ترک هیدروژنی ازجمله عیوب جوشکاری محسوب می‌شود که اغلب در منطقه متأثر از حرارت جوشکاری (HAZ) رخ داده، کیفیت ناحیه جوشکاری شده را به‌شدت کاهش می‌دهد و می‌تواند خسارات جبران‌ناپذیری را به همراه داشته باشد؛ ازاین‌رو جلوگیری از بروز این‌گونه عیوب همواره دارای اهمیت بوده است. یکی از عوامل بروز این عیب ورود رطوبت به فلز جوش از طریق پوشش الکترود در هنگام استفاده از الکترودهای قلیایی در جوشکاری است. تولید الکترودهای مقاوم به رطوبت و رسیدن به ملزومات استاندارد AWS A5.1 همواره مدنظر شرکت‌های تولیدکننده الکترود بوده است. فناوری نانو و استفاده از نانوذرات در فرمولاسیون پوشش الکترودهای قلیایی یکی از راه‌های رفع این چالش می‌باشد.
شرکت صنعتی آما با تجهیزات ازمایشگاهی پیشرفته و متخصصین مجرب تولید کننده انواع مواد جوشکاری شامل: الکترودهای پوشش دار، فلاکس‌های زیرپودری، سیم‌های توپودری، سیم‌های توپر با آلیاژهای مختلف (پایه فولادی، پایه نیکل، پایه آلومینیوم) است. این شرکت جدیدترین محصول شرکت خود را با عنوان الکترودهای قلیایی مقاوم به جذب رطوبت تولید شده با تکنولوژی نانو به بازار عرضه کرده است.
این نوع از الکترودهای جوشکاری فولادهای کربنی و کم آلیاژ با بهره‌گیری از تکنولوژی نانو و با افزودن ماده‌ای با اندازه ذرات نانومتری به مواد تشکیل دهنده روکش الکترود تولید و به بازار عرضه شده است. ماده نانو افزوده شده با انجام پیوندهای شیمیایی، مقدار جذب رطوبت روکش الکترودهای قلیایی را بطور قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌دهد. این نوع الکترودهای مقاوم به جذب رطوبت در صورتیکه در محیطی با 80 درصد رطوبت و دمای 28 درجه سانتیگراد به مدت 9 ساعت قرارگیرند، مطابق با استاندارد AWS A5.1 و AWS A5.5 مقدار رطوبت جذب شده در روکش این الکترودها کمتر از Wt.% 4/0 است. این نوع از الکترودهای مقاوم به جذب رطوبت در صورت ارائه در بسته‌های Vacuum pack تا مدت 9 ساعت پس از باز شدن بسته نیاز به خشک مجدد قبل از جوشکاری و همچنین نیاز به قرار گرفتن الکترودها در آون (Oven) طی جوشکاری ندارند، به همین دلیل هزینه‌های اجرایی شامل انجام خشک مجدد الکترودها قبل از جوشکاری کاهش می‌یابد.
نمونه‌ای از محصولات تولیدی مقاوم به جذب رطوبت
یکی دیگر از مزایای الکترودهای با روکش حاوی ماده نانو، کاهش احتمال بروز ترک سرد هیدروژنی در صورت جوشکاری در شرایط صحیح است. به دلیل کاهش قابل توجه رطوبت در روکش الکترود و به دنبال آن کاهش هیدروژن در فلز جوش و در صورت انتخاب شرایط مناسب جوشکاری، عامل بروز ترک سرد هیدروژنی که همانا هیدروژن موجود در فلز جوش است، کاهش و یا از بین می‌رود. به همین دلیل هزینه‌های احتمالی و جبران ناپذیر ناشی از بروز ترک سرد هیدروژنی در تجهیزات جوشکاری شده با این الکترودها کاهش می‌یابد. این نوع از الکترودها در صنایع نفت و گاز، پتروشیمی، دفاع، سیمان در ساخت مخازن، جوشکاری لوله‌ها و تجهیزات مختلف، سازه‌های دریایی (Offshore) و جوشکاری فولادهای حساس و استحکام بالا (HSLA) کاربرد بسیاری دارند.
در کنار الکترودهای مصرفی برای فولادهای کربنی و کم آلیاژ از این مواد نانو نیز می‌توان در تولید الکترودهای جوشکاری فولادهای زنگ نزن استفاده کرد. افزودن این ماده به روکش الکترودهای قلیایی فولادهای زنگ نزن سبب کاهش رطوبت از روکش الکترود شده و باعث کاهش پاشش و بهبود عملیات جوشکاری و همچنین ایجاد جوش سالم و بدون حفره گازی در فولادهای زنگ نزن می‌شود.
فرآیند تولید این الکترودها دقیقاً مشابه تولید الکترودهای معمولی است با این تفاوت که یک مرحله به مراحل تولید اضافه شده و پس از کنترل مواد اولیه، ماده نانو مورد استفاده به مخلوط روکش الکترود افزوده شده و سپس تولید انجام می‌شود.
نانوذرات به‌عنوان نانوفیلر عمل کرده و منافذ موجود بر روی سطح پوشش الکترود را پر می‌کنند و درنتیجه از جذب رطوبت جلوگیری می‌کنند. جدول زیر میزان رطوبت موجود در پوشش یکی از انواع این الکترودها را در آزمون جذب رطوبت مطابق استاندارد AWS A5.1 نشان می‌دهد.
| الکترود E7018 با پوشش حاوی نانوذرات | الکترود E7018 با پوشش حاوی نانوذرات | الکترود E7018 با پوشش فاقد نانوذرات | الکترود E7018 با پوشش فاقد نانوذرات | نمونه |
| 3 | 4 | 3 | 4 | قطر (mm) |
| 0.16 | 0.17 | 1.23 | 1.62 | میزان رطوبت موجود در پوشش (%) |
نمودار ارائه شده در ادامه مطالب سرعت جذب پایین و مقدار جذب کمتر الکترودهای قلیایی مقاوم به جذب رطوبت تولید شده با تکنولوژی نانو (AMA1230FR) در مقایسه با الکترودهای معمولی (AMA1230F) را نشان داده است. تصاویر ظاهر جوش و مقطع عرضی جوش آزمون Teeken که در ادامه مطالب ارائه شده است بروز ترک سرد در HAZ و فلز جوش الکترود معمولی در مقایسه با الکترود مقاوم به جذب رطوبت را نشان می‌دهد.
نمودار جذب رطوبت الکترود معمولی و الکترود مقاوم به جذب رطوبت
