گازهای جوشکاری

مشخصات فنی گازهای جوشکاری

جوشکاری گازی (Gas Welding)

فرآیندی است که در اثر احتراق سوخت گازی و گاهی بنزین با اکسیژن، شعله ای در نوک مشعل جوشکاری ایجاد شده و با استفاده از حرارت ناشی از آن، فلز پایه و فلز پرکننده ذوب می شوند. شعله در این فرآیند از دو بخش مخروط داخلی و پوشش حفاظتی تشکیل می شود. چنانچه از گاز استیلن به عنوان سوخت گازی استفاده شود، فرآیند جوشکاری اکسی استیلن (Oxy Acetylene Welding : OAW) نامیده می شود. ممکن است از فلاکس برای اکسید‌زدایی و تمیز کردن سطوح فلزاتی که قرار است بهم جوش داده شوند، استفاده شود. فلزاتی که معمولاً از این طریق جوشکاری می شوند، فولاد های ساده کربنی و فولادهای کم آلیاژی هستند. این فرآیند بسیار ساده بوده و حفاظت ناحیه جوش از طریق گاز صورت می گیرد که البته چندان هم موثر نیست.

گازهای جوشکاری (Welding)

فرآیندی صنعتی است که در آن دو ماده (فلزی یا غیر فلزی) را به یکدیگر به روش ذوبی، غیر ذوبی، با فشار یا بدون فشار به وسیله ی ماده ی واسط (پر کننده) یا بدون ماده ی واسط جوش می دهند تا یک اتصال ایجاد شود. در واقع در فرآیند جوشکاری دو یا چند قطعه به هم متصل می شوند و یک عضو پیوسته را تشکیل می دهند.
جوشکاری بر روی طیف وسیعی از فلزات از جمله فولاد، مس، آلومینیوم، برنج و بسیاری دیگر از آلیاژها انجام می شود. مهندسین و جوشکاران با روش های مختلف جوشکاری و با استفاده از طیف گسترده مواد می توانند اتصال ها را با ضخامت، اندازه و شکل مورد نظر اجرا کنند.
جوش ها همانند بست های مکانیکی عمل می کنند و در اتصالات سازه ها جهت انتقال نیرو و انتقال تنش ها از یک عضو سازه به عضو های دیگر استفاده می شوند.
برای ایجاد یک اتصال قوی اغلب از روش ذوب قطعه با مواد واسط (پر کننده) استفاده می شود که به شکل یک حوضچه از مواد مذاب (حوضچه مذاب) می باشد، که پس از انجماد اتصال ایجاد می شود.
در این سری از فرآیند های جوشکاری، هیچ لزومی ندارد که قطعه ذوب شود بلکه فقط می بایست پیوند متالورژیکی بین اجزاء برقرار شود. در حین اتصال درجه حرارت از نقطه ذوب فلزات تجاوز نکرده و هیچگونه آلیاژ پرکن ذوب شونده ( نظیر فرآیند های لحیم گرم و سرد ) بکار گرفته نمی شود. البته این بدان معنا نیست که در حین این فرآیندها هیچ گونه مذابی تشکیل نمی شود، بلکه فاز مذاب مثل یک روانکار عمل می کند. در این فرآیندها برای دستیابی به اتصال با کیفیت بالا بین فلزات اعم از همجنس و غیر همجنس، یا از تغییر فرم و یا از نفوذ و تغییر فرم کمک گرفته می شود.گازهای جوشکاری در سپهر گاز کاویان موجود می باشد.

مزیت جوشکاری حالت جامد

1. هنگامی که حین جوشکاری فلز ذوب می شود، به دلیل انجماد سریع، ساختارهای غیر تعادلی پس از اتصال بوجود می آید. در واقع به دلیل تنش های باقیمانده، ساختار به ترک خوردن حساس می شود. لذا برای اصلاح ساختار باید عملیات حرارتی روی قطعات صورت بگیرد. در جوشکاری حالت جامد، ساختار غیر تعادلی تشکیل نمی شود.
2. وقتی فلز ذوب می شود، میزان انحلال گاز در آن بسیار بالاست. در فرآیندهای ذوبی، سطح مذاب با محیط اطراف کاملاً مواجه شده و امکان جذب گاز وجود دارد. این گازها، میزان حلالیت در جامد را حین انجماد پایین آورده و مذاب یک حالت فوق اشباع پیدا می کند. خروج این گازهای حل شده از بالک جامد قطعه بسیار مشکل و تقریباً غیر ممکن است. گاز هیدروژن بدترین حالت را ایجاد می کند. زیرا به صورت یک ذره پروتون که تحرک آن بسیار بالاست، در مذاب حل می شود. هیدروژن باعث ایجاد ترک سرد یا ترک تأخیری می گردد. در جوشکاری حالت جامد به دلیل عدم وجود مذاب این مشکل نیز دیده نمی شود.
3. در حین جوشکاری انبساط های غیر یکنواخت و در هنگام انجماد انقباض های غیر یکنواخت ایجاد می شود که همراه با ایجاد تنش های کششی می باشد که مستعد ایجاد ترک هستند. لذا در جوشکاری حالت جامد، نوع تنش های باقیمانده در فصل مشترک، تنش های فشاری می باشد که امکان گسترش ترک را از بین می برد.گازهای جوشکاری در سپهر گاز کاویان موجود می باشد.

گازهای جوشکاری اکسیژن و استیلن

هدف از تهیه و تدوین نمودن مطالب ذیل یادآوری و آموزش مجدد نکات اساسی و کلیدی حین کار جهت پیشگیری از حوادث منجر به ‎صدمات و خسارات ‎جانی ‎و مالی احتمالی در عملیات جوشکاری فورجینگ سر به سر میلگرد و تامین ایمنی و حفاظت نیروی ‎انسانی شاغل در این بخش از پروژه های ساختمانی است .
جوشکاری با گاز اکسیژن و استیلن
جوشکاری با گاز اکسیژن و استیلن یکی ازاولین روشهای جوشکاری معمول در قطعات می باشد. حرارت لازم در این روش از واکنش شیمیایی گاز استیلن با اکسیژن بوجود می اید. حرارت توسط جابجایی و تشعشع به میلگرد منتقل می شود. قدرت گرمای تولیدی به فشار گاز و قدرت تشعشع به درجه حرارت شعله بستگی دارد. لذا تغییر اندکی در درجه حرارت شعله می تواند میزان حرارت تشعشعی و شدت آن را بمقدار زیادی تغییر دهد. درجه حرارت شعله به حرارت ناشی از احتراق و حجم اکسیژن لازم برای احتراق و گرمای ویژه و حجم محصول احتراق (گازهای تولید شده) بستگی دارد. اگر از هوا برای احتراق استفاده شود مقدار ازتی که وارد واکنش سوختن نمی شود قسمتی از حرارت احتراق را جذب کرده و باعث کاهش درجه حرارت شعله می شود. بنابرین تنظیم کامل گاز سوختنی و اکسیژن لازمه ایجاد شعله بادرجه حرارت بالاست.
تجهیزات و وسایل اولیه این روش شامل سیلندر گاز اکسیژن و سیلندر گاز استیلن یا مولد گاز استیلن و رگولاتور تنظیم فشار برای گاز و لوله لاستیکی انتقال دهنده گاز به مشعل و مشعل جوشکاری است.
استیلن با فرمول C 2H 2 و بوی بد در فشار بالا ناپایدار و قابل انفجار است و نگهداری و حمل و نقل آن نیازبه رعایت و مراقبت بالا دارد. فشار گاز در سیلندر حدود psi 2200است و رگولاتورها این فشار را تا زیر psi 15 پایین می آورند.و به سمت مشعل هدایت می شود.(در فشارهای بالا ایمنی کافی وجود ندارد).توجه به این نکته نیز ضروری است که اگر بیش از 5 مترمکعب در ساعت ازاستیلن استفاده شود از سیلندر استن بیرون خواند زد که خطرناک است.
مولدهای استیلن
بعضی اوقات از مولدهای استیلن برای تولید گاز استفاده می شود. بر اساس ترکیب سنگ کاربید با آب گاز استیلن تولید میشود.گازهای جوشکاری در سپهر گاز کاویان موجود می باشد.
CaC 2 + 2 H 2O = C 2H 2 + Ca(OH )2

رگلاتورهای تنظیم کننده فشار گاز استیلن

رگولاتورها(تنظیم کننده های فشار) هم دارای انواع گوناگونی هستند و برای فشارهای مختلف ورودی و خروجی مختلف طراحی شده اند.رگولاتورها دارای دو فشارسنج هستند که یکی فشار داخل مخزن و دیگری فشار گاز خروجی را نشان میدهند. رگولاتورها در دو نوع کلی یک مرحله ای و دو مرحله ای تقسیم میشوند که این تقسیم بندی همان مکانیزم تقلیل فشار است. ذکر جزییات دقیق رگولاتورها در اینجا میسر نیست اما اطلاع از فرآیند تنظیم فشار برای هر مهندسی لازم است(حتما پیگیر باشید).
کار مشعل آوردن حجم مناسبی از گاز سوختنی و اکسیژن سپس مخلوط کردن آنها و هدایتشان به سوی نازل است تا شعله مورد نظر را یجاد کند.

اجزا مشعل
الف-شیرهای تنظیم گاز استیلن و اکسیژن
ب-دسته مشعل
ج-لوله اختلاط (لوله واسط مشعل)
خ- قطع کن گاز مشعل
د-نازل (حلقه آتش)

كپسول استيلن

كپسولهاي استيلن را از فولاد مرغوب بدون درز با ضخامت جداره 4 الي 5 M2 ساخته و جهت استقرار بروي زمين پايه چهارگوش را به كف آنها جوش مي دهند در سر اين كپسولها شيري نصب گرديده است كه در هنگام مصرف يا پركردن مورد استفاده قرار گرفته و معمولاً براي محافظت از آن در هنگام حمل و نقل درپوشي روي آن بسته مي شود .
كپسولهاي استاندارد استيلن داراي گنجايش معادل چهل ليتر بوده و در آنها استيلن را با فشار 15 بار پر مي كنند . براي پيشگيري از تجزيه استيلن و خط انفار در اين فشار بالا لازم است كه فضاي داخل كپسول را از مواد متخلخل پركرده و علاوه بر آن استيلن را در مايعي حل نمايند .
براي اين منظور از استن استفاده مي شود زيرا مايع استن ، استيلن را به مقدار زيادي درخود حل مي نمايد . يك ليتر استن قادر است كه در درجه حرارت Co 15 و فشار يك بار به اندازه lit 25 استيلن را در خود حل كرده و خاصيت ديگر آن اين است كه متناسب با افزايش فشار مقدار بيشتري استيلن را در خود حل مي نمايد با اين ترتيب در فشار 15بار و با وجود lit 16 استن به اندازه lit 6000 استيلن را در كپسول جا داده‌اند .
25 * 16 * 15 = 6000 lit
براي جلوگيري از سرايت شعله به داخل كپسول استيلن (در صورت پس زدن شعله) بايستي حتماً در سر راه آن و شعله مخزن اطميناني كه در داخل آن آب قرار دارد و يا وسيله مشابه ديگري استفاده كرده و يا قبلاً شيلنگ ها به شعله جوشكاري از يك شير يك طرفه اي كمك گرفت .

فشار داخلي كپسول استيلن از اتصال
15 * 14/7 = 220/5 PSI

كپسول اكسيژن

كپسولهاي اكسيژن را نيز از فولاد مرغوب انتخاب كرده و آنها را بدون درز مي سازند پايه و قسمت آنها مشابه كپسولهاي استيلن بوده و حجم آنها معمولاً lit 40 مي باشد براي آنكه بتوانند مقدار بيشتري اكسيژن را در يان كپسولها جاي دهند معمولاً اكسيژن را با فشار 150 بار در داخل آنها پر كرده و به اين ترتيب مي توان lit 6000 (150*40) اكسيژن را در آنها جاي داد يكي از تفاوتهاي عمدة اين كپسولها با كپسول ناتوان ضخامت جداره آنها مي باشد كه معمولاً مقدار آن را mm 75/8 انتخاب مي كنند تا بتوانند فشار 150 بار را با اطمينان كامل تحمل نمايد .
دستگاه تقليل دهنده فشار از آنجائيكه فشار گاز داخل كپسولها زياد بوده و با اين فشار زياد نمي توان جوشكاري كرد لازم است كه به استفاده از دستگاه تقليل دهنده اي فشار آنها را برحسب نياز تقليل داده و جريان گاز يكنواختي را به صورت مشعل هدايت نمود اين دستگاهها معمولاً بطور مستقيم به كپسولها متصل شده و پايه خطوط انتقال گاز قبل از شيلنگهاي متصل به مشعل نصب مي گردد .

 

ترتيب روشن كردن مشعل

در شروع كار قبل از شروع به جوشكاري لازم است كه ابتدا نازل (حلقه آتش) مناسبي را با توجه به ضخامت میلگرد انتخاب كرده و آن را به دسته مشعل متصل نمود . بايستي فشار گازهاي مصرفي را مشخص كرده و يا در نظر گرفتن اين فشارها و رعايت مراتب زير اقدام به روشن كردن و تنظيم مشعل نمود .
1)شير كپسولها را به آرامي باز كنيد تا از ايجاد صدمه به دستگاههاي تنظيم فشار جلوگيري گردد .
2) شيرهاي روي دسته مشعل را به نوبت و به مقدار كمي باز كرده و در همان حال به رعت دستگاه فشار مربوط را با توجه به فشار كار مورد لزوم كه قبلاً تعيين كرده ايم تنظيم نماييم .
3) ابتدا شير اكسيژن مشعل را حدود 4/1 تا 3/1 دور باز كرده و سپس شير استيلن را در حدود 2/1 دور باز و مشعل را به فندك و يا جرقه زن نزديك نماييد در اين حال شعله در سر مشعل بدون آنكه دوده در فضاي كارگاه منتشر گردد بوجود مي آيد . حال مي توان شعله مورد لزوم را تنظيم كرد .
ترتيب خاموش كردن مشعل در خاتمه كار : براي آنكه خاموش كردن مشعل توام با ايجاد دود و انتشار آن در فضاي ارگاه نبود و دستگاههاي تنظيم فشار و شيلنگ گازها در زماني كه از دستگاه استفاده نمي گردد و تحت فشار قرار نگيرد .

لازم است مراتب زيرا رعايت نمایید :
1)ابتدا شير سيلندر مشعل و پس از خاموش شدن شعله شير اكسيژن آن را ببنديم .
2) ابتدا شيرهاي كپسولها را بسته و سپس براي خروج گازها از داخل دستگاه تنظيم و شيلنگهاي جوشكاري شيرهاي روي دسته مشعل را باز نماييد تا گازها خارج شود .
3) پس از خروج گازها شيرهاي روي دسته را بسته و پيچ تنظيم فشار دستگاههاي تنظيم كاملاً باز نماييم تا فشار از روي ممبران آنها بر داشته شود .

دستورالعمل حفاظتی جوشکاری با کپسولهای استیلن
1- محل جوشکاری ومحل استقرار کپسولهای استیلن باید حداقل 5-4 متر از یکدیگر فاصله داشته باشند تا از برخورد و رسیدن جرقه به کپسولها و احتمال انفجار و آتش سوزی جلوگیری شود.
2- چنانچه شیر خروج اسیتلن یخ بزند باید با آب گرم یا کیسه شن داغ آنرا گرم و باز کرد وهرگز نباید هیچ نوع شعله آتش جهت این منظور بکار برد.
3- کپسولهای محتوی گاز اسیتلن و همچنین کپسولهای خالی و نیز کپسولهای اکسیژن را باید همیشه بطور قایم روی زمین قرار داد و با زنجیر و تسمه طوری آنها را به دیوار مهار کرد که مانع از وازگون شدن آنها گردید زیرا در صورت سقوط کپسول اسیتلن ممکن است براثر برخورد آن به پای کارگران و یا یکی دیگر از اعضای آنان حادثه های خطرناکی بوجود آید و صدمات جبران ناپذیری در جهت معلولیت کارگران ایجاد نماید و همچنین امکان انفجار کپسول هم وجود دارد.
4- شیر بازو بسته شدن گاز باید سالم باشد وخوب کار کند و دستگاه تنظیم فشار نیز کار خود را به خوبی انجام دهد.
5- کپسول اسیتیلن را نباید در معرض حرارت نور خورشید بخاری کوره و یا تنور قرار داد. زیرا براثر حرارت اسیتیلن تجزیه میشود و فشار درون کپسول بالا میرود و خطر انفجار بوجود می آید . به همین جهت باید هنگام جوشکاری گاه بگاه حرات بدنه کپسول استیلن را با دست لمس نمود و هر گاه حس شود که حرارت آن از حرارت دست بیشتر است به جهت احتیاط کار جوشکاری را موقتا تعطیل نمود تا کپسول حرارت طبیعی خود را مجددا بدست آورد.
6- هرگز نباید بطور ناگهانی شیر کپسول اکسیژن را بطور کامل باز کرد زیرا موجب سوختن شیر تقلیل فشار میشود و آتش سوزی بوجود می آید چون جریان یافتن سریع اکسیژن متراکم در شیر تقلیل فشار را نیز از کار می اندازد
7- هرگز نباید شیر کپسول اکسیژن را روغن کاری و گریس کاری کرد. زیرا در صورت آلوده بودن شیر کپسول اکسیژن به روغن به محض باز کردن انفجاری در شیر تقلیل فشار رخ میدهد و کارگر جوشکار را دچار سوختگی شدیدی می کند.
8- قطعات لوله گاز استیلن را بوسیله بست اتصال به یکدیگر محکم کنید تا از هم جدا نشود البته حتی الامکان باید سعی شود که از شیلنگهای یک تکه استفاده شود برای روشن کردن مشعل باید همیشه ابتدا شیر کپسول اکسیژن را باز کرد و سپس شیر کپسول استیلن را و در موقع خاموش کردن مشعل نیز باید بر عکس عمل کرد یعنی اول شیر کپسول استیلن و بعد شیر کپسول اکسیژن را بست.
9- از پرتاب کردن و غلتاندن سلیندر ها باید خودداری کرد.
10- کپسولها را باید بطور عمودی و دور از حرارت و نور مستقیم خورشید واشعه و سرمای شدید انبار کرد.
11- شیر سلیندر ها باید محکم بسته شوند و هیچگونه نشتی نداشته باشند و موقع استفاده شیر باید به آهستگی و خیلی کم باز شود.
12-شیر کپسولهای خالی باید بسته باشند و کلا هک حفاظتی آنها نصب گردد.
13- شیر سلیندر همیشه با دست بازو بسته شود و نباید از ابزار و آچار غیر استاندارد برای باز کردن و بستن آن استفاده نمود.
14- سلیندرها را نباید با جرثقیلهای سقفی حمل نمود.
15- سلیندر های استیلن واکسیژن را نباید با هم و در یک جا انبار کرد.
16- به تاریخ تولید درج شده بر روی بدنه کپسولها توجه کنید و از استفاده از کپسولهای قدیمی و فرسوده و معیوب خودداری نمایید.گازهای جوشکاری در سپهر گاز کاویان موجود می باشد.

نکات ایمنی در جوشکاری

1- کابلهای برق زدگی پیدا نکرده و پوشش عایق خود را از دست نداده باشند محل اتصال کابلها به هم و کابلها به دستگاه نیز به خوبی ایزوله شده باشند.
2- از ابزارهای جوشکاری ناقص یا صدمه دیده به هیچ وجه استفاده نشود.
3- در موقع جوشکاری از لباس های عایق و کفش مخصوص با تخت لاستیکی و پنجه فلزی و دستکش چرمی مخصوص جوشکاری استفاده شود.
4- جهت حفاظت کارگران از اشعه حاصل از سوختن گاز استیلن و اکسیژن از عینک دودی مخصوص جوشکاری استفاده شود. از جوشکاری با لنز خودداری کنید.
5- از لوازم و لباس کار مناسب استفاده شود لباس کار جوشکار و ابزار و دستکشها نباید آغشته به چربی و روغن باشند.
6- از دستکاری اتصالات گازی و هیدرولیک خودداری نموده و در صورت مشاهده ایراد در عملکرد هر کدام مراتب را اطلاع دهید.
7- در هنگام کار در ارتفاع و محل های پر مخاطره از کمربند و تجهیزات مخصوص کار استفاده نمائید.
8- فقط افراد آموزش دیده و دارای گواهینامه کتبی با تاریخ اعتبار مجاز به کار با دستگاه و تجهیزات جوشکاری هستند. در صورت تغییر در نفرات مراتب جهت آموزش مجدد می بایست اعلام شود.
9- بکار بردن قطعات غیر استاندارد و خارج از تجهیزات تحویلی باعث اختلال در عملکرد کل دستگاه می گردد و در این صورت مسئولیت عواقب آن به عهده مصرف کننده می باشد.
10- ضوابط کارگاهی و مقررات تعیین شده در محل جوشکاری و نیز نکات آيين‌ نامه‌ حفاظتي‌ كارگاه‌هاي‌ ساختماني تدوین شده اداره کار را رعایت نمایید.
11- هنگام تعمیر یا سرویس دوره ای اره و یا در هنگام تعویض تیغه اره برق آن را قطع نمائید.
12- مراقب پارگی و سوختگی شلنگ های گاز و شلنگ هیدرولیک باشید.
13 – حتما از شیر یک طرفه ایمنی گاز در مسیر مشعل تا کپسول ها استفاده نمایید .