رفع ترک گرم در فولادهای پرکربن: استفاده استراتژیک از الکترودهای کم‌هیدروژن (مانند E7018).

ترک گرم چیست و چگونه به وجود می‌آید؟ اگر با فولادهای پرکربن سروکار داشته‌اید، حتماً صدای دلهره‌آور ترک خوردن جوش پس از سرد شدن یا حتی حین انجام کار را شنیده‌اید. این مشکل، که اغلب به عنوان ترک گرمشناخته می‌شود، می‌تواند نتیجه ماه‌ها تلاش شما را در عرض چند ثانیه از بین ببرد و هزینه‌های هنگفتی به پروژه تحمیل کند.

اما آیا راهی برای خنثی کردن این تهدید وجود دارد؟ پاسخ بله است. امروز می‌خواهیم درباره یک استراتژی ساده اما حیاتی صحبت کنیم: استفاده هوشمندانه از الکترودهای کم‌هیدروژن، به‌ویژه مدل معروف E7018، که به عنوان یک سپر دفاعی قدرتمند عمل می‌کند.

چرا فولاد پرکربن اینقدر مشکل‌ساز است؟

فولادهای پرکربن (با کربن بیش از ۰.۳٪) به دلیل ترکیب شیمیایی خاص خود، بسیار مستعد تشکیل ساختارهای سخت و شکننده در ناحیه تحت تأثیر حرارت (HAZ) هستند.

 در این نوع فولادها، نه تنها خطر ترک گرم (ناشی از ناخالصی‌هایی مثل گوگرد و فسفر هنگام انجماد) وجود دارد، بلکه خطر ترک سرد (ناشی از هیدروژن محبوس شده پس از سرد شدن) نیز به شدت بالاست.

استفاده از الکترودهای معمولی، که مقدار زیادی رطوبت و در نتیجه هیدروژن تولید می‌کنند، مانند ریختن بنزین روی آتش است! هیدروژن به داخل فلز نفوذ کرده و با همکاری تنش‌های پسماند بالا، باعث ایجاد شکستگی‌های تأخیری می‌شود که ممکن است تا ۴۸ ساعت پس از جوشکاری ظاهر شوند.

 چرا E7018 استراتژیک‌ترین انتخاب است؟

الکترود E7018 یک نمونه بارز از الکترودهای کم‌هیدروژن (Low Hydrogen) با روکش قلیایی است. ویژگی‌های منحصر به فرد این الکترود، آن را به قهرمان مبارزه با ترک‌ها در فولاد پرکربن تبدیل می‌کند:

1. مقابله با هیدروژن (ستون فقرات استراتژی): پوشش خاص E7018 پس از خشک‌شدن صحیح در کوره، محتوای رطوبتی بسیار پایینی دارد. این به معنای حداقل رساندن ورود هیدروژن به حوضچه مذاب و در نتیجه کاهش شدید خطر ترک سرد است.
2. چقرمگی و انعطاف‌پذیری بالا: فلز جوش تولید شده توسط E7018 دارای خواص مکانیکی و چقرمگی (Toughness) عالی است. این انعطاف‌پذیری به جوش اجازه می‌دهد تا تنش‌های پسماند ناشی از انقباض در فولاد پرکربن را بهتر تحمل کند، در نتیجه ریسک هر دو نوع ترک (گرم و سرد) را کاهش می‌دهد.
3. خواص عالی در موقعیت‌های مختلف: E7018 برای جوشکاری در تمام موقعیت‌ها (All-Position) مناسب است و به شما اطمینان می‌دهد که حتی در گوشه‌ها و نقاط دست‌نیافتنی نیز یک جوش قوی و عاری از نقص ایجاد می‌کنید.

 اقدامات عملی  برای یک جوش بی‌نقص

استفاده از E7018 به تنهایی کافی نیست؛ این یک پازل سه تکه است که باید کامل شود تا به نتیجه عالی برسید. لطفاً این سه اقدام کلیدی را جدی بگیرید:

۱. کنترل الکترود (قاعده نگهداری):

• پیش‌خشک‌سازی اجباری: الکترودهای E7018 باید دقیقاً طبق دستورالعمل سازنده (معمولاً در دمای حدود ۳۰۰ تا ۴۰۰ درجه سانتی‌گراد) در کوره‌های مخصوص پیش‌خشک شوند تا رطوبت آن‌ها به حداقل برسد.
• انتقال در فلاسک: هرگز الکترودهای خشک‌شده را در محیط آزاد قرار ندهید. آن‌ها را بلافاصله به فلاسک‌های قابل حمل (Hot Box) که دمای حدود ۷۰ تا ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد را حفظ می‌کنند، منتقل کنید.

۲. گرمایش اولیه (Pre-Heat):

• اجرای اکشن: برای جوشکاری فولاد پرکربن، گرمایش اولیه (Pre-Heat) یک ضرورت مطلق است. دما را با توجه به درصد کربن و ضخامت قطعه تنظیم کنید (بهترین دما معمولاً بین ۱۲۰ تا ۲۵۰ درجه سانتی‌گراد است).
• هدف: گرمایش اولیه، سرعت سرد شدن جوش را کاهش می‌دهد و به هیدروژن فرصت بیشتری می‌دهد تا قبل از تشکیل ساختار شکننده مارتنزیت، از جوش خارج شود.

۳. کنترل خنک‌سازی (Post-Weld):

• اجرای اکشن: پس از اتمام جوشکاری، از سرد شدن سریع قطعه جلوگیری کنید. قطعات را با پوشش‌های عایق یا پتوهای حرارتی بپوشانید تا سرعت خنک شدن به شکل کنترل‌شده‌ای پایین بیاید. این کار، تنش‌های پسماند و خطر ترک‌های تأخیری را به حداقل می‌رساند.

 تنظیمات و تکنیک‌های جوشکاری با E7018

استفاده از الکترود E7018 فقط در انتخاب جنس خلاصه نمی‌شود؛ نحوه کارکرد شما با این الکترود نیز حیاتی است. این الکترود با سایر الکترودهای سلولزی یا روتایلی تفاوت دارد و نیازمند دقت بیشتری در تنظیمات دستگاه و تکنیک جوشکاری شماست:

۱. کنترل جریان و قطبیت

• قطبیت: E7018 تقریباً همیشه باید با جریان مستقیم، قطبیت معکوس (DCEP یا D.C.+) استفاده شود. این تنظیم، نفوذ را بهینه کرده و پایداری قوس را در شرایط سخت فولاد پرکربن تضمین می‌کند.
• آمپر (جریان): معمولاً به آمپر بالاتری نسبت به الکترودهای روتایلی نیاز دارد. از محدوده آمپری پیشنهادی سازنده الکترود فراتر نروید، اما همیشه آن را در قسمت بالایی یا میانی محدوده نگه دارید تا حوضچه مذاب به اندازه کافی داغ بماند و ناخالصی‌ها فرصت شناور شدن داشته باشند.

۲. طول قوس و زاویه الکترود

• طول قوس کوتاه (Short Arc Length): این مهم‌ترین نکته فنی است. برای به حداقل رساندن جذب نیتروژن و رطوبت محیط (که هیدروژن بیشتری تولید می‌کند)، باید قوس را تا حد امکان کوتاه نگه دارید. این کار باعث می‌شود محافظت از گاز مذاب بهتر انجام شود و پایداری انتقال فلز جوش بالاتر برود.
• زاویه: الکترود E7018 باید با زاویه نزدیک به ۹۰ درجه (در حالت عمود) نسبت به سطح کار نگه داشته شود، با تمایل کمی در جهت حرکت (زاویه کشیدن یا Drag Angle).

۳. حذف ناخالصی‌ها و تمیزکاری پَخ

ترک‌های گرم به شدت تحت تأثیر ناخالصی‌هایی مانند گوگرد و فسفر در فلز پایه هستند. حتی بهترین الکترودها نیز نمی‌توانند کثیفی‌های سطح را جبران کنند.

• پیش از جوشکاری: ناحیه جوش را به طور کامل از هرگونه رنگ، زنگ‌زدگی، روغن یا اکسیدها پاک کنید. تمیزکاری با برس سیمی (Steel Brush) یا سنگ‌زنی (Grinding) یک الزام است.
• بین پاس‌ها (Interpass Cleaning): پس از هر پاس جوشکاری، سرباره (Slag) غلیظ E7018 را به طور کامل از روی مهره جوش پاک کنید. اگر سرباره در جوش بعدی محبوس شود، می‌تواند منبع تنش و نقاط شروع ترک باشد.

نقش جوشکاری پالس و سایر ابزارها (پیشرفته)

در پروژه‌های بسیار حساس که فولاد پرکربن با ضخامت بالا یا تنش‌های بسیار شدید جوشکاری می‌شود، می‌توان استراتژی را با ابزارهای پیشرفته‌تر تقویت کرد:

۱. استفاده از جوشکاری پالس (Pulse Welding)

اگرچه E7018 معمولاً با SMAW (قوس الکتریکی دستی) استفاده می‌شود، اما در روش‌های پیشرفته‌تر مانند GMAW (MIG/MAG) یا FCAW نیز از مواد پرکننده کم‌هیدروژن استفاده می‌شود. جوشکاری پالس (به خصوص در MIG) با کنترل دقیق ورودی حرارت و زمان انجماد، به کاهش تخلخل و ناخالصی‌ها کمک می‌کند و ساختار بلوری فلز جوش را بهبود می‌بخشد.

۲. نظارت بر دمای بین پاسی (Interpass Temperature)

دما تنها به پیش‌گرمایش محدود نمی‌شود. دمای فلز پایه بین پاس‌های جوشکاری (Interpass Temperature) نیز باید کنترل شود. اگر این دما بیش از حد مجاز بالا برود، ممکن است خواص مکانیکی جوش قبلی از بین برود؛ اگر خیلی پایین بیاید، سرعت سرد شدن افزایش یافته و خطر ترک‌های سرد دوباره بالا می‌رود. حفظ دمای مناسب بین پاس‌ها، یک فرآیند کلیدی در کیفیت است.

۳. عملیات حرارتی پس از جوشکاری (PWHT)

در نهایت، برای قطعات بحرانی، انجام عملیات حرارتی پس از جوشکاری (Post Weld Heat Treatment) که شامل حرارت دادن قطعه تا دمای خاص و سپس سرد کردن آهسته آن است، بهترین راه برای کاهش کامل تنش‌های پسماند و اطمینان از حذف باقی‌مانده هیدروژن است. این فرآیند، ریسک ترک سرد را عملاً به صفر می‌رساند.

 جمع‌بندی

ترک‌های داغ و سرد در فولاد پرکربن تهدیدهای جدی هستند، اما با استراتژی صحیح – یعنی ترکیب الکترود کم‌هیدروژن E7018 با تکنیک‌های پیش‌گرمایش، کنترل دما، و نگهداری استاندارد – می‌توان این مشکلات را به صفر رساند.

کیفیت مواد مصرفی، نقطه شروع اطمینان از کیفیت جوش شماست. اگر به دنبال الکترودهای E7018 با اصالت و مطابق با سخت‌گیرانه‌ترین استانداردهای بین‌المللی هستید، Pro-Weld.ir به عنوان نمایندگی پروولد انگلستان، تضمین‌کننده این کیفیت است.

سایت پروولد ایران

برای مشاهده مشخصات کامل الکترودهای کم‌هیدروژن E7018 و سایر مواد مصرفی فولادی که به شما در کنترل ریسک ترک کمک می‌کنند، از بخش الکترودهای فولادی وب‌سایت ما دیدن فرمایید. روی کیفیت سرمایه‌گذاری کنید، نه تعمیرات!