Schvaľovanie postupov zvárania kovových materiálov WPQR

ODBORNÉ ČLÁNKY AKCIEzváranie superduplexných nehrdzavejúcichocelí a vyššiu produktivitu,ktorú možno dosiahnuť pridávanímstudeného drôtu.2.1 Podrobné informácieo zváraní a skúškachV rámci výskumu bol zhotovený zvarplechov superduplexného materiálu(UNS S32750) s cieľom potvrdeniavhodnosti metódy SCW TM na zváranievysokolegovaných duplexnýchocelí. Podrobné informácie o prípravespoja a zváracích parametrochuvádza tab. 3 [11].Zvary boli podrobené rádiografickejkontrole, metalografickým a mechanickýmskúškam. Vzorky na skúškurázom v ohybe KV bežnej veľkosti(10 x 10 mm) zo stredu zvarovéhokovu sa skúšali pri teplotách do–60 °C. Vykonali sa skúšky ťahoms plnou hrúbkou plechu a skúškylámavosti z lícnej a koreňovej stranyzvaru na tŕni priemeru 4 x hrúbkaplechu. Tvrdosť HV10 sa meralanaprieč zvarmi 2 mm pod povrchomv oblasti krycích húseníc a v oblastikoreňa zvaru.Analyzovalo sa chemické zloženiezvarového kovu a základného materiálua skúmala sa mikroštruktúrana svetelnom optickom mikroskope.Kvantitatívny odhad kolísania obsahuferitu v superduplexných zvarochsa získal meraním feritovéhočísla (FN) pri 10 náhodne rozloženýchbodoch použitím feritoskopuzn. Fischer.2.2 Mikroštruktúra a vlastnostiVšetky húsenice vykazovali typickúmikroštruktúru superduplexnéhozvarového kovu (obr. 5), boli bezintermetalických fáz a obsahovalimalé množstvá sekundárneho feritu.Veľkosť zŕn húsenice 1 bola v porovnanís poslednými dvoma húsenicamio niečo menšia. Priemernýobsah feritu kolísal len od 60 FNv húseniciach 1 a 2 do 65 FN v poslednejhúsenici (húsenici 3). Bolozaznamenané pomerne malé kolísanieobsahu feritu v zvarovom kove,ktorého nameraný rozsah sa menilod 57 FN do 70 FN.Mechanické vlastnosti superduplexnéhozvarového kovu boli na vysokejúrovni. Lom pri skúške ťahomnastal v základnom materiáli ďalekood zvaru pri 835 MPa a zvar vydržalskúšku koreňa a čela ohybom bezakýchkoľvek problémov. Rázová húževnatosťpri skúške rázom v ohybeKV bola 115 J pri teplote –20 °Ca poklesla na 52 J pri teplote –40 °C.Tvrdosť zvarového kovu a TOO sapohybovala od 240 do 280 HV10.2.3 DiskusiaOverenie metódy SCW TM na zváraniesuperduplexných plechov dokazuje,že vysokokvalitné zvary možnozhotoviť vysoko produktívnym spôsobom.Ako bolo uvedené v predchádzajúcejčasti, aj v prípadeduplexných nehrdzavejúcich ocelís obsahom 22 % Cr [8 – 10] ich mechanickévlastnosti, vrátane pevnosti,húževnatosti a tvrdosti spĺňajútypické požiadavky.Mikroštruktúra, ktorá neobsahujenijaké nežiaduce fázy (obr. 5), naznačuje,že možno očakávať dobrúodolnosť proti jamkovej korózii,hoci sa skúšky korózie nevykonali.V predchádzajúcich skúškach zváraniaduplexnej ocele [8 – 10] boliv niektorých prípadoch zhotovenézvary s pomerne vysokým obsahomferitu. Predstavených zvarov sato netýka (hoci sa použil pomernevysoký tepelný príkon), a to vďakatomu, že sa zabránilo nadmernémupremiešaniu prídavného materiáluso základným materiálom. Obmedzenépremiešanie pri zváraní podtavivom metódou SCW TM možno vysvetliťznížením prievaru v dôsledkupridávania studeného drôtu (tedavyššej spotreby tepelnej energieoblúka na tavenie prídavného materiálu).V tomto prípade však trebapoužiť o niečo menšie otupenie zvarovýchplôch, aby sa zabránilo neúplnémuprievaru koreňa.Tepelný príkon jednotlivých húsenícsa menil v rozsahu 1,5 – 2,2 kJ/mm,čím sa prekročila horná hranica1,5 kJ/mm, ktorá sa bežne odporúčapri zváraní superduplexných nehrdzavejúcichocelí [4]. Zaujímavé jeporovnanie mikroštruktúr a vlastnostíviacvrstvových MMA zvarov zhotovenýchnižším tepelným príkonom(sú uvedené v predchádzajúcichčastiach 1.3 a 1.4) s predstavenýmSCW TM zvarom zhotoveným vyššímtepelným príkonom. Podľa predloženýchvýsledkov vyšší počet zvarovýchhúseníc škodí vlastnostiamspojov viac ako zvýšený tepelný príkon.Zvýšenie produktivity zváraniapod tavivom pridávaním studenéhodrôtu so súčasným znížením počtuzvarových húseníc, a teda zníženímpočtu tepelných cyklov ohrevumateriálu v intervale kritických teplôt,má očividne dodatočný priaznivývplyv na zníženie rizika vzniku nežiaducichfáz.3 HYBRIDNÉ LASEROVÉZVÁRANIEOdvtedy ako výskumníci prvýkrátskombinovali klasický zvárací oblúks laserovým lúčom do hybridnéhoprocesu [napr. 21, 22], uplynulaviac ako štvrtina storočia, ale ažv posledných rokoch sa hybridnélaserové zváranie stalo významnoumetódou spájania v priemysle. Hybridnélaserové zváranie vyžadujesúčasné použitie fokusovaného laserovéholúča a horáka na zváranietaviacou sa elektródou v ochrannomplyne. Ak sa porovná hybridnélaserové zváranie so samostatnýmlaserovým zváraním, hybridné laserovézváranie umožní významnezvýšiť tolerancie usporiadania rôznychtypov spojov a prípravy zvarovýchplôch. Proces možno riadiťtak, že MIG zváranie zabezpečí nataveniepotrebného množstva prídavnéhomateriálu na premosteniea vyplnenie medzery spoja a laserovýlúč zabezpečí hlboký prievarpri vysokej rýchlosti zvárania. Nižšícelkový tepelný príkon v porovnanís klasickým oblúkovým zváranímzmenšuje problémy s deformácioua je často výhodný z hľadiska vytvoreniaužšej teplom ovplyvnenejoblasti v základnom materiáli. Hybridnélaserové zváranie teda zlučujeprednosti ako laserového, tak aj oblúkovéhozvárania – predovšetkýmvysokú zváraciu rýchlosť, dobrýprofil zvaru, zlepšené mechanickévlastnosti, vysokú efektívnosť procesua schopnosť prispôsobiť sapomerne veľkým zvarovým medzerám.Takže sa zachová alebo zdokonalítechnický prínos laserovéhoa oblúkového zvárania, pričom sazlepší hospodárnosť procesu. Hybridnélaserové zváranie sa už overilopri aplikáciách vo veľkom počtepriemyselných odvetví a bolo zavedenénapr. vo výrobe vystuženýchkonštrukcií v lodiarskom priemysle.O jeho vhodnosti na zváranieduplexných nehrdzavejúcich ocelíje však dostupné len obmedzenémnožstvo informácií.3.1 Podrobné informácieo zváraníRúry z bežnej 22 % Cr duplexnejocele (UNS S32205) vonkajšiehopriemeru 130 mm a hrúbky steny11 mm sa spájali kombináciou hybridnéholaserového a MIG zvárania.Keďže k dispozícii bol Nd-YAG laservýkonu 4 kW, zváralo sa na dve húsenice:ZVÁRANIE-SVAŘOVÁNÍ | 6-7/2008 167