123



Stránky připravuje:

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

Aktualizováno: 10/05/2007

01_1-4 Svařování vysokolegovaných ocelí

Vysoko legované chrom-niklové ocele a niklové slitiny se vyznačují vysokou odolností proti koroznímu prostředí. Tato odolnost je výsledkem ochranné pasivní vrstvy z kovových kysličníků, které se vytvářejí na povrchu při obsahu chromu nad 13%. Při svařovacím zpracování těchto ocelí nabíhají v oblasti kořene svaru barvy, které v závislosti na způsobu svařování a na ochranném plynu mohou být od žluté až po intenzivně modrou. Vlivem jejich vzniku klesá částečně korozivzdornost chromniklových ocelí v tepelně ovlivněném pásmu, takže při technickém použití svařovaných dílců představují velký problém.

Nabíhací barvy při svařování vznikají zvláště na dílcích při ne zcela optimální ochraně plynem a nelze je vždy plně odstranit. Byla zkoumána otázka, do jaké míry lze tyto zabarvené oblasti ještě tolerovat, zejména při svařování potrubí a nádob. Pravidla obsahují často rozdílná zjištění. Pozornost byla zaměřena na tvorbu a náběh barev,na korozní chování zabarvené oblasti, na vliv plynu a na charakteristiku žluté barvy. Jak ukazují výsledky, nelze v současné době vyslovit všeobecně platná pravidla, při kterých ochranných médiích lze ještě garantovat vyhovující ochrannou funkci.

Jedna práce se v této souvislosti zabývá korelací mezi poměrem chrom-železo v oblasti náběhových barev a potenciálem k bodové korozi ve slabé chloridové soli (pod 0,05 mol/l). V této souvislosti byla použita elektronová spektroskopie ve spojení s hloubkovou analýzou profilu. Při tom ukázaly zejména zóny zabarvené červeně až červenohnědě vlivem jejich duplexní struktury a nejnižšího poměru chrom/železo v povrchové vrstvě nejnižší odolnost proti korozi. Bylo pozoruhodné, že při laserovém svařování se korozní minimum posunulo do oblastí zabarvených modře, protože vlivem výrazně nižších difuzních časů je vyrovnávání chromu v duplexních strukturách i při teplotách nad 700 oC silně omezené. Oblasti slabě žlutě zabarvené nejsou v korozní odolnosti ve všeobecnosti významně postižené. Vyšší obsahy zbytkového kyslíku v ochranném plynu vedou ke slámově žluté barvě a ke zřetelnému poklesu potenciálu proti bodové korozi. Pro předcházení korozních škod se ukazuje použití ochranných plynů jako nutné.

Aby se předešlo korozním škodám, je třeba při svařování zabránit vzniku náběhových barev. Stav techniky vyžaduje použití ochranných plynů, které zejména na korozně zatížené kořenové straně zabrání pronikání kyslíku z ovzduší a zabrání oxidaci povrchu. Při tom mezi technickými hledisky se nesmí zapomenout na obsah zbytkového kyslíku. Osvědčily se zde zejména argon a argonové směsi. Pro ochranu kořene se doporučuje dusík.

Další články referují nezávisle na sobě o vývoji při ochranných plynech pro vysoko výkonové svařovací procesy. Moderní plyny obsahují kromě podílu hélia také vodík, příp. dusík. Jako oblasti použití se uvádí svařovací zpracování austenitických a plně austenitických chromniklových ocelí, duplexních ocelí a niklových slitin.

Zejména duplexní licí materiály, které mají poměr ferit/austenit ca 1:1, vykazují vysokou pevnost, houževnatost a dobrou odolnost proti bodové a nožové korozi. Svařují se obvykle obloukem ručními obalenými elektrodami. Z důvodů hospodárnosti se i v SRN rozšiřuje svařování v ochranných plynech. Jsou popisovány svařovací zkoušky na deskách z licí duplexní oceli G-X3CrNiMoCuN26-6-3, které sloužily pro objasnění vlivu ručního obloukového svařování na vlastnosti spojové zóny a svarového kovu. Bylo zjištěno, že použití vyššího tepelného příkonu vede k vyšší tvrdosti a ke ztrátě na houževnatosti ve sledovaných oblastech. Dobré antikorozní vlastnosti základního materiálu nebyly ve svarových spojích dosaženy. Se zvyšováním přivedeného tepla poklesla odolnost proti korozi.

Elektronovým svařováním ve vakuu byly spojovány 22 mm tlusté plechy duplexní ocele X2CrNiMoN22-5-3. Jako přídavný materiál byly použity vkládané pásky ze stejného materiálu a z materiálu bohatého na chrom, příp. nikl. Po svaření a rozpustném žíhání byly svary posuzovány metalograficky a na rozložení prvků, a dále pak byly zjišťovány mechanicko-technologické vlastnosti a odolnost proti korozi. Bylo zjištěno, že použití páskových přídavných materiálů při velkých tloušťkách je příznivé. Zejména s přídavnými materiály bohatými na chrom a nikl v kombinaci s rozpustným žíháním bylo možno dosáhnout bezchybné vodivé spoje s dobrou pevností a korozní odolností. Popsaný způsob může v mnohých případech, zejména při větších tloušťkách, předstihnout konvenční obloukový způsob.

Je popsáno použití elektronového svařování při výrobě komponentů pro kosmickou loď Ariane 5. Jako materiál se při této velmi specializované aplikaci v oblasti pohonné jednotky horního stupně používají konvenční niobem stabilizované austenitické chromniklové ocele a dále niklové a kobaltové slitiny.
Kromě odolnosti proti korozi se pro nerezavějící austenitické ocele požaduje velká přesnost dílců. Svařované konstrukce musí být tvarově velmi přesně vyrobeny. I při optimálním výběru svařovacího procesu a postupu vznikají v konstrukcích deformace. Na základě zvýšeného pružného působení těchto materiálů při rovnání za studena je rovnání za tepla více než ekonomická alternativa s cílem co nejrychleji a šetrně k materiálu odstranit deformace od svařování. Z tohoto pohledu formuluje další práce kritéria, která je nutno při rovnání plamenem respektovat. Je uvedeno deset pravidel pro praxi, která zaručují, že přes tepelné ovlivnění nenastanou žádné změny ani ve struktuře ani ve stavu povrchu.

Pro svary na nerezavějících ocelích je samozřejmým předpokladem stejně dobrá korozivzdornost základního materiálu a svarového kovu. Při tom patří k pravidlům tavného svařování s přídavným materiálem, aby tento materiál byl vzhledem k základnímu stejný nebo velmi blízký. Především při MAG- a MIG-svařování má výběr ochranného plynu významný vliv na korozivzdornost svarového spoje. Čím vyšší je obsah kyslíku v plynu, tím vyšší je oxidace svaru a především propal důležitých legovacích prvků.

Je podán přehled aktuálního stavu znalostí při výběru přídavných materiálů zejména s ohledem strukturu svarového kovu. Jako důležité kritérium stojí vždy nade vším záruka odolnosti proti korozi. Autor upozorňuje i na možné problémy, které mohou nastat při svařovacím použití takových přídavných materiálů. K nim patří např. podíl delta-feritu a odolnost svarového kovu proti trhlinám za tepla.

V těchto souvislostech osvětluje další práce současný stav znalostí o hodnocení vlivu delta-feritu a jeho prokazování ve svarovém kovu a v tepelně ovlivněném pásmu vysokolegovaných austenitických ocelí. Jsou popsány aktuální výsledky výzkumu, které byly získány srovnáváním obou metod používaných v SRN pro zjišťování sklonu k trhlinám za tepla (PVR- a MVT-test).

Kromě klasických obalovaných elektrod a svařovacích drátů roste v posledních letech používání drátů trubičkových. Důvodem tohoto růstu jsou snahy docílit kromě vysoké kvality i vyšší produktivitu práce. K největším spotřebitelům trubičkových drátů patří proto výrobci lodí a venkovní techniky.

Další práce ukazuje, že použití trubičkových drátů klade speciální nároky na svařovací zařízení. Především je třeba zohlednit potřebu vyšší energie, takže zdroj musí být dimenzován na vyšší zatěžovatel. Na rozdíl od plných svařovacích drátů pro nerezavějící ocele je možno použít trubičkové dráty se směsným plynem (Ar + 15 až 25% CO2) nebo s čistým CO2. Použití čistého argonu nebo směsi Argon-CO2 může způsobit vady, např. neúplný průvar, spoj bez převýšení nebo póry.

Zpět na Vývojové tendence



logo welding.cz