جوشکاری فولادهای گالوانیزه
گالوانیزاسیون عبارتست از پوشش فولاد با استفاده از لایه های محافظ روی جهت افزایش مقاومت در برابر خوردگی سطحی. در این روش ابتدا با استفاده از روش های شیمیایی یا مکانیکی سطح قطعه کاملا تمیز شده و بعد از چربی زدایی و اکسید زدایی یک لایه کمکی روی سطح ایجاد می شد تا باعث افزایش چسبندگی بین فولاد و روی شود. این لایه باعث خواهد شد تا wetability سطح فلز افزایش یابد. سپس قطعه در حمام مذاب روی با دمای 445 الی 465 درجه سانتیگراد غوطه ور می شود.
ضخامت لایه روی تابعی از زمان نگهداری قطعه در حمام مذاب است و زمان نگهداری نیز بر اساس شکل قطعه و سهولت حمل و نقل آن است. زمان غوطه وری در حدود 1 الی 5 دقیقه است. برای گالوانیزه کردن پیوسته ورق زمان کمتر خواهد شد. سرعت واکنش روی و آهن در یک یا دو دقیقه اول سریع بوده و این زمان جهت تشکیل لایه های محافظ کافی خواهد بود.
پس از خروج از حمام قطعه با استفاده از دستگاه سانتریفوژ، هوا یا فروبردن در آب سرد خواهد شد. جهت اعمال و کنترل کیفیت پوشش گالوانیزه استاندارد هایی تدوین گردیده است که به تعدادی از آنها اشاره می شود:
ASTM A653 / A653M – 11 Standard Specification for Steel Sheet, Zinc-Coated (Galvanized) or Zinc-Iron Alloy-Coated (Galvannealed) by the Hot-Dip Process
ASTM A123 / A123M – 09 Standard Specification for Zinc (Hot-Dip Galvanized) Coatings on Iron and Steel Products
ISO 1461:2009 Hot dip galvanized coatings on fabricated iron and steel articles – Specifications and tes
ASTM A53 / A53M – 10ASTM A53 / A53M – 10 Standard Specification for Pipe, Steel, Black and Hot-Dipped, Zinc-Coated, Welded and Seamless
حرارت ناشی از پروسه های جوشکاری تاثیر قابل توجهی بر نواحی اطراف جوش دارند و باعث خواهد شد که خصوصیات مقاومت به خوردگی در این ناحیه از بین برود. به همین دلیل لازم است تا تمهیداتی در نظر گرفته شود که ضمن عدم کاهش کیفیت جوش ، ناحیه جوش بنحو مناسبی پو شش شده تا محصول کارایی مناسبی در سرویس داشته باشد ضمن اینکه از اثرات سوء فلز روی بر جوش جلوگیری شود.
فولادهای گالوانیزه در جوشکاری قوسی با استفاده از الکترودهای فولاد کربنی مستعد به ترک هستند. این ترک ها ناشی از نفوذ روی به مرز دانه ها می باشد و در بعضی از مدارک Zink Penetration crack نامیده میشود. این ترک بیشتر در گلویی جوش های گوشه ایی (fillet) مشاهده شده است.
روی قابلیت حل شدن زیادی در آهن دارد و در اثر ترکیب با آهن کمپلکس های بین فلزی تشکیل می دهد. همچنین در مرز دانه ترکیبات شکننده و با استحکام پایین تشکل شده که ممکن است در تنش های پایین یا در اثر تنش های پسمان با مقدار زیاد دچار fracture شود.
این ترک ها زمانی که پوشش در ریشه جوش باشد امکان بروز بیشتری دارند زیرا امکان خروج آنها کاهش خواهد یافت. این موضوع باعث افزایش بروز ترک ها در جوش های گوشه ایی است.
امکان بروز این ترکها در جوش های گوشه ایی به فاکتورهای زیر بستگی دارد:
ضخامت روی
روش گالوانیزاسیون
ضخامت فولاد گالوانیزه
Root opening طرح اتصال
Joint restraint
پروسه جوشکاری
نوع الکترود
این ترک ها بیشتر در فولادهای گالوانیزه با ضخامت بالای روی که بروش Hot-Dipping پوشش شده اند مشاهده شده و امکان وقوع آنها در فولادهای گالوانیزه با ضخامت پایین که بروش الکتروگالوانیزه پوشش شده اند کمتر است.
همچنین جوشکاری فولادهای گالوانیزه با استفاده از SMAW امکان بروز ترک کمتری نسبت به GMAW وجود دارد. علت این امر بالاتر بودن حرارت ورودی و کمتر بودن سرعت جوشکاری در SMAW است.
با توجه افزایش نفوذ روی در آهن در اثر حضور سیلیسیم پیشنهاد می گردد از مواد مصرفی در جوش استفاده شود که دارای حداقل سیلیسیم باشند. فلز جوشی که درصد سیلیسیم آن کمتر از 0.2 باشد معمولا Zink Penetration crack ندارد.
بعنوان مثال جوش هایی که با استفاده از ER70S-6 (در پروسه GMAW ) که با استفاده از سیلیسیم اکسیژن زدایی شده است و جوش هایی که با الکترودهای E7015 و E7016 ایجاد شده اند حساسیت بالایی نسبت به ترک ناشی از نفوذ روی دارند. این درحالی است که جوش با ER70S-3و E6012 و E6013 حساسیت کمتری دارند.
طبق جدول 1 از ASME SEC2 PART C SFA5.18 درصد سیلیسیم در ER70-6 در حدود 0.8 الی 1.15 درصد می باشد. درحالیکه وایر ER70S-3 دارای 0.45 الی 0.75 درصد سیلیسیم است.
درصورتیکه روی در حین جوشکاری بخار شده و از فلز جوش خارج شود احتمال ترک کاهش خواهد یافت به همین دلیل درز جوش با root opening بیشتر در این مواقع بهتر است.
