123



Stránky připravuje:

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

Aktualizováno: 10/05/2007

02_1-2 Svařování nelegovaných a nízkolegovaných ocelí

V rámci základního svařovacího výzkumu bylo zjišťováno, do jaké míry lze nahradit dosud obvyklé podélné svařování pod tavidlem tlustostěnných trub velkého průměru (vedení pro přepravu oleje a plynu, konstrukční roury pro oblast vnější techniky a větrných elektráren) efektivně a hospodárně elektronovým svařováním. Šetření se konalo na pěti různých jemnozrnných ocelích podle norem API SL s různou tloušťkou stěny (API 5L-X52 s tl. 11, 25 a 35 mm; API 5L-X65 s tl. 40 mm a ASME SA516-60 s tl. 11 mm). Jako alternativa ke svařovánání pod tavidlem se zkoušelo elektronové svařování, elektronové svařování s přídavným drátem (metalurgické ovlivňování spoje, překlenování spáry), dále kombinace elektronového svařování (EB) a svařování pod tavidlem (UP) (Y-spára). Na základě srovnání se ukázalo, že elektronové svařování je nejhospodárnější metoda jak svařovat podélné spoje tlustostěnných trub. Je však otázka, zda u všech materiálů pro trouby vyhoví mechanicko-technologické vlastnosti svarových spojů. Jestliže z kvalitativního hlediska bude nutná alespoň jedna krycí vrstva svařováním pod tavidlem, pak se doporučuje kombinace způsobů EB-UP jako nákladově nejpříznivější alternativa ke svařování pod tavidlem.

Další práce se zabývala zdroji vodíku, mechanismem tvorby trhlin a možnostmi, jak posuzovat sklon ke vzniku trhlin. Byla zaměřena na ohrožení tvorbou trhlin vlivem vodíku u trub určených pro přepravu kyselých médií s vysokým podílem sirovodíku (H2S) a oxidu uhlíku (CO2). S ohledem na vznik trhlin nehrají bezvýznamnou roli metalické vměstky a jejich formy. Tam vzniká oblast koncentrace napětí, která může vést k plastickým deformacím a - pokud se překročí místní pevnost - k trhlinám z vodíku. Vměstky mohou být dále příčinou vzniku nepravidelnosí v tahovém poli. Zdrojem vodíku v potrubích je vlhký sirovodík. Pro jeho pronikání do materiálu lze formulovat dva způsoby:
- reakce elektrochemické koroze
- procesy adsorbce a chemisorpce atomárního vodíku.
Relativní oblasti trhlin a jejich relativní délka, povrch a šířka se určují pomocí ultrazvuku a metalografie, aby se posoudil sklon ke vzniku trhlin.

Další práce informuje o vlivu vodíku a tahových pnutí na mechanické vlastnosti pásů a spirálně svařovaných trub z ocelí G233, L360, 1.415MB, P460NL1, dále 1.450MB (X65) a 1.485MB (X70). Zkoušky se uskutečnily na speciálním pokusném zařízení za podmínek koroze tahových trhlin (působení vodíku v elektrolytu při současném vystavení vnějšímu napětí). Ukázalo se, že sklon k tvorbě trhlin z vodíku a k s tím souvisejícímu zkřehnutí u vyšetřovaných ocelí se dá téměř vyloučit, jestliže je obsah uhlíku pod 0,1% a obsah síry pod 0,002%. Odolnost proti vzniku trhlin z vodíku se posuzovala podle normy NACE TMO 284-87 se směrnými hodnotami CSR (crack sensitivity ratio), CLR (crack length ratio) a CTR (crack thickness ratio).

Na svařovacích dnech v Duisburgu bylo informováno o stavu vývoje přídavných materiálů. Použití plných drátů s průměrem od 1,0, resp. 1,2 mm s rychlostí nad 15 m/min vyžaduje velmi vysokou kvalitu drátů. Důležitou charakteristikou kvality jsou povrchová úprava, dresování a zkrucování. Zkrucování nesmí činit u cívek s průměrem nad 200 mm více než 50 mm.

K tématu "Vývoj ochranných plynů pro vysoko výkonové svařování" se ukázalo, že přimíchávání hélia z hlediska tepelného přenosu od oblouku do základního materiálu působí příznivě. U směsného plynu M2 činí maximální objemový podíl 30% He. Podíl CO2 nesmí překročit 10%. Při MAG-vysoko výkonném svařování se nezjistilo, že by odtavování drátu představovalo z hlediska ovládání procesu problém. Teplo z oblouku se na základní materiál přenáší tak, že se i při zvýšených svařovacích a ochlazovacích rychlostech vytvoří vyvážená tepelná bilance. Jen tak se dosáhnou dobré podmínky tuhnutí, bezvrubé přechody a vyhovující odplynění svarového kovu. Jelikož se strany plynu je vlivem CO2 tepelná bilance ovlivňována, směřuje trend ke směsím plynů s nízkým obsahem CO2, zkoušelo se přimícháváním hélia kompenzovat chybějící tepelný přenos od oblouku k materiálu.
Na dalších dnech bylo diskutováno použití plných a trubičkových drátů při MAG-svařování. Podle druhu plnění byly vymezeny oblasti použití trubičkových drátů:
- kovový prášek: pro roboty ve vícevrstvé technice s hlubším průvarem ve srovnání s bazickým a rutilovým plněním.
- rutil: v nucených polohách, u koutových svarů s malou výškou.
- bazický: pro tažnost při nízkých teplotách, u tlustších dílů a ocelí vyšší pevnosti.

Pokud se vychází ze způsobu výroby, je při tvářením uzavíraných trubičkových drátech nebezpečí příjmu vodíku během skladování vyšší než při trubičkových drátech tažených bezešvě; masivní dráty jsou z tohoto pohledu méně problematické.
S ohledem na parametry, druh oblouku a způsob přenosu kapek lze rozdíly mezi plnými a trubičkovými dráty definovat takto:
- u všech trubičkových drátů je oblast sprchového přenosu větší; je to na základě vyšší hustoty proudu v menším průřezu vodiče (trubička) již při nízkých velikostech proudu. Oblast přechodového oblouku spojená s tvorbou kapiček se tím posouvá
- ve srovnání s koncentrovaným obloukem u plných drátů je oblouk u trubičkových drátů širší.
- krátký oblouk se u trubičkových drátů zpravidla neužívá
- trubičkové dráty s kovovým práškem je možno užívat i při pulzním oblouku
Rozdíly v dosažitelných svařovacích rychlostech lze přičíst na vrub oblasti použití a nejsou dány generelně.

Při MSG-vysoko výkonovém svařování se ve středním výkonovém rozsahu ukazuje svařování páskovou elektrodou procesně spolehlivá alternativa k jednodrátovému i vícedrátovému svařování. Svařování páskem pomocí robotů je ztíženo nízkou tuhostí ve vzpěru přídavného materiálu, čímž je manipulace s hadicovým svazkem významně ovlivněna. V očekávání těchto problémů se doporučuje upevnit hadicový svazek a robotem manipulovat svařovaným dílem. Za těchto podmínek se svařování páskem v ochranné atmosféře osvědčuje (pásek G4Si1, rozměry 4x0,5 mm) jako robustní dobře ovladatelný svařovací proces pro přeplátované a T-spoje na plechu tloušťky 2 až 4 mm v kvalitě S315. Dosažitelné svařovací rychlosti jsou závislé na šířce spáry a leží o 30 až 50% nad hodnotami dosažitelnými dráty s kruhovým průřezem. Náklady na páskové elektrody jsou však zatím výrazně vyšší. To však může být pro výběr vhodného procesu pro konkrétní svařovací úlohu rozhodující. Páskové elektrody se vyrábějí válcováním z plných resp. trubičkových drátů a jsou proto dosažitelné v nejrozmanitějším metalurgickém složení.

Plazmové obloukové pájení poskytuje při spojování pozinkovaných jemných plechů úzké spoje s malou deformací a s jen nepatrným zplyňováním zinkové vrstvy. Proces je bez rozstřiku, dovoluje vysoké rychlosti pájení a překleňování spár. Protože dosud obvykle používané plazmové pájení se studeným přídavným drátem vykazuje nevýhody, které se promítají do kvality spoje, prověřuje se varianta procesu s přídavným drátem vedoucím proud, při kterém se zemnicí pól připojuje na materiál. Tím se nejenom přesně definují konstantní hodnoty v proudovém okruhu, ale vlivem odporového ohřevu volného konce drátu je možno o 5 až 10% snížit velikost proudu, a tím i tepelné zatížení dílu a jeho deformaci. Použití přídavného drátu o průměru 1,6 mm v kvalitě SG-CuSi3 při plně mechanizovaném pájení lemových a rohových spojů na 0,8 mm tlustém galvanicky pozinkovaném plechu ZstE180ZE75/75 při ohraničené šířce spáry (do 0,2 mm) umožňuje vysoké rychlosti pájení (do 2 m/min). Spáry do 2 mm jsou při odpovídající úpravě parametrů překlenutelné; potřebný vyšší objem spoje však přináší vyšší tepelný příkon, což může vést k poškození zinkové vrstvy na zadní straně. Na příkladě výroby okenních a dveřních rámů byly otevřeny nové perspektivy pro pájení kovů v inertní atmosféře v kovovýrobě. Místo doposud užívaného postupu, kdy se ocelové profily nejprve svaří a pak zinkují, přechází se dnes k metal-pájení v inertní atmosféře pozinkovaných ocelových profilů. Jako elektrody se používají dráty SG-CuSi3 a jako ochrana čistý argon. Pájené spoje splňují podmínky kvality.

Zpět na Vývojové tendence



logo welding.cz