16 października 2021


Spawanie z podwójnym pulsem ze względu na zbyt duże obniżanie temperatury jeziorka jest wręcz niewskazane. Ze względu na kąt rozwarcia łuku i szybkość stapiania drutu, technika spawania gołym drutem różni się od techniki spawania drutem proszkowym. Drutem gołym wykonujemy zakosy w tempie walca wiedeńskiego z przytrzymaniem po bokach, a drutem proszkowym wykonujemy 3 razy szybsze i węższe ruchy zakosowe na początku jeziorka (przypominające ruchy wycieraczek w czasie silnego deszczu).  Dotychczas ze względu na energię liniową starano się stosować spawanie bez zakosów, jednak posługując się energią masową można tak dobrać kształt zakosów, że parametry wytrzymałościowe spoin zakosowych mogą być wyższe niż spoin ze ściegami prostymi. W AGH wykonano badania potwierdzające tę tezę, ale ze względu na wszechobecne poglądy na temat wpływu energii liniowej na udarność złączy w niskich temperaturach, nie były one publikowane w Polsce. Spawanie ściegami prostymi polega na prowadzeniu końca elektrody w największym zagłębieniu (pomiędzy ścianką, a poprzednią warstwą lub pomiędzy ściegiem, a poprzednią warstwą) i obserwowaniu obu krawędzi jeziorka spawalniczego. Przy zamykaniu warstwy, jedną krawędź jeziorka prowadzimy po grzbiecie poprzedniego ściegu, a drugą krawędź (gładkie lico warstwy) prowadzimy tak, aby przetopić krawędź rowka na głębokość 1mm. Ze względu na technikę spawania rur w pozycjach przymusowych ważne jest, aby temperatura międzyściegowa nie przekroczyła 250ºC i aby dyszą nie dotknąć jeziorka (zassanie metalu jeziorka i spłynięcie). Przy spawaniu grubych blach i usztywnionych konstrukcji stale austenityczne należy spawać w zasadzie drutami proszkowymi rutylowymi szybko-krzepnącymi.

Technika spawania elektrodą otuloną stali austenitycznych
Elektrody zasadowe ze względu na szybsze topienie się rdzenia niż otuliny pozwalają na zanurzanie elektrody w jeziorku spawalniczym bez gaszenia łuku elektrycznego, a więc spawania ujemnymi długościami łuku (zgodnie z obowiązującą nomenklaturą). Spawanie łukiem zanurzonym zwiększa szybkość stapiania podłoża, a tym samym obniża temperaturę jeziorka i mieszanie się stopiwa z podłożem. Dlatego, gdy metoda TIG, ze względu na szybkość spawania nie może być zastosowania, a metoda MIG nie daje takiej udarności w niskich temperaturach, jedyną możliwą metodą spawania zbiorników na ciekły argon jest spawanie elektrodą zasadową.

Jak ważnym problemem w projektowaniu jest kryterium odkształceń i możliwości zgubienia odkształceń cieplnego skurczu spoiny podczas montażu przekonali się projektanci mostów. Jeżeli półka dźwigara jest wykonana z trzech nakładek po 40 mm (taką grubość dopuszcza norma mostowa) to aby pospawać doczołowo blachy wszystkich nakładek trzeba zaprojektować wstawki w wyżej położonych nakładkach. Jeżeli przyjmiemy odległość 150 mm to nakładki będą miały długości odpowiednio: 300 i 600 mm i będzie to za mało, aby zgubić skurcz spoiny blachy o grubości 40 mm, wynoszący 8 mm. Aby spoiny nie popękały trzeba założyć odległość do spoin pachwinowych nakładek blokujących odkształcenia – 300 mm, co daje długość nakładek: 600 i 1200 mm, a więc dwa razy więcej niż wynikałoby to z przepisów UDT. Oznacza to również, że spoiny nakładek powinny być niedospawane do miejsca układania spoiny doczołowej na długości 300 mm. Poza tym, nie wszystkie ściegi przenoszą to samo obciążenie i w takim samym stopniu podlegają zahartowaniu. Najbardziej odkształcony jest przetop i on też jest najbardziej zahartowany, co powoduje, że w przetopie mogą wystąpić mikropęknięcia, które podczas obciążenia dynamicznego rozwiną się w pęknięcia. Dlatego najczęściej stosuje się wycinanie przetopu i podpawanie. W przypadku nakładek dźwigara mostu jest to niemożliwe i dlatego trzeba spawać kaskadowo, aby jeden ścieg wyżarzał drugi i skurcz strukturalny związany z przemianą alotropową stali (hartowanie pomiędzy 800 i 500ºC) wystąpił gdy będą położone 3 ściegi, a więc przenoszenie obciążeń rozłoży się na większą i bardziej plastyczną powierzchnię przekroju poprzecznego.
Osobnym zagadnieniem są nowe generacje stali drobnoziarnistych o 3,  a nawet 5 razy większej granicy plastyczności od stali 18G2A. W tym przypadku ważny jest wodór atomowy, który powstaje w temperaturze łuku z wody, która wykrapla się z otoczenia. Wodór ten w stali jest „duchem” (nie ma objętości) i przemieszcza się pod włos, do miejsca, gdzie są największe naprężenia wewnętrzne, a więc pod spoinę. Po przekroczeniu dopuszczalnej wartości wodór w miejscach rozwalcowanych wtrąceń łączy się w cząsteczki H2, które posiadają objętość i rozsadzają strukturę materiału, powodując pękanie schodkowe w skali mikro (przypominające pęknięcia zmęczeniowe). W tym celu należy przewidzieć podgrzewanie osuszające palnikiem do 100°C i wygrzewanie po spawaniu, w temperaturze 250°C przez 2 godziny (przy grubych i masywnych blachach wystarczy zaizolować spoinę). Poza tym, wytrzymałość tych stali opiera się na drobnym ziarnie, które przy zbyt dużej ilości wprowadzonego ciepła mogą się rozrosnąć, a powstające wysepki kruchego ferrytu delta w strukturze mikroskopowej mogą spowodować pękanie. Z tą różnicą, że trzeba zmienić diametralnie przyzwyczajenia wykonawcy i zamiast grzać obszar spawania, w skrajnych przypadkach chłodzić go sprężonym powietrzem. Te wszystkie uwagi należy wpisać w dokumentacji, w uwagach. Inaczej wykonawca nie zatrudni nadzoru spawalniczego i spawaczy o odpowiednich kwalifikacjach i konstrukcja ulegnie awarii „na etapie projektowania”. Dlatego warto czytać normy europejskie i szkolić osoby weryfikujące dokumentację pod względem spawalniczym.




Ryszard Jastrzębski
Instytut Łączenia Metali Kraków
zdjęcia: Mariusz Jaworski
SPAW-SERWIS


Literatura:
R. Jastrzebski, B. Yalinkilicli, M. Cenin, G. Padula  “The possibilities of rusing space technology in welding”, str. 430-495, materiały konferencyjne corocznej konferencji Międzynarodowego Instytutu Spawalnictwa IIW Osaka, 12-14 czerwiec 2004r

L. Verwaerde, R. Katiyar „Wpływ sterowania charakterystyką prądu na kształt spoiny i własności mechaniczne stopiwa”, Przegląd Spawalnictwa Nr 7/8 2009 str. 18-23

Zielińska Sylwia: „Własności fizyczne plazmy MIG-MAG” rozprawa doktorska Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej UJ 2005r.

M.Sakuma, R.Tsuboi, K.Kubo, S.Asai: “Development of welder’s  training support system with visual sensors”, str. 103-108, materiały konferencyjne corocznej konferencji Międzynarodowego Instytutu Spawalnictwa IIW Osaka, 12-14 czerwiec 2004r

A. Jastrzębski, Edmund Tasak: „Wpływ pulsacji łuku MIG na strukturę stopów aluminium” Przegląd Spawalnictwa Nr.7-8/ 2009 str. 7-10

W. Lucas, J.Smith, C.Balfor, DBertaso, G.Melton: „Wizyjna kontrola rozmiaru jeziorka spawalniczego w czasie rzeczywistym” Przegląd Spawalnictwa Nr 1/2009 str. 11-16

J. Łapanowski: „Własności i spawalność stali dwufazowych stali odpornych na korozję typu duplex” Przegląd Spawalnictwa  Nr 10/2007, str. 35-40

W. Lucas, D. Bertaso: „Zastosowanie spawania A-TIG i spawania plazowego w celu zwiększania wydajności”, Przegląd Spawalnictwa  Nr.12/2007, str 29-33

 

artykuł pochodzi z wydania 3 (30) marzec 2010