v 1. polroku 2009 - Výskumný Ústav zváračský

ODBORNÉ ČLÁNKYTab. 1 Vplyv tepelného príkonu zvárania Q na húževnatosť zvarového kovu spoja skúšobnej vzorky pre bratislavský most ApolloTab. 1 Effect of heat input of welding Q on toughness of weld metal of the joint of specimen of Bratislava Apollo bridgeOceľ označenieSteel designationS355MLMCE-14S355MLMCE-20S355MTM 11/07S355NHM 8/08S355NHM 8/08S355NHM 8/08Spôsob, polohaProcess, positionMAG, 135PAMAG, 135PAMMA, 111PFMMA, 111PCMMA, 111PCMMA, 111PFV – V zvar – V weld, K – K zvar – K weldHrúbkaThicknesst(mm)Q(kJ/mm)R S eH(MPa)R W eL(MPa)25 2,5 433 50925 1,0 433 52725402525V: 1,2 – 1,8K: 2,6 – 3,0V: 0,7 – 1,2K: 2,8V: 0,64K: 2,10V: 46K: 2,26365 460375 475380 460380 469KV (J)T (°C)67/23(–40 °C)129/105(–40 °C)116/48(–20 °C)147/8120(–20 °C)169(–20 °C)86/28(–20 °C)K CJ(MPa√m)T (°C)170(–30 °C)275(–30 °C)158(–20 °C)73/60(–20 °C)92/78(–20 °C)96/80(–20 °C)zaťažení p = 50 MPa, minimálnaskúšobná teplota T = –30 °C).Postup skúšky a stanovenie zvyškovejživotnosti dlhodobo prevádzkovanejrúry plynovodu (viac než 30 rokov)je na obr. 11. Rozmery rúry sú:DN 700, hrúbka steny t = 8,2 mm.Špirálovo zváraná rúra je z ocele15G2S (0,13 % C, 1,36 % Mn, 0,89 %Si, R e= 380 MPa), prechodová teplotaTDW75% = +23°C. Po opakovanomzaťažovaní s blokmi tlakovΔp = 2,0 MPa, 3,0 MPa a 4,0 MPapo N = 2 000 kmitov bol vytvorenývrub do špirálového zvaru do hĺbkya = 4,1 mm, modelová nádoba bolaochladená na T = –11 °C a zaťaženádo porušenia. Porušenie nastalo pritlaku p c= 11,1 MPa (max. prevádzkovýtlak je p = 5,1 MPa). Za predpokladu,že významné zmeny tlakuΔp = 0,5 MPa sú dvakrát denne, vypočítanázvyšková životnosť skúšanejrúry je vyše 2 000 rokov [16].4 VOĽBA ZVÁRACÍCHMATERIÁLOV NA VÝROBUOCEĽOVÝCH KONŠTRUKCIÍZ poznatkov z praxe bolo známe, žemedza klzu zvarového kovu R W môže ebyť o málo vyššia (maximálne o 20 %)ako medza klzu základného materiáluR S . Väčší rozdiel je nepriaznivý.ePri použití pevnejších zvarových kovovv tupých spojoch s čiastočnýmprievarom alebo v kútových zvarochkrížových spojov tvárne porušenienenastane v krčku zvaru, ale v základnommateriáli šmykovým lomom(asi pod 45° uhlom). Pevnosť v šmykuRm S mäkkých ocelí je asi (0,80 až0,86) R m(pevnosti v ťahu). Potompriaznivý vplyv vyššej pevnosti zvarovéhokovu R W mje do:R W m = (1,13 až 1,22) RS m .Tieto úvahy boli potvrdené skúškamitupých spojov s čiastočným prievaromvykonanými vo VÚZ Považanomv r. 1977 [17].Havárie provizórneho hradenia (rozmer34 m x 14,4 m) v 12/1989 a neskôrdolnej vratne plavebnej komoryVodného diela Gabčíkovo (19,5 mx 22 m) v 3/1994 potvrdili, že významnevyššia medza klzu zvarovéhokovu R W eako medza klzu oceleR S emôže spôsobiť krehké porušeniekonštrukcie. Vhodný pomer R W e /RS je ezvlášť dôležitý v oblastiach koncentrácienominálneho napätia (napr.vo zvaroch odbočiek tlakových zariadenía vo zvaroch podobných tvarovýchzmien konštrukcie), kde prispolupôsobení zvyškových napätímôžu vo zvaroch vzniknúť trhlinya porušenie konštrukcie krehkým lomomaj pri prevádzkovom zaťažení.Prípustné charakteristiky zvarovéhokovu sú:R W = e RS +(1 až 100) MPa,eR W = (0,9 až 1,2) m RS . mRázová húževnatosť KCV zvarovéhospoja (WM, HAZ) pri návrhovejteplote T dmusia byť rovnaké alebovyššie ako požadované hodnoty preoceľ. Tieto požiadavky obsahuje národnápríloha normy STN EN 1993-1-8/NA:2007 Eurokód 3. Navrhovanieoceľových konštrukcií. Časť 1-8:Navrhovanie uzlov [18].5 STANOVENIE PODMIENOKZVÁRANIAEurópske normy pre zhotovenieoceľových konštrukcií, vrátane tlakovýchzariadení, požadujú spracovanie„stanovených podmienokzvárania“ – WPS. Účelom WPS je,aby zvarové spoje konštrukcií malipožadovanú kvalitu a vlastnosti.Pre zložité konštrukcie treba maťväčší počet WPS. Tieto sa vyhotoviaspravidla na základe skúseností,ojedinele podľa údajov skúšokzváraných vzoriek – WPQR. V postupochzvárania WPS sa častoudávajú široké rozsahy parametrovzvárania, aby pri výrobe nevznikliproblémy.Tepelný príkon zvárania Q nepriamozávisí od rýchlosti zvárania v a tá odrozkyvu elektródy/drôtu.Pri veľkom rozkyve elektródy jemalá rýchlosť zvárania v a vzrastátepelný príkon Q, čo má nepriaznivývplyv na húževnatosť zvarovéhokovu spoja.Vybrané údaje o vplyve tepelnéhopríkonu zvárania Q na húževnatosťzvarového kovu spoja súv tab. 1. Skúšobná vzorka zvarovéhospoja pre bratislavský mostApollo sa zhotovila zváraním MAG(135) podľa zvyklostí výrobcu, priQ = 2,5 kJ/mm – zvar nevyhovel.Opravný zvarový spoj zhotovil tenistý zvárač s upravenými parametramizvárania a Q = 1,0 kJ/mm.Zmenou parametrov zvárania, zmenšenímtepelného príkonu zvárania Qsa zvýšila húževnatosť spoja: nárazovápráca KV pri T = –0 °C z KV = 67 J(min. 23 J) na KV = 129 J (min. 105 J)a lomová húževnatosť pri T = –30 °Cz K CJ= 170 MPa√m na K CJ= 275MPa√m.Pri zváraní skúšobnej vzorky hrubejt = 40 mm pre vratne Vodnéhodiela Gabčíkovo v koreňovej častispoja Q = 2,8 kJ/mm bola nárazovápráca KV (–20 °C) = 20 J, nevyhovujúca,vo výplňovej časti spojazváraného „šnurovaním“ Q = 0,7až 1,2 kJ/mm bola KV (–20 °C) =147 J (min. 81 J).ZVÁRANIE-SVAŘOVÁNÍ | 7-8/2009 179