فولاد گالوانیزه به دلیل مقاومت بالای آن در برابر خوردگی جوی، انتخابی ایده‌آل برای قطعات فولادی در معرض شرایط محیطی سخت است. بااین‌حال، اتصال فولاد گالوانیزه به دلیل ویژگی‌های خاص لایه روی موجود بر روی سطح آن، چالش‌های فنی و ایمنی را به همراه دارد.
لایه روی که به فولاد گالوانیزه محافظت در برابر خوردگی می‌بخشد، رفتار متفاوتی نسبت به فولاد کربنی دارد. هنگام جوشکاری فولاد گالوانیزه، این لایه روی ممکن است بخار و به‌صورت دود سمی آزاد شود. استنشاق این دود می‌تواند باعث مشکلات تنفسی جدی شود.
علاوه بر این، جوشکاری فولاد گالوانیزه ممکن است منجر به شکنندگی و کاهش مقاومت مکانیکی قطعه شود. این به دلیل تغییر ساختار میکروسکوپی فولاد در ناحیه جوش و همچنین تأثیر حرارت جوشکاری بر روی لایه روی است.
بنابراین، برای جوشکاری فولاد گالوانیزه، باید اقدامات ایمنی مناسب را رعایت کرد و از روش‌های جوشکاری خاصی استفاده نمود که بتوانند بدون ایجاد مشکلات ایمنی و کاهش کیفیت جوش، اتصال مطلوبی را ایجاد کنند.
آشنایی با فولاد گالوانیزه
فولاد گالوانیزه، نوعی فولاد است که سطح آن با روکش روی پوشیده شده است. این پوشش می‌تواند به دو روش گرم‌کاری یا الکترولیز اعمال شود. روی از زنگ‌زدگی فولاد زیرین جلوگیری می‌کند و عمر مفید ساختارهای گالوانیزه را افزایش می‌دهد. معمولاً جوشکاری قبل از گالوانیزه انجام می‌شود.
بااین‌حال، جوشکاری عناصر گالوانیزه در محل می‌تواند چالش‌هایی ایجاد کند، زیرا روی ممکن است با فرایند جوشکاری تداخل داشته باشد.
فولاد گالوانیزه گرم به دلیل رنگ زبر و مات خود قابل‌تشخیص است، درحالی‌که فولاد گالوانیزه نازک معمولاً دارای سطح براق و الگوی کریستالی است. فولاد گالوانیزه در ساخت لوله‌ها، عناصر ساختاری، پیچ‌ها، مهره‌ها و ورق‌های فلزی کاربرد گسترده‌ای دارد. تسلط بر جوشکاری فولاد گالوانیزه، یک مهارت ضروری برای جوشکاران حرفه‌ای است.
چالش‌های جوشکاری فولاد گالوانیزه
جوشکاری فولاد گالوانیزه به دلیل دو عامل اصلی، خطرات سلامتی و کیفیت جوش، چالش‌برانگیز است. با رویکرد مناسب، می‌توان از این مشکلات جلوگیری کرد. در این مقاله، ابتدا به مسائل جوشکاری مرتبط با فولاد گالوانیزه می‌پردازیم و سپس روش‌های پیشگیری از قرارگرفتن در معرض دود خطرناک اکسید روی را بررسی می‌کنیم.
شکنندگی فولاد به دلیل روی مذاب
هنگام جوشکاری قوس فولاد گالوانیزه، پوشش روی ذوب شده و می‌تواند به داخل فلز جوش نفوذ کند. این پدیده که به‌عنوان ترک‌خوردگی نفوذ روی نیز شناخته می‌شود، می‌تواند منجر به ایجاد ترک در امتداد گلوگاه جوش و منطقه تحت‌تأثیر حرارت (HAZ) شود.
یکی از دلایل اصلی ترک‌خوردگی نفوذ روی، استفاده از سیم فلز پرکننده با محتوای بالای سیلیکون و منیزیم است. این عناصر می‌توانند در ریزساختار فلز پایه متمرکز شده و ترکیباتی ایجاد کنند که به‌راحتی توسط روی نفوذپذیرند.
برای کاهش احتمال ترک‌خوردگی نفوذ روی، توصیه می‌شود از سیم MIG مانند ER70S-4 Lincoln Ultramag، به‌ویژه در پاس ریشه، استفاده شود. این سیم حاوی سیلیکون کمتری نسبت به ER70S-6 رایج است.
همچنین، برداشتن پوشش روی اطراف مفصل تا حد ممکن می‌تواند به جلوگیری از ترک‌خوردگی کمک کند. حذف پوشش‌های روی بسیار ضخیم به‌ویژه مهم است، زیرا حساسیت به ترک‌خوردگی نفوذ روی باضخامت لایه گالوانیزه افزایش می‌یابد.
خلل‌وفرج ناشی از تبخیر روی در جوشکاری فولاد گالوانیزه
در حین جوشکاری فولاد گالوانیزه، روی به‌صورت بخار تبخیر می‌شود و این بخار باید از حوضچه جوش خارج شود. در صورت محبوس شدن بخار روی در جوش، حفره‌هایی ایجاد می‌شوند که می‌توانند استحکام و کیفیت جوش را به خطر اندازند.
دو عامل اصلی در ایجاد حفره در جوشکاری فولاد گالوانیزه، سرعت جوشکاری و مقدار روی موجود در محل جوش هستند. کاهش سرعت جوشکاری به روی اجازه می‌دهد تا به طور کامل تبخیر شود و از حوضچه جوش خارج شود، درحالی‌که سرعت انجماد بالا این فرایند را کند می‌کند. علاوه بر این، ازبین‌بردن لایه روی گالوانیزه قبل از جوشکاری می‌تواند احتمال تشکیل حفره را کاهش دهد.
افزایش پاشش در جوشکاری MIG فولاد گالوانیزه
جوشکاری MIG فولاد گالوانیزه، حتی با تنظیم پارامترهای دستگاه، منجر به پاشش بیشتری نسبت به فولاد کربنی می‌شود. کاهش قطر سیم از 1.2 میلی‌متر به 0.8 میلی‌متر می‌تواند به کاهش پاشش کمک کند، اما کاهش بیشتر قطر تأثیر قابل‌توجهی نخواهد داشت.
استفاده از محصولات ضدپاشش روی فلز جوشکاری شده و نازل تفنگ MIG، راهکار دیگری برای کاهش پاشش است. این ترکیبات با ایجاد یک‌لایه محافظ، چسبندگی پاشش به فلز پایه و نازل را کاهش می‌دهند.
هنگام جوشکاری فولاد گالوانیزه، محافظت در برابر پاشش مذاب به دلیل افزایش احتمال پاشش، اهمیت ویژه‌ای دارد. استفاده از دستکش‌های جوشکاری محافظت شده در برابر گرما، آتش و خطرات مکانیکی توصیه می‌شود.
پیشگیری از مسمومیت با بخارات روی هنگام جوشکاری فولاد گالوانیزه
جوشکاری فولاد گالوانیزه، بخارات روی را به شکل دود جوشکاری منتشر می‌کند. استنشاق این بخارات می‌تواند منجر به تب دود فلز شود که علائم شدیدی مشابه آنفلوانزا را به همراه دارد.
علائم تب دود فلز عبارت‌اند از:
- تشنگی شدید
- درد عضلانی
- لرز
- خشکی و درد گلو
- تب بالا
- حالت تهوع و استفراغ
- احتقان
- تشنج
- توهم (در موارد شدید)
تب دود فلز یک وضعیت حاد است، اما استنشاق اکسید روی می‌تواند مشکلات سلامتی طولانی‌مدت را نیز ایجاد کند. علاوه بر این، دود جوشکاری می‌تواند مشکلات تنفسی، گوارشی، قلبی عروقی و عصبی را تشدید یا ایجاد کند. همچنین، دود جوشکاری حاوی مواد خطرناک دیگری مانند منگنز، آهن، سیلیکا است که می‌توانند به سلامتی آسیب برسانند.
پیشگیری از ورود روی و سایر اکسیدهای فلزی به ریه‌ها در حین جوشکاری
بهترین راه برای جلوگیری از اختلالات حاد و مزمن سلامتی ناشی از دود جوشکاری، کنترل و جمع‌آوری دود در منبع است.
سیستم استخراج تک‌نقطه‌ای با بهره‌گیری از یک تفنگ جوشکاری MIG تخصصی، تا 98% از دود جوشکاری را مستقیماً در محل تولید آن جمع‌آوری می‌کند. ما همچنین سیستم‌های استخراج دوگانه و واحدهای پرقدرت برای جوشکاری با جریان‌های بالا ارائه می‌دهیم.
سیستم‌های استخراج، دود جوشکاری را به‌محض تبخیر از حوضچه جوش جذب می‌کنند. مشعل‌های جوشکاری MIG آن‌ها دارای نازل‌های تخصصی هستند که با استفاده از واحدهای خلأ پرقدرت، دود جوشکاری را جمع‌آوری می‌کنند. این فرایند جمع‌آوری دود هیچ تأثیری بر پوشش گاز محافظ ندارد، بنابراین هیچ نقطه‌ضعفی برای استفاده از روش جمع‌آوری منبع وجود ندارد.
یک دستگاه تنفسی با هوای تصفیه شده (PAPR) نیز راه دیگری برای جلوگیری از ورود دود جوشکاری به ریه‌ها است. سیستم‌های جوشکاری PAPR معمولاً بخشی از کلاه ایمنی جوشکاری هستند و دود جوشکاری را از محیط اطراف فیلتر کرده و هوای تازه را مستقیماً زیر کلاه ایمنی می‌رسانند. این سیستم‌ها محافظت در برابر اشعه UV/IR و خطرات تنفسی را ارائه می‌دهند. بااین‌حال، سیستم‌های PAPR نمی‌توانند از دیگران در محیط کار محافظت کنند، مگر اینکه آن‌ها نیز از یک دستگاه تنفسی استفاده کنند. سیستم‌های حفاظت تنفسی PPE بخشی مهم از یک برنامه پیشگیری از دود جوشکاری هستند، اما ممکن است همیشه برای کاهش قرارگرفتن در معرض زیر حد مجاز قرارگرفتن در معرض کافی نباشند.
جوشکاری فولاد گالوانیزه، باوجود چالش‌های فنی، یک فرایند قابل‌اجرا است. با انتخاب روش و تجهیزات مناسب، رعایت نکات ایمنی و بهره‌گیری از دانش فنی، می‌توان اتصالات باکیفیت و پایدار ایجاد کرد. باتوجه‌به کاربرد گسترده فولاد گالوانیزه در صنایع مختلف، تسلط بر روش‌های جوشکاری آن، به بهبود کیفیت محصولات و افزایش ایمنی در محیط کار کمک شایانی خواهد کرد.
