تکنیک «فشار معکوس» در جوشکاری لولههای ضخیم: راهکار طلایی برای حذف حبابهای هوای داخل جوش
چرا لولههای فشار قوی در مرکز جوش دچار حفره (Void) میشوند و چگونه با مدیریت فشار خنکسازی، این عیب را حذف کنیم؟
این حفرهها (Voids) نتیجه حباب هوای محبوس شده نیستند، بلکه نتیجه انقباض حرارتی (Thermal Contraction) هستند. از آنجا که لوله ضخیم از بیرون به سمت داخل خنک میشود، لایههای بیرونی زودتر سفت شده و مواد مذاب داخلی را به سمت خود میکشند. این “کشش” باعث ایجاد خلأ در مرکز جوش میشود. تکنیک فشار معکوس (Reverse Pressure) یا کنترل پلکانی فشار، تنها راه علمی برای مقابله با این پدیده است.
۱. کالبدشکافی مشکل: حفرههای انقباضی چگونه ساخته میشوند؟
در لولههای ضخیم، فرآیند خنک شدن ساعتها طول میکشد. پلی اتیلن در حالت مذاب حجم بیشتری نسبت به حالت جامد دارد.
- وقتی دو سر لوله به هم فشار داده میشوند، لایههای خارجی سریعاً با هوای محیط خنک و منجمد میشوند.
- هسته مرکزی دیواره لوله هنوز ذوب است. وقتی این هسته میخواهد منجمد شود، منقبض شده و چون لایههای بیرونی سفت شدهاند و اجازه حرکت نمیدهند، مواد از مرکز به طرفین کشیده شده و حفرههای خالی در وسط باقی میماند.
۲. تکنیک فشار معکوس (Dual Pressure) چیست؟ 🛠️
استاندارد ISO 21307 برای لولههای ضخیم، روش “فشار بالا” یا “فشار دو مرحلهای” را پیشنهاد میدهد. در این روش، ما اجازه نمیدهیم انقباض باعث ایجاد حفره شود.
منطق فشار معکوس:
ما فشار جوشکاری را در مراحل پایانی خنکسازی به صورت کنترل شده حفظ میکنیم یا تغییر میدهیم تا مواد مذابِ مرکز، تحت فشار باقی بمانند و فرصت “جدا شدن” و ایجاد حفره را نداشته باشند. در واقع، ما با فشار هیدرولیک، کاهش حجم ناشی از انقباض را جبران میکنیم.
ما فشار جوشکاری را در مراحل پایانی خنکسازی به صورت کنترل شده حفظ میکنیم یا تغییر میدهیم تا مواد مذابِ مرکز، تحت فشار باقی بمانند و فرصت “جدا شدن” و ایجاد حفره را نداشته باشند. در واقع، ما با فشار هیدرولیک، کاهش حجم ناشی از انقباض را جبران میکنیم.
۳. گامهای اجرایی تکنیک برای اپراتورهای حرفهای
برای اجرای این تکنیک، دستگاه جوش شما باید دارای سیستم هیدرولیک دقیق با قابلیت حفظ فشار در زمان طولانی باشد:
- فشار اتصال ($P_{1}$): اعمال فشار استاندارد بر اساس فرمول $$P_{total} = P_{weld} + P_{drag}$$
- تثبیت لبه (Bead Up): ایجاد لبه اولیه مطابق جدول.
- مرحله خنکسازی اولیه: فشار را طبق استاندارد حفظ کنید.
- اعمال فشار جبرانی: در لولههای بسیار ضخیم، در نیمه دوم زمان خنکسازی، فشار نباید کاملاً حذف شود. حفظ حدود ۱۰ تا ۱۵ درصد از فشار نهایی تا آخرین لحظه، مانع از تشکیل مک یا حفره در مرکز جوش میشود.
۴. جدول مقایسه: جوش معمولی در برابر فشار معکوس
| شاخص مقایسه | جوشکاری معمولی (Single) | فشار معکوس (Double/High) |
|---|---|---|
| تراکم مرکز جوش | دارای تخلخل در سایز بزرگ | ۱۰۰٪ متراکم و یکپارچه |
| پاسخ تست UT | احتمال رد شدن (Fail) بالا | قبولی قطعی (Pass) |
| زمان خنکسازی | مطابق جدول معمولی | طولانیتر و تحت نظارت |
کیفیت جوش در لولههای ضخیم، جای ریسک ندارد. Ticket یار، همراه شما در آموزش استانداردهای نوین بازرسی و اجرا.
برای دریافت جداول اختصاصی فشار بالا (High Pressure) بر اساس استاندارد ISO 21307 و مشاوره برای پروژههای فشار قوی، با تیم پشتیبانی فنی ما در ارتباط باشید. 🛡️