بازرسی جوش
تولید قطعات مختلف (مانند تولید مخزن، تولید سازه و …) یکی از هدف های اصلی صنایع گوناگون است. در دنیای صنعت روش‌های متعددی برای تولید قطعات وجود دارد که به آنها روش‌های تولید گفته می‌شود. ماشین‌کاری، ریخته‌گری، نورد، جوشکاری و … از جمله روش های تولیدی مهم صنایع هستند. یکی از روش های تولیدی که هدف آن اتصال دائمی متریال مختلف به یکدیگر است، جوشکاری می باشد. جوشکاری خود انواع مختلفی دارد و بسیار گسترده است و تقریبا هر ساله روش های جدیدی در جوشکاری با هدف افزایش کیفیت و کاهش هزینه ها و افزایش توانایی جوش، ابداع می گردد. تضمین کیفیت جوشکاری نیازمند بازرسی جوش است.
اتصالات جوش داده شده در یک اسکلت یا سازه (نظیر پل، مخازن تحت فشار و …) باید قابلیت تحمل تنش هایی که به صورت استاتیکی یا دینامیکی به آنها اعمال می‌شود را داشته باشند. این موضوع ارتباط تنگاتنگی با کیفیت اتصال دارد. اینجاست که اهمیت بازرسی جوش در بحث کنترل کیفی مطرح می‌گردد. برای حصول اطمینان از کیفیت جوش و مطابقت آن با خواسته استانداردها، باید کلیه عوامل جوشکاری مورد بازرسی قرار گیرند. در این مقاله قصد داریم به معرفی فرآیند بازرسی جوش، شرایط و ضوابط بازرس جوش، مراحل بازرسی جوش و استانداردهای مرتبط بپردازیم.
خدمات بازرسی جوش شرکت آستا
خدمات بازرسی آستا در زمینه جوش و تست های غیر مخرب NDT به سه دسته کلی تقسیم می‌شوند:
بازرسی جوش چیست؟
از آنجایی که هر روش تولیدی در صنعت نیاز به بازرسی یا کنترل کیفیت دارد، جوشکاری نیز از این قاعده پیروی می‌کند. با این تفاوت که کنترل کیفیت جوش معمولا نیاز به دقت بیشتر داشته و در آن از تست‌های مختلفی استفاده خواهد شد. زیرا در جوشکاری (به علت حساس بودن این روش) احتمال به وجود آمدن عیوب بسیار بیشتر از سایر روش‌هاست و نیاز به مراقبت و کنترل ویژه‌ای دارد.
بازرسی جوش برای هر محصول بر مبنای دستورالعمل بازرسی یا برنامه بازرسی جوش یا ITP انجام می‌شود. ITP معمولاً توسط واحد تضمین کیفیت یا QA تهیه می‌گردد. این ITP به عنوان یکی از دستورالعمل‌های ساخت یا اجرا مورد استفاده قرار می‌گیرد. ITP شامل کلیه مراحل و آزمایشات بازرسی جوش مورد نیاز برای کنترل کیفی محصول می باشد. بنابراین کلیه بازرسی‌های جوش بایستی طبق این دستورالعمل انجام شوند.
تست های بازرسی جوش چیست؟
تست‌های مورد استفاده در کنترل کیفیت (QC) جوشکاری معمولا به دو نوع تست مخرب یا DT و تست غیرمخرب NDT دسته‌بندی می‌گردد. در ادامه توضیح مختصری در مورد آنها داده خواهد شد:
تست های مخرب یا DT
تست‌های مخرب جوش یا DT آزمایشاتی هستند که معمولا برای اندازه گیری خواص فیزیکی جوش مانند به دست آورن میزان نقطه تسلیم و شکست، میزان تافنس یا انعطاف پذیری جوش و … استفاده می‌شوند.همانگونه که از اسم این نوع آزمایشات مشخص است، قطعه مورد تست دیگر پس از آزمایش قابل استفاده نخواهد بود. این نوع آزمایشات باعث تخریب نمونه مورد آزمایش می‌گردد.معمولا، در عملیات جوشکاری حداقل یکبار هر فرآیند جوش (طبق دستورالعمل جوشکاری یا WPS) با این نوع تست‌ها مورد آزمایش قرار می‌گیرد. نتیجه این تست طبق گزارش PQR ثبت می‌شود.
برای تایید دستورالعمل جوشکاری، در کد/استانداردهای مختلف آزمایش های مختلفی روی آزمونه ها (specimen) پیش بینی شده و انجام می شود. آزمایش های کشش (Tension Test)، خمش (Bend Test) و ماکرو اچ (Macroetch Test) از آزمون های مشترک در اغلب کد/استانداردها است.گاهی اوقات شرایط ویژه ی سرویس، استفاده از آزمایش های دیگر مثل تست ضربه یا چقرمگی شیاری (Impact Test or Notch-Toughness Test)، سختی سنجی (Hardness Test)، آزمایش خستگی (Fatigue Test) و تست خوردگی (Corrosion Test) را هم ایجاب می کند. برخی تست ها مثل آزمون شکست شکاف دار (Nick Break Test) نیز تنها در استانداردهای بخصوصی مطرح هستند.
تست های غیر مخرب یا NDT
علاوه بر آزمون های مخرب، آزمون های غیر مخرب (NDE یا NDT) مثل رادیوگرافی (Radiographic Examination) و تست اولتراسونیک (Ultrasonic Examination) نیز انجام می شود. نوع آزمون های تایید دستورالعمل جوشکاری، اجباری یا غیراجباری بودن آن ها، تعداد نمونه های هر آزمون و معیار پذیرش آزمون ها در استاندارد/کد مربوطه مشخص شده است.
تست غیر مخرب یا NDT معمولاً برای پیدا کردن ناپیوستگی‌های داخلی و سطحی جوش مورد استفاده قرار می‌گیرند. از آنجایی که وجود ناپیوستگی در جوش باعث کاهش استحکام آن خواهد شد، لذا شناسایی و برطرف نمودن این نوع ناپیوستگی‌ها از جمله اهداف اصلی بازرسی و کنترل کیفیت جوش است.
تمام ناپیوستگی‌ها در جوش نیاز به رفع شدن ندارند. طبق استانداردهای مختلف، معیار پذیرش عیوب (ناپیوستگی) تعیین کننده نیاز یا عدم نیاز به رفع یک ناپیوستگی در جوش است. استانداردهای مختلف با توجه به کاربرد جوش و بررسی خطرات مختلف آن اقدام به تدوین دستورالعمل معیار پذیرش جوش نموده‌اند.
همانگونه که از اسم این نوع روش تست‌ها مشخص است، این نوع آزمایشات هیچ اثر مخربی بر نمونه قطعه آزمایش شده نخواهد داشت. در نتیجه این تست‌ها در مرحله بهره‌برداری نیز قابل اجرا هستند.
انواع پرکاربرد روش های NDT در صنعت شامل آزمایشات زیر می گردد:
- تست و بازرسی چشمی جوش VT
- تست مایع نافذ PT
- تست ذرات مغناطیسی MT
- تست التراسنیک یا فراصوتی UT
- تست رادیوگرافی یا پرتونگاری RT
که از تست‌های فوق VT عمومی بوده و تست های MT , PT برای شناسایی عیوب خارجی (سطحی) و UT , RT برای شناسایی عیوب داخلی (ریشه) مورد استفاده قرار می‌گیرند.
چرا بازرسی جوش الزامی است؟
همانطور که در مبحث دهم مقررات ملی ساختمان و در آیین نامه ۲۸۰۰، الزامات مورد نیاز جهت ساخت سازه فلزی به وضوح آمده است، از جمله استفاده از کارگاه های ساخت جهت ساخت سازه فلزی، استفاده از جوشکار ماهر، آزمایشهای ظاهری تست جوش، آزمایشهای داخلی، آلتراسونیک (UT) و رادیوگرافی (RT) برای کنترل اتصالات جوشی لازم است.
لذا امکان دست یابی به یک جوش ایده آل و خوب با خواص مکانیکی و مهندسی مورد انتظار( با استحکام مطلوب) دست یافتنی نیست، مگر با رعایت الزامات آیین نامه ای و استانداردی مربوطه (نظیر ابعاد، اندازه و سالم بودن ظاهری و داخلی آن). این الزامات تنها از طریق بازرسی، کنترل و ازمایش، از شروع برقراری اولین قوس تا انتهای عملیات جوشکاری بر اساس آیین نامه هایی نظیر انجمن جوش امریکا و آیین نامه سازمان نظام مهندسی ساختمانی ایران باشد.
با توجه به اینکه ساختمان ها با سازه های فولادی بخش قابل توجهی از ساخت و ساز در ایران را تشکیل می دهد، لذا امروزه جوشکاری به عنوان مهمترین مسئله در اتصالات جوشی در اجرای یک ساختمان در کشور مورد بحث و تفسیر قرار گرفته است. بر اساس نتایج که الزام بر اجرای ازمون تعیین صلاحیت جوشکار، انجام و استفاده از روش های مختلف کنترل کیفیت و تست جوش (NDT) بر روی اتصالات جوشکاری سازه های فلزی ساختمان می باشد.
در ویدیوی مقابل تاثیرات سهل انگاری در جوشکاری و همچنین عدم اهتمام لازم به بازرسی جوش در مراحل ساخت اسکلت ساختمان های بم مورد بررسی قرار گرفته است. قریب به ۹۰٪ سازه های فلزی بر اثر این اهمال کاری در هنگام زلزله تخریب شده اند و خسارات مالی و جانی فراوانی با بار آورده اند.
هدف از جوشکاری
جوشکاری یکی از روش‌های ساخت می‌باشد که هدف آن اتصال دائمی مواد مهندسی از قبیل فلز، سرامیک، پلیمر و کامپوزیت به‌یکدیگر است؛ و این کار معمولاً از طریق ایجاد حرارت بالا و ذوب ماده و سپس سرد کردن برای ایجاد جوش انجام می‌شود.
هدف جوشکاری اتصال مواد مختلف به یکدیگر به صورت دائمی است. این اتصال دارای خاصیت مشابه یا نزدیک به ماده پایه است. ویژگی‌های این اتصال مانند مقاومت در برابر کشش و مقاومت در برابر ضربه باید با ویژگی‌های ماده پایه یکسان و هماهنگ باشد. بنابراین ممکن است پس از جوشکاری برای یکسان سازی این خاصیت‌ها عملیات پس گرمایی یا PWHT صورت پذیرد.
مزیت آن نسبت به روش‌های دیگر مانند ریخته‌گری یا ماشین‌کاری می‌توان به امکان انجام آن در شرایط متفاوت مانند جوشکاری در فضای آزاد، بیابان‌ها و حتی جوشکاری در زیر آب اشاره کرد.
وظایف بازرس جوش چیست؟
بازرس جوش (WELDING INSPECTION) یا کنترل کیفیت (QC) جوش یا ناظر جوش ممکن است وظایف مختلفی جهت کنترل کیفیت جوشکاری داشته باشد. معمولاً حداقل وظایف ایشان به شرح زیر خواهد بود:
- مطالعه دستورالعمل پروژه
- بررسی کامل و دقیق دستورالعمل بازرسی ITP
- بررسی کامل و دقیق دستورالعمل جوشکاری WPS
- اطمینان از مناسب بودن دستورالعمل جوشکاری PQR
- تست گرفتن از جوشکار و صدور مجوز تایید صلاحیت آن برای جوشکاری WQT
- بازرسی کلیه متریال‌های مصرفی و غیرمصرفی در جوشکاری MIR
- بازرسی قبل از جوشکاری FIT UP
- بازرسی حین جوشکاری
- بازرسی پس از جوشکاری
- نظارت بر روند اجرای تست‌های مخرب یا غیر مخرب جوش
- گزارش‌نویسی در هر مرحله از کار REPORT
مراحل بازرسی جوش
معمولا کنترل کیفیت و بازرسی جوشکاری در سه مرحله انجام می‌گردد:
بازرسی قبل از جوشکاری
در ابتدای بازرسی جوش، باید از کیفیت مورد نظر کار و میزان حساسیت سازه اطلاع حاصل کرد. به طور قطع یک بازرس در شروع جوشکاری یک سازه فلزی، بایستی موقعیت سازه را مورد بررسی قرار دهد. تعداد طبقات اسکلت فلزی، نحوه اتصالات، ضخامت ورق‌ها، موقعیت جغرافیایی و تجهیزات کارگاهی نیز از مواردی است که بایستی مورد بررسی قرار گیرند. در اکثر موارد می‌توان از استانداردهای بین‌المللی، برداشت‌های ابعادی متناسب با کار اقتباس کرد و به کار گرفت.
مهمترین خصوصیات ابعادی که قبل از جوشکاری باید به طور دقیق مورد نظر قرار گیرند عبارتند از:
- زاویه شیار (Groove Angle)
- دهانه ریشه (Root Opening)
- ترازبندی اتصال (Joint Alignment)
- پشت بند (Backing)
سپس نوبت به تحلیل و انتخاب روش جوشکاری می‌رسد. به طور کلی در اسکلت‌های فلزی عمدتاً از روش‌های الکترود دستی، جوشکاری زیر پودری و به ندرت در مواردی از جوشکاری با گاز محافظ استفاده می‌شود. در این راستا انتخاب و بازرسی مواد مصرفی، تجهیزات جوشکاری، برشکاری و عملیات حرارتی از اهمیت بالایی برخوردار است.
در نهایت نیز یک بازرس می‌تواند دستورالعمل جوشکاری (WPS) مربوط به سازه فلزی مورد نظر را تدوین و تهیه کند. دستورالعمل جوشکاری همچنین می‌تواند در ابتدا توسط یک مهندس جوش تدوین و تایید شده باشد. در این حالت بازرس با در دست داشتن دستورالعمل مربوطه تمامی بندهای دستورالعمل را در ابتدای شروع کار به اپراتور و کارشناسان پروژه توضیح می‌دهد. سپس مطابق دستورالعمل کنترل‌های لازم را اعمال می‌نماید.
بازرسی حین جوشکاری
بازرسی در حین جوشکاری معمولاً با کنترل نحوه اتصال جوش از نظر زوایای پخ سازی، فاصلۀ ریشۀ اتصال و فاصلۀ پیشانی اتصال شروع می‌شود. سپس بازرسی ترتیب توالی جوشکاری، استفاده از قیدها، گیره‌ها و سایر تمهیدات به منظور کنترل پیچیدگی ناشی از جوشکاری در ادامه ضروری است. کنترل تمیزکاری و حذف سرباره در بین پاس‌های جوش و بازرسی پیش گرم کردن و حفظ درجه حرارت بین پاسی نیز لازم است. معمولاً عملیات پیش‌گرم برای ورق‌های با کربن بالاتر از ۰/۲۵ درصد و نیز برای ورق‌های با ضخامت بالای ۲۰ میلی متر ضرورت پیدا می‌کند.
بازرسان جوش بایستی به رعایت دمای اولیه ورق و نیز دمای بین لایه‌های جوش توجه داشته و کنترل نمایند. به طور کلی جوشکاری در شرایط زیر مجاز نیست:
- وقتی که درجه حرارت محیط کار کمتر از ۱۸ درجه سانتیگراد باشد.
- وقتی که درجه حرارت فلز پایه کمتر از صفر باشد.
- وقتی که سطح کار مرطوب یا در معرض بارش باران یا برف باشد.
- وقتی که کار در معرض وزش باد با سرعت زیاد است.
- وقتی که پرسنل جوشکاری تحت شرایط غیر متعادل و سخت هستند.
بازرسی پس از جوشکاری
آزمایشات و بازرسی‌های اتصالات جوش داده شده را می توان به دو گروه مخرب و غیر مخرب تقسیم کرد. در آزمون های مخرب (DT) کنترل کیفیت اتصال با تخریب قطعه همراه است اما در آزمون‌های غیر مخرب (NDT) آسیبی به قطعه نمی رسد.
مهمترین عیوب جوش که در این مرحله باید شناسایی شوند شامل ترک، تخلخل، روی هم افتادگی، نفوذ ناقص، ذوب ناقص، ناخالصی سرباره و گرده جوش اضافی است. حال با توجه به استاندارد و سطح بازرسی مورد نظر امکان ادامه کار یا بازگشت قطعه بررسی می‌شود. تحلیل علل رخ دادن این عیوب و اعمال پیشگیری‌های بعدی به منظور جلوگیری از عیوب آتی نیز از وظایف بازرس جوش است.
آزمایش ابعاد پایانی جوش نیز باید انجام شود. چرا که همواره انقباض فلز جوش سبب تغییرات حجمی اتصال می‌شود. اگر کیفیت ابعادی مناسب نباشد می‌تواند خطرات جبران ناپذیری به بار بیاورد.
فرآیندهای جوشکاری چیست؟
طبیعتاً یک بازرس جوش باید به فرآیندهای مختلف جوشکاری صنعتی واقف باشد. چرا که اطلاع از جزئیات این فرآیندها کمک شایانی در بازرسی جوش است. این آشنایی باعث می‌شود که بازرس از هرگونه اتفاقی که سبب کاهش کیفیت اتصال شود جلوگیری نماید. مهمترین فرآیندهای جوشکاری که بازرسان باید با آنها آشنایی داشته باشند عبارتند از:
- فرآیند جوشکاری با استفاده از شعله (OFW)
- فرآیند جوشکاری قوس الکتریکی بر روی الکترود پوشش‌دار (SMAW)
- فرآیند جوشکاری قوس الکتریکی بر روی الکترود غیرمصرفی با محافظت گاز (GTAW)
- فرآیند جوشکاری قوس الکتریکی بر روی سیم جوش مصرفی در زیر پودر (SAW)
- فرآیند جوشکاری مقاومتی (RW)
- فرآیند جوشکاری قوس الکتریکی بر روی سیم جوش توپر مصرفی با محافظت گاز (GMAW)
- فرآیند جوشکاری قوس الکتریکی بر روی سیم جوش توخالی مصرفی با محافظت گاز (FCAW)
دستورالعمل جوشکاری
در یک دستورالعمل جوشکاری باید موارد زیر به طور دقیق مشخص شوند:
- نوع فرآیند جوشکاری
- نوع و ضخامت مواد مصرفی
- نوع و قطر الکترود مصرفی
- مشخصات الکتریکی دستگاه جوش و اتصال الکترود
- ترتیب جوشکاری
- نحوه تکنیک جوشکاری
- عملیات حرارتی پیش گرم و یا پس گرم کردن
کدها و استانداردهای جوشکاری
طی فرآیند جهانی شدن تامین کالاها و خدمات، نیاز به شناخت استانداردها بیشتر مورد توجه واقع شده است. مطابق با تعریف انجمن جوشکاری آمریکا یا AWS، استانداردهای جوشکاری مدارکی هستند که فعالیت‌های جوشکاری را مدیریت و هدایت می‌کنند. استانداردها توصیف کننده ملزومات فنی برای فرآیندها، محصولات، سیستم‌ها و خدمات هستند. همچنین استانداردها اطلاعاتی درباره تجهیزات، روش‌ها و تست‌های مورد نیاز به ما می دهند. بنابراین در بازرسی جوش شناخت این استانداردها امری ضروریست.
مهم ترین انجمن های ارائه دهنده استانداردها در این زمینه عبارتند از:
- انجمن مهندسان مکانیک آمریکا ASME : بخش کدهای بویلر و مخازن تحت فشار (BPVC) از این استاندارد تمامی جزئیات طراحی و تولید اتصالات را آورده است.
- انجمن جوش آمریکا AWS : این انجمن بیش از ۲۴۰ کد و شیوه‌نامه را مطابق با توصیه نامه موسسه استاندارد آمریکا (ANSI) منتشر کرده است که در بازرسی جوش صنعتی در ایران و جهان بسیار مطرح است.
- موسسه نفت امریکا API : قدیمی‌ترین و موفق‌ترین برنامه‌های استانداردسازی در اختیار این موسسه است که دارای ۵۰۰ استاندارد در زمینه تاسیسات نفت و گاز است.
- استانداردهای بریتانیا BS : این استانداردها بدنه اصلی بازرسی تاسیسات در بریتانیا را تشکیل می‌دهند.
- سازمان بین‌المللی استاندارد سازی ISO : این موسسه با ۱۸۵۰۰ استاندارد برای مقاصد مختلف ارائه شده و سالانه بیش از ۱۱۰۰ استاندارد جدید منتشر می کند. بخش هایی از آن به طراحی و بازرسی جوش اختصاص یافته است.
- موسسه استاندارد آلمان DIN : کمیته استانداردهای مربوط به جوشکاری و فرآیندهای اتصال این موسسه (NAS) به ارائه اصول و چارچوب‌های جوشکاری پرداخته است.
با توجه به پیچیدگی مبحث جوشکاری و اهمیت نظارت کیفی و بازرسی جوش، برخی از استانداردها برای دانلود قرارداده شده است:
- AWSD1.1
- ASME SECVIII Div I
- ASME SECVIII Div II
- ASME SEC V
DOWNLOAD
همه انواع جوش با هر روشی که انجام شده و به هر منظوری که استفاده شود بایستی توسط روش های پیشنهاد شده در استاندارد مربوطه مورد بازرسی قرار بگیرند. شرکت بازرسی آستا تمامی مدارک و مجوزهای مورد نیاز را از سازمان ملی استاندارد دریافت نموده است. ما با پرسنل متخصص خود در سراسر ایران، آمادگی خود را برای انجام امور بازرسی جوش اعلام می‌داریم. برای دریافت مشاوره در خصوص بازرسی جوش و دوره های آموزش روش های NDT با کارشناسان شرکت بازرسی آستا تماس بگیرید.
بازرسی جوش به کلیه روش های تشخیص عیوب ناشی از جوشکاری اطلاق می شود.
حروف اختصاری NDT مخفف عبارت Non Destructive Test و به معنای تست غیر مخرب است. این روش‌های تست عموماً شامل PT و UT و RT و VT و MT و ET است. قطعه جوشکاری شده طی این روش های تست تخریب نمی شود.
کنترل خصوصیات ابعادی قطعات قبل از شروع عملیات جوشکاری بازرسی قبل از جوشکاری نامیده می شود. مهمترین خصوصیات ابعادی که قبل از جوشکاری باید به طور دقیق مورد نظر قرار گیرند عبارتند از:
- زاویه شیار (Groove Angle)
- دهانه ریشه (Root Opening)
- ترازبندی اتصال (Joint Alignment)
- پشت بند (Backing)
مجوز بازرسی جوش برای اشخاص حقوقی توسط سازمان ملی استاندارد ایران و مرکز تایید صلاحیت شرکت های بازرسی صادر می گردد. مجوز شرکت بازرسی آستا (آتی سازان تاسیسات ایرانیان) در سایت این شرکت در قسمت مجوزها و همچنین از طریق سازمان ملی استاندارد قابل استعلام است.
عموماً کارفرما یا طراح وی و یا شرکت مشاور کارفرما WPS را تهیه کرده و شرکت بازرسی بایستی آن را بررسی و تایید نماید.
تهیه WPS توسط شرکت بازرسی خلاف مقررات است.