Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Svařování konstrukcí v ochranných atmosférách.
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

Svařování konstrukcí v ochranných atmosférách.

Aplikace technologií svařování GMAW a FCAW s odtavující se elektrodou v ochranných atmosférách směsných plynů v provozních podmínkách velkých firem není jednoduchá a vyžaduje realizaci řady postupných, vzájemně navazujících kroků.

Tyto technologie na jedné straně umožňují výrazné zvýšení produktivity svařování, zkrácení doby realizace zakázky a snížení nákladů při výrobě ocelových konstrukcí, na straně druhé umožňují zajistit veškeré kvalitativní požadavky odběratele. Dosažení optimálního souladu mezi produktivitou, kvalitou a náklady při provozní aplikaci těchto moderních technologií svařování vyžaduje úzkou spolupráci všech subjektů vstupujících do tohoto procesu (obchodní oddělení, konstrukce příprava výroby, technologie a vlastní výroba). Na konkrétním příkladu a. s. Vítkovice, divize Těžké strojírenství, bychom rádi ukázali, že vzájemná spolupráce uživatele (Vítkovice) a dodavatele AGA (Linde) a věnovaný čas jsou rozhodujícími faktory, které znamenají úspěch při zavádění moderních technologií svařování v provozní praxi.

Vítkovice, a. s., divize Těžké strojírenství

Vítkovice, a. s., divize Těžké strojírenství, produkuje vedle tradiční výroby světoznámých zalomených hřídelí také svařované ocelové konstrukce pro zakázky velkých investičních celků, např. otočný licí stojan pro plynulé lití ocelí, zařízení válcoven, pojízdný mísič na přepravu surového železa, převodové skříně velkých výkonů, zařízení pro povrchovou těžbu nebo komponenty pro kontejnerové lodě.
Od roku 1995 se v divizi Těžké strojírenství postupně přešlo z ručního obloukového svařování obalenou elektrodou na technologii svařování v ochranné atmosféře směsných plynů (GMAW). V současné době představuje využití této metody cca 98 % všech svářečských prací. Kromě této technologie se ještě využívá technologie svařování pod tavidlem. Od konce roku 2000 se začíná provozně využívat technologie svařování trubičkovým drátem.
Jakost svařovaných základních materiálů se převážně orientuje na tyto typy: dle EN 10027-1, S235J2G3, S355J2G3 nebo jejich ekvivalenty. Mezi legované materiály určené pro svařování řadíme 25CrMo4, 42CrMo4, 15313 a COR 13/4, u nichž jsou před zahájením výroby svařenců z uvedených jakostí vyhodnocovány mechanické hodnoty na kontrolních svarových spojích. Hlavními představiteli svarových spojů jsou spoje typu X, V, 1/2 V a K v tloušťkách od 20 do 150 mm. Používané přídavné materiály pro technologii GMAW jsou převážně typu SG 2 dle DIN 8559 s obchodním označením firmy ESAB Vamberk OK Autrod 12.50 a pro FCAW OK Tubrod 15.00 a Filarc 6125. Pracoviště jsou vybavena svařovacími stroji firmy ESAB typu LAW400WS a LAW410 s podavačem MEK 4S a dále stroji Transpuls synergic firmy Fronius.

Technologie GMAW a FCAW svařování

Technologie svařování v ochranných atmosférách jsou založeny na kontinuálním podávání a odtavování přídavného materiálu ve formě plného drátu (GMAW, metoda 135) nebo trubičkového drátu (FCAW, metoda 136). Použitý průměr přídavného materiálu, příslušné parametry a směsný plyn modifikují přenos materiálu elektrickým obloukem mezi odtavujícím se přídavným materiálem a tavnou lázní vznikajícího svarového kovu. V provozní praxi se nejčastěji využívá tzv. zkratový přenos materiálu, zejména pro kořenové vrstvy a nucené polohy svařování. Pro výplňové a krycí vrstvy v základních polohách se využívá bezzkratový, tzv. sprchový přenos materiálu obloukem.
V současnosti je technologie GMAW nejrozšířenější metodou a její prudký rozvoj v České republice byl nastartován začátkem 90. let s příchodem zahraničních plynařských firem na český trh (1991 - Linde, 1992 - AGA). Hlavními důvody její úspěšnosti je vyšší produktivita v porovnání s klasickými technologiemi, relativně snadné zvládnutí a využití při svařování většiny konstrukčních materiálů v širokém rozsahu tlouštěk a konfigurací svarových spojů, možnost robotizace a v neposlední řadě i jednodušší organizace skladování a výdeje přídavných materiálů. Vysoký odtavovací výkon spojený s optimální postupovou rychlostí svařování při použití směsných plynů zaručuje vysokou kvalitu svarových spojů.
Technologie svařování trubičkovým drátem FCAW ve směsném plynu je perspektivní technologií jak pro ruční poloautomatické svařování, tak pro robotizované svařování širokého spektra svařenců. Uživatelům přináší zvýšení produktivity při výborných operativních vlastnostech, vysokou kvalitu svarových spojů a snížení deformačních účinků. Jedinou nevýhodou je její vyšší cena. V současné době výrobci přídavných materiálů dodávají široký sortiment trubiček s rutilovou, bazickou a kovovou náplní.

Ochranný plyn a jeho volba

K nejdůležitějším požadavkům při svařování patří operativní vlastnosti používané kombinace přídavného materiálu a plynu ve všech polohách, optimální podmínky pro průvar a odplynění svarového kovu. Provozní praxe požaduje spolehlivé zapalování oblouku, stabilní přenos materiálu obloukem s minimálním rozstřikem, hladký povrch svarového kovu s minimem povrchové strusky, minimální převýšení a plynulý přechod do základního materiálu, širokou oblast optimálních parametrů svařování a požadované mechanické vlastnosti svarového spoje.
Požadovanými vlastnostmi disponují směsné plyny a zkušenosti z provozního nasazení v České republice i v zahraničí ukazují, že nejspolehlivějším a nejvíce používaným směsným plynem při GMAW svařování silnostěnných svařenců je směs na bázi 82 % argonu a 18 % CO2. Správně zvolený směsný plyn zlepší pracovní podmínky na pracovišti svářeče, neboť společně s optimálními parametry svařování stabilní přenos materiálu snižuje emisi kouřových zplodin. Řízená přísada aditiva kysličníku dusnatého (max. 0,03 %) redukuje množství ozonu v místě jeho maximálního vzniku, a snižuje tím zdravotní rizika. Směsné plyny řady Mison jsou vyráběny z vysoce kvalitních komponentů (argon 5.0 a CO2 3.0), což garantuje obsah vlhkosti výrazně pod 10 ppm.

Zavedení technologií GMAW a FCAW v provozní praxi

V rámci dlouhodobé systematické spolupráce firem Vítkovice, a.s. a AGA GAS, spol. s r.o. (nyní Linde Technoplyn a.s.) se vedle dodávek technických plynů firma AGA GAS orientovala na technicko-technologický servis, konkrétně na zavedení a provozní zvládnutí technologií svařování v ochranných atmosférách. Zavádění metody 135 nebylo bez problémů, a proto byla v letech 1996 - 2000 realizována ve spolupráci divize Těžká mechanika a AGA řada provozních instruktáží svářečů s cílem zvládnutí této metody svařování a dosažení co nejvyšší kvality svarových spojů.
V rámci prováděných experimentálních prací na zkušebních deskách byla věnována hlavní pozornost úpravě svarové hrany (úhel rozevření, velikost otupení, mezera v kořeni spoje), optimalizaci parametrů a podmínek svařování, způsobu provedení kořenové oblasti a výplně svarových spojů a vlivu směsných plynů Mison 18, 25 na provaření kořene. Zkušební spoje byly zkoušeny nedestruktivními metodami (UT, RTG), metalograficky a vyhodnocovány dle příslušných evropských norem. Dosažené poznatky byly okamžitě zavedeny ve výrobě vícevrstvých X, V, 1/2 V a K svarových spojů a můžeme je shrnout následovně: při sestavování těžkých svařenců je nutno dodržet optimální velikost kořenové mezery, která je významná z hlediska dosažení průvaru. Svarová hrana, kořenová mezera, úpravy kořenové oblasti po svaření musí zajistit dostatečnou přístupnost a manipulační prostor pro zajištění kvalitního průvaru v každé části svarového spoje. Dále je významný soulad parametrů svařování, dodržení navrženého a odzkoušeného schématu svarových housenek. V případě K spoje je nutné ve všech oblastech svaru věnovat maximální pozornost svislé svarové hraně, kde jsou vlivem nejvyššího odvodu tepla nejhorší podmínky pro závar.
V divizi Těžké strojírenství byl na základě provedených zkoušek zpracován interní dokument svarových hran, převážně pro velké tloušťky svařovaných materiálů. Konstrukce pak při navrhování a adaptaci zahraničních výkresů svařenců zohledňuje takto navržené svarové hrany v detailech svarových spojů.
V roce 1999 se praxí ověřenou formou spolupráce pracovníků Vítkovice, a. s., divize Těžké strojírenství, AGA GAS, ESAB, ESAB Vamberk a ČSÚ začala prosazovat technologie FCAW/136 a při její aplikaci na konkrétních zakázkách bylo dosaženo výborných výsledků.
Spolupráce s divizí Těžké strojírenství pokračuje i po fúzi firem Linde a AGA, které od 1. ledna 2001 na českém trhu působí společně pod názvem Linde Technoplyn, a. s.: od konce roku 2000 byly v provozních podmínkách divize Těžké strojírenství a Democentra společnosti Linde Technoplyn v Brně zkoušeny a prezentovány možnosti monitorování reálného průběhu svařování pomocí systému Linweld, který napomáhá příznivě ovlivnit kvalitu svarových spojů.
Zavedením moderních technologií GMAW a FCAW při využití univerzálního směsného plynu Mison 18 se zvýšila produktivita svařování při dosahování kvality, která je potvrzována nedestruktivními zkouškami podle evropských norem EN 12062 nebo amerického ASME Code, sekce VIII. Aby přitom v reálných provozních podmínkách výroby ocelových konstrukcí byly maximálně omezeny nepřípustné indikace zjištěné nedestruktivními kontrolami, je nutno přísně dodržovat ověřené technologické zásady při vlastním svařování, obzvláště u vícevrstvých svarových spojů prováděných v nucených polohách.

Další články

Technologie spojování/ dělení materiálů

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: