دلایل «پوکی جوش» (Weld Porosity)

۱) تعریف و مکانیزم کلی

«پوکی» به حفره‌های گازی محبوس در فلز جوش گفته می‌شود که هنگام انجماد، از محلولِ مذاب جدا می‌شوند و فرصت خروج پیدا نمی‌کنند. منشأ اصلی گازهای مسئله‌ساز معمولاً نیتروژن، اکسیژن و هیدروژن است؛ جذب این گازها در حوضچه و آزادسازی‌شان حین انجماد، پُکی ایجاد می‌کند. حتی نفوذ بسیار اندک هوا به محافظ گازی (حدود ۱٪) می‌تواند پُکی پخش‌شده ایجاد کند و بالاتر از ~۱٫۵٪ معمولاً به «پُکی سطح‌بر» منجر می‌شود—علت‌های کلاسیک: نشتی مسیر گاز، دبیِ بیش‌ازحد و ایجاد تلاطم، باد و زاویه نامناسب تورچ. 

۲) تفاوت متالورژیکیِ مهم: فولاد در برابر آلومینیوم

• فولادها: پُکی بیشتر از ورود هوا (N₂/O₂) و اکسیدها/آلودگی‌ها ناشی می‌شود؛ بنابراین کیفیت محافظت گازی و زدودن آلودگی‌ها (زنگ، روغن، رنگ و…) تعیین‌کننده است. 
• آلومینیوم: عاملِ بحرانی هیدروژن است؛ حلالیت H در آلومینیومِ مذاب نسبت به جامد بالاتر است و با انجماد، H اضافی به شکل حفره جدا می‌شود. به همین دلیل، در GMAW/GTAW آلومینیوم حساسیت به رطوبت/هیدروکربن‌ها بسیار بالاست. 

۳) گونه‌شناسی پوکی (برای تشخیص علّت از روی الگو)

• پوکی پخش‌شده (Distributed Porosity): دانه‌ریز و پراکنده در طول پاس—غالباً «نفوذ هوای اندک» یا محافظت ناپایدار. 
• پوکی خوشه‌ای (Cluster Porosity): تجمع موضعی از حفره‌های ریز—معمولاً آلودگی/رطوبت موضعی در سیم، سطح یا وقفهٔ مقطعی در شیلدینگ. (در ISO 5817 خوشه‌های «سیستماتیک» مجاز نیستند.) 
• پوکی خطی/«کِرم‌راهی» (Wormhole/Piping): حفره‌های کشیده (گاهی با نقش «هیرینگ‌بون» در رادیوگرافی)—نشان‌دهندهٔ تولید گاز زیاد (آلودگی شدید، رنگ/پرایمر ضخیم، یا محیط‌های شکاف‌دار مثل اتصال T با دوطرفه‌کاری). در FCAW-G متداول‌تر است. 

۴) ریشه‌یابی علل—به‌تفکیک محورهای مهندسی

A) محافظت گازی و تجهیزات گاز

• نفوذ هوا: نشتی شیلنگ/اتصالات، دبی خیلی زیاد (تلاطم و مکش هوا)، زاویهٔ تورچ که شیلد را می‌شکند، باد/جریان هوا در سوله. راهکار: تست نشت، تنظیم دبی متناسب با نازل و فاصله، بهبود «پوشش» با انتخاب کاپ/دفیوژر مناسب و حذف باد. 
• کیفیت/ترکیب گاز: گاز کم‌خلوص یا مخلوط نامتناسب می‌تواند اکسیژن/CO₂ مؤثر بر اکسیداسیون را بالا ببرد؛ در آلومینیوم، آرگون خالصِ خشک استاندارد است. 

B) آلودگی‌های سطح و مصرفی‌ها

• روغن/گریس، زنگ، پوسته نورد، رنگ و پوشش‌های غیراستاندارد (مخصوصاً روی و پرایمر ضخیم): هم تولید گاز می‌کنند، هم خروج گاز را به‌دام می‌اندازند—در T-جوینت‌ها خطر حبس بیشتر است. راهکار: تمیزکاری تا فلز براق، کنترل ضخامت پرایمر طبق توصیه سازنده. 
• رطوبت در الکترود/فلاکس/سیم یا روی قطعه: منشأ H و پوکی (و در FCAW، «کرم‌راهی»). نگهداری خشک طبق دستور سازنده (اِون/گرم‌خانه برای الکترودهای کم‌هیدروژن، خشک‌کردن فلاکس SAW). 

C) پارامترها و تکنیک

• طول قوس زیاد، ولتاژ/جریان نامتناسب، سرعت حرکت نامناسب: قوس بلند و داغ، تلاطم/اکسیداسیون را تشدید می‌کند؛ توقف‌های طولانی روی حوضچه خروج گاز را سخت می‌کند. راهکار: پیروی از WPS/PQR و پنجرهٔ فرآیندی مصرفی. 
• FCAW-G: stickout ناکافی/زیاد، رطوبتِ هستهٔ فلاکس، یا دبی نامتناسب → الگوی «wormhole». تنظیم CTWD، خشک‌کردن سیم/محیط، و پایدارسازی شیلد. 

D) طراحی اتصال و محدودیت خروج گاز

شکاف‌ها/حفره‌های گیرانداز (مثلاً زیر لبهٔ قائم اتصال T با جوش دوطرفه) مستعد حبس گازند؛ در چنین هندسه‌هایی حساسیت به آلودگی و پرایمرِ ضخیم بسیار بالاست. 

۵) تشخیص و پذیرش (NDE/کُد)

• RT در تشخیص پوکی بسیار کاراست: شکل کرویِ پوکی‌های معمول و الگوی «هیرینگ‌بون» برای wormhole راهنماست. 
• ISO 5817:2023 حدود پذیرش برای سه سطح B/C/D را بر اساس اندازهٔ منفرد، مساحت تجمعی در یک دایره، و طول پوکی خطی تعیین می‌کند؛ «خوشهٔ سیستماتیک» صراحتاً مردود است. (برای پروژه‌ها، به WPS/کُد اختصاصی کارفرما رجوع کنید.) 

۶) نکات اختصاصی فرآیندی (جمع‌بندی سریع برای کارگاهی‌ها)

• GMAW (MIG/MAG): دبیِ خیلی کم → پوشش ناکافی؛ خیلی زیاد → تلاطم و مکش هوا. نازل/کاپ تمیز، فاصلهٔ مناسب تا کار، زاویهٔ تورچ ۱۰–۱۵°، و گاز خشک/پاکیزه را جدی بگیرید. 
• GTAW (TIG): آلودگی سطح/فیلر، آلوده‌شدن تنگستن، پیش‌جریان/پس‌جریان ناکافی و کیفیت گاز → پُکی. برای آلیاژهای حساس (Ti/SS)، کیفیت شیلد و باک‌پرج حیاتی است. 
• FCAW-G: رطوبت فلاکس، stickout نامناسب، باد خفیف و پارامترهای خارج از پنجره → «wormhole». 
• SAW: رطوبت/آلودگی در فلاکس و پوشش ناکافیِ فلاکس روی حوضچه از علل پرتکرار پوکی هستند؛ خشک‌کردن و انبارداری استانداردِ فلاکس ضروری است. 
• آلومینیوم: هر منبع H (رطوبت هوا/سطح، حلال‌ها/هیدروکربن‌ها، وایر/لاینر آلوده) را حذف کنید؛ آرگون خشک و تمیزکاری مکانیکی/شیمیایی بلافاصله پیش از جوش. 

۷) چک‌لیست کنترل ریشه‌ای (Root Cause → Action)

• گاز و مسیر شیلد: تست نشتی، بازبینی فشار/دبی، کوتاه‌کردن مسیرهای بلند/متخلخل، حذف باد موضعی، انتخاب کاپ مناسب. 
• مصرفی‌ها:
  • SMAW: نگهداری الکترودهای کم‌هیدروژن طبق توصیهٔ سازنده (اِون/دما/زمان).
  • FCAW/SAW: خشک‌کردن/انبارداریِ فلاکس؛ وایر خشک و عاری از زنگ/روغن. 
• سطوح و آماده‌سازی: تمیزکاری مکانیکی + حلالِ بدون باقی‌مانده؛ کنترل ضخامت پرایمرهای焊‌پذیر طبق دیتاشیت. 
• پارامترها: طول قوس کوتاه و پایدار، سرعت حرکت کافی برای خروج گاز، و رعایت پنجرهٔ WPS/دیتاشیت (ولتاژ/جریان/CTWD). 
• طراحی جوینت و توالی پاس‌ها: مسیر خروج گاز را مسدود نکنید (به‌ویژه در T-جوینت‌ها و پرایمرهای ضخیم).