تأثیر کیفیت سطح فولاد بر عملکرد سازه
کیفیت سطح فولاد می تواند روی عملکرد سازه اثر بگذارد، اما کیفیت سطح با مقاومت مکانیکی فولاد یکی نیست. مقاومت کششی و تسلیم به خواص متالورژیکی و مکانیکی فولاد مربوط است، در حالی که وضعیت سطح بیشتر روی خوردگی، دوام، اجرای سازه، جوشکاری، پوشش و در شرایط خاص رفتار عضو اثر می گذارد.
در بازار آهن، نکته اصلی این است که قیمت پایین به تنهایی معیار خرید خوب نیست. خریدار باید قیمت را در کنار استاندارد، مشخصات فنی، سلامت سطح، ابعاد و شرایط نگهداری محصول ببیند.
کیفیت سطح فولاد چیست؟
وقتی در بازار آهن از کیفیت سطح فولاد صحبت می کنیم، منظور فقط براق بودن یا نداشتن زنگ روی محصول نیست.
کیفیت سطح به وضعیت واقعی سطح فولاد از زمان تولید تا حمل و انبارش مربوط می شود و می تواند شامل موارد زیر باشد:
- وجود یا نبود ترک
- میزان خوردگی
- وجود حفره یا گودشدگی
- پوسته های اکسیدی
- خراش و شیار
- آلودگی روغنی یا گرد و غبار
- تاب و اعوجاج
- آسیب های ناشی از حمل
- یکنواختی سطح
- شرایط مناسب برای رنگ و پوشش
یک نکته مهم این است که هر عیب ظاهری به معنی مردود بودن فولاد نیست.
نوع عیب، شدت آن، محل قرارگیری، استاندارد محصول و کاربرد نهایی باید بررسی شود.
اهمیت کیفیت سطح فولاد در سازه
کیفیت سطح زمانی اهمیت بیشتری پیدا می کند که فولاد قرار است در یک سازه باربر، اتصال جوشی یا محیط خورنده استفاده شود. مهم ترین آثار کیفیت مناسب سطح عبارتند از:
- افزایش دوام عضو
- کنترل بهتر خوردگی
- آماده سازی بهتر برای پوشش
- اجرای مناسب تر جوش
- کاهش دوباره کاری
- تسهیل بازرسی
- کاهش هزینه تعمیر و نگهداری
در مقابل، یک عیب شدید ممکن است ابتدا کوچک به نظر برسد اما در طول زمان یا در شرایط خاص به مشکل جدی تری تبدیل شود.
تاثیر عیوب سطحی بر عملکرد فولاد
عیوب سطحی فولاد همیشه اثر یکسانی ندارند. بعضی عیوب بیشتر جنبه ظاهری دارند و بعضی دیگر می توانند روی دوام یا قابلیت استفاده از عضو اثر بگذارند.
بنابراین باید بین عیب ظاهری و عیب موثر بر عملکرد تفاوت قائل شد.
زنگ زدگی و خوردگی
زنگ زدگی یکی از رایج ترین مواردی است که خریداران آهن هنگام تحویل بار با آن مواجه می شوند.
اما از نظر فنی، هر میزان زنگ زدگی را نمی توان یکسان در نظر گرفت.
زنگ سطحی
زنگ سطحی ممکن است فقط یک لایه اکسیدی روی سطح ایجاد کرده باشد.
در این حالت، اگر کاهش قابل توجه ضخامت یا آسیب جدی به مقطع وجود نداشته باشد، موضوع با خوردگی عمیق متفاوت است.
خوردگی موضعی
خوردگی موضعی زمانی مهم تر می شود که در بخش کوچکی از عضو، حفره یا گودشدگی ایجاد شده باشد.
در این شرایط باید عمق خوردگی و میزان کاهش ضخامت بررسی شود.
خوردگی عمیق
خوردگی عمیق می تواند بخشی از فلز را از بین ببرد. در نتیجه ممکن است:
- ضخامت عضو کاهش پیدا کند
- سطح مقطع موثر کم شود
- تمرکز تنش ایجاد شود
- دوام عضو کاهش پیدا کند
- ظرفیت عضو نیازمند ارزیابی مجدد شود
پس در بازار آهن، رنگ زنگ زدگی معیار خوبی برای قضاوت نیست؛ میزان فلز از دست رفته مهم تر است.
ترک های سطحی
ترک از آن دسته عیوبی است که باید با دقت بیشتری بررسی شود. اهمیت ترک به چند عامل بستگی دارد:
- محل ترک
- طول ترک
- عمق ترک
- جهت ترک
- نوع محصول
- شرایط بارگذاری
- محل استفاده از عضو
در اعضایی که تحت بارگذاری متناوب هستند، وجود یک ناپیوستگی سطحی می تواند اهمیت بیشتری پیدا کند.
به همین دلیل ترک مشکوک نباید صرفا با نگاه ظاهری تایید یا رد شود و در موارد لازم باید ارزیابی تخصصی انجام شود.
پوسته های اکسیدی
پوسته اکسیدی در بعضی محصولات فولادی نورد گرم بخشی از وضعیت طبیعی سطح بعد از تولید است.
وجود این پوسته به خودی خود به معنی بی کیفیت بودن فولاد نیست.
اهمیت آن بیشتر زمانی مشخص می شود که محصول قرار است:
- رنگ شود
- پوشش ضدخوردگی دریافت کند
- جوشکاری شود
- تحت آماده سازی سطح قرار گیرد
در چنین شرایطی، سطح باید طبق مشخصات فنی پروژه آماده شود. استاندارد ISO 8501-1 نیز روش طبقه بندی وضعیت زنگ زدگی و درجات آماده سازی سطح فولاد را مشخص می کند.
ناهمواری و تاب برداشتگی سطح
در بررسی فولاد، فقط ترک و زنگ زدگی مهم نیست.
تاب و اعوجاج نیز می تواند روی اجرای پروژه اثر بگذارد. برای مثال، یک عضو تاب دار می تواند باعث شود:
- هم راستاسازی دشوار شود
- مونتاژ زمان بیشتری ببرد
- اتصال دقیق نباشد
- نیاز به اصلاح در کارگاه ایجاد شود
- اجرای جوش دشوارتر شود
از دید پیمانکار، این موارد مستقیما روی زمان و هزینه اجرا اثر می گذارند.
رابطه کیفیت سطح فولاد با مقاومت و دوام سازه
یکی از اشتباهات رایج این است که کیفیت سطح را مستقیما معادل مقاومت فولاد بدانیم.
این دو موضوع یکی نیستند.
مقاومت مکانیکی فولاد بیشتر به خواص ماده، ترکیب شیمیایی، فرآیند تولید و ریزساختار مرتبط است. اما کیفیت سطح می تواند روی موارد زیر اثر بگذارد:
- دوام
- خوردگی
- کیفیت پوشش
- کیفیت اتصال
- شرایط جوشکاری
- شروع و رشد ترک در برخی شرایط
- وضعیت واقعی سطح مقطع در صورت خوردگی
بنابراین ممکن است دو قطعه یک گرید فولادی یکسان داشته باشند اما وضعیت سطح آنها متفاوت باشد.
تاثیر کیفیت سطح بر عملیات جوشکاری
کیفیت سطح در جوشکاری اهمیت دارد، اما تنها عامل کیفیت جوش نیست. وجود موارد زیر روی سطح می تواند شرایط جوشکاری را تحت تاثیر قرار دهد:
- روغن
- گریس
- رطوبت
- آلودگی
- زنگ زدگی شدید
- برخی پوشش ها
- پوسته های نامناسب
آماده سازی سطح مناسب می تواند شرایط بهتری برای اجرای اتصال فراهم کند. با این حال کیفیت جوش به عوامل دیگری نیز بستگی دارد:
- طراحی اتصال
- فرآیند جوشکاری
- پارامترهای جوش
- مواد مصرفی
- مهارت جوشکار
- شرایط محیطی
- بازرسی جوش
در استاندارد AWS D1.1/D1.1M نیز الزامات گسترده ای برای طراحی، ساخت، صلاحیت و بازرسی جوش سازه های فولادی در نظر گرفته شده است.
نقش کیفیت سطح در اجرای پوشش های محافظ
اگر فولاد قرار باشد رنگ یا پوشش ضدخوردگی دریافت کند، وضعیت اولیه سطح اهمیت زیادی دارد.
وجود آلودگی یا زنگ نامناسب می تواند کیفیت آماده سازی و عملکرد سیستم پوششی را تحت تاثیر قرار دهد. مهم ترین مواردی که قبل از پوشش باید بررسی شوند عبارتند از:
- پاکیزگی سطح
- نوع و میزان زنگ زدگی
- وجود پوسته های سست
- آلودگی روغنی
- روش آماده سازی
- میزان زبری مورد نیاز
- سازگاری سطح با سیستم پوشش
به همین دلیل در پروژه های صنعتی، آماده سازی سطح بخشی از فرآیند حفاظت از سازه محسوب می شود، نه یک کار جانبی.
روش های بررسی و کنترل کیفیت سطح فولاد
ما با ۴ روش سطح فولاد را برای انجام کارهای مختلف از ساده تا تخصصی بررسی می کنیم.
بازرسی چشمی
بازرسی چشمی اولین مرحله کنترل بسیاری از محصولات فولادی است. در این روش مواردی مانند موارد زیر بررسی می شوند:
- خوردگی
- ترک های قابل مشاهده
- خراش
- آسیب مکانیکی
- تاب
- وضعیت لبه ها
- وضعیت پوشش
بیشتر بخوانید: اهمیت فولاد به عنوان یکی از مواد اولیه صنعت ساختمان
کنترل ابعادی
در کنترل ابعادی، محصول از نظر اندازه و هندسه با مشخصات سفارش و استاندارد مربوطه مقایسه می شود. مواردی مانند:
- ضخامت
- عرض
- طول
- شکل مقطع
- تاب
- اعوجاج
در صورت نیاز اندازه گیری می شوند.
برای خریدار، این مرحله اهمیت زیادی دارد؛ چون حتی محصولی که سطح سالمی دارد، اگر از نظر ابعادی با نیاز پروژه هماهنگ نباشد، می تواند باعث مشکل در اجرا شود.
بررسی خوردگی
وقتی آثار خوردگی مشاهده می شود، باید مشخص شود که آیا فقط سطح تغییر رنگ داده یا از ضخامت فلز نیز کم شده است.
در موارد مشکوک، اندازه گیری ضخامت و بررسی دقیق محل آسیب می تواند اطلاعات بسیار مهم تری نسبت به مشاهده ظاهری ارائه کند.
آزمون مایع نافذ یا PT
آزمون PT برای شناسایی ناپیوستگی هایی که به سطح راه پیدا کرده اند کاربرد دارد.
این روش برای بررسی ترک های سطحی در قطعات و نواحی خاص می تواند مفید باشد.
برای خرید معمولی محصولات ساختمانی، استفاده از PT همیشه ضروری نیست و باید براساس ریسک و الزامات پروژه تصمیم گیری شود.
آزمون ذرات مغناطیسی یا MT
آزمون MT برای فولادهای فرومغناطیس در شناسایی برخی عیوب سطحی و نزدیک سطح کاربرد دارد.
این روش زمانی ارزش بیشتری پیدا می کند که وجود ترک یا ناپیوستگی در یک ناحیه حساس مطرح باشد.
بیشتر بخوانید: تفاوت فولاد کم کربن، متوسط کربن و پرکربن
آزمون جریان گردابی یا ET
جریان گردابی یکی از روش های الکترومغناطیسی برای بررسی برخی ناپیوستگی های سطحی و نزدیک سطح مواد رسانا است.
این روش بیشتر در فرآیندها و پروژه هایی کاربرد دارد که به کنترل تخصصی تر و سریع تر نیاز است.
نکات مهم هنگام خرید محصولات فولادی
خریدار حرفه ای قبل از تایید بار بهتر است فقط به فاکتور و قیمت نگاه نکند. موارد اصلی بررسی عبارتند از:
- کارخانه تولید کننده
- استاندارد محصول
- مشخصات فنی
- ابعاد و ضخامت
- وضعیت سطح
- میزان خوردگی
- وجود ترک
- تاب و اعوجاج
- آسیب حمل
- شرایط انبارش
- گواهی کیفیت در صورت نیاز
اشتباهات رایج در بررسی کیفیت سطح فولاد
ارزان ترین بار همیشه اقتصادی ترین بار نیست!محصولی که نیاز به اصلاح، آماده سازی یا دوباره کاری دارد، ممکن است در نهایت هزینه بیشتری روی دست پروژه بگذارد.
تصمیم درست باید بر اساس شدت عیب و کاربرد واقعی محصول گرفته شود.
- هر زنگ زدگی را نشانه فولاد بی کیفیت دانستن
زنگ سطحی با خوردگی عمیق تفاوت دارد.
- توجه فقط به ظاهر براق
سطح براق، جایگزین مشخصات فنی و کنترل کیفیت نیست.
- نادیده گرفتن کاهش سطح مقطع
کاهش ضخامت ناشی از خوردگی می تواند موضوعی کاملا متفاوت از تغییر رنگ باشد.
- بی توجهی به ترک های مشکوک
ترک باید با توجه به نوع، محل و شدت آن بررسی شود.
- خرید فقط براساس کمترین قیمت
هزینه واقعی خرید ممکن است با هزینه اولیه تفاوت داشته باشد.
- بی توجهی به شرایط انبارش
رطوبت و محیط نامناسب می توانند وضعیت سطح فولاد را تغییر دهند.
- کنترل نکردن ابعاد و تلرانس
محصول سالم از نظر ظاهری، اگر از نظر هندسی نامناسب باشد، همچنان می تواند برای پروژه مشکل ایجاد کند.
- رد کردن محصول بدون بررسی فنی
هر عیب ظاهری به معنی غیر قابل استفاده بودن محصول نیست.
بیشتر بخوانید: دلایل ترک خوردگی آهن آلات هنگام جوشکاری
جمع بندی
در بازار آهن، خرید حرفه ای یعنی بدانیم بابت چه محصولی پول می دهیم و همان محصول را با چه کیفیتی تحویل می گیریم.
برای بررسی و مقایسه محصولات فولادی مورد نیاز پروژه نیز می توان قیمت و مشخصات محصولات را در دیجی آهن بررسی کرد و تصمیم خرید را براساس مجموعه ای از معیارهای فنی و اقتصادی گرفت.
