تنش زدائی

تنش زدائی

در قطعات جوش شده به علت ممانعت فلز مبنا حین انجماد جوش ، تنشهای باقی مانده زیادی به وجود می آید . حوضچه مذاب به سرعت منجمد می شود و منقبض می گردد فلز مبنا با این انقباض مقابله می کند و در نتیجه هم در جوش و هم در فلز مبنا تنش به وجود می آید .

این تنش ممکن است به اندازه تنش تسلیم خود جنس فلز اصلی برسد و وقتی که با تنش های ناشی از بار گذاری عادی ترکیب شود ، تنش حاصله از تنش مجاز یا تنش طراحی تجاوز کند .

متداول ترین روش تنش زدائی ،عملیات حرارتی پس از جوشکاری است . بهترین راه تنش زدائی قطعات کوچک یا حتی ظروف تحت فشار ساخته شده در کارخانه ساخت ، استفاده از کوره های تنش زدائی است یعنی در خاتمه عملیات جوشکاری قطعه یا ظرف در کوره قرار گرفته و با حرارت یکنواخت و درجه حرارت کنترل شده تنش زدائی می گردد . روش حرارت دادن نبایستی برای فلز مورد نظر زیان آور باشد . قطعه کار بایستی طوری بر تکیه گاه بنشیند که از پیچیدگی موضعی جوش جلوگیری شود . افزایش درجه حرارت بایستی تدریجی بوده و سرعت گرم شدن در تمام قسمتهای جوش بایستی یکسان باشد . فولاد های ساده معمولا 20≠  600 درجه سانتی گراد گرم می شوند . فولاد های دیگر بسته به خصوصیات تسلیمی فلز مربوطه به درجه حرارت بالاتری نیاز دارند . وقتی که قطعه به درجه حرارت حداکثر می رسد ، مدتی در آن درجه حرارت نگهداشته می شود . مدت نگهداری در حداکثر درجه حرارت به ضخامت قطعه و حالت خمیری شدن فولاد بستگی دارد . این مدت معمولا یک ساعت بازا هر یک اینچ ضخامت فلز است .

جوش قطعه ضخیم بایستی مدت کافی در درجه حرارت مورد نظر نگهداشته شود تا از آزاد شدن تنش اطمینان حاصل گردد .

کاهش درجه حرارت نیز بایستی تدریجی بوده و با سرعتی باشد که یکنواختی درجه حرارت سرتا سر قطعه اطمینان حاصل شود . در محل نصب  همیشه حرارت دادن کل قطعه مثلا شبکه لوله کشی مقدور نمی باشد در چنین حالتی تنش زدائی با حرارت دادن قسمتی از لوله بصورت استوانه ای شامل جوش و منطقه تاثیر حرارت و قسمتی از فلز مبنا طرفین جوش عمل تنش زدائی انجام می شود .

در موقع تنش زدائی بایستی قطعه آزادی انبساط و انقباض داشته باشد ، در غیر این صورت تنش های اضافی که به قطعه وارد می شود ممکن است از تنشهای اولیه مورد نظر بیشتر باشد .

روش های متعددی برای کاهش مقدار تنش های باقیمانده در اتصالات جوش داده شده به کار برده می شود . عملیات حرارتی ، بارگذاری اضافی و عملیات ارتعاشی از جمله روشهای تنش زدائی هستند . ولی متداول ترین آنها دوره گرم کردن و سرد کردن کنترل شده یعنی تنش زدائی حرارتی می باشد . در این تکنیک از این واقعیت استفاده می شود که تنش تسلیم فلز با افزایش درجه حرارت کاهش می یابد .

اگر اتصال جوش داده شده مثلا تا 600 درجه سانتی گراد گرم شود ، تنش کششی باقی مانده که معادل با تنش تسلیم قبلی فلز در درجه حرارت محیط بود ، از تنش تسلیم فعلی فلز در درجه حرارت   600درجه  سانتی گراد بیشتر می شود ، لذا تغییر شکل های خمیری موضعی بوجود می آید و تنشهای کششی کاهش می یابد . بطور همزمان تنش های فشاری نیز برای حفظ تعادل با تنش های کششی کم می شود .

در عملیات تنش زدائی ، درجه حرارت تا جایی بالا برده می شود که تنش تسلیم به مقداری پایین بیاید که نتواند تنش های باقیمانده را نگهدارد . بدیهی است که این درجه حرارت به جنس فلز مورد عملیات حرارتی بستگی دارد . از آنجایی که رابطه بین تنش تسلیم و درجه حرارت بحرانی بوسیله درصد عناصر آلیاژی فلز تاثیر می پذیرد ، از اینرو درجه حرارت تنش زدائی مخازن تحت #فشار با #جوش ذوبی در  BS 5500 منعکس گردیده است .

اگر قرار است عملیات حرارتی تنش باقیمانده را به طور مطلوبی کاهش دهد ، عدم وجود انبساط و انقباض اختلافی حائزاهمیت است چه در غیر این صورت در اثر اختلاف در انبساط و انقباض  تنش های باقیمانده جدیدی پدید می آید . گرم کردن و سرد کردن بایستی بدقت کنترل شود به طوری که درجه حرارت سرتاسر قطعه یکنواخت باشد و برای این منظور کوره های ویژه ای دارای #سیستم کنترل درجه حرارت #طراحی شده باشد .

در این کوره ها که کل قطعه یا سازه حرارت داده می شود مسئله اجتناب از شیب حرارتی را آسان می نماید . حرارت دادن موضعی برای تنش زدائی خصوصا برای اتصالات جوشی #ورق های تخت توصیه نمی شود زیرا همیشه #خطر ایجاد تنشهای بیشتر وجود دارد .

در این ارتباط تنش زدائی جوش #لوله مسائل دیگری دارد . تنش زدائی بایستی اغلب برای کاهش مسائل خوردگی مطلوب باشد ، ولی عملیات حرارتی کل تاسیسات لوله کشی به طور یکجا مقدور نمی باشد .

بنابراین تنش زدایی موضعی #اتصالات لوله ( به صورت استوانه ای )  در جای اصلی خودش از طرف بعضی اولیای امور #مجاز است به شرط آنکه #توزیع درجه حرارت #کنترل شود .

این کنترل با تعیین حداقل درجه در مرکز اتصال و درجه حرارت در نقطه ای با فاصله معینی از جوش ( به طور مثال مطابق شکل ) اعمال شود .

چهار روش اصلی برای عملیات حرارتی بعد از جوشکاری وجود دارد :

الف ¬_ حرارت دادن با مشعل گازی

ب_ حرارت دادن القائی

ج_ حرارت دادن مقاومتی

د_ حرارت دادن با واکنش های #گرما زا

 

هر سیکل حرارتی پنج مرحله جداگانه دارد :

الف _ گرم کردن سریع اولیه

ب _ گرم کردن با سرعت کنترل شده

ج _ زمان نگهداشتن در درجه حرارت مطلوب

د _ سرد کردن با #سرعت  #کنترل شده

ه _ #سرد کردن نهائی ( تا #درجه #حرارت محیط )