جوشکاری گالوانیزه

در این روش ابتدا با استفاده از روش های شیمیایی یا مکانیکی سطح قطعه کاملا تمیز شده و بعد از چربی زدایی و اکسید زدایی یک لایه کمکی روی سطح ایجاد می شود تا باعث افزایش چسبندگی بین استیل و روی شود. این لایه باعث خواهد شد تا جوش پذیری  سطح فلز افزایش یابد. سپس قطعه در حمام مذاب روی با دمای 445 الی 465 درجه سانتیگراد غوطه ور می شود.

ضخامت لایه روی تابعی از زمان نگهداری قطعه در حمام مذاب است و زمان نگهداری نیز بر اساس شکل قطعه و سهولت حمل و نقل آن می باشد. زمان غوطه وری در حدود 1 الی 5 دقیقه است. برای گالوانیزه کردن پیوسته ورق زمان کمتر خواهد شد. سرعت واکنش روی و آهن در یک یا دو دقیقه اول سریع بوده و این زمان جهت تشکیل لایه های محافظ کافی خواهد بود.

پس از خروج از حمام قطعه با استفاده از دستگاه سانتریفوژ، هوا یا فروبردن در آب سرد خواهد شد. جهت اعمال و کنترل کیفیت پوشش گالوانیزه استانداردهایی تدوین گردیده است که برخی از آنها عبارتند از:

ASTM A653 / A653M - 11 Standard Specification for Steel Sheet, Zinc-Coated (Galvanized) or Zinc-Iron Alloy-Coated (Galvannealed) by the Hot-Dip Process
ASTM A123 / A123M - 09 Standard Specification for Zinc (Hot-Dip Galvanized) Coatings on Iron and Steel Products ISO 1461:2009 Hot dip galvanized coatings on fabricated iron and steel articles - Specifications and test methods
ASTM A53 / A53M - 10ASTM A53 / A53M - 10 Standard Specification for Pipe, Steel, Black and Hot-Dipped, Zinc-Coated, Welded and Seamless

حرارت ناشی از فرایندهای جوشکاری تاثیر قابل توجهی بر نواحی اطراف جوش دارند و باعث خواهد شد که خصوصیات مقاومت به خوردگی در این ناحیه از بین برود.  به همین دلیل لازم است تا تمهیداتی در نظر گرفته شود که ضمن عدم کاهش کیفیت جوش، ناحیه جوش به نحو مناسبی پوشش شده تا محصول  کارایی مناسبی در سرویس داشته باشد، ضمن اینکه از اثرات سوء فلز روی بر جوش جلوگیری شود. 

استیل گالوانیزه در جوشکاری قوسی با استفاده از الکترودهای فولاد کربنی مستعد به ترک می باشد. این ترک ها ناشی از نفوذ روی به مرز دانه ها بوده و در بعضی از مدارک Zink Penetration Crack نامیده می شود. این ترک بیشتر در گلویی جوش های گوشه ای مشاهده می شود.

روی قابلیت حل شدن زیادی در آهن دارد و در اثر ترکیب با آهن کمپلکس های بین  فلزی تشکیل می دهد. همچنین در مرزدانه ترکیبات شکننده و با استحکام پایین تشکیل شده که ممکن است در تنش های پایین یا در اثر تنش های پسمان با مقدار زیاد دچار شکست شود.

این ترک ها زمانی که پوشش در ریشه جوش باشد امکان بروز بیشتری دارند، زیرا امکان خروج آنها کاهش خواهد یافت. این موضوع باعث افزایش بروز ترک ها در جوش های گوشه ای است. 

امکان بروز این ترکها در جوش های گوشه ای به فاکتورهای زیر بستگی دارد:
ضخامت روی
روش گالوانیزاسیون
ضخامت فولاد گالوانیزه
طرح اتصال
پروسه جوشکاری
نوع الکترود

این ترک ها بیشتر در استیل گالوانیزه با ضخامت بالای روی که به روش  Hot-Dipping پوشش شده اند مشاهده شده و امکان وقوع آنها در استیل گالوانیزه با ضخامت پایین که به روش الکتروگالوانیزه پوشش شده اند کمتر می باشد.
همچنین جوشکاری فولادهای گالوانیزه با استفاده از SMAW امکان بروز ترک کمتری نسبت به GMAW وجود دارد. علت این امر بالاتر بودن حرارت ورودی و کمتر بودن سرعت جوشکاری در SMAW است.
با توجه به افزایش نفوذ روی در آهن در اثر حضور سیلیسیم، پیشنهاد می گردد از مواد مصرفی در جوش استفاده شود که دارای حداقل سیلیسیم باشند. فلز جوشی که درصد سیلیسیم آن کمتر از 0.2 باشد معمولا  Zink Penetration Crack  نخواهد داشت.

بعنوان مثال جوش هایی که با استفاده از ER70S-6 در پروسه GMAW که با استفاده از سیلیسیم اکسیژن زدایی شده است و جوش هایی که با الکترودهای E7015 و E7016 ایجاد شده اند حساسیت بالایی نسبت به ترک ناشی از نفوذ روی دارند. این درحالی است که جوش با  ER70S-3و E6012 و E6013  حساسیت کمتری دارند.

طبق جدول 1 از ASME Sec2 Part C SFA5.18 درصد سیلیسیم در ER70-6 در حدود 0.8 الی 1.15 درصد می باشد. درحالیکه  ER70S-3 دارای 0.45 الی 0.75 درصد سیلیسیم است. در صورتیکه روی در حین جوشکاری بخار شده و از فلز جوش خارج شود احتمال ترک کاهش خواهد یافت به همین دلیل درز جوش با root opening بیشتر در این مواقع بهتر است.

حساسیت به ترک در جوش گوشه ایی را می توان با استفاده از موارد زیر کاهش داد:
استفاده از درز جوش  single / double bevel
حذف پوشش قبل از جوشکاری با استفاده از شات بلاست یا oxyfuel gas
Root opening  حداقل 0.06اینچ
تهیه PQR قبل از شروع جوشکاری

فولادهای گالوانیزه را می توان با استفاده از پروسه های زیر جوشکاری نمود:
SMAW
GMAW
FCAW
GTAW
OXW
Resistance Welding
Brazing
Soldering

جوشکاری SMAW فولادهای گالوانیزه از نظر عملیاتی تفاوت چندانی با جوشکاری همان استیل ندارد. فقط باید توانایی الکترود در خصوص بخار نمودن روی از جلوی حوضچه جوش در نظر گرفته شود. الکترودهایی که در این پروسه پیشنهاد می گردد الکترودهای روتایلی E6012 و E6013 است و همچنین در ضخامت های بالا جهت افزایش نرخ رسوب می توان از E7018 یا E7024 نیز استفاده نمود. سرعت جوشکاری باید 80 الی 90 درصد سرعت جوشکاری استیل مشابه و بدون پوشش باشد.

قسمت هایی از فلز پایه که پوشش آن آسیب دیده است باید با وایر برس تمیزکاری نمود و با استفاده از روش های زیر اصلاح نمود:
پوشش Zinc-rich
ذوب نمودن آلیاژهای روی به صورت stick  با استفاده از  oxyfuel gas
سایش روی به صورت  stickبر روی اطراف جوش پس از جوشکاری و قبل از سرد شدن با محافظت گازهای محافظ
پاشش اسپری روی با استفاده از شعله