آشنایی با 3 روش اصلی جوشکاری تیرآهن + نکات آن ( مزایا و معایب )

جوشکاری تیرآهن یکی از مهارت‌های حیاتی در صنعت ساخت و ساز است که کیفیت و ایمنی سازه‌های فلزی به آن وابسته می‌باشد. بدون تردید، اتصالات جوشی نامناسب می‌تواند منجر به فاجعه‌های ساختمانی و خسارات جبران‌ناپذیری شود.

در واقع، بسیاری از ساختمان‌سازان و مهندسان به اهمیت تکنیک‌های صحیح جوشکاری تیرآهن آگاه هستند، اما همچنان اسرار و نکات تخصصی زیادی وجود دارد که متخصصان با تجربه از آن‌ها بهره می‌برند. در این راهنمای جامع، قصد داریم روش‌های مختلف جوشکاری تیرآهن، کاربردهای آن، محدودیت‌ها، نکات ایمنی ضروری و تجهیزات مورد نیاز را به طور کامل بررسی کنیم. به علاوه، به مشکلات رایج در این حوزه پرداخته و راهکارهایی برای افزایش کیفیت جوشکاری ارائه خواهیم داد.

آشنایی با جوشکاری تیرآهن و کاربردهای آن

اتصال قطعات فلزی در صنعت ساختمان با روش‌های متعددی انجام می‌شود، اما جوشکاری تیرآهن به عنوان یکی از پرکاربردترین و مؤثرترین این روش‌ها شناخته می‌شود. این فرآیند نقش کلیدی در شکل‌گیری و استحکام سازه‌های فلزی ایفا می‌کند و دانستن اصول آن برای هر متخصص ساختمانی ضروری است.

جوشکاری تیرآهن چیست؟

جوشکاری تیرآهن عبارت است از عملیات ذوب کردن و جوش دادن دو یا چند قطعه فلزی تیرآهن، به منظور ایجاد اتصال دائمی و تولید قطعات مورد نیاز در ساختمان‌سازی. در این فرآیند، قسمتی از انتهای دو تیرآهن به دمای بسیار بالا می‌رسد و ذوب می‌شود، سپس این دو قطعه به یکدیگر متصل یا به اصطلاح لحیم می‌شوند.

به بیان دیگر، جوشکاری فرآیندی است که در آن دو یا چند قطعه فلزی با استفاده از حرارت، فشار، یا ترکیبی از هر دو به یکدیگر متصل شده و یکپارچه می‌شوند. این تعریف به خوبی ماهیت جوشکاری تیرآهن را نشان می‌دهد که هدف اصلی آن ایجاد پیوندی قوی و یکپارچه میان قطعات است.

برای جوش دادن تیرآهن‌ها، از روش‌های متنوعی مانند جوشکاری تی‌آی‌جی (TIG)، ام‌آی‌جی (MIG) و استیک (Stick) استفاده می‌شود. انتخاب روش مناسب به عواملی چون نوع تیرآهن، سرعت مورد نیاز کار و شرایط محیطی بستگی دارد.

در فرآیند جوشکاری، سه عامل اصلی مورد نیاز است:

1. منبع ایجاد گرما یا فشار
2. فلز مادر یا پایه
3. فلز پرکننده یا فلز جوش

همچنین فرآیند جوشکاری را می‌توان به سه دسته اصلی تقسیم کرد: جوشکاری دستی، جوشکاری نیمه خودکار و جوشکاری خودکار. هر کدام از این روش‌ها کاربردها و مزایای خاص خود را دارند.

چرا جوشکاری در سازه‌های فلزی اهمیت دارد؟

جوشکاری یکی از مهم‌ترین مراحل ساخت انواع سازه فلزی به شمار می‌آید که معمولاً در دو مرحله هنگام ساخت در کارخانه و محل پروژه انجام می‌گیرد. اهمیت جوشکاری در سازه‌های فلزی به دلایل متعددی است که در ادامه به آن‌ها می‌پردازیم:

کیفیت بالای اتصال: جوشکاری اتصالی دائمی و محکم ایجاد می‌کند که در برابر تنش‌های مکانیکی و حرارتی مقاوم است. این امر باعث می‌شود جوشکاری برای ساخت سازه‌هایی که نیاز به استحکام و دوام بالایی دارند، مانند اسکلت ساختمان، بسیار مناسب باشد.

صرفه اقتصادی: جوشکاری نسبت به سایر روش‌های اتصال فلزات، هزینه‌های کمتری دارد. به دلیل هزینه پایین، قابلیت انجام در شرایط آب و هوایی متفاوت، ایجاد اتصالات دائمی و تنوع بسیار در شیوه‌های مختلف جوشکاری، این روش بهترین گزینه برای اتصالات در ساخت سازه‌های فلزی محسوب می‌شود.

سرعت اجرا: در مقایسه با روش‌های اتصال دیگر مانند پیچ و مهره، جوشکاری در بسیاری موارد سرعت بالاتری دارد و در نتیجه زمان ساخت سازه کاهش می‌یابد.

تنوع کاربرد: جوشکاری در ساختمان‌سازی کاربردهای فراوانی دارد و در ساخت انواع سازه‌های فلزی، از جمله اسکلت ساختمان، پل، دکل، مخازن، لوله‌ها و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرد.

انعطاف‌پذیری در طراحی: جوشکاری امکان اتصال قطعات با ابعاد، شکل و حتی جنس مختلف به یکدیگر را فراهم می‌کند. همچنین ساخت مقاطعی که به صورت آماده موجود نیست (مانند تیرهای لانه زنبوری، پایه‌ها و ستون‌های با مقطع بزرگ) به کمک جوشکاری امکان‌پذیر است.

مقاومت در برابر نیروهای وارده: اتصالات جوشی باید نیروهای زیادی شامل وزن اسکلت فلزی، مصالح دیگر، افراد داخل ساختمان، لوازم داخلی و نیروهایی مانند باد، لرزش‌های ناشی از ترافیک، حرکت آسانسور و از همه مهم‌تر زلزله را تحمل کنند.

با توجه به این مزایا، جوشکاری تیرآهن در ساخت‌وساز امروزی به عنوان روشی استاندارد و قابل اطمینان شناخته می‌شود، به طوری که بیشترین بخش ساختمان‌سازی در کشور با استفاده از تیرآهن صورت می‌گیرد.

روش‌های رایج جوشکاری تیرآهن

جوشکاری تیرآهن در دنیای ساخت و ساز فرآیندی صنعتی است که برای اتصال دو قطعه تیرآهن یا فلزات مشابه به یکدیگر از طریق استفاده از حرارت و فشار انجام می‌شود. در این فرآیند، ابتدا قسمتی از انتهای دو تیرآهن در دمای بسیار بالا ذوب شده، سپس به یکدیگر متصل یا لحیم می‌شوند. این عملیات با هدف ایجاد اتصالات دائمی و مستحکم بین قطعات مختلف فلزی صورت می‌گیرد.

تیرآهن‌ها قطعات فولادی هستند که در انواع و گریدهای مختلف ساخته می‌شوند و در سازه‌های فلزی، با عمل جوشکاری به یکدیگر متصل می‌شوند. بنابراین، دقت و مهارت در انجام این فرآیند نقشی اساسی در کیفیت نهایی سازه ایفا می‌کند.

چرا جوشکاری تیرآهن اهمیت دارد؟

اهمیت جوشکاری تیرآهن در صنعت ساختمان‌سازی و سازه‌های فلزی غیرقابل انکار است. تیرآهن از جمله اصلی‌ترین مصالح در ساختمان‌سازی و سازه‌های فلزی است که در اسکلت‌بندی سازه‌ها به کار می‌رود. به همین دلیل، از جمله اقدامات اولیه در پروژه‌های ساختمانی، خرید تیرآهن محسوب می‌شود.

اگر جوشکاری تیرآهن به درستی انجام نشود، احتمال ترک و حتی شکستن بخش جوشکاری شده و محل متصل شدن تیرآهن وجود دارد. این مسئله می‌تواند منجر به عواقب خطرناکی همچون شکستگی و ریزش سازه شود. از این رو، جوشکاری تیرآهن باید با دقت و بر اساس اصول آن انجام گیرد.

نکته مهم دیگر این است که جوشکاری، مانند بسیاری از پروسه‌های گوناگون ساخت و ساز، دارای ضوابط و آیین‌نامه است. برای انجام جوشکاری اصولی تیرآهن، باید از شخصی مجرب و آشنا با این ضوابط بهره گرفت. همچنین، بهتر است پیش از شروع به جوشکاری، نوع قطعه، استحکام و مقاومت تیرآهن به دقت شناسایی شده و این اطلاعات در نظر گرفته شود.

در پیاده‌سازی سازه‌های فولادی، اتصال تیرآهن با جوشکاری اهمیت بالایی دارد زیرا این مقاطع فلزی موجب افزایش استحکام سازه می‌شوند. از این رو، توجه به کیفیت جوشکاری تیرآهن، به عنوان فرآیندی حیاتی در ساخت سازه‌های فلزی و صنایع مختلف، بسیار ضروری است.

در چه پروژه‌هایی از جوشکاری تیرآهن استفاده می‌شود؟

جوشکاری تیرآهن طیف گسترده‌ای از کاربردها در صنایع مختلف دارد. این فرآیند عمدتاً در موارد زیر مورد استفاده قرار می‌گیرد:

1. ساختمان‌ها و پروژه‌های ساختمانی: بسیاری از ساختمان‌های امروزی، به‌ویژه ساختمان‌های بلندمرتبه، از اسکلت فلزی بهره می‌برند که نیازمند جوشکاری تیرآهن است.

2. پل‌ها: در ساخت پل‌های فلزی، اتصال قطعات مختلف تیرآهن به یکدیگر از طریق جوشکاری انجام می‌شود.

3. تأسیسات صنعتی: بسیاری از سازه‌های صنعتی، از جمله سوله‌ها، نیاز به اسکلت فلزی دارند که جوشکاری تیرآهن در آن‌ها کاربرد فراوانی دارد.

4. سازه‌های فلزی: در انواع سازه‌های فلزی، از سازه‌های کوچک گرفته تا سازه‌های بزرگ و پیچیده، جوشکاری تیرآهن یکی از مراحل کلیدی است.

افزون بر این، در پروژه‌های بزرگ ساختمانی، برای ایجاد اسکلت مستحکم و قوی، نیاز به مجموعه‌ای از تیرآهن‌های بلند است که از طریق فرآیند جوشکاری تولید می‌شوند. این تیرآهن‌ها نه تنها باید به دقت به یکدیگر متصل شوند، بلکه می‌توانند در بازسازی قطعات شکسته و دارای پوسیدگی نیز مورد استفاده قرار گیرند.

همچنین، روش‌های مناسب برای جوشکاری تیرآهن به نوع کاربرد، ضخامت مواد و نوع فولاد مورد استفاده بستگی دارد. به عنوان مثال، روش جوشکاری SMAW (قوس الکترود دستی) یکی از رایج‌ترین و اقتصادی‌ترین روش‌ها برای جوشکاری تیرآهن است که برای کارگاه‌های کوچک و تعمیرات مناسب است. از سوی دیگر، روش GMAW (MIG) به دلیل سرعت بالای فرآیند و کیفیت عالی جوش، برای تولیدات صنعتی و کارهای سنگین مورد استفاده قرار می‌گیرد.

به طور کلی، جوشکاری تیرآهن در هر پروژه‌ای که نیاز به سازه فلزی مستحکم و قابل اعتماد داشته باشد، کاربرد دارد و انتخاب روش مناسب جوشکاری می‌تواند تأثیر قابل توجهی بر کیفیت و عمر سازه داشته باشد.

روش‌های رایج جوشکاری تیرآهن

برای جوشکاری تیرآهن، متخصصان از چندین روش مختلف استفاده می‌کنند که هر کدام مزایا و کاربردهای خاص خود را دارند. انتخاب روش مناسب به عواملی همچون نوع فلز، کیفیت، مقاومت و استحکام مورد نیاز بستگی دارد که توسط فرد جوشکار تعیین می‌شود.

جوشکاری قوس الکتریکی (SMAW)

جوشکاری قوس الکتریکی فلزی (SMAW) یکی از قدیمی‌ترین و پرکاربردترین روش‌های جوشکاری تیرآهن است که به جوشکاری الکترودی یا جوش برق نیز معروف است. در این روش، از یک میله فلزی پوشش‌دار به نام الکترود برای عبور جریان الکتریکی استفاده می‌شود.

در فرآیند SMAW، الکترود با پوششی از مواد جوشی مخصوص به قطعه تیرآهن متصل می‌شود و با استفاده از قوس الکتریکی، جوش ایجاد می‌شود. الکترود فلزی انتقال جریان را انجام می‌دهد و قوس لازم را میان نوک الکترود و قطعه کار ایجاد می‌کند. این قوس الکتریکی با ایجاد حرارت، موجب ذوب فلز و الکترود شده و اتصال را انجام می‌دهد.

مزایای این روش عبارتند از:

• هزینه پایین تجهیزات
• قابلیت انجام در شرایط آب و هوایی متفاوت
• امکان جوشکاری در تمام وضعیت‌ها (تخت، افقی، سقفی و سربالا)
• مناسب برای سازه‌های فلزی با محدودیت دسترسی و ضخامت بیش از ۲ میلی‌متر

از سوی دیگر، در صورت جوشکاری مقاطع ضخیم، به دلیل کم بودن میزان انرژی، احتمال بروز عیب ذوب ناقص وجود دارد.

جوشکاری گاز محافظ (MIG/GMAW)

جوشکاری قوس فلز-گاز (GMAW) که به MIG نیز شناخته می‌شود، یکی از سریع‌ترین و بهترین روش‌ها برای جوشکاری تیرآهن است. در این روش، یک سیم جوش به طور خودکار از دستگاه جوشکاری تغذیه می‌شود و همزمان گاز محافظ نیز برای حفاظت از قوس الکتریکی استفاده می‌شود.

اگر گاز محافظ استفاده شده بی‌اثر باشد (مانند آرگون)، به این روش میگ (MIG) گفته می‌شود. اما اگر گاز محافظ فعال باشد (مانند CO2 یا مخلوطی از آرگون و CO2)، به آن مگ (MAG) می‌گویند.

این روش به دلیل سرعت و کارایی بالا برای پروژه‌های جوشکاری تیرآهن در مقیاس بزرگ مناسب است. همچنین، GMAW دارای نرخ رسوب بالا، عدم نیاز به پاک کردن سرباره، سرعت بالا، آلودگی کم و عمق نفوذ مناسب است.

با این حال، این روش دارای محدودیت‌هایی نیز هست، از جمله: هزینه زیاد ماشین‌آلات، گاز محافظ و تعمیر و نگهداری، و همچنین حساسیت گاز محافظ به وزش باد.

جوشکاری تنگستن گاز (TIG/GTAW)

جوشکاری قوس تنگستن-گاز (GTAW) که به TIG یا جوشکاری آرگون نیز معروف است، یکی از دقیق‌ترین روش‌های جوشکاری تیرآهن محسوب می‌شود. در این روش، یک الکترود تنگستنی به عنوان الکترود غیرقابل ذوب برای ایجاد قوس الکتریکی به کار می‌رود و گاز آرگون به عنوان گاز حفاظتی استفاده می‌شود.

در جوشکاری TIG، حوضچه مذاب کاملاً قابل مشاهده است که این امر دقت و کنترل بیشتری را فراهم می‌کند. این روش می‌تواند با فلز پرکننده (سیم جوش) یا بدون آن انجام شود.

جوشکاری TIG به دلیل کیفیت بالا، ایجاد جوش تمیز و ظریف، کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف مانند هوا و فضا، کشتی‌سازی و ساخت دوچرخه دارد. با این وجود، این روش زمان‌برتر است و برای اتصال نیاز به دقت بسیار بالایی دارد.

به طور کلی، انتخاب روش مناسب جوشکاری تیرآهن به عوامل متعددی از جمله نوع پروژه، هزینه، سرعت مورد نیاز، دقت و کیفیت جوش بستگی دارد. شناخت دقیق این روش‌ها به متخصصان کمک می‌کند تا بهترین نتیجه را در پروژه‌های خود به دست آورند.

مراحل اصولی انجام جوشکاری تیرآهن

انتخاب روش مناسب جوشکاری برای تیرآهن‌ها یکی از تصمیمات کلیدی در پروژه‌های ساختمانی و صنعتی است. این انتخاب به عواملی همچون نوع فلز، کیفیت مورد نیاز، مقاومت و استحکام وابسته است. در ادامه به بررسی چهار روش اصلی و پرکاربرد جوشکاری تیرآهن می‌پردازیم.

جوشکاری SMAW (قوس الکترود دستی)

جوشکاری قوس الکترود پوشش‌دار یا SMAW که به آن جوش برق نیز می‌گویند، قدیمی‌ترین روش اتصال قطعات تیرآهن به یکدیگر است. در این روش از یک میله فلزی پوشش‌دار به نام الکترود برای عبور جریان الکتریکی استفاده می‌شود. این الکترود فلزی، انتقال جریان را انجام داده و قوس لازم را میان نوک الکترود و قطعه کار ایجاد می‌کند. قوس الکتریکی با ایجاد حرارت، موجب ذوب فلز و الکترود شده و اتصال را انجام می‌دهد.

تجهیزات مورد نیاز در این روش عبارتند از: ترانس جوشکاری، کابل اتصال، الکترود، ماسک جوشکاری، فرچه فلزی، دستکش، انبر نگهدارنده الکترود و چکش برای حذف سرباره از جوش نهایی.

مزایای این روش شامل هزینه کم، تجهیزات ارزان قیمت و ساده‌تر نسبت به برخی روش‌های دیگر، و امکان استفاده در شرایط محیطی مختلف است. با این حال، این روش سرعت جوشکاری پایین‌تری دارد و به صورت دستی در شرایطی که خلاء نباشد انجام می‌شود.

جوشکاری GMAW (MIG)

جوشکاری قوس فلز – گاز یا MIG، سریع‌ترین و بهترین راه برای جوش دادن دو قطعه تیرآهن به یکدیگر است. در این روش از فلز فیلر استفاده می‌شود و برای حفاظت قوس از گازهای بی‌اثر مانند آرگون یا مخلوطی از آرگون و CO2 بهره می‌برند.

منبع جوشکاری با ایجاد قوس، انرژی لازم برای ذوب الکترود را تامین می‌کند. در این روش نیز جوشی تمیز، دائمی و با کیفیت بالا ایجاد می‌شود. از مزایای روش MIG می‌توان به سرعت بالا، استفاده آسان و تولید اتصالات قوی اشاره کرد.

با وجود این، MIG نیازمند سطح تمیز برای دستیابی به جوشکاری با کیفیت است و در محیط‌های با باد قوی ممکن است به دلیل استفاده از گاز محافظ با مشکل مواجه شود. همچنین این روش مصرف گاز بالایی دارد که می‌تواند هزینه‌های اجرایی را افزایش دهد.

جوشکاری GTAW (TIG)

یکی از پرکاربردترین و دقیق‌ترین روش‌ها برای جوشکاری تیرآهن، جوشکاری قوس تنگستن یا TIG است. در این روش، از یک قطب تنگستن یا آلیاژهای آن برای انتقال جریان بین قطعه کار، الکترود و ایجاد قوس الکتریکی استفاده می‌شود.

در این شیوه از گاز خنثای آرگون بهره می‌برند، به همین دلیل به جوشکاری آرگون نیز معروف است. جوشکاری TIG می‌تواند با سیم جوش (به عنوان فلز پرکننده) یا بدون آن انجام شود. این روش به دلیل کیفیت بالا و ایجاد جوش تمیز و ظریف بسیار متداول است.

درواقع GTAW یکی از زمان‌برترین روش‌های جوش دادن تیرآهن است و برای اتصال، دقت بسیار بالایی لازم دارد. به همین دلیل از این روش در صنایعی مانند هوا و فضا، کشتی‌سازی و ساخت دوچرخه استفاده می‌شود.

جوشکاری زیرپودری (SAW)

جوشکاری زیرپودری فرایندی است که در آن قوس الکتریکی زیر پوششی از پودر روانساز مخفی است. برخلاف جوشکاری SMAW که سیم جوش به مواد سرباره‌ساز متصل است، در SAW الکترود از مواد سرباره‌ساز یا روان‌ساز (پودر جوش) جدا می‌باشد.

محافظت در این فرایند به عهده پودری است که به وسیله یک مجرا از داخل مخزن نگهدارنده به سطح قطعه کار هدایت می‌شود. از آنجا که در این فرایند قوس الکتریکی مخفی است، می‌توان از شدت جریان‌های بالا (حتی تا 2500 آمپر) نیز استفاده کرد.

این فرایند جوشکاری، یکی از موفق‌ترین راه‌حل‌های اتوماتیک کردن جوشکاری محسوب می‌شود. جوشکاری زیرپودری می‌تواند به 3 روش نیمه خودکار، خودکار و ماشینی انجام گیرد.

با توجه به قابلیت اتوماسیون، سرعت بالا و عمق نفوذ بالای جوش SAW، از این روش می‌توان برای ساخت سازه‌های بزرگ فلزی که نیاز به دقت بالایی دارند، استفاده کرد. این روش به دلیل عمق نفوذ و حرارت بالا برای جوشکاری تیرآهن‌هایی با ضخامت بالا بسیار مناسب است، اما برای ضخامت‌های کمتر از 4 میلیمتر توصیه نمی‌شود.

معایب و محدودیت‌های جوشکاری تیرآهن

انجام یک جوشکاری اصولی و استاندارد تیرآهن نیازمند رعایت مراحل فنی و دقیق است. مراحل درست جوشکاری تضمین‌کننده استحکام و ایمنی سازه‌های فلزی خواهد بود. در ادامه، مهم‌ترین گام‌های اصولی این فرآیند را بررسی می‌کنیم.

آماده‌سازی سطح تیرآهن

آماده‌سازی سطح تیرآهن‌ها گامی حیاتی در تضمین یکپارچگی ساختاری اتصال جوش‌داده شده است. این مرحله شامل تمیزکاری کامل سطوحی است که قرار است جوشکاری شوند. هرگونه آلودگی مانند زنگ‌زدگی، روغن، گرد و غبار یا رسوبات باید از سطح حذف شوند تا از اتصال قوی بین دو قطعه فلز اطمینان حاصل شود.

پس از تمیزکاری، بسته به نوع فلز، سطوح معمولاً تا دمای خاصی پیش‌گرم می‌شوند. این کار به جلوگیری از ترک‌خوردگی و اعوجاج به ویژه هنگام کار با مواد ضخیم‌تر کمک می‌کند. سپس، پخ‌زدن یا تراشیدن لبه‌ها صورت می‌گیرد که شامل ایجاد یک شیب یا زاویه روی لبه‌های قطعات فلزی است. این امر یک شیار V شکل در محل برخورد دو قطعه ایجاد می‌کند که به ایجاد جوش قوی‌تر کمک می‌کند.

انتخاب روش مناسب

برای انتخاب روش مناسب جوشکاری تیرآهن، فرد جوشکار که دارای تخصص لازم است، باید متناسب با نوع تیرآهن و شرایط محل پروژه تصمیم‌گیری کند. این انتخاب به عواملی همچون ضخامت تیرآهن، کاربرد نهایی و موقعیت جغرافیایی بستگی دارد.

علاوه بر این، انتخاب گاز مناسب برای محافظت در برابر خوردگی تیرآهن، وظیفه‌ای است که بر عهده متخصص جوشکاری قرار دارد. روش‌های متداول شامل جوشکاری قوس الکتریکی (SMAW)، جوشکاری گاز محافظ (MIG/GMAW) و جوشکاری تنگستن گاز (TIG/GTAW) هستند که هر کدام مزایا و کاربردهای خاص خود را دارند.

تنظیم دستگاه و تجهیزات

پیش از شروع عملیات جوشکاری، تنظیم دقیق دستگاه و تجهیزات ضروری است. دستگاه جوش باید قادر به ارائه ولتاژ و آمپر مناسب برای نوع خاص جوشکاری باشد. پارامترهایی مانند جریان جوشکاری، ولتاژ، قطر الکترود و سرعت حرکت الکترود باید به درستی تنظیم شوند.

در این مرحله، الکترود جوشکاری مناسب نیز بر اساس نوع فلز انتخاب و به درستی در دستگاه جوش قرار می‌گیرد. به علاوه، حتماً باید قبل از روشن کردن دستگاه جوش، اطراف آن را بررسی کرد تا هیچ ماده اشتعال‌زایی وجود نداشته باشد و از تهویه مناسب محیط اطمینان حاصل کرد.

کنترل کیفیت جوش

کنترل کیفیت جوش مرحله نهایی و حیاتی در فرآیند جوشکاری تیرآهن است. بازرسی بصری اولین و پایه‌ای‌ترین روش کنترل کیفیت است که توسط بازرسان آموزش‌دیده انجام می‌شود. آنها سطح تیرآهن‌ها، جوش‌ها و اتصالات را از نظر علائم ترک، خوردگی، بی‌نظمی سطح و جوش ناکافی بررسی می‌کنند.

برای بررسی دقیق‌تر، از تکنیک‌های آزمایش غیرمخرب (NDT) استفاده می‌شود که شامل:

• تست اولتراسونیک (UT) برای تشخیص ناپیوستگی‌های داخلی
• تست ذرات مغناطیسی (MPT) برای عیوب سطحی و نزدیک به سطح
• آزمایش رنگ نافذ (DPT) برای تشخیص عیوب سطحی
• تست رادیوگرافی (RT) برای بازرسی ساختار داخلی و کیفیت جوش

در نهایت، بازرسی ابعادی برای تأیید صحت ابعادی و هندسی تیرآهن‌ها انجام می‌شود تا از انطباق با مشخصات طراحی اطمینان حاصل شود.

معایب و چالش‌های جوشکاری تیرآهن

علی‌رغم تمام مزایا و کاربردهای وسیع، جوشکاری تیرآهن محدودیت‌هایی دارد که شناخت آن‌ها برای مهندسان و پیمانکاران ضروری است. این معایب می‌تواند بر کیفیت نهایی سازه و هزینه‌های پروژه تأثیر قابل‌توجهی داشته باشد.

کاهش مقاومت کششی و خمشی

یکی از معایب اصلی جوشکاری تیرآهن، کاهش مقاومت کششی و خمشی است. در حین جوشکاری، بالا رفتن دمای تیرآهن موجب تغییر در ساختار مولکولی فلز می‌شود. درنتیجه، سختی و مقاومت کششی تیرآهن کاهش می‌یابد. به طور مشابه، تغییرات شکلی که در فرآیند جوشکاری ایجاد می‌شود، مقاومت خمشی تیرآهن را نیز کاهش می‌دهد.

این مسئله در ساختمان‌های مهم مانند بیمارستان‌ها، مراکز تجاری و برج‌های بلندمرتبه اهمیت بیشتری می‌یابد زیرا کاهش مقاومت می‌تواند ایمنی سازه را به خطر اندازد.

ایجاد ترک و تنش‌های پسماند

جوشکاری یکی از اصلی‌ترین منابع ایجاد تنش پسماند در فولاد است. این فرآیند به دلیل گرمایش و سرمایش سریع، باعث انبساط و انقباض ناهمگن در مناطق مختلف جوش می‌شود. درواقع، تغییرات دمایی شدید در فرآیند جوشکاری می‌تواند تنش‌های کششی و فشاری شدیدی در نواحی جوش ایجاد کند.

این تنش‌ها می‌توانند منجر به مشکلات جدی شوند، از جمله:

• کاهش استحکام مکانیکی تیرآهن‌ها
• شکست‌های ناگهانی به دلیل رشد ترک‌های ریز
• تغییر شکل قطعات در حین عملیات ماشین‌کاری یا کاربری
• کاهش عمر خستگی قطعات تحت تنش

هزینه بالا و زمان‌بر بودن

جوشکاری تیرآهن از نظر اقتصادی نیز محدودیت‌هایی دارد. این فرآیند به تجهیزات و مواد جوشکاری تخصصی نیاز دارد که هزینه‌های ساخت و ساز را افزایش می‌دهد.

علاوه بر این، جوشکاری تیرآهن زمان‌بر است. برای انجام این کار، باید تیرآهن به درجه حرارت بالایی برسد تا امکان جوشکاری فراهم شود، که این امر موجب طولانی‌تر شدن فرآیند و افزایش هزینه‌های نیروی انسانی می‌شود.

آلودگی محیطی و نیاز به تهویه مناسب

جوشکاری تیرآهن آلاینده‌های زیست‌محیطی متعددی تولید می‌کند. در حین جوشکاری، گازهایی مانند دی‌اکسید کربن، دی‌اکسید نیتروژن و دیگر آلاینده‌ها آزاد می‌شوند. بر اساس گزارش سازمان بهداشت جهانی، حدود ۷ میلیون نفر در سراسر جهان به دلیل آلودگی هوا در سال ۲۰۱۲ جان خود را از دست داده‌اند.

همچنین، ذرات دود تولید شده در فرآیند جوشکاری بسیار کوچک هستند و می‌توانند به باریک‌ترین راه‌های هوایی دستگاه تنفسی (برونشیول‌های تنفسی) برسند. متداول‌ترین گازهای ساطع شده در هنگام جوشکاری شامل ازن، گازهای نیتروژن و مونواکسید کربن هستند.

بنابراین، برای حفاظت از سلامتی جوشکاران و محیط زیست، لازم است سیستم تهویه مناسبی در محل کار نصب شود و تجهیزات حفاظتی مناسب در اختیار کارگران قرار گیرد.

سخن پایانی

یکی از مهم‌ترین معایب جوشکاری تیرآهن، کاهش مقاومت کششی است. در حین جوشکاری، با افزایش دمای تیرآهن، سختی و مقاومت کششی آن به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد. این مسئله به ویژه در ساختمان‌های با اهمیت بالا می‌تواند خطرات جدی برای ساکنین به همراه داشته باشد.

همچنین جوشکاری می‌تواند باعث تغییراتی در شکل تیرآهن شود که منجر به کاهش مقاومت خمشی می‌گردد. این تغییرات ساختاری، قدرت تحمل بارهای جانبی و عمودی را کاهش داده و استحکام کلی سازه را تضعیف می‌کند.

در فرآیند جوشکاری، افزایش دما تنش‌هایی در تیرآهن ایجاد می‌کند که باعث ترک خوردن آن می‌شود. جوش‌های ترک‌خورده می‌توانند به علل مختلفی مانند استفاده از الکترود نامناسب، عدم تعادل بین جوش و اندازه قطعات، جوش‌های ناقص، آماده‌سازی نادرست و اتصال صلب به وجود آیند.

از سوی دیگر، تابخوردگی یا اعوجاج زمانی رخ می‌دهد که فلز نمی‌تواند انبساط و انقباض ناشی از گرمایش و سرمایش را تحمل کند. این مشکل اغلب به دلیل گرمای بیش از حد، حرکت بسیار آهسته در فرآیند جوشکاری یا اتصال نامناسب ایجاد می‌شود.

جوشکاری تیرآهن هزینه‌های قابل توجهی دارد. برای انجام این فرآیند، نیاز به تجهیزات و مواد جوشکاری مرتفع است که باعث افزایش هزینه‌های ساخت و ساز می‌شود.

علاوه بر این، جوشکاری تیرآهن فرآیندی زمان‌بر است. برای انجام جوشکاری مناسب، تیرآهن باید به درجه حرارت بالایی برسد که این امر خود باعث افزایش زمان و در نتیجه افزایش هزینه‌های ساخت و ساز می‌گردد.