آیا صفحه فولاد نرم برای استفاده صنعتی به‌راحتی جوشکاری می‌شود؟

صفحه فولاد نرم چیست و چرا محتوای کربن اهمیت دارد

صفحه فولاد نرم به ورق‌های فولاد کم‌کربن اشاره دارد که معمولاً حاوی ۰٫۰۵ تا ۰٫۲۵ درصد کربن هستند. این سطح پایین کربن دلیل اصلی آن است که صفحه فولاد نرم به‌عنوان یکی از قابل‌جوش‌ترین مواد آهنی برای ساخت‌وساز صنعتی شناخته می‌شود. فولادهای با کربن بالاتر نیازمند گرم‌کردن پیش از جوشکاری، عملیات حرارتی پس از جوشکاری و فلزات پرکننده تخصصی برای جلوگیری از ترک‌خوردن در ناحیه جوش هستند. در مقابل، صفحه فولاد نرم را می‌توان با فرآیندهای استاندارد جوشکاری قوسی و بدون آماده‌سازی حرارتی گسترده جوش داد؛ بنابراین این ماده به‌طور پیش‌فرض برای قاب‌های سازه‌ای، پایه‌های ماشین‌آلات و مونتاژهای عمومی صنعتی انتخاب می‌شود. گروه گائو استیل صفحه فولاد نرم را در درجات Q195 و Q235 عرضه می‌کند که معادل‌های بین‌المللی شناخته‌شده‌ای دارند و به‌طور گسترده در بخش‌های ساخت‌وساز و تولید مورد استفاده قرار می‌گیرند.

ویژگی‌های جوش‌پذیری درجات Q195 و Q235

در سیستم استاندارد چینی GB، درجه‌های Q195 و Q235 دو درجه رایج‌ترین صفحات فولاد نرم هستند. Q195 حاوی حدود ۰٫۰۶ تا ۰٫۱۲ درصد کربن بوده و قابلیت شکل‌پذیری عالی و همچنین جوش‌پذیری آسانی ارائه می‌دهد. این درجه برای اجزای سازه‌ای سبک، پایه‌ها و پوشش‌ها مناسب است که در آن‌ها مقاومت کششی بالا اصلی‌ترین نیاز نیست. Q235 حاوی حدود ۰٫۱۲ تا ۰٫۲۲ درصد کربن بوده و مقاومت کششی بالاتری در محدودهٔ ۳۷۵ تا ۵۰۰ مگاپاسکال ارائه می‌دهد، در حالی که همچنان قابلیت جوش‌پذیری خوبی برای اکثر روش‌های صنعتی اتصال حفظ می‌کند. هر دو درجه را می‌توان با روش‌های جوشکاری قوس فلزی محافظت‌شده (SMAW)، جوشکاری قوس فلزی گازی (GMAW) و جوشکاری قوس هسته‌دار با جریان (FCAW) بدون نیاز به گرم‌کردن اولیه جوش داد، مشروط بر اینکه دمای محیط بالاتر از نقطه انجماد باشد. برای خریدارانی که درجه‌های صفحات فولاد نرم را مقایسه می‌کنند، انتخاب بین Q195 و Q235 معمولاً به تعادل بین آسانی ساخت و نیازهای تحمل بار در کاربرد نهایی بستگی دارد.

روش‌های رایج جوشکاری برای صفحات فولاد نرم

ورقه‌های فولاد نرم به تمامی فرآیندهای صنعتی رایج جوشکاری پاسخ مناسبی می‌دهند. جوشکاری قوس دستی با الکترودهای E6013 یا E7018 (SMAW) نفوذ قابل اعتماد و پوشش سرباره‌ای مناسبی برای ساخت در محل ارائه می‌دهد که در آن قابلیت حمل‌ونقل اهمیت دارد. جوشکاری قوس فلزی با گاز محافظ (GMAW) با سیم جوش ER70S-6 و گاز محافظ CO2 یا ترکیبی، نرخ رسوب بالا و ظاهر تمیز جوش را برای تولید قطعات ورق فولاد نرم در محیط کارگاهی فراهم می‌کند. جوشکاری قوس با سیم هسته‌دار (FCAW) با سیم جوش هسته‌دار E71T-1 راه‌حلی عملی بینابینی ارائه می‌دهد که نفوذ خوبی داشته و سرعت حرکت آن بیشتر از SMAW است. جوشکاری نقطه‌ای مقاومتی و جوشکاری لیزری نیز برای ورق‌های نازک فولاد نرم با ضخامت کمتر از ۳ میلی‌متر، که در آن اتصال با سرعت بالا مورد نیاز است، قابل اجرا هستند. تنوع کاربردی ورق فولاد نرم در این فرآیندها بدین معناست که یک درجه موادی می‌تواند در چندین خط تولید بدون تغییر در تنظیمات جوشکاری استفاده شود؛ این امر تأمین مواد را ساده‌تر کرده و هزینه‌های ابزارآلات را کاهش می‌دهد.

بهترین روش‌های اجرایی برای جوشکاری ورق فولاد نرم در محیط‌های صنعتی

اگرچه ورق فولاد نرم از خود به‌راحتی جوش‌پذیر است، رعایت رویه‌های بهینه‌شدهٔ شناخته‌شده، کیفیت یکنواخت اتصالات را در محیط‌های تولیدی تضمین می‌کند. آماده‌سازی سطح اولین گام است: پیش از جوشکاری، لایهٔ میل‌اسکیل، روغن و زنگ‌زدگی را از سطح ورق فولاد نرم با استفاده از سنباده‌زنی یا تمیزکاری شیمیایی حذف کنید. طراحی اتصال باید دسترسی کافی را برای فرآیند انتخاب‌شده فراهم کند؛ به‌طوری‌که برای اتصالات روی‌هم‌قرارگرفته و T شکل، جوش‌های گوشه‌ای ترجیح داده می‌شوند و برای اتصالات لبه‌به‌لبه با نفوذ کامل، جوش‌های لبه‌به‌لبه با آماده‌سازی مناسب شیار (گروو) استفاده می‌شوند. کنترل دمای بین پاس‌ها در محدودهٔ ۵۰ تا ۲۵۰ درجهٔ سانتی‌گراد، ورود حرارت اضافی را که ممکن است باعث تغییر شکل بخش‌های نازک ورق فولاد نرم شود، جلوگیری می‌کند. برای ورق‌های درجهٔ Q235 با ضخامت بیش از ۲۰ میلی‌متر، اعمال گرم‌کردن اولیهٔ خفیف در محدودهٔ ۵۰ تا ۱۰۰ درجهٔ سانتی‌گراد، خطر ترک‌های ناشی از هیدروژن را در اتصالات محدودشده کاهش می‌دهد. بازرسی پس از جوشکاری با استفاده از معاینهٔ بصری و آزمون ذرات مغناطیسی، سطح و عیوب نزدیک‌به‌سطح را بر اساس الزامات کلاس کیفیت استاندارد ISO 5817 یا معادل آن تأیید می‌کند.

صفحه فولاد نرم در مقابل جایگزین‌های با کربن بالاتر برای سازه‌های جوشی

هنگام انتخاب فولاد برای سازه‌های صنعتی جوشکاری‌شده، مقایسه بین ورق فولاد نرم و جایگزین‌های متوسط یا پرحجم کربن از دیدگاه قابلیت جوش‌پذیری بسیار ساده است. ورق فولاد متوسط‌کربن با درصد کربن ۰٫۲۵ تا ۰٫۶۰ درصد نیازمند اعمال پیش‌گرمایش کنترل‌شده، مصرف‌کننده‌های کم‌هیدروژن و اغلب عملیات حرارتی پس از جوشکاری برای جلوگیری از تشکیل مارتنزیت در منطقه تحت تأثیر حرارتی است. ورق فولاد پرحجم کربن با بیش از ۰٫۶۰ درصد کربن عموماً برای کاربردهای سازه‌ای غیرقابل جوش‌کاری تلقی می‌شود، مگر اینکه روش‌های متالورژیکی تخصصی به‌کار گرفته شوند. ورق فولاد نرم از همه این پیچیدگی‌ها اجتناب می‌کند؛ به همین دلیل استانداردهای سازه‌ای مانند AWS D1.1 و EN 1090-2 به‌صورت صریح اجازه استفاده از درجه‌های معادل Q195 و Q235 را برای اتصالات سازه‌ای جوشکاری‌شده بدون نیاز به آزمون‌های اضافی صلاحیت‌یابی می‌دهند. برای اکثر کارگاه‌های ساخت و ساز صنعتی، ورق فولاد نرم همچنان مقرون‌به‌صرفه‌ترین و مناسب‌ترین ماده از نظر تولید برای مونتاژهای جوشکاری‌شده باقی مانده است.

تأیید کیفیت و انتخاب تأمین‌کننده

تأمین صفحات فولاد نرم برای کاربردهای Follow-up صنعتی نیازمند احراز صلاحیت سیستماتیک تأمین‌کنندگان است. خریداران باید اطمینان حاصل کنند که توزیع‌کننده فولاد، گواهی‌های آزمون کارخانه را ارائه می‌دهد که شامل اطلاعاتی درباره ترکیب شیمیایی، استحکام کششی و میزان ازدیاد طول بر اساس درجه اعلام‌شده فولاد می‌باشد. گروه گائو استیل با داشتن گواهی ISO 9001 و ۱۵ سال تجربه تولید، برای هر محموله از صفحات فولاد نرم در درجه‌های Q195 یا Q235، گواهی‌های ردیابی‌پذیر صادر می‌کند. علاوه بر این، باید اطمینان حاصل شود که تحمل‌های ابعادی ضخامت، عرض و تخت‌بودن با استانداردهای صفحات ASTM، JIS یا EN که در منطقه قضایی پروژه شما اعمال می‌شوند، مطابقت دارد. درخواست نمونه‌های نماینده را جهت انجام آزمون خمش و صدور مجوز روشهای جوشکاری بر روی همان دسته خاص از صفحات فولاد نرم قبل از انجام خرید عمده ارسال کنید. این اقدامات از دریافت موادی که فراتر از مشخصات تعیین‌شده هستند و ممکن است منجر به نقص‌های جوش، هزینه‌های اصلاح و تأخیر در زمان‌بندی پروژه شوند، جلوگیری می‌کند.

سوال: آیا صفحه فولاد نرم Q235 بدون نیاز به پیش‌گرم‌کردن به راحتی قابل جوشکاری است؟

الف: بله. ورق فولاد نرم Q235 با درصد کربن بین ۰٫۱۲ تا ۰٫۲۲ درصد را می‌توان بدون پیش‌گرم‌کردن در دمای محیط بالاتر از صفر درجه سانتی‌گراد با فرآیندهای استاندارد جوشکاری قوس دستی با الکترود (SMAW)، جوشکاری قوس فلزی با گاز محافظ (GMAW) یا جوشکاری قوس فلزی با سیم هسته‌دار (FCAW) انجام داد. برای مقاطع ضخیم‌تر از ۲۰ میلی‌متر در اتصالات محدودشده، پیش‌گرم‌کردن خفیف در محدوده ۵۰ تا ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد توصیه می‌شود.

سوال: برای ورق فولاد نرم از چه الکترود جوشکاری‌ای استفاده کنم؟

پاسخ: الکترودهای کم‌هیدروژن E7018 برای جوشکاری قوس دستی با الکترود (SMAW) و سیم جامد ER70S-6 برای جوشکاری قوس فلزی با گاز محافظ (GMAW) رایج‌ترین گزینه‌ها برای ورق فولاد نرم در درجات Q195 و Q235 هستند. هر دو این گزینه‌ها استحکام کششی مناسب و شکل‌پذیری خوبی را برای جوش‌های سازه‌ای فراهم می‌کنند.

سوال: چگونه قابلیت جوش‌پذیری یک دسته ورق فولاد نرم را قبل از خرید آزمایش کنم؟

پاسخ: نمونه‌هایی از ورق از تأمین‌کننده درخواست کنید و آزمون صلاحیت رویه جوشکاری را مطابق با استاندارد AWS D1.1 یا ISO 15614 انجام دهید. بازرسی بصری، آزمون خمش و در صورت لزوم، بررسی ماکروسکوپی مقطع جوش را انجام دهید تا اطمینان حاصل شود که منطقه تحت تأثیر حرارت (HAZ) هیچ ترکی ندارد.