جوشکاری لوله اهمیت بسیار زیادی دارد و نیازمند دقت بسیار بالایی می‌باشد. لوله‌های مختلف با کاربردهای متفاوتی هستند که نیاز به جوشکاری دارند، برای مثال جوش کاری لوله انتقال گاز دقت بسیار زیادی را می‌طلبد. عواملی مانند جنس لوله، نوع لوله، فشار وارده بر دیواره لوله و محل قرار گرفتن آن در هنگام جوشکاری لوله باید مورد توجه واقع شوند. برای تحت کنترل داشتن پروسه جوشکاری باید نکات ایمنی را در هنگام جوشکاری لوله رعایت کنید.
جوشکاری لوله به چه صورت انجام می شود؟
برای انجام عملیات جوشکاری ابتدا باید به آماده سازی اولیه لوله پرداخت. برای مثال لازم است قطعات را لبه سازی نمود یا پخ زد. سپس اولین قدم در جوشکاری لوله ایجاد یک نقطه جوش کامل و سپس سنگ زدن دو انتهای خال جوش‌ها جهت بدون عیب بودن پاس‌های پرکننده بعد است.
پس از به وجود آوردن خال جوش جهت موقعیت دهی مناسب لوله‌ها جوشکاری را آغاز می‌کنیم. پاس ریشه باید به گونه‌ایی زده شود که باعث ایجاد اتصالی یکنواخت در درز لوله ایجاد شود. سپس نوبت به زدن پاس‌های پر کننده و در نهایت پاس نما می‌رسد.
وضعیت جوشکاری چیست؟
در زمان جوشکاری، قطعات و ابزارها با توجه به ابعاد لوله و نوع جوشکاری، وضعیت‌های مختلفی دارند که همین امر سبب به وجود آمدن وضعیت جوشکاری می‌شود.
از مهم‌ترین پارامترهای جوشکاری می‌توان به وضعیت جوشکاری اشاره کرد. به همین دلیل برای راحت‌تر کار کردن در انواع حالت‌های جوشکاری باید وضعیت جوشکاری را یاد بگیرید. محل قرار گرفتن جوشکار بر اساس موقعیت محل جوش تعیین می‌شود. به همین دلیل وضعیت‌های جوشکاری ایجاد شدند تا بتوان راحت‌تر این کار را انجام داد. یک جوشکار حرفه‌ای باید تمامی تکنیک‌های جوشکاری را بداند و بتواند از آن‌ها در موقعیت‌های مختلف استفاده کند. در ادامه چند نمونه از وضعیت جوشکاری را برای شما شرح می‌دهیم.
انواع وضعیت جوشکاری
نحوه قرار گرفتن خط جوش و قطعه را وضعیت جوشکاری می‌گویند که عاملی مهم در انتخاب نوع جوشکاری می‌باشد. لازم به ذکر است که نحوه انجام جوشکاری نیز اهمیت بسیار زیادی دارد. وضعیت جوشکاری با توجه به کار روی سطوح صاف یا جوشکاری صفحه‌ای، نبشی لوله‌ای، نبشی و … متفاوت است و نیازمند جوشکار مخصوص به خود می‌باشد.
انواع وضعیت جوش شیاری
حالت لبه مربعی یا لبه گونیایی
در این وضعیت لبه قطعات در جوش یک طرفه و دو طرفه به شکل مربع در می‌آید.
حالت نیم جناغی
در این حالت یکی از طرفین به شکل لبه گونیا و دیگری به صورت یک طرفه و دو طرفه پخ داده خواهد شد.
حالت نیم لاله‌ای یا j شکل
در این حالت یکی از قطعات به شکل مربع و دیگری به صورت یک طرفه و دو طرفه به شکل j پخ داده می‌شود.
حالت لاله‌ای یا u شکل
در این حالت هر دو قطعه به شکل j یک طرفه و دو طرفه آماده برای جوش دادن می‌شوند.
حالت جناغی لبه گرد
در این حالت قطعه‌ها به صورت یک طرفه و دو طرفه به شکل منحنی در می‌آیند.
حالت لبه اریب
در این حالت هر دو قطعه به صورت یک طرفه یا دو طرفه به شکل مورب آماده جوشکاری می‌شوند.
انواع وضعیت جوش ماهیچه‌ای
حالت افقی
در صورتی که وضعیت جوشکار به صورت گوشه‌ای باشد، حالت افقی وضعیت جوش ماهیچه‌ای اتفاق می‌افتد. برای مثال جوشکاری در قسمت پایینی ستون‌ها و دیوارها بدین صورت انجام می‌شود.
وضعیت تخت
زمانی که دو ورق به صورت عمود بر هم قرار می‌گیرند از حالت جوشکاری تخت استفاده می‌شود. لازم به ذکر است که در این حالت جوشکاری ورق‌ها باید با افق زاویه ۴۵ درجه داشته باشد.
حالت عمودی
از دیگر وضعیت‌های جوشکاری ماهیچه‌ای می‌توان به موردی اشاره کرد که جوشکاری در حالت عمودی انجام می‌شود.
وضعیت بالا سر
در این وضعیت جوشکاری به صورت بالاسری و تخت صورت می‌گیرد.
تکنیک‌های لازم جوشکاری لوله
جوشکاری لوله مانند جوشکاری‌های معمولی می‌باشد اما تکنیک‌ها متعددی دارد که برای داشتن جوشکاری با کیفیت باید آن‌ها را بلد بود. در صورتی که این تکنیک‌ها را بلد باشید و بتوانید اجرا کنید، تست جوش شما و تست‌ها غیر مخرب NDT را با موفقیت می‌گذرانید. در این قسمت می‌خواهیم تکنیک‌های لازم برای جوش کاری لوله را به شما آموزش دهیم.
می‌دانید که لوله‌ها در سایز و ضخامت‌های متفاوتی در بازار موجود هستند. در نتیجه برای داشتن اتصال جوشی بین دو لوله باید از جوشکاری چند پاسه استفاده کرد. یعنی برای پر شدن درز لوله‌ها باید جوشکاری را در چند مرحله تکرار کرد. در جوشکاری چند پاسه به پاس اول، پاس ریشه یا Root pass و به پاس‌های بعد از آن که پر کننده هستند، پاس پرکن یا Filling Pass می‌گویند. در دستور کار جوشکاری WPS باید پاس‌های ریشه با فرآیندهایی انجام شود که نفوذ بالاتری دارند، برای مثال می‌توان از جوشکاری تیگ (TIG) برای پاس ریشه استفاده کرد و برای پاس پرکن علاوه بر جوشکاری تیگ می‌توان از جوشکاری با الکترودهای دستی، جوشکاری میگ و مگ و … به کار برد.
لازم به ذکر است که به آخرین پاس جوشکاری، پاس نما یا Cap Pass می‌گویند. جوشکار باید بتواند آخرین پاس جوشکاری را طوری بزند که نیازی به سنگ زنی برای فرم‌دهی به گرده جوش نباشد.
نکات مهم قبل از شروع فرایند جوشکاری لوله فولادی
قبل از شروع پروسه جوشکاری لوله جهت افزایش کیفیت جوش می‌بایست نکات زیر را مد نظر قرار داد.
- تمیز نمودن محل جوش و اطمینان از پاک شدن هرگونه مواد اضافی
- اطمینان از ایمنی کامل دستگاه جوشکاری
- برداشتن هر نوع مواد منفجره و تحریک پذیر از فضای جوشکاری
- استفاده از دستکش، عینک مخصوص، کلاه ایمنی و … جهت افزایش ایمنی کار
- انتخاب بهترین و مناسب‌ترین شیوه جوشکاری بر اساس نوع لوله
روش ها و فرایند جوشکاری لوله فولادی چگونه است؟
روش‌های بسیاری برای جوشکاری لوله فولادی در دسترس است که عبارتند از:
- جوشکاری لوله فولادی به روش قوس الکتریکی
- جوشکاری لوله فولادی با استفاده از گاز بی اثر
- جوشکاری لوله فولادی با استفاده از گاز بی اثر تنگستن
- جوشکاری لوله فولادی با بکارگیری شعله اکسی استیلن
- جوشکاری لوله فولادی به روش اتصال بوشنی جوشی (SW)
- جوشکاری لوله فولادی به روش اتصال رزوه‌ای یا پیچی (Scrd)
- جوشکاری لوله فولادی به روش اتصال جوشی لب به لب (BW)
نکته: هنگام آغاز پروژه جوشکاری جهت مدیریت هزینه می‌بایست علاوه بر تخمین هزینه جوشکاری، هزینه لوله را نیز مدنظر قرار دهید.
جوشکاری لوله فولادی به روش گرمایش الکتریکی چیست؟
جوشکاری لوله فولادی به این روش جز اولین و مهم‌ترین روش جوشکاری محسوب می‌شود. در جوشکاری لوله فولادی به روش گرمایش الکتریکی با کمک یک منبع تغذیه، یک قوس الکتریکی را به وجود می‌آورند تا پروسه جوشکاری لوله آغاز شود. این روش جوشکاری می‌بایست توسط یک متخصص و ماهر و با استفاده از مفتول و تفنگ مخصوص جوشکاری با الکترود انجام شود. طریقه کار به این شکل است که با استفاده از تفنگ فلزی، مفتول به عنوان جوش روی محل مورد نظر ذوب می‌شود. توجه داشته باشید الکترود مورد استفاده در فرایند جوش می‌بایست با نوع فلز سازگار باشد. بیشترین کاربرد این روش برای لوله‌های فولادی و اتصالات گالوانیزه موجود در فضای بسته، سازه‌های سنگین و ضخیم و همچنین لوله‌های مانیسمان است.
جوشکاری لوله فولادی با گاز بی اثر
جوشکاری لوله فولادی با استفاده از گاز بی اثر یا همان MIG یکی از متداول‌ترین شیوه‌های جوشکاری است. از این روش برای جوشکاری لوله‌هایی از جنس استیل ضدزنگ و آلومینیوم استفاده می‌شود. لازم به ذکر است که مراحل انجام این روش بسیار آسان و سریع است.
بررسی جوشکاری لوله فولادی با گاز بی اثر تنگستن
این نوع جوشکاری روشی بسیار تخصصی نسبت به سایر روش‌ها می‌باشد که به اسم TIG نیز شناخته می‌شود. هنگام انجام جوشکاری به این روش برای ایجاد قوس از یک الکترود تنگستن استفاده می‌شود. مزیت این روش این است که از براده و مواد زائد عملیات جوش خبری نیست و در نتیجه به تمیزکاری نقطه جوش نیاز نخواهد بود. از این رو این نوع جوشکاری به تمیزترین روش جوشکاری معروف است. از این روش می‌توان برای جوش دادن فلزات آلیاژی استفاده نمود.
جوشکاری لوله فولادی با شعله اکسی استیلن چیست؟
جوشکاری لوله فولادی با شعله اکسی استیلن تنها شیوه‌ایی است که قوس الکتریکی/ مغناطیسی تولید نمی‌کند. در این روش با استفاده از گاز استیلن و اکسیژن شعله‌ایی برای ذوب فلز به وجود می‌آید. در نتیجه در این نوع جوشکاری به دستگاه‌های دیگر نیاز نخواهد بود و فقط با استفاده از یک مشعل و تنظیم کننده مقدار مناسب ترکیب گاز استیلن و اکسیژن، عملیات آغاز می‌شود.
لازم به ذکر است که برای روشن نمودن مشعل، تنها باید از فندک اصطکاکی استفاده نمود. کاربرد این روش برای جوشکاری فلزاتی نظیر: فولاد، مس، آلومینیوم، برنز، قطعات کوچک و همچنین جوشکاری لوله مانیسمان می‌باشد.
توجه نمایید که روش‌های مورد استفاده در جوشکاری لوله فولادی در مقایسه با روش‌های جوشکاری لوله مانیسمان با یکدیگر تفاوت ندارند. از این رو برای جوشکاری لوله مانیسمان می‌توان از همه روش‌ها به ویژه از روش شعله اکسی استیلن استفاده کرد.
بررسی جوشکاری به روش اتصال بوشنی جوشی (SW)
در عملیات جوشکاری به روش اتصال بوشنی جوشی، قبل از شروع عملیات می‌بایست لوله را درون یک بوشن قرار داد و سپس لبه بوشن روی لوله جوش داده می‌شود. بنابراین در این نوع روش لوله مستقیما در معرض جوشکاری قرار نمی‌گیرد. یک قسمت اضافه پله مانند در بوشن وجود دارد که مانع ورود بیش از حد لوله می‌شود. بیشترین کاربرد این روش برای جوشکاری لوله‌هایی با سایز حداکثر ۲ اینچ است.
جوشکاری به روش اتصال پیچی یا رزوه‌ای (Scrd) چیست؟
یکی از روش‌های مورد استفاده در جوشکاری لوله، اتصال پیچی یا رزوه‌ای است به اسامی TE یا Scrd نیز معروف است. مزیت اصلی این روش دائمی نبودن نوع اتصال است. بنابراین پس از مونتاژ می‌توان آن‌ها را جدا نمود. این در حالی است که اصلی‌ترین عیب این روش احتمال وجود نشتی است. از این رو لازم است در این روش نقطه اتصال بعضی از قسمت‌ها را جوش داد تا کاملا آب‌بندی شود. توجه نمایید که جوش دادن و رزوه کردن لوله سبب کاهش ضخامت و در نتیجه نازک‌تر شدن لوله می‌شود. از این روش می‌توان برای نصب اتصالات یو پی وی سی نیز استفاده نمود.
بررسی جوشکاری به روش اتصال جوشی لب به لب (BW)
در این روش ۲ انتهای لوله را به شکل لب به لب روی یکدیگر قرار داده و سپس عملیات جوشکاری لوله‌ها را اجرا می‌کنند. روش اتصال جوشی لب به لب به عنوان روشی ساده و جهانی محسوب می‌شود که نه تنها برای جوشکاری لوله‌های فلزی بلکه برای اتصال لوله upvc و فلنج‌ها، قطعات ساختمانی و دریچه‌ها نیز به کار گرفته می‌شود. جوش‌های مورد استفاده در روش لب به لب عبارتند از: جوش مربعی، جوش شیار V، J، U و جوش شیار Y شکل، جوش شیار گلویی و جوش شیار جناقی.
لازم به ذکر است که دستگاه جوش پلی اتیلن درست مانند دستگاه جوش لب به لب دارای بیشترین کاربرد می‌باشند.
موقعیت دهی مناسب برای جوشکاری لوله
در جوشکاری دو حالت برای لوله وجود دارد، لوله ثابت و لوله چرخان. حالت لوله چرخان برای جوشکاری مناسب‌تر است زیرا وضعیت جوشکار به صورت ثابت می‌باشد و همین امر جوشکاری را سریع‌تر پیش می‌برد. اما باید بدانید که چرخان بودن لوله در اکثر موارد به دلیل وزن زیاد لوله و همچنین ثابت بودن دو سر آن ممکن نیست.
برای جوشکاری لوله به طول معمول دو حالت بیشتر از دیگر حالت‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند:
۱. جوشکاری 1G لوله چرخان
در این حالت جوشکار در حالت تخت قرار گرفته و قوسی را ایجاد می‌کند و سپس با حرکت انبر جوشکاری به قسمت جلویی لوله نیز دوران می‌کند و جوش با کیفیتی ایجاد خواهد شد.
۲. جوشکاری 5G لوله ثابت
در این نوع جوشکاری، جوشکار محیط جوش را به صورت فرضی به دو بخش نیم دایره‌ای تقسیم می‌کند. سپس انبر جوشکاری را حرکت داده و نیم دایره اول را جوش می‌دهد، بعد از آن با ادامه دادن حرکت جوش نیم دایره دوم نیز تکمیل می‌شود.
انواع حالت‌های جوشکاری لوله
۱. حالت افقی: در این حالت لوله می‌تواند به حالت ثابت و یا چرخشی باشد و همچنین جوشکاری به شکل افقی انجام می‌شود. برای مثال هنگام جوشکاری لوله‌های فولادی مورد استفاده در منتقل نمودن گاز این حالت جوشکاری بکار گرفته می‌شود.
۲. حالت تخت: این حالت دقیقا شبیه به حالت تخت در جوش کاری صفحه‌ای است اما با این تفاوت که در این حالت اپراتور از سمت بالا به لوله مسلط است و لوله دارای حالت دورانی می‌باشد.
۳. حالت عمودی: در این حالت در اغلب مواقع محور جوش‌ها عمودی هستند. بنابراین اپراتور جوشکار در موقعیت افقی جوشکاری انجام می‌دهد.
۴. حالت بالاسری: اپراتور در جوشکاری در وضعیت بالاسری، از سمت پایین اتصالات را جوش می‌دهد. در نتیجه نقطه جوشکاری بالای سر وی واقع می‌شود.
۵. حالت دوار: این وضعیت نیز درست شبیه وضعیت تخت است اما با این تفاوت که در حالت دوار لوله ثابت می‌باشد و اپراتور ناگزیر به چرخیدن به دور آن می‌باشد.
۶. حالت زاویه ۴۵ درجه: در این وضعیت محور لوله یک زاویه ۴۵ درجه افقی تشکیل می‌دهد. از این رو جوشکاری در این حالت بسیار سخت است.
آماده سازی اولیه برای جوشکاری لوله
قبل از جوشکاری باید دو لوله آماده شوند تا بتوانیم جوشکاری بدون عیب و نقص داشته باشیم. می‌دانید که فرآیند جوشکاری ذوبی مقدار محدودی از نفوذ را برای شما به ارمغان می‌آورد، به عنوان مثال فرآیند جوشکاری قوسی الکترود دستی تا ۴ میلی‌متر نفوذ در اختیار شما قرار می‌دهد و اگر بخواهید قطعه‌هایی با ضخامت زیاد را جوش دهید باید آن قطعه‌ها را لبه سازی کنید یا پخ بزنید. زمانی که دو قطعه را پخ بزنید می‌توان به راحتی با تکرار مراحل جوش، تمامی ضخامت لوله را جوشکاری کنید.
در جوشکاری لوله باید پخ V شکلی با زاویه ۳۷.۵ درجه و ریشه ۲ میلی‌متر ایجاد نمایید. سپس باید یک گپ مناسب در ۱.۸ اینجی بین دو لوله قرار گیرد تا ذوب به صورت کامل بین دو لوله انجام شود.
مراحل انجام جوشکاری لوله
مراحل جوشکاری لوله‌های فولادی عبارتند از:
۱. تمیز و براق نمودن لبه‌ها و داخل لوله با استفاده از برس دستی یا برقی
۲. جفت نمودن لوله‌ها با استفاده از کلمپس به نحوی که هر دو لوله در یک راستا قرار گرفته باشند و دارای high-low نباشند. تنظیم اندازه درز نقطه جوش.
۳. جوشکاری پاس اول به شکل سربالا. برداشت ۷۰ درصدی گیره‌های خارجی از پاس اول پس از تکمیل.
۴. سنگ زدن کامل ریشه اول برای از بین بردن سرباره جوش
۵. جوشکاری کامل پاس دوم به شکل سربالا
۶. برس زدن برای پاک نمودن سرباره پس از اتمام پاس دوم
۷. جوشکاری پاس نهایی (CAP). توجه نمایید که در این مرحله گرده جوش تماما محدب است و هرگز نباید پایین‌تر از سطح لوله قرار گیرد.
۸. برس زدن به منظور تمیز کردن سرباره پس از پاس نهایی
نحوه انجام جوشکاری لوله
برای داشتن یک جوش با کیفیت و بدون عیب و نقص باید لوله را با خال جوش در موقعیت ثابت نگه داریم. برای داشتن خال جوش‌های بهتر باید قطر لوله را به ۴ ربع دایره تقسیم کرده و سپس با خال جوش‌هایی به طول بیشتر از ۱ اینچ لوله‌ها را در وضعیت ثابت نگه دارید. حال برای داشتن پاس‌های پر کننده با کیفیت باید با استفاده از سنگ فرز، انتهای خال جوش‌ها را سنگ بزنید.
پس از ایجاد خال جوش باید پاس ریشه به صورتی زده شود تا اتصالی یکنواخت در مرز بین دو لوله شکل بگیرد. بعد از آن پاس‌های پرکن باید طبق دستورالعمل جوشکاری ایجاد شوند. داشتن توالی مناسب برای جوشکاری لوله اهمیت بسیار زیادی دارد.
جوشکاری لوله مانیسمان به چه صورت انجام می‌شود؟
لوله مانیسمان نوعی لوله فولادی بسیار پرکاربرد می‌باشد که بدون درز است. لازم به ذکر است که این لوله نسبت به لوله‌های درزدار قیمت بالاتری دارد اما به دلیل کاربرد و وزن ایده‌آل همچنان مورد توجه قرار گرفته است. درست است که این نوع لوله بدون درز است اما برای متصل کردن چند لوله مانیسمان به یکدیگر یا به لوله‌های دیگر مانند لوله زهکش احتمالا به جوشکاری نیاز می‌شود. جوشکاری لوله‌های مانیسمان با استفاده از گاز بی اثر و شعله اکسی استیلن انجام می‌شود.
نتیجه گیری
جوشکاری انواع لوله‌ها از اهمیت بسیاری برخوردار است و عدم دقت هنگام جوشکاری و یا انجام نادرست این کار می‌تواند خسارات جانی و مالی جبران ناپذیری را به همراه داشته باشد. از این رو پیشنهاد می‌کنیم اگر قصد انجام این کار را دارید ابتدا یک فرد متخصص و باتجربه را بیابید. یکی از نکات با اهمیت دیگر نیز خرید لوله و اتصالات باکیفیت است که باید به آن توجه ویژه‌ایی نمود.
سوالات متداول
۱. تفاوت جوشکاری لوله مانیسمان با دیگر لوله ها چیست؟
جوشکاری لوله مانیسمان در مقایسه با جوشکاری سایر لوله‌ها تفاوتی ندارد. به همین دلیل می‌توان از روش‌های مختلف برای جوشکاری لوله مانیسمان استفاده نمود.
۲. هنگام جوشکاری لوله، لوله‌ها در چند حالت قرار می‌گیرند؟
حالت جوشکاری لوله‌ها عبارت است از: افقی چرخشی، افقی ثابت، عمودی و جوشکاری به حالت ۴۵ درجه.
