بررسی کاربردهای جوش لیزری در صنایع دریایی و نفت و گاز

جوش لیزری چیست و چگونه کار می کند؟

جوش لیزری فرآیندی پیشرفته برای اتصال قطعات فلزی و غیرفلزی است که در آن از پرتو لیزر برای ایجاد حرارت و ذوب موضعی استفاده می شود. لیزر به دلیل دقت بالا تمرکز انرژی بالا و سرعت فرآیند قابلیت های زیادی برای صنایع سنگین و پیچیده مانند صنایع دریایی و نفت و گاز دارد.
در این فرآیند پرتوی لیزر به نقطه ای مشخص تابیده شده و با انتقال انرژی به سطح قطعه مواد ذوب و سپس سرد می شوند که منجر به تشکیل اتصال محکم و یکنواخت می گردد.

قیمت دستگاه جوش لیزری

قیمت جوش لیزری به عوامل متعددی همچون توان لیزر فناوری به‌کاررفته برند سازنده تجهیزات جانبی و سطح اتوماسیون آن بستگی دارد. توان خروجی لیزر و نوع منبع تغذیه می‌تواند مستقیماً بر بازدهی و هزینه نهایی دستگاه اثر بگذارد؛ به‌طوری‌که مدل‌های پرتوان و با سرعت جوشکاری بالاتر معمولاً گران‌تر هستند. همچنین قابلیت‌های پیشرفته مانند سیستم‌های خنک‌کننده پیشرفته و کنترل دقیق عمق جوش قیمت را افزایش می‌دهد. بااین‌حال در فرایندهای تولیدی که به دقت بالا و کیفیت جوش قابل‌اعتماد نیاز دارند سرمایه‌گذاری در دستگاه‌های لیزری توجیه اقتصادی پیدا می‌کند و می‌تواند در طولانی‌مدت باعث صرفه‌جویی در زمان و هزینه‌های نگه‌داری شود.

اجزای اصلی سیستم جوش لیزری

1. منبع تولید لیزر : شامل لیزرهای فیبر دیود و CO۲.
2. هد جوشکاری : برای هدایت و تمرکز لیزر بر سطح قطعه.
3. کنترلر حرکت : سیستم های CNC یا رباتیک برای حرکت دقیق.
4. خنک کننده : برای حفظ دمای مناسب تجهیزات لیزر.
5. منبع تغذیه : تأمین انرژی برای تولید لیزر.
6. گاز محافظ : گازهایی مانند آرگون یا هلیوم برای جلوگیری از اکسیداسیون.

مزایای جوش لیزری در صنایع سنگین

مزایای جوش لیزری نسبت به سایر روش های جوشکاری بسیار است. این مزایا عبارت اند از:

• دقت و سرعت بالا : زمان تولید کاهش می یابد.
• کیفیت اتصال برتر : کاهش نقص های سطحی و ساختاری.
• امکان جوشکاری در محیط های سخت : عملکرد مؤثر در عمق دریا و محیط های گازی.
• کاهش نیاز به آماده سازی سطح : صرفه جویی در زمان.
• کاهش اعوجاج حرارتی : به دلیل ناحیه حرارت دیده کوچک تر.

تاثیر جوش لیزری بر محیط زیست

جوش لیزری با بهره‌گیری از پرتوهای متمرکز روشی نوین و سازگار با محیط زیست برای اتصال قطعات فلزی و غیرفلزی محسوب می‌شود. به دلیل دقت و تمرکز بالای اشعه لیزر میزان ضایعات فلز و مواد مصرفی کاهش یافته و آلودگی‌های ناشی از پاشش مواد و دود به حداقل می‌رسد. این امر هم به حفظ سلامت محیط زیست کمک می‌کند و هم کیفیت هوای کارگاه را بهبود می‌بخشد. از نظر ایمنی در تاثیر جوش لیزری بر محیط زیست و ایمنی کارگاه هرچند جرقه و دود کمتری تولید می‌شود اما استفاده از عینک‌ها و محافظ‌های ویژه در برابر پرتو لیزر برای جلوگیری از صدمات چشمی و پوستی ضروری است. همچنین توجه به استانداردهای فاصله‌گذاری و نظارت بر عملکرد دستگاه از اهمیت زیادی برخوردار است تا خطرات احتمالی کار با پرتوهای لیزری به حداقل برسد.

کاربردهای جوش لیزری در صنایع دریایی

در صنایع دریایی اتصال قطعات فلزی مستحکم در برابر فشار بالا آب شور و شرایط سخت محیطی اهمیت زیادی دارد.

موارد استفاده :

1. ساخت بدنه کشتی ها : استفاده از جوش لیزری برای ایجاد اتصالات یکنواخت و مقاوم.
2. تعمیر خطوط لوله دریایی : جوشکاری در محل با تجهیزات پرتابل لیزری.
3. جوشکاری اجزای زیردریایی ها : دقت بالای لیزر برای جوشکاری در فضاهای محدود.
4. ساخت توربین ها و پروانه های کشتی : جوشکاری با دقت بالا برای کارایی بهتر.

کاربردهای جوش لیزری در صنایع نفت و گاز

در صنایع نفت و گاز اتصالات مقاوم در برابر فشار و حرارت بالا ضروری هستند.

موارد استفاده :

1. تعمیر و ساخت خطوط لوله انتقال نفت و گاز : کاهش زمان توقف عملیات.
2. جوشکاری مخازن تحت فشار : اطمینان از عدم نشتی در اتصالات.
3. اتصال اجزای حفاری : جوش های دقیق برای عملکرد در شرایط سخت.
4. ساخت و مونتاژ سکوهای نفتی : تسریع در فرآیند ساخت و افزایش کیفیت اتصالات.

جدول مقایسه جوشکاری لیزری با روش های سنتی

ویژگی	جوشکاری لیزری	جوشکاری سنتی (قوس الکتریکی)
دقت اتصال	بسیار بالا	متوسط
زمان فرآیند	کوتاه تر	طولانی تر
عمق نفوذ	قابل تنظیم و دقیق	محدود
نیاز به آماده سازی	کم	زیاد
میزان اعوجاج	کم	زیاد
هزینه عملیاتی	بالاتر در ابتدا	پایین تر در ابتدا اما بیشتر در طول زمان

تجربه شخصی از خرید و استفاده از جوش لیزری

زمانی که تصمیم به استفاده از فناوری جوشکاری لیزری برای خطوط لوله نفتی در پروژه ای دریایی گرفتیم ابتدا تردید داشتم که آیا این تکنولوژی در محیط پرچالش دریا عملکرد مناسبی خواهد داشت یا خیر. پس از مشورت با متخصصان و تهیه دستگاه جوش لیزری فیبر شاهد مزایای فوق العاده ای شدیم. فرآیند اتصالات سریع تر بدون اعوجاج و با دقتی مثال زدنی انجام شد.
یکی از نکات جذاب این فناوری این بود که نیاز به آماده سازی سطح بسیار کمتر از روش های سنتی بود و همین موضوع هزینه های زمانی و مالی ما را کاهش داد.

استانداردهای بین المللی مرتبط با جوشکاری لیزری

در جوشکاری لیزری رعایت استانداردهای بین المللی برای تضمین ایمنی و کیفیت اتصالات الزامی است :

• ISO ۱۵۶۱۴–۱۱ : استاندارد جوشکاری لیزری مواد فلزی.
• AWS D۱۷.۱ : استاندارد جوشکاری لیزری در صنایع هوافضا.
• DNV-OS-C۴۰۱ : استاندارد جوشکاری در سازه های دریایی.

مثال های عملی از کاربرد جوش لیزری

1. پروژه های کشتی سازی در کره جنوبی : استفاده از فناوری جوش لیزری برای تولید انبوه بدنه های فلزی.
2. سکوهای نفتی در خلیج فارس : تعمیر سریع خطوط لوله با استفاده از دستگاه های جوش لیزری پرتابل.
3. تولید مخازن تحت فشار در کانادا : کاهش چشمگیر خطاهای جوش و افزایش بهره وری.

نکات فنی مهم در استفاده از جوش لیزری

• انتخاب نوع لیزر مناسب بر اساس ضخامت و جنس ماده.
• استفاده از گاز محافظ برای جلوگیری از اکسیداسیون.
• کنترل دقیق پارامترهای فرآیند مانند سرعت توان و عمق نفوذ.
• آموزش اپراتورها برای استفاده از تجهیزات پیشرفته.

نتیجه گیری

جوشکاری لیزری با دقت سرعت و کارایی بالا توانسته است انقلابی در صنایع دریایی و نفت و گاز ایجاد کند. این فناوری به عنوان جایگزینی مدرن برای روش های سنتی کیفیت جوشکاری را بهبود بخشیده و هزینه ها را کاهش داده است. استفاده از این فناوری در پروژه های بزرگ صنعتی به معنای افزایش بهره وری و کاهش زمان توقف تولید است.

منبع: عصر دنا

پرسش و پاسخ متداول

۱. جوشکاری لیزری برای چه موادی مناسب است؟
جوشکاری لیزری برای مواد فلزی مانند فولاد آلومینیوم و تیتانیوم مناسب است و در برخی موارد می توان برای مواد غیرفلزی نیز از آن استفاده کرد.

۲. آیا جوشکاری لیزری برای محیط های زیر آب هم کاربرد دارد؟
بله با استفاده از تجهیزات خاص و پرتوهای لیزر فیبر امکان جوشکاری در محیط های زیر آب نیز وجود دارد.

۳. هزینه استفاده از جوشکاری لیزری چقدر است؟
هزینه اولیه دستگاه های جوش لیزری بالا است اما با توجه به کاهش زمان تولید و افزایش کیفیت جوش در بلندمدت هزینه ها کاهش می یابد.