دمای بین پاسی در جوشکاری

دمای بین پاسی چیست؟

دمای بین پاسی عبارتست از دمای قطعه در ناحیه جوشکاری درست قبل از اعمال پاس دوم و یا بین هر دو پاس متوالی. در عمل حداقل دمای بین پاسی اغلب برابر است با دمای پیشگرم قطعه، هر چند که طبق تعریف این مورد الزامی نمیباشد.

اهمیت دمای بین پاسی:

اهمیت دمای بین پاسی از نظر تاثیر بر خواص مکانیکی و ریزساختار قطعه، اگر بیشتر از اهمیت دمای پیشگرم نباشد، از آن کمتر هم نیست. به عنوان مثال، استحکام تسلیم و استحکام نهایی فلز جوش تابعی از دمای بین پاسی میباشد. مقادیر بالای دمای بین پاسی باعث کاهش استحکام فلز جوش میشود. علاوه بر این دماهای بین پاسی بالا اغلب باعث بهبود خواص ضربه و تافنس جوش میگردد. هر چند که در صورت افزایش این دما به بالاتر از 260 درجه سانتیگراد این اثر عکس خواهد شد.

حداکثر دمای بین پاسی:

هنگامی که دستیابی به خواص مکانیکی مشخصی در فلز جوش مد نظر باشد، کنترل حداکثر دمای بین پاسی اهمیت ویژه ای میابد. در صورتیکه طراح حداقل استحکام را برای قطعه ای که ممکن است در اثر شرایط جوشکاری به دماهای بین پاسی بالایی برسد، مشخص کرده باشد، باید حداکثر دمای بین پاسی نیز تعیین گردد. در غیر این صورت ممکن است استحکام جوش به شدت کاهش یابد.

کنترل حداکثر دمای بین پاسی در فولادهای کوئنچ- تمپر شده (مانند A514) نیز اهمیت خاصی دارد. به دلیل اینکه عملیات حرارتی خاصی روی این فولادها اجرا شده است، لذا دمای بین پاسی باید در محدوده مجاز کنترل شود تا به خواص مکانیکی مورد نظر در فلز جوش و HAZ دست یابیم. البته کنترل حداکثر دمای بین پاسی در همه موارد الزامی نیست.

در مورد فلزات حساس، حداقل دمای بین پاسی باید به حدی کافی باشد که از ایجاد ترک جلوگیری نماید، در حالی که حداکثر دمای بین پاسی نیز جهت دستیابی به خواص مکانیکی مناسب باید کنترل شود. برای رسیدن به یک تعادل بین این دو، پارامترهای زیر نیز باید مد نظر قرار گیرد: زمان بین اعمال پاس ها، ضخامت فلز پایه، دمای پیشگرم،  شرایط محیطی، خصوصیات انتقال حرارت و حرارت ورودی حین جوشکاری.

برای مثال جوش هایی با سطح مقطع کوچکتر طبیعتا دمای بین پاسی را افزایش میدهند. بدین صورت که با ادامه عملیات جوشکاری دمای قطعه به دلیل انتقال حرارت کمتر، به طور مداوم افزایش میابد. به عنوان یک قانون کلی اگر سطح مقطع جوش کمتر از 130 سانتیمتر مربع باشد، دمای بین پاسی در اثر اعمال هر پاس (در صورت ثابت بودن سرعت عملیات) افزایش میابد. در حالیکه اگر سطح مقطع بیشتر از 260 سانتیمتر مربع باشد، دمای بین پاسی در صورت عدم وجود منبع حرارتی دیگر، در حین جوشکاری کاهش میابد.

اندازه گیری و کنترل دمای بین پاسی:

یک روش پذیرفته شده برای کنترل دمای بین پاسی استفاده از دو شمع حرارتی یکی با دمای ذوبی برابر با حداقل دمای بین پاسی یا دمای پیشگرم و دیگری با دمای ذوبی برابر با حداکثر دمای بین پاسی میباشد. جوشکار ابتدا ناحیه اتصال را گرم میکند تا زمانی که شمع حرارتی اول ذوب شده و رسیدن به دمای پیشگرم را تایید کند. پس از اینکه قطعه به دمای پیشگرم رسید پاس اول اجرا میشود. درست قبل از اعمال پاس دوم (و پاس های بعدی) حداقل و حداکثر دمای بین پاسی توسط شمع های حرارتی در محل های مناسب کنترل میشود. بدین صورت که شمع اولی (با دمای ذوب کمتر) باید ذوب شود (نشان دهنده رسیدن به حداقل دمای بین پاسی) در حالی که شمع دوم (با دمای ذوب بیشتر) نباید ذوب شود (نشان دهنده عدم عبور از حداکثر دمای بین پاسی). اگر شمع اول ذوب نشود باید به قطعه حرارت اعمال کرد و در صورتی که شمع دوم ذوب شود باید قطعه در هوای محیط به آهستگی سرد شود تا حدی که دیگر شمع دمای بالاتر ذوب نشده و شمع دمای پایین تر ذوب شود. در این هنگام میتوان پاس بعدی را اعمال کرد.

محل اندازه گیری دمای بین پاسی:

محل اندازه گیری دمای بین پاسی در استانداردها مشخص شده است. به عنوان مثال در AWS D 1.1 و AWS D 1.5 چنین آمده است که دمای بین پاسی باید در فاصله ای حداقل برابر با ضخامت قطعه ضخیمتر (اما نه کمتر از 3 اینچ یا 75 میلیمتر) در تمامی جهات از نقطه جوشکاری، اندازه گیری شود. این حالت برای اندازه گیری حداقل دمای بین پاسی قابل درک است. اما وقتی کنترل حداکثر دمای بین پاسی نیز ضروری باشد، دمای ناحیه مجاور جوش ممکن است بسیار بالاتر از حد مشخص شده باشد. در این حالت بهتر است دما در فاصله یک اینچی از کناره گرده جوش (Weld Toe) اندازه گیری شود. در موارد دیگر صنایع خاص دستورالعمل های مخصوص به خود را دارند. به عنوان مثال در صنایع کشتی سازی دمای بین پاسی معمولا در فاصله یک اینچی از کناره جوش و 300 میلیمتر اول از نقطه آغاز جوشکاری اندازه گیری میشود. در این حالت خاص پیشگرم از طرف مقابل محل اندازه گیری اعمال میشود تا از پیشگرم شدن کامل ضخامت قطعه اطمینان حاصل شود.

نظرات دیگری نیز در مورد محل اندازه گیری دمای بین پاسی وجود دارد که بیشتر تجربی هستند. در مجموع همان فاصله یک اینچی از کناره گرده جوش روش مناسبی به نظر میرسد.