123



Stránky připravuje:

Ing. Jaromír Lukášek, CSc.
lukasek@welding.cz

Aktualizováno: 10/05/2007

00_1-4 Svařování vysoko legovaných ocelí

Kromě dosavadních známých oblastí použití nerezavějících a kyselinovzdorných ocelí v chemickém průmyslu se vysokolegované oceli s Cr jako hlavním legovacím prvkem osvědčují zejména tam, kde působí vysoké odstředivé síly současně s korozními účinky. Používají se např. při výrobě kol Peltonových turbin, kde jsou lopatky buď svařené z odlitků nebo se vyrábějí navařováním s odpovídající kvalitou návarů. Jako základní materiály se používají hlavně kované a odlévané dílce z měkké martenzitické oceli s 13% Cr a 4% Ni. V obou případech pak následuje svařování. Vzhledem k vysokým nárokům jsou třeba vždy zkušební vzorky a nedestruktivní přezkoušení.

V této souvislosti jsou komentovány pozitivní zkušenosti s předpisy, které byly zpracovány speciálně pro Peltonova kola. Pro spojovací svařování kovaných částí a odlitků je předepsáno přezkoušení podle EN 288-3, přičemž zkušební kus tvarem i velikostí odpovídá střední části lopatky.
V rámci zajištění kvality zahrnují prováděné nedestruktivní zkoušky vizuální kontrolu, zkoušku vtlačením, zkoušku magnetickým práškem a zkoušku ultrazvukem. Pokud zkoušky ultrazvukem dávají nejasné výsledky, je třeba provést zkoušku prozářením při otočení o 90o.

Kromě nové výroby se pojednává i o opravářském svařování turbin, které byly vyrobeny z 13%ní Cr-oceli. Lopatky Kaplanových turbin vyrobené v padesátých letech mohou vykazovat sníženou plasticitu, nízké hodnoty vrubové houževnatosti a velký počet metalurgických nehomogenností. V dalším článku je proto navrženo tepelné ošetření, jehož úlohou je zvýšení pevnosti na únavu. Výsledky, které autoři provedli, potvrzuje zvýšení vrubové houževnatosti. Naproti tomu jednostranně provedené návary nevykázaly žádné významné zvýšení pevnosti na únavu. Z toho důvodu se pro další šetření doporučuje navařování ze všech stran.

Jsou popisovány výsledky zkoušek MIG-svařování do úzké mezery trub (322 mm/14,6 mm) z martenzitické oceli s 13% Cr za pomoci orbitální techniky. Použito bylo MIG-svařování s pulsním obloukem a ochranným plynem 99,5% Ar a 0,5% CO2. Kromě optimální přípravy hran byly pozorně sledovány i příznivé svařovací polohy a svařovací parametry. Autor se zabývá popisem zařízení i možnými vadami a dává pokyny pro jejich předcházení.

Další práce je věnována navařování jako opravářské technologii pro regeneraci těsnicích ploch na primárních kolektorech parních generátorů typu VVER 440. Jsou popisovány důležitá kritéria pro navařování. Přitom je popsána speciálně vyvinutá svařovací technologie určená pro základní materiál 08Ch18N10T (odpovídá ca 1.4541, X6CrNiTi18-10) a přídavný materiál Sv08CH14N8S3B (18Cr12NiMoNb a 70Ni20CrNb). V této souvislosti byly vyšetřovány i technologické možnosti pro opravy pomocí WIG-navařování. Nejdůležitějším kritériem je přitom homogenita návaru a jeho odolnost proti nožové korozi, mezikrystalické korozi a korozi z napěťových trhlin.

K hlavním požadavkům na korozivzdorné a kyselinovzdorné ocele patří korozní odolnost. Již brzy po uvedení do provozu jedné čistírny vody se objevily na svařovaných rourách z X5CrNi18-10 známky koroze a průlomy v oblasti svaru. Spoje na rourách (tl. stěny 2 až 3 mm) byly svařeny metodou WIG přídavným materiálem SG X5CrNiNb19-9. Vyšetřování vad ukázalo, že za to mohou hrubé chyby, především nedostatečné provaření, přesazení hran a chybějící ochrana kořene pomocí formovacího plynu.

Jak ukazuje svářečská praxe, je třeba věnovat mimořádnou péči dodatečnému ošetření svarových spojů vysoko legovaných ocelí. Toto ošetření musí být vykonáno zejména s ohledem na možné korozní škody. V článku jsou popsána v současné době užívaná ošetření povrchu, kterými jsou tryskání, kartáčování, moření a elektroleštění. Společná nevýhoda těchto metod spočívá v tom, že se musí materiál s povrchu odstranit, a tím se mění struktura povrchu a částečně i složení. Alternativní metodou je reoxidace povrchu. Při tomto způsobu se s povrchu odstraní pouze cizí atomy. Nabíhací barvy v oblasti svarových spojů mohou být odstraněny bez poškození povrchu. Slouží k tomu zdroje stejnosměrného proudu s definovaným výkonem a elektrolyty, které neobsahují nitráty, fluoridy a chloridy.

Pro zvýšení funkční účinnosti proti korozi a opotřebení jsou dílce často opatřovány tvrdými metalickými vrstvami. Tyto vrstvy se mohou vytvořit navařováním nebo žárovým nástřikem. Cílem výzkumu vlivů žárového stříkání a k tomu užívaných legur na tvrdost vytvořených vrstev je určování odolnosti proti opotřebení při styku kov na kov. Jako základní materiál se kromě martenzitických uhlíkových ocelí používají zejména vysoko legované ocele. Při tom jsou vyšetřovány kromě postupů tepelného ošetření hlavně vlivy Mo-, Ni- a V-karbidů na tvrdost vytvářené vrstvy.

Kromě žárového stříkání se pro změny povrchových vlastností hodí především navařování. Je popsána technologie pancéřování vnitřních stěn 16 mm tlustých rour z jemnozrnné ocele S355J2N vysoko legovaným přídavným materiálem. Jemnozrnná ocel se používá především v průmyslu keramiky. Na základní materiál se navařuje ve dvou vrstvách, první vrstva přídavným materiálem s vyšším obsahem Cr a Ni, druhá se sníženým obsahem Cr asi o 2% a Ni o 1%. Spojení dvou rour vyrobených tímto způsobem se uskutečnilo při použití speciální přípravy hran přizpůsobeným kladením vrstev a vhodným přídavným materiálem.

Vyhodnocení mezinárodní odborné literatury s těžištěm svařovacího zpracování vysoko legovaných ocelí ukázalo, že v r. 2000 bylo středem pozornosti méně prací na vývoji nových svařovacích přídavných materiálů, ale více na přizpůsobování, výběru a dalším vývoji již existujících s přihlédnutím k hospodárnosti, bezpečnosti a kvalitě svářečské výroby. Rozsah použití vysoko legovaných trubičkových drátů v kovozpracovatelském průmyslu roste. Trubičkové dráty mají ve srovnání s plnými dráty řadu předností - odtavovací výkon, svařovací rychlost, zpracovatelnost a bezpečnost procesu. Uvést je třeba i malé náklady po svaření - bezvrubé hladké spoje, bezrozstřikový proces, menší smrštění při vyšších rychlostech, nižší podíl oprav a lepší vzhled svarů. Ekonomické přednosti pro uživatele vznikají i užíváním cenově výhodnějších plynů a jejich nižší spotřebou. Tyto zkušenosti se potvrdily i při použití trubičkových drátů typu R a P podle DIN EN 12073 při výrobě zařízení chemicky odolných. Vysoko legované trubičkové dráty jsou dnes použitelné pro všechny používané nerezavějící Cr-Ni a Cr-Ni-Mo materály včetně jejich kombinací a plátovaných svarů.

Nově vyvíjené vysoko legované materiály kladou nové nároky zejména na používané ochranné plyny. Další práce je věnována těmto problémům. V rostoucím rozsahu se u těchto materiálů, zejména u duplexních ocelí a superaustenitů, používá jako legovací prvek dusík. Zde nastupuje speciální složení ochranného plynu pro kořenové housenky. Těžištěm v této souvislosti je použití vodíku v ochranném plynu.

Duplexní a superduplexní ocele se ve srovnání s austenitickými Cr-Ni-ocelemi stále více používají v případech, kde jejich vyšší pevnost a korozní odolnost zaručuje řadu ekonomických i užitných předností. Sem patří např. stavba speciálních plavidel a stavba mořských technických zařízení. Jako příklad je uvedeno použití ocele X2CrNiMoN22-5-3 (1.4462) a její svařovací zpracování při výrobě chemického tankeru.

Pro chlazení vrtacích tyčí na jednom australském ropném poli se používají podmořské tepelné výměníky. Výběr vhodných materiálů ukázal, že daným korozním podmínkám nejlépe vyhovuje superduplexní ocel s asi 25% Cr. Náročnost podmínek způsobuje tropická mořská voda jako vnější medium a H2S spolu s chlorovými sloučeninami jako vnitřní medium. Za pomoci provozních zkoušek a velkého množství destrukčních i nedestrukčních zkoušek včetně korozních byla vyvinuta svařovací technologie při použití obdobného přídavného materiálu s 25% Cr.

Zejména při MIG-svařování superduplexních ocelí hraje optimalizace svařovacích parametrů rozhodující roli pro zabezpečení mechanicko-technologických vlastností a korozní odolnosti svarových spojů. Byly vyšetřovány vlivy složení ochranného plynu, vedení tepla a přechodu materiálu na vlastnosti svarového kovu pomocí návarů na lité desky z materiálu GX3CrNiMoCuN26-6-3 (1.4515) při použití obvyklých drátů typu 25-10-4. Je zajímavé, že nebyly prokázány žádné významné závislosti vrubové houževnatosti na příkonu tepla. Klesající hodnoty vrubové houževnatosti byly naopak zjištěny s růstem impulsního proudu při MIG-svařování. Houževnatost a obsah kyslíku ve svarovém kovu byly nejpříznivější pokud se k argonu přidával výhradně dusík.

Zpět na Vývojové tendence



logo welding.cz