روش جوشکاری

روش جوشکاری سر به سر میلگرد با گاز استیل و فشار به طریقه دستی .در چند مرحله به قرار زیر انجام میشود.

چکیده

در صنعت ساخت‌وساز و اجرای سازه‌های بتن‌آرمه، اتصال میلگردها همواره یکی از چالش‌های اصلی مهندسان و پیمانکاران بوده است. روش جوشکاری سر به سر با گاز استیل و فشار، به‌عنوان یک راهکار کارآمد، جایگزین مناسبی برای وصله‌های پوششی متداول محسوب می‌شود. این مقاله به بررسی دقیق این روش، مزایا، الزامات فنی، استانداردهای مرتبط، مراحل اجرای صحیح و نکات کنترلی آن می‌پردازد تا راهنمایی جامع برای مجریان، ناظران و بازرسان جوش فراهم آورد.

۱. مقدمه

جوشکاری سر به سر میلگرد با گاز استیل و فشار (Gas Pressure Welding) یک روش اتصال دائم و پیشرفته است. که با استفاده از حرارت حاصل از احتراق گاز استیل (اکسی‌استیلن) و اعمال فشار مکانیکی. دو انتهای میلگرد را به‌صورت متالورژیکی به هم متصل می‌کند. این روش که به‌صورت دستی اجرا می‌شود، در مقایسه با روش سنتی وصله پوششی، مزایای چشمگیری دارد. و به‌شرط رعایت دقیق دستورالعمل‌های فنی، اتصالی مطمئن و باکیفیت ارائه می‌دهد.

۲. مزایای روش جوشکاری سر به سر نسبت به وصله پوششی

• صرفه‌جویی اقتصادی: کاهش چشمگیر مصرف میلگرد و کاهش پرت آرماتور.
• بهبود تراکم بتن: آرایش منظم‌تر آرماتورها در محل اتصال و ایجاد فضای کافی برای عبور و تراکم مناسب بتن.
• استقلال از بتن در عملکرد اتصال: برخلاف وصله پوششی که پیوستگی به بتن وابسته است. در این روش خود اتصال جوش، بار را منتقل می‌کند و عملکرد سازه‌ای مستقلی دارد.

۳. مراحل اجرایی روش جوشکاری سر به سر

اجرای صحیح این روش نیازمند دقت بالا و طی کردن گام‌های زیر است:

۱. آماده‌سازی میلگردها: انتهای میلگردها باید صاف، عاری از هرگونه تغییر شکل و عمود بر محور طولی بریده شوند. بهترین ابزار برای این کار، دستگاه برش مخصوص با تیغه الماسه است. هرگونه خمیر سیمان، روغن، رنگ یا آلودگی دیگر باید به‌طور کامل از سطح پاک شود. زنگ‌زدگی تا حدی مجاز است که با فرچه سیمی قابل پاک‌شدن باشد.

۲. قرارگیری در امتداد: دو میلگرد توسط یک گیره نگهدارنده مخصوص، در یک امتداد دقیق قرار داده می‌شوند. این کار برای جلوگیری از انحراف محوری بسیار حیاتی است.

۳. حرارت‌دهی یکنواخت: با استفاده از مشعل مخصوص مجهز به چندین خروجی شعله، حرارت حاصل از احتراق گاز استیل. به‌صورت یکنواخت به سطح جانبی هر دو میلگرد (در ناحیه اتصال) اعمال می‌شود. این کار برای رسیدن به دمای مناسب و تشکیل مذاب یکنواخت ضروری است.

۴. اعمال فشار و اتصال: پس از رسیدن به دمای مطلوب، توسط یک جک هیدرولیکی، فشار مشخصی (حداقل ۳۰ مگاپاسکال بر سطح مقطع). به دو میلگرد وارد شده و عملیات جوش تکمیل می‌شود.

۴. شرایط و الزامات اجرایی

برای اطمینان از کیفیت و ایمنی جوش، رعایت شرایط زیر الزامی است:

• دامنه کاربرد: این روش صرفاً برای اتصال میلگردهای گرم نورد شده از رده‌های S300 و S400 (مطابق استاندارد ملی ایران) مجاز است.
• مدارک فنی (WPS و PQR): پیمانکار موظف است بر اساس استانداردهای بین‌المللی، دستورالعمل جوشکاری (WPS). و الزامات بازرسی (PQR) را تهیه و به تأیید مراجع کنترل و بازرسی برساند.
• درج در نقشه: استفاده از این نوع وصله باید به‌صراحت در نقشه‌های سازه درج شده باشد.
• توزیع گره‌های جوش: حداکثر ۵۰ درصد از میلگردها در یک مقطع عرضی مجاز به جوش هستند. و گره‌های جوش باید در مقاطع مختلف عضو توزیع شوند.
• پوشش محافظ (کاور): با توجه به افزایش قطر میلگرد در ناحیه برآمدگی جوش، پوشش محافظ بتن باید بر اساس قطر افزایش‌یافته محاسبه و کنترل شود.

۵. الزامات پرسنلی و گواهی‌ها

• جوشکار: تمام جوشکاران باید گواهی‌نامه کیفی مطابق با استاندارد ISO 9606-1 یا EN 287 از مراجع معتبر داشته باشند.
• پیمانکار: پیمانکار جوش باید گواهی‌نامه استاندارد ملی ایران به شماره ۳۸۳۴ (الزامات کیفیتی جوشکاری ذوبی مواد فلزی) را دریافت کرده. و مدارک پرسنل را به ناظران ارائه دهد.

۶. تجهیزات و ماشین‌آلات

• بخش حرارت‌دهنده: مشعل باید مطابق با استاندارد JIS 6801 باشد.
• دستگاه فشار: جک هیدرولیکی باید توان اعمال حداقل فشار ۳۰ مگاپاسکال را داشته باشد.
• گیره نگهدارنده: باید به‌گونه‌ای طراحی شده باشد که در حین اعمال فشار، هیچ گونه لغزش، خمش یا برون‌محوری در میلگردها ایجاد نشود.

۷. محدودیت‌های محیطی و ایمنی

• اجرای جوش در شرایط باد شدید، باران یا برف ممنوع است، مگر با تأیید بازرس و اجرای پوشش محافظ.
• در صورت بروز هرگونه شعله‌ورزی غیرعادی در حین کار، قطعه باید دور ریخته شده و جوش مجدداً انجام شود.
• برش و آماده‌سازی انتها باید همزمان با اجرای جوش انجام شود تا از اکسیداسیون مجدد جلوگیری شود.

۸. ضوابط کنترل کیفی و بازرسی

بازرسان جوش باید موارد زیر را به‌دقت کنترل نمایند:

• بازرسی عینی: بر روی تمام جوش‌ها انجام شود.
• انحراف محوری: میزان انحراف بین محور طولی دو میلگرد نباید از ۲۰ درصد قطر میلگرد (در صورت متفاوت بودن، قطر کوچکتر ملاک است) بیشتر باشد.
• ابعاد برآمدگی جوش:
• قطر ناحیه برآمده نباید از ۱.۴ برابر قطر میلگرد کمتر باشد.
• طول ناحیه برآمده نباید از ۱.۱ برابر قطر میلگرد کمتر باشد.

• موقعیت صفحه جوش: محل اتصال دو میلگرد باید در مرکز برآمدگی قرار گیرد. و انحراف آن از رأس برآمدگی نباید از ۲۰ درصد قطر میلگرد تجاوز کند.
• تغییر شکل‌ها: هرگونه تغییر شکل نامنظم، ترک یا خمیدگی در ناحیه جوش، موجب مردود شدن جوش شده و باید بریده و مجدداً انجام شود.

۹. آزمون‌های غیرمخرب (NDT)

• آزمون اولتراسونیک: بر اساس استاندارد JIS 3062 توسط بازرسان جوش انجام می‌شود.
• حجم نمونه‌برداری: به ازای هر ۲۰۰ جوش انجام‌شده توسط یک اکیپ در یک روز، تعداد ۳۰ جوش باید با روش اولتراسونیک ارزیابی شوند.
• شرط قبولی: در صورت وجود حداکثر یک اشکال در بین ۳۰ جوش، کل جوش‌ها قابل‌قبول هستند. در صورت وجود ۲ اشکال یا بیشتر، تمامی جوش‌ها باید تست شده و عملیات تا زمان عیب‌یابی متوقف شود.

نکته: اصلاح نقص تنها با بریدن کامل جوش معیوب و جوشکاری مجدد و یا اضافه‌کردن یک میلگرد کمکی با طول کافی (معادل طول گرفتاری). در دو سمت مجاز است.

۱۰. نتیجه‌گیری

روش جوشکاری سر به سر میلگرد با گاز استیل و فشار، یک فناوری کارآمد و اقتصادی برای اتصال آرماتورها در سازه‌های بتن‌آرمه است. با این حال، حساسیت بالای این روش به عوامل انسانی، تجهیزات و شرایط محیطی، لزوم رعایت دقیق دستورالعمل‌های فنی. و استانداردهای ملی و بین‌المللی را دوچندان می‌کند. اجرای صحیح این روش، با بهره‌گیری از پرسنل آموزش‌دیده و مجرب، و نظارت مستمر بازرسان جوش. می‌تواند نقش مؤثری در افزایش کیفیت، سرعت اجرا و کاهش هزینه‌های پروژه‌های عمرانی ایفا نماید.

منابع

۱. استانداردهای ملی ایران

• ISIRI 3834 – الزامات کیفیتی جوشکاری ذوبی مواد فلزی (Quality requirements for fusion welding of metallic materials). سازمان استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران.
• ISIRI 423 – لوله‌های کربنی بدون درز و جوشکاری شده (Carbon steel tubes – seamless and welded). سازمان استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران.
• میلگردهای گرم نورد شده از رده S300 و S400 – مطابق با استاندارد ملی ایران (مرجع: استاندارد ملی ایران به شماره ۳۱۳۲. – میلگردهای آجدار برای بتن آرمه).

۲. استانداردهای بین‌المللی جوشکاری

• ISO 9606-1 – Qualification testing of welders – Fusion welding – Part 1: Steels. این استاندارد الزامات آزمون صلاحیت جوشکاران برای جوشکاری ذوبی فولادها را مشخص می‌کند. و بر توانایی جوشکار در کار با مشعل، الکترود یا تورچ جوشکاری تأکید دارد.
• EN 287-1 – Qualification test of welders – Fusion welding – Part 1: Steels. استاندارد اروپایی مشابه ISO 9606-1 که آزمون صلاحیت جوشکاران را برای جوشکاری ذوبی فولادها تعریف می‌کند.

۳. استانداردهای ژاپنی (JIS)

• JIS Z3881:2014 – 鉄筋のガス圧接技術検定における試験方法及び判定基準 (Test methods and evaluation criteria for qualification of gas pressure welding technique for reinforcing steel bars). این استاندارد روش‌های آزمون و معیارهای قبولی برای صلاحیت فنی جوشکاران گاز استیل را مشخص می‌کند. بر اساس این استاندارد، آزمون صلاحیت برای جوشکاران گاز استیل انجام می‌شود.
• JIS G 6801 – 鉄筋コンクリート用棒鋼ガス圧接継手 (Gas pressure welded joints for reinforcing steel bars). استاندارد مربوط به اتصالات جوش‌شده گاز استیل برای میلگردهای بتن آرمه.

• JIS G 3112 – 鉄筋コンクリート用棒鋼 (Steel bars for concrete reinforcement). استاندارد مربوط به میلگردهای مصرفی در بتن آرمه که در جوش‌کاری گاز استیل استفاده می‌شوند.
• JIS Z3062 – 鉄筋コンクリート用棒鋼ガス圧接継手の超音波探傷試験方法 (Ultrasonic examination for gas pressure welded joints of reinforcing bars). استاندارد مربوط به آزمون غیرمخرب اولتراسونیک برای اتصالات گاز استیل.
• JIS Z3120 – 鉄筋コンクリート用棒鋼ガス圧接継手の試験方法及び判定基準 (Test methods and evaluation criteria for gas pressure welded joints of reinforcing bars).

۴. مراجع و نهادهای تخصصی

• سازمان استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران – مرجع تدوین و تصویب استانداردهای ملی (ISIRI).
• 公益社団法人 日本鉄筋継手協会 (JRJI) – انجمن اتصالات میلگرد ژاپن که استانداردهای مربوط به اتصالات گاز استیل، مکانیکی و جوشی را تدوین و مدیریت می‌کند.
• 日本溶接協会 (JWES) – انجمن جوشکاری ژاپن که گواهی‌نامه‌های صلاحیت جوشکاران را بر اساس ISO 9606-1 صادر می‌کند.

۵. منابع تکمیلی پیشنهادی

• AWS D1.4/D1.4M – Structural Welding Code – Reinforcing Steel. استاندارد انجمن جوشکاری آمریکا برای جوشکاری میلگردهای سازه‌ای.
• ACI 318 – Building Code Requirements for Structural Concrete. ضوابط طراحی و اجرای سازه‌های بتن آرمه (مرجع بین‌المللی برای اتصالات میلگرد).
• کتاب “جوشکاری و اتصالات میلگرد در سازه‌های بتن آرمه” – تألیف مهندسان و متخصصان داخلی (در صورت وجود).