در دنیای ساخت‌وساز و تولید، فلزات نقش حیاتی ایفا می‌کنند. بااین‌حال، این مواد ارزشمند در برابر دشمن بی‌امان زمان، یعنی زنگ‌زدگی، آسیب‌پذیر هستند. زنگ‌زدگی که به‌عنوان خوردگی نیز شناخته می‌شود، فرایندی شیمیایی است که باعث تخریب فلزات، به‌خصوص فولاد، به‌مرورزمان می‌شود. این امر نه‌تنها ظاهر فلز را تحت‌تأثیر قرار می‌دهد، بلکه می‌تواند به طور قابل‌توجهی استحکام و یکپارچگی آن را نیز کاهش دهد.
جوشکاری، به‌عنوان یک فرایند اتصال فلزات، در بسیاری از صنایع از جمله ساخت‌وساز، تعمیر و نگهداری و تولید مورداستفاده قرار می‌گیرد. بااین‌حال، جوشکاری فلز زنگ‌زده چالش‌های منحصربه‌فردی را به همراه دارد. زنگ‌زدگی می‌تواند بر کیفیت جوش، استحکام و دوام آن تأثیر منفی بگذارد.
در این مقاله، به بررسی جوشکاری فلز زنگ‌زده می‌پردازیم و هدف نهایی این مقاله ارائه راهنمایی جامع به جوشکاران برای غلبه بر چالش‌های جوشکاری فلز زنگ‌زده و دستیابی به اتصالات با کیفیت بالا و بادوام است.
زنگ زدگی فلز چیست؟
زنگ‌زدگی یا خوردگی فلز زمانی اتفاق می‌افتد که مواد اولیه‌ای مانند فولاد و آهن با آب و اکسیژن تماس پیدا کرده و واکنش نشان دهند. این واکنش شیمیایی باعث اکسیداسیون فلز شده و در نهایت منجر به زنگ‌زدگی قابل‌مشاهده روی سطح آن می‌گردد. فلزاتی که در مناطقی با رطوبت زیاد قرار دارند به‌سرعت بیشتری نسبت به فلزات موجود در محیط‌های خشک زنگ می‌زنند.
همچنین، محیط‌های ساحلی یا با رطوبت بالا مانند مناطق گرمسیری نیز روند اکسیداسیون و زنگ‌زدگی فلز را تسریع می‌کنند. زنگ‌زدگی در صورت عدم رسیدگی می‌تواند باعث خوردگی و آسیب قابل‌توجه به فلز شود تا جایی که دیگر قابل‌استفاده نباشد.
چرا باید فلز زنگ‌زده را جوش داد؟
دلایل متعددی برای جوش فلز زنگ‌زده وجود دارد که در ادامه به برخی از آنها اشاره خواهیم کرد:
• تعمیر سازه‌های فلزی آسیب‌دیده
به دلیل فرایند زنگ‌زدگی و اکسیداسیون، کیفیت فلز و جوش‌های موجود ممکن است خراب شده و از بین بروند. جوشکاری می‌تواند به ترمیم آسیب و بازیابی استحکام سازه فلزی کمک کند. همچنین این کار می‌تواند از سازه محافظت کند و ایمنی افرادی که با آن در تماس هستند را تضمین نماید.
• بازیافت ضایعات فلزی
• استفاده مجدد از فلزات قدیمی، روشی عالی برای بازیافت و انجام سهمی در حفظ محیط‌زیست و همچنین کاهش هزینه‌ها در این مسیر است. بااین‌حال، ممکن است روی فلزات قدیمی آثاری از زنگ‌زدگی وجود داشته باشد که قبل از جوشکاری قابل تمیزکردن و آماده‌سازی است.
بازسازی در مقابل جایگزینی: کدام به‌صرفه‌تر است؟
در مواقعی که به سازه فلزی آسیب وارد شود، جوشکاری می‌تواند برای رفع مشکل استفاده شود که از تعویض کامل آن بسیار به‌صرفه‌تر است. اما برای انجام درست کار، انتخاب سرویس درست تعمیر با جوشکاری اهمیت دارد.
چالش‌های جوشکاری فلز زنگ‌زده
جوشکاری فلز زنگ‌زده به دلیل وجود اکسیدها و ناخالصی‌ها در محل اتصال، چالش‌های خاص خود را دارد که می‌تواند منجر به جوش‌های ضعیف، ناقص و متخلخل شود. در ادامه به برخی از این چالش‌ها اشاره می‌کنیم:
• کاهش استحکام و یکپارچگی: یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های زنگ‌زدگی و اکسیداسیون، تأثیرگذاری آنها روی یکپارچگی سازه‌ای و استحکام سازه فلزی است. در چنین شرایطی، ممکن است استفاده از سازه ناایمن شود و برای بازگرداندن کامل استحکام آن (در صورت امکان) نیاز به جوشکاری باشد.
• نتایج ضعیف جوشکاری: متأسفانه، تمام فلزات زنگ‌زده قابل بازیابی نیستند. در برخی موارد، آسیب یا زنگ‌زدگی ممکن است بسیار پیشرفته باشد و این به معنای آن است که جوشکاری، نتیجه مطلوبی به همراه نخواهد داشت. در چنین شرایطی، به‌جای تلاش برای ترمیم آسیب، بهتر است کل سازه را تعویض کنید.
تکنیک‌های جوشکاری روی فلز زنگ‌زده کدام‌اند؟
انواع مختلفی از فرایندهای جوشکاری برای کاربردهای گوناگون وجود دارد. رایج‌ترین تکنیک‌های جوشکاری که حتی روی فلز زنگ‌زده نیز قابل‌استفاده هستند، بسته به کاربرد خاص، شامل جوشکاری قوس الکتریکی (Stick)، تنگستن گازی (TIG) و سیم جوشکاری همراه با گاز محافظ (MIG) می‌شوند.
جوشکاری قوس الکتریکی از الکترودی با روکش فلاکس (ماده محافظ) استفاده می‌کند که گاز محافظ تولید کرده و از آلودگی جوش جلوگیری می‌کند. این روش در صورت انجام صحیح، توانایی نفوذ به زنگ‌زدگی و ایجاد یک جوش باکیفیت را دارد.
جوشکاری MIG نیز با استفاده از سیم جوشکاری و گاز محافظ برای جلوگیری از اکسیدشدن جوش، می‌تواند به طور مؤثر روی فلز زنگ‌زده به کار رود. این روش با کنترل و سرعت مناسب، برای فلزات با زنگ‌زدگی متوسط عملکرد خوبی دارد.
جوشکاری TIG یک جوش دقیق ایجاد می‌کند. این روش از یک الکترود تنگستن غیرمصرفی برای ایجاد قوس الکتریکی به همراه یک سیم جوش جداگانه برای تشکیل جوش استفاده می‌کند. برای اینکه جوشکاری TIG مؤثر باشد، زنگ‌زدگی باید قبل از جوشکاری به طور کامل تمیز شود.
صرف‌نظر از تکنیکی که استفاده می‌شود، بر اهمیت دقت در اولین‌بار برای دستیابی به نتایج جوشکاری خوب به‌اندازه کافی نمی‌توانیم تأکید کنیم، زیرا پس از اتمام کار، امکان اصلاح یا تنظیم مجدد وجود ندارد. به همین دلیل مهم است که از جوشکاران باتجربه استفاده شود که می‌دانند چگونه کار را در همان بار اول به‌درستی انجام دهند.
چگونه فلز زنگ‌زده را برای جوشکاری آماده کنیم؟
به‌خاطر داشته باشید که زنگ‌زدگی یک‌لایه اضافی روی فلز است که می‌تواند کیفیت جوش را تحت‌تأثیر قرار دهد. به همین دلیل، توصیه می‌شود سطح فلز را تاحدامکان برای پاک‌کردن زنگ‌زدگی تمیز و آماده کنید. آماده‌سازی ممکن است شامل تمیزکردن کامل فلز برای حذف زنگ‌زدگی با استفاده از سنباده و سنگ فرز باشد.
پس از برداشتن زنگ‌زدگی، مهم است که مجدداً فلز را تمیز کنید تا هرگونه باقی‌مانده یا آلودگی که می‌تواند کیفیت جوش را به خطر بیندازد، پاک شود.
آماده‌سازی مناسب به ایجاد یک جوش تمیز و محکم کمک می‌کند و خطر ایجاد عیوب زودرس را در آینده کاهش می‌دهد. همیشه اولویت با ایمنی است و اطمینان حاصل کنید که اقدامات ایمنی مناسب برای حفظ یکپارچگی جوش در هر سازه یا سطحی که نیاز دارید، انجام شود.
در چه مواقعی نمی‌توان فلز زنگ‌زده را جوشکاری کرد؟
اگرچه در بسیاری از موارد می‌توان فلز زنگ‌زده را جوشکاری کرد، اما مواقعی وجود دارد که به‌سادگی نمی‌توانید این کار را انجام دهید.
اگر خوردگی فلز شدید باشد، جوشکاری ممکن است استحکام سازه ای آن را به خطر بیندازد و منجر به جوش های ضعیف و آسیب بیشتر شود. در چنین مواردی، بهتر است به جای جوشکاری، فلز را تعویض کنید.
همچنین زنگ‌زدگی می‌تواند باعث نازک و ترد شدن فلز شود، به‌ویژه اگر قدیمی باشد و سال‌ها مورداستفاده قرار گرفته باشد. اگر سعی کنید روی فلز نازکی که به طور قابل‌توجهی توسط زنگ‌زدگی آسیب‌دیده است، جوشکاری کنید، ممکن است باعث ایجاد اعوجاج شدید و سوختگی شود که منجر به خرابی پروژه می‌شود.
جوشکاری روی سطوحی که از ترکیب فلز مطمئن نیستید نیز می‌تواند خطرناک باشد و منجر به جوش‌های ناسازگار و کیفیت جوشکاری به خطر افتاده شود.
اگر سازه فلزی برای تحمل بار یا اهداف سازه‌ای است، باید بررسی کنید که آیا زنگ‌زدگی باعث آسیب غیرقابل‌جبران شده است یا اینکه جایگزینی در کل ایمن‌تر است. همچنین، گاهی اوقات تعویض قطعه از نظر اقتصادی به‌صرفه‌تر است.
نکات پایانی
به‌خاطر داشته باشید که جوشکاری بر روی فلز زنگ‌زده نسبت به فلز تمیز چالش‌برانگیزتر است و جوش نهایی نیز ممکن است ضعیف‌تر از جوشی باشد که روی فلز تمیز و بدون زنگ‌زدگی انجام می‌شود. در صورت امکان، برای اطمینان از بهترین نتیجه و دوام طولانی‌مدت جوش، توصیه می‌شود زنگ‌زدگی را برطرف کنید و یا از فلز تمیز برای جوشکاری استفاده نمایید.
