روی هم افتادگی جوش (Overlap)

در فرآیند جوشکاری، هر عیب کوچک می‌تواند روی دوام و مقاومت اتصال تأثیر مستقیم بگذارد. یکی از متداول‌ترین و درعین‌حال خطرناک‌ترین ایرادات، روی هم افتادگی جوش است؛ وضعیتی که در آن فلز مذاب بدون ذوب شدن کامل در لبه‌های قطعه پخش می‌شود و ظاهری فریبنده اما ساختاری ضعیف ایجاد می‌کند. این عیب اگرچه در نگاه اول ممکن است سطحی به‌نظر برسد، اما در پروژه‌های صنعتی و ساختمانی می‌تواند منجر به شکست اتصال و خسارت‌های جدی شود.

در این مقاله از پروولد ایران  به‌صورت فنی و دقیق بررسی می‌شود که روی هم افتادگی جوش چیست، چرا رخ می‌دهد، چگونه می‌توان آن را تشخیص داد و با چه روش‌هایی از آن پیشگیری کرد.

روی هم افتادگی جوش چیست و چگونه ایجاد می‌شود؟

روی هم افتادگی جوش (Weld Overlap) به حالتی گفته می‌شود که در آن فلز جوش از مرز ناحیه ذوب عبور کرده و روی سطح فلز پایه پخش می‌شود، بدون آن‌که به‌درستی در آن نفوذ کند. درواقع، در این حالت، فلز پرکننده به‌جای ترکیب با فلز مادر، روی آن «می‌نشیند» و اتصال واقعی شکل نمی‌گیرد. این اتفاق معمولاً در اثر حرارت ورودی نامناسب، زاویه اشتباه مشعل یا الکترود، و یا سرعت نادرست حرکت دست جوشکار رخ می‌دهد.

در ظاهر ممکن است درز جوش براق و یکدست دیده شود، اما در آزمایش‌های غیرمخرب یا پس از اعمال نیرو، ناحیه‌ی دارای روی هم افتادگی جوش به‌راحتی از فلز جدا می‌شود. این عیب در پروژه‌های حساس مانند خطوط لوله، سازه‌های فولادی و تجهیزات تحت فشار به‌ویژه خطرناک است.

عوامل اصلی ایجاد روی هم افتادگی جوش در فرآیندهای مختلف

علت بروز روی هم افتادگی جوش ممکن است بسته به نوع فرآیند جوشکاری متفاوت باشد، اما در تمام روش‌ها چند عامل کلیدی مشترک وجود دارد:

۱. حرارت ورودی بیش از حد

زمانی‌که جریان یا ولتاژ بیش از مقدار استاندارد تنظیم شود، فلز جوش بیش از حد ذوب می‌شود و به‌جای نفوذ در لبه‌ی قطعه، روی سطح پخش می‌گردد. در نتیجه، فلز پایه نمی‌تواند با مذاب ترکیب یکنواختی ایجاد کند.

۲. زاویه نادرست الکترود یا تورچ

زاویه‌ی بیش از حد خوابیده یا قائم، مسیر حرکت مذاب را تغییر می‌دهد و موجب تجمع فلز جوش در حاشیه می‌شود. این اشتباه به‌ویژه در جوشکاری‌های افقی یا بالاسری شایع است.

۳. سرعت پایین حرکت جوشکار

وقتی سرعت حرکت تورچ کم باشد، مذاب فرصت دارد به اطراف ناحیه‌ی جوش نفوذ کند و از محدوده ذوب خارج شود. نتیجه، افزایش حجم جوش و ایجاد روی هم افتادگی جوش در کناره‌هاست.

۴. آماده‌سازی نادرست لبه‌ها

لبه‌های زنگ‌زده، روغنی یا دارای اکسید باعث می‌شوند نفوذ مذاب به‌درستی انجام نگیرد. حتی اگر تنظیمات دستگاه دقیق باشد، آلودگی سطح می‌تواند اتصال واقعی را مختل کند.

۵. انتخاب نامناسب الکترود یا سیم جوش

در برخی آلیاژها، ترکیب شیمیایی الکترود نقش مهمی در شکل‌گیری مذاب دارد. انتخاب نادرست می‌تواند ویسکوزیته‌ی مذاب را افزایش داده و احتمال روی هم افتادگی را بیشتر کند.

روش‌های تشخیص عیب روی هم افتادگی جوش

تشخیص این عیب معمولاً با بازرسی چشمی دقیق آغاز می‌شود. علائم ظاهری شامل برجستگی در کناره‌های درز جوش، لبه‌های تیز و بدون ذوب و نوارهای براق در اطراف فلز جوش است. با این حال، برای اطمینان بیشتر، از روش‌های آزمایش غیرمخرب (NDT) نیز استفاده می‌شود:

• آزمون مایع نافذ (PT): برای شناسایی مرزهای غیرجوش‌خورده در سطح.

• آزمون مغناطیسی (MT): تشخیص ترک‌های سطحی ناشی از روی هم افتادگی جوش در فولادهای فرومغناطیسی.

• برش مقطعی و متالوگرافی: در پروژه‌های تحقیقاتی و کنترل کیفی، برای مشاهده مستقیم ناحیه نفوذ و تأیید وجود عیب.

در اغلب موارد، روی هم افتادگی جوش همراه با سایر ناپیوستگی‌ها مانند ذوب ناقص یا تخلخل مشاهده می‌شود، بنابراین بازرسی جامع ضروری است.

تأثیر روی هم افتادگی جوش بر خواص مکانیکی و دوام اتصال

این عیب مستقیماً باعث کاهش مقاومت مکانیکی اتصال می‌شود، زیرا بخش‌هایی از فلز جوش با فلز پایه در تماس واقعی نیستند. تحت بارهای خمشی یا ارتعاشی، این نواحی اولین نقاط شکست هستند. از نظر خوردگی نیز، شکاف بین فلز جوش و فلز پایه محیطی مناسب برای تجمع رطوبت و آلودگی فراهم می‌کند که می‌تواند منجر به زنگ‌زدگی موضعی شود. در تجهیزات تحت فشار، وجود روی هم افتادگی جوش می‌تواند منجر به نشت و حتی پارگی شود، به همین دلیل استانداردهای بین‌المللی مانند AWS D1.1 وجود این عیب را غیرقابل قبول می‌دانند.

روش‌های جلوگیری از روی هم افتادگی جوش در پروژه‌های صنعتی

برای پیشگیری از این عیب، رعایت چند نکته فنی ضروری است:

۱. کنترل دقیق پارامترهای جوشکاری

جریان، ولتاژ و سرعت حرکت باید مطابق دستورالعمل جوشکاری (WPS) تنظیم شود. استفاده از دستگاه‌های دیجیتال تنظیم جریان می‌تواند دقت را افزایش دهد.

۲. آموزش و مهارت جوشکار

بیش از نیمی از موارد روی هم افتادگی جوش به مهارت ناکافی اپراتور مربوط است. تمرین مداوم، آشنایی با وضعیت‌های مختلف جوش و درک رفتار مذاب اهمیت زیادی دارد.

۳. آماده‌سازی سطح

تمیز کردن کامل سطوح با برس سیمی، سنگ‌زنی یا حلال‌های مناسب قبل از جوشکاری از تشکیل لایه‌های ممانعت‌کننده جلوگیری می‌کند.

۴. انتخاب صحیح زاویه و موقعیت

در جوشکاری دستی، زاویه‌ی ۱۵ تا ۲۰ درجه برای تورچ یا الکترود معمولاً بهترین تعادل را بین نفوذ و کنترل مذاب ایجاد می‌کند.

۵. انتخاب الکترود مناسب

برای هر نوع فولاد یا آلیاژ باید از الکترودی با ترکیب شیمیایی هماهنگ استفاده شود تا مذاب خاصیت روانی مطلوبی داشته باشد و از روی هم افتادگی جوش جلوگیری شود.

تفاوت روی هم افتادگی جوش با سایر عیوب مشابه

گاهی روی هم افتادگی جوش با عیوبی مانند ذوب ناقص (Lack of Fusion) یا بریدگی کناره جوش (Undercut) اشتباه گرفته می‌شود. تفاوت اصلی در این است که در ذوب ناقص، اتصال در عمق جوش به‌درستی انجام نشده است، در حالی‌که در روی هم افتادگی، مشکل در سطح و لبه‌هاست. همچنین در بریدگی، فلز پایه در کنار درز کم‌عمق شده، اما در این عیب، مذاب اضافی روی سطح باقی مانده است.

کنترل کیفی و استانداردهای پذیرش جوش

در بازرسی نهایی، اگر هر نشانه‌ای از روی هم افتادگی جوش مشاهده شود، قطعه باید تعمیر یا مجدداً جوشکاری گردد. بسته به نوع سازه و استاندارد مورد استفاده، میزان مجاز این عیب صفر در نظر گرفته می‌شود. در استانداردهای AWS، ASME و ISO نیز این ناپیوستگی به‌عنوان «عیب بحرانی» شناخته می‌شود. در صنایع حساس مانند پتروشیمی و نیروگاه، حتی وجود موضعی این نقص می‌تواند باعث مردود شدن کامل اتصال شود.

جمع‌بندی

عیب روی هم افتادگی جوش ظاهراً کوچک اما درواقع یکی از خطرناک‌ترین مشکلات جوشکاری است. این عیب می‌تواند تمام زحمات یک جوشکار حرفه‌ای را بی‌اثر کند و باعث ضعف ساختاری اتصال شود. رعایت دقت در تنظیم پارامترها، آماده‌سازی سطح، و آموزش اپراتور مهم‌ترین راهکارهای پیشگیری هستند. در پروژه‌های صنعتی، استفاده از دستورالعمل‌های جوشکاری استاندارد و بازرسی مداوم کیفیت، نقش کلیدی در حذف این مشکل دارد.

پیشگیری از روی هم افتادگی جوش نه‌تنها کیفیت فنی را افزایش می‌دهد، بلکه در بلندمدت هزینه‌های تعمیر و دوباره‌کاری را به حداقل می‌رساند.

سوالات متداول

۱. آیا روی هم افتادگی جوش فقط در جوشکاری دستی رخ می‌دهد؟
خیر، در فرآیندهای خودکار مانند MIG یا TIG نیز در صورت تنظیم نادرست پارامترها ممکن است این عیب دیده شود.

۲. بهترین روش بازرسی برای تشخیص روی هم افتادگی جوش چیست؟
بازرسی چشمی و آزمون مایع نافذ (PT) از مؤثرترین روش‌ها برای تشخیص این عیب هستند.

۳. آیا می‌توان بخش دارای روی هم افتادگی جوش را تعمیر کرد؟
بله، معمولاً با سنگ‌زنی ناحیه معیوب و جوشکاری مجدد طبق دستورالعمل، می‌توان عیب را برطرف نمود.

۴. نقش زاویه تورچ در ایجاد این عیب چیست؟
زاویه نادرست تورچ باعث می‌شود فلز مذاب از مسیر طبیعی خود منحرف شود و روی سطح پخش گردد.

۵. آیا استاندارد خاصی میزان مجاز روی هم افتادگی جوش را مشخص می‌کند؟
در اغلب استانداردهای معتبر مانند AWS D1.1 و ASME Section IX وجود این عیب مجاز نیست و باید اصلاح گردد.