخت و سازهای شهری را می توان به صورت زیر بیان نمود :
۱- عدم انطباق اجرای معمول سازه های فولادی با آیین نامه ها و دستورالعملها

۲- کیفیت پایین جوش به علت عدم آموزش کلاسیک کافی در این زمینه برای جوشکاران و مهندسان
۳- نبود نظارت اصولی و دقیق بر اجرای جوشکاری در ساختمانهای شهری در کشور
۴- عدم طرح دقیق اتصال جوشی با توجه به عملکرد مورد نظرآنها

۱- عدم انطباق اجرای معمول سازه های فولادی با آیین نامه ها و دستورالعملها
در بسیاری از موارد طرز اجرای متداول جوش باجزییات ارایه شده در آیین نامه تطابق ندارد.این موارد ناشی از موارد متعددی است که از میان آنها به موارد زیر می توان اشاره کرد:

الف) آشنا نبودن مهندسین سازه به مسایل اجرایی و در نتیجه ارایه نقشه ها و جزییات غیرقابل اجرا
ب) گران تر بودن هزینه اجرای جزییات آیین نامه نسبت به روش سنتی اجرا
پ)آگاه نبودن کارفرما و یا مهندس مجری طرح به جزییات آیین نامه و عدم
توانایی در تمیز دادن حالات مختلف از یکدیگر
بعد از اجباری شدن آیین نامه۲۸۰۰(۱۳۶۸) اهمیت وجود سیستم مقاوم در برابر زلزله از یک طرف و محدودیتهای معماری برای استفاده از سیستم مهاربندی از طرف دیگر باعث استفاده روزافزون از سیستم قاب خمشی در جهت عرضی ساختمانها شد.در این سیستم اتصال تیر به ستون از نوع گیردار بوده یعنی باید توانایی انتقال برش و لنگراز تیر به ستون وجود داشته باشد.در این نوع اتصالات از ورقهای بالاسری و زیرسری که در محل اتصال به ستون برای ایجاد جوش نفوذی کامل خورده است استفاده می شود. اما از آنجاییکه متاسفانه عملیات جوشکاری در محل کارگاههای ساختمانی و نه در محل کارخانه صورت می گیرد کنترل کیفیت جوش بخصوص در هنگام مونتاژ درارتفاع زیاد از سطح زمین حتی به صورت عینی(Visual) امکان پذیر نمی باشد. همچنین معمولا در محل اتصال ورق به ستون به جای جوش نفوذی از جوش گوشه استفاده می شود

در نتیجه هنگام زلزله این نقاط علاوه بر تحمل نیروی کمتر در حالت تردشکن گیسخته خواهد شد. زمانی که در یک عضو فشاری ازدومقطع در کنار یکدیگر استفاده می شود باید هم پایداری کل عضوبه عنوان یک المان و هم پایداری تک تک مقاطع کنترل شود تاخیچکدان تحت تاثیر نیروی فشاری به طور جداگانه دچار کمانش نشوند.برای این منظور این مقاطع باید در فواصل مشخص به یکدیگر متصل شوند تاطول آزاد آنها کاهش یابد. بسیاری از اوقات بادبندهای دوبل در طول خود به یکدیگر وصل نمی شوند و در نتیجه دومقطع بایکدیگر عمل نمیکنند و بار بحرانی عضو کمتر از مقداری است که مهندس سازه در محاسبات خود منظور نموده است. مبحث دهم مقررات ملی ساختمان حداکثر فاصله بین جوش دومقطع در ستونهای ترکیبی را مقرر نموده است.اما در موارد زیادی مشاهده می شود که فاصله بین جوش ستونها بیشتراز این مقدار است.

۲- کیفیت پایین جوش به علت عدم آموزش کلاسیک کافی در این زمینه برای جوشکاران و مهندسان
یکی از مهمترین اشکالات موجوددر اجرای ساختمانهای فولادی در کشور کیفیت پایین جوشکاری ساختمان می باشد.عوامل مختلفی در این امر تاثیر می گذارند.استفاده ازجوشهای کارگاهی حتی در مورد جوشهای نفوذی و اجرای کل جوشکاری درکارگاه ساختمانی و استفاده از نیروی انسانی غیرمجرب از عولمل اصلی پایین آمدن کیفیت جوشکاری ساختمان می باشد.در نتیجه عوامل برشمرده شده مشکلات عدیده ای گریبانگیر اتصالات جوشی می باشد.

در بسیاری از موارد سطح فلز در حال جوش آلوده به روغن یا مواد نامناسب دیگر است و یا اینکهروی فلززنگ زده یا رنگ خورده جوش داده می شود.گاه در فاصله بین پاسهای متوالی جوش حتی از جدا نموده گل جوش نیز خودداری می شود و یابدون برداشتنگل جوشکاری اقدام به زدن رنگ ضدزنگ می شود.از انواع جوشهایی که در کارهای ساختمانی بسیار از آن استفاده می شود جوش سربالا می باشد. به علت سختی اجرا در غالب موارد این نوع جوش از کیفیت پایینی برخوردار است. در بسیاری از موارد در اثر استفاده از تکنیکهای نامناسب جوشکاری نقایصی چون تابیدگی و پیچش در قطعات اتفاق می افتد.

عیوبی نظیر نفوذ ناقص بریدگی کناره جوش اختلاط سرباره تخلخل و وجود ترک درفلز مادر باعث کاهش ظرفیت باربری قطعات می شود. یکی از متداولترین اشکال مقاطع مورد استفاده در سازه های فولادی تیرهای لانه زنبوری می باشد.بسیاری از مجریان طرح این تیرها را در وضعیت نامطلوبی در کارگاه ساختمانی مونتاژ می کنند. در بسیاری از موارد جوش میانی تیر از کیفیت پایینی برخورداراست و با توجه به اهمیت عملکرد مناسب این قسمت و تقویتهای لازم درمجل تکیه گاه تیر و وسط آن صورت نمی پذیرد. متاسفانه طراحی و اجرای پلکانهای فولادی در ساختمانها نیز از کیفیت پایینی برخوردار است و با توجه به اهمیت عملکرد مناسب این قسمت ساختمان پس از زلزله دقت لازم در ساخت آن مبذول نمی شود .

۳- نبود نظارت اصولی و دقیق بر اجرای جوشکاری در ساختمانهای شهری در کشور
با توجه به اهمیتی که شهرداری برای مسایلی از قبیل پارکینگ و نورگیرها و مسایلی از این دست قایل است مشاهده می شود که بیشتر توجه مهندسان نیز به این امور معطوف می باشد و توجه چندانی به مسایل سازه ای نمی شود.البته باید به این نکته نیز اشاره شود که به علت عدم وجود آموزش جوشکاری در واحدهای درسی دانشجویان عمران مهندسینی که از دانشگاه فارغ التحصیل می شوند در این زمینه دارای اطلاعات کافی نیستند و به عنوان مهندس ناظر نمی توانند مسوولیت خود را به نحواحسن انجام دهند.البته باید به این موارد مساله سختی کار را نیز افزود.به علت جوشکاری در ارتفاع غالب مهندسین از انجام بازدید از این جوشها طفره می روند. در نهایت امر اینکه آنطور که از ظواهر امر مشخص است شهرداریها نیز در این زمینه کوچکترین نقشی ایفا نمی کنند و هیچگونه نظارتی بر اجرای ساختمانها ندارند.

۴- عدم طرح دقیق اتصال جوشی با توجه به عملکرد مورد نظرآنها
بسیاری از کارفرمایان عمل طراحی سازه و ایجاد تمهیدات مقابله با زلزله را یک امر زاید می دانند و تلاش می کنند تا کمترین هزینه ممکن را صرف این کار نمایند.از طرف دیگر شهرداریها کمترین نظارتی بر طرح و اجرای سازه ها نداشته فقط به مسایل معماری دقت می کنند. این عوامل دست به دست هم می دهد تا فقط حق امضای مهندسین سازه اهمیت داشته باشد و طرح از حداقل اهمیت برخوردار باشد به خاطر همین موضوع مهندسین سازه اغلب کمترین وقت را صرف این عمل می نمایند و بالطبع دقت لازم را در طرح اتصالات جوشی نبذول نمی شود. بعضی اوقات از اتصالات طرح شده برای یک ساختمان در نقشه های دیگر ساختمانها استفاده می شود. در بسیاری از موارد جزییات اتصالات موجود در نقشه ها نامفهوم بی دقت و ناقص است.

نتايج تحقيق:
۱ـ در ۷۵ درصد از نمونه هاي بررسي شده، عملكرد دستگاه اجرايي و نظارت بسيار ضعيف بوده و جوشهاي اجرا شده داراي مشخصات فني و كيفي نامناسب بودند.
۲ـ در ۲۵ درصد از نمونه هاي بررسي شده، تدابير لازم جهت تضمين و كنترل كيفيت اتخار شده و جوشهاي اجرا شده از كيفيت نسبتاً مناسبي برخوردار بودند.
۳ـ در تمامي نمونه هاي بررسي شده، پرسنل جوشكاري از موازين فني در خصوص حرفه خويش آگاهي كافي و علمي ندارند.
۴ـ در تمامي نمونه هاي بررسي شده، مهندسان ناظر از تخصص كافي و عملي در خصوص كنترل جوش و مسائل وابسته برخوردار نبودند.
۵ـ فقدان امكانات كنترل جوش با روشهاي پيشرفته نظير پرتونگاري