الکترودهای قلیایی یا کم هیدروژن چیست؟
الکترودهای قلیایی یا کم هیدروژن پرکاربردترین. نوع الکترود بوده و در جوشکاری قوس الکتریکی. (Shielded Metal Arc Welding) که به اختصار SMAW نیز نامیده. میشود، کاربرد فراوانی دارد . ماده اصلی پوشش این الکترودها. شامل ترکیباتی مانند کربنات کلسیم و. فلوراید کلسیم میباشد. علاوه بر ترکیبات قلیایی، مواد. دیگری نیز مانند دی اکسید تیتانیوم یا. روتیل، سیلیکاتهای معدنی، منگنز یا. ترکیبات آن، پودر آهن و چسب. سیلیکاتی هم به آنها اضافه میگردد. سرباره حاصل از این الکترودها. دارای واکنشهای قلیایی بوده و. اکسیدهای اسیدی را در خود حل مینمایند.
الکترودهای قلیایی نسبت به. سایر الکترودهای جوشکاری مزایایی. دارند که از مهمترین ویژگیهای مثبت. آنها پوشش مناسب و کیفیت. بالای جوش ، رطوبت کم، ایجاد. گاز محافظ ،جداسازی ناخالصیهایی. مانند گوگرد و فسفر از محل. جوشکاری و تشکیل. سرباره چسبناک و … میباشد. با توجه به اینکه در ترکیب. روکش الکترودهای قلیایی از مواد. سلولزی و ترکیبات هیدروژن دار استفاده. نمیشود، جوشهای حاصل از آن. دارای حداقل هیدروژن حل شده. در جوش میباشند، بنابراین. آنها را الکترودهای کم هیدروژن. (Low Hydrogen) نیز مینامند.
انواع الکترودهای قلیایی
الکترودهای قلیایی را با. جریان مستقیم.Direct Current (DC). و قطبیت مثبت. Direct Current Electrode Positive (DCEP). به کار میبرند، البته. انواع پتاسیم دار آن مانند. E7018 ، E7028 ، E7016 و E7048. را میتوان با جریان متناوب (AC). Alternating current هم به کار برد.
در الکترودهای E7018 و E7028 به. ترکیبات روکش، به ترتیب ۴۰ ، ۲۵. و ۵۰ درصد پودر. آهن اضافه میشود. پودر آهن باعث میشود که. روکش آنها ضخیم تر باشد و. ظرفیت انتقال جریان. در آنها و نرخ رسوب. فلز جوش افزایش یابد. این الکترودها در رده الکترودهای. قلیایی + پودر آهن قرار میگیرند.
سرباره یا گِل جوش چیست؟
هنگام کار با الکترودهای قلیایی، به دلیل. سوختن کربنات کلسیم در دمای. ۱۸۰۰ درجه سانتیگراد و تجزیه آن، گاز. CO2 تشکیل شده که به عنوان گاز. محافظ Shielding Gas ، از حوضچه. مذاب محافظت به عمل می آورد. قوس ایجاد شده توسط. این الکترودها تند و شدید. نبوده و دارای نفوذ متوسطی است.
سرباره یا گِل جوش ایجاد شده. ضخیم و ترد بوده و به راحتی. تمیز میگردد، اگرچه استفاده. از این الکترودها، به دلیل سرباره. ضخیم آنها چندان آسان نمیباشد. جوشکاری با قوس کوتاه جهت. افزایش کیفیت فلز جوش و. کاهش احتمال مک و. تخلخل در این الکترودها ضروری میباشد.
جوش حاصل دارای. خواص مکانیکی و. متالوژیکی مطلوبی است. با استفاده از الکترودهای قلیایی. تا قطر ۴ میلیمتر، جوشکاری. در همه وضعیتها امکانپذیر میباشد. قطرهای بزرگتر بیشتر. جهت وضعیت تخت و. افقی در جوش گوشه ها و. وضعیت تخت در. جوش شیاری مناسب هستند.
ترک هیدروژنی و پدیده HIC چیست؟
عدم حضور هیدروژن خاصیت. مهمی میباشد زیرا هیدروژن. باعث ایجاد ترک در زیر. مهره جوش و ناحیه اطراف جوش. در فولادهای پر کربن و. کم آلیاژ (ترک هیدروژنی و پدیده HIC) میشود. HIC یا ترک خوردن. تحت تاثیر هیدروژن (Hydrogen-Induced Cracking) ، از. انواع مهم خوردگی و انهدام های. مرتبط با هیدروژن میباشد که. با عناوینی چون ترک تاخیری. هیدروژنی، ترک القایی هیدروژنی و. ترک در اثر هیدروژن هم نامیده میشود.
اگر چه مکانیسم حقیقی. HIC به طور دقیق روشن نشده، ولی. معلوم شده است که. ورود هیدروژن اتمی به درون فلز. سبب پیدایش شرایطی شده که. موجب ایجاد ترک هیدروژنی میگردد. این اتفاق به این صورت. رخ میدهد که با کاهش حلالیت هیدروژن در. حوضچه مذاب در حین انجماد، اتمهای هیدروژن به. مرز دانه ها در ناحیه اطراف جوش .HAZ یا ناحیه متأثر از حرارت. (Heat Affected Zone) نفوذ می نمایند.
بنابراین در صورتی که هیدروژنهای اتمی با. هم ترکیب شده و هیدروژن مولکولی. تشکیل دهند، به دلیل افزایش. حجم، فشار داخلی فوق العاده. زیادی به وجود می آید. در این شرایط اگر. ساختار منطقه زیر و. مجاور جوش به اندازه کافی سخت و. ترد بوده و قابلیت انعطاف نداشته. باشد، ترک هایی در آن ناحیه ایجاد میشود. با حذف منابع ورود هیدروژن به حوضچه. مذاب از قبیل استفاده از الکترودهای. کم هیدروژن ضمن اینکه از ایجاد ترک در. زیر مهره جوش و. ناحیه مجاور جوش پیشگیری. میشود، میتوان فولادهای ضخیم و. سخت را هم بدون عملیات. پیشگرم یا با پیشگرم کم جوشکاری نمود.
پس در مقایسه با سایر الکترودها. احتمال بروز ترک در جوش. حاصل از این الکترودها کمتر است، لذا. برای جوشکاری فولادهای. کم آلیاژ که حساس به ترک. زیر مهره جوش و ناحیه اطراف جوش هستند. کاربرد زیادی پیدا کرده اند. علاوه بر آن برای. جوشکاری قطعات ضخیم فولاد. پر کربن، فولادهای با گوگرد، فسفر و. یا نیتروژن بالا هم مناسب هستند.
ویژگی الکترودهای قلیایی نسبت به سایر انواع الکترودها:
- فلز جوش حاصل از آنها. دارای انرژی ضربه (مقاومت به ضربه). بالاتری می باشد، به خصوص در. دماهای پایین. این موضوع باعث شده تا. جوشهای با استحکام بالاتر انعطاف پذیری. مناسبی هم داشته باشند و احتمال شکست. ترد از ناحیه جوش به. خصوص در دماهای پایین کمتر باشد.
- دومین ویژگی منحصر به فرد این. الکترودها، مقاومت بیشتر قطعات جوشکاری. شده توسط آنها در مقابل ترک های. سرد و گرم می باشد. مقاومت به ترک گرم که. حین انجماد رخ میدهد، از. خلوص بالای متالورژیکی. Metallurgic فلز جوش حاصل از. این الکترودها ناشی شده و احتمال کم ترک سرد. ناشی از مقدار پایین هیدروژن در آنها است.
- علیرغم اینکه الکترودهای قلیایی، کم هیدروژن. بوده و احتمال ورود هیدروژن به. منطقه جوش از طریق آنها. پایین میباشد ولی جذب رطوبت توسط این الکترودها میتواند. منبع ورود هیدروژن به حوضچه مذاب در. اثر یونیزاسیون آب در. قوس الکتریکی باشد. بنابراین این الکترودها باید از. رطوبت دور نگه داشته شده و. محافظت کافی از آنها به منظور عدم. جذب رطوبت انجام بگیرد. حداکثر مقدار رطوبت مجاز جذب. شده در این الکترودها، ۰٫۶ درصد وزنی الکترود است.
آون یا الکترود خشک کن
بدین منظور الکترودهای کم هیدروژن در. بسته بندیهای مقاوم به نفوذ رطوبت. نگه داری شده و قبل از جوشکاری به مدت. یک الی دو ساعت در دمای. ۲۶۰ تا ۴۲۵ درجه سانتیگراد در داخل الکترودخشک کن، آون یا. کوره قرار میگیرند (بازپخت یا آنیل کردن)، سپس به. داخل خشک کن با دمای ۱۴۰-۳۰. درجه سانتیگراد بالای دمای محیط منتقل شده و تا. لحظه مصرف در آن دما نگهداری شده و. تنها در آن هنگام از کوره بیرون آورده میشوند. پس از خارج نمودن این الکترودها از بسته بندی. اولیه باید در خشک کن نگهداری. شده و بازپخت یا آنیل کردن (Annealing) آنها. نیز تنها یک بار مجاز میباشد.
چگونه متوجه شویم که الکترود در معرض رطوبت قرار گرفته است ؟
تشخیص دادن سالم بودن الکترود گاهی. دشوار میباشد. به عنوان مثال اگر الکترود. E7018 در معرض فضای باز همراه با. رطوبت جزئی قرار گیرد. ممکن است هنگام جوش دادن. فلز، مقدار کمی تخلخل ایجاد شود. منظور از تخلخل Porosity. حفره های توليد شده در جوشكاری به دليل. محبوس شدن گاز طی فرآيند. انجماد در جوشکاری میباشد. تخلخل اغلب مطابق با. شکل، محل وقوع و تعداد طبقه بندی میشود.
همچنین اگر الکترود برای مدت طولانی در فضای. باز همراه با رطوبت شدید قرار گرفته. باشد، در هنگام جوش دادن. فلز مهره جوش های ترک. خورده و میزان پاشش مواد به شدت. افزایش می یابد. به منظور اجتناب از نفوذ رطوبت به فلز. جوش، استفاده از الکترودهای. بازپخت شده در فرایند جوشکاری قوس الکتریکی با. الکترود دستی (SMAW – MMA) توصیه میگردد. زیرا در بهترین. حالت، بخار حاصل از رطوبت مذکور. میتواند در فلز جوش ایجاد. تخلخل نموده و در بدترین حالت، آن. را دچار ترک خوردگی نماید.
چگونگی برطرف کردن رطوبت الکترودها؟
- انبار الکترودها در شرایط مناسب.
- بازپخت یا آنیل کردن (Annealing) الکترودها.
- پیش گرمایش فلزات پایه.
- پاکسازی سایر عوامل دخیل در اتصال.
همچنین باید در نظر داشت که الكترودها. نمی بایست بيش از حد حرارت. داده شده و یا به مدتی طولانی تر از آنچه در. دستورالعمل مربوط به سازنده. آورده شده است، بازپخت شوند. با اینکه وجود اندکی رطوبت در. فلز جوش برای عملکرد بهتر لازم است، اما. چنانچه این رطوبت بیش از. حد مذکور باشد، فلز جوش. مستعد آسیب دیدگی خواهد شد.
