9-10 | 2012
ZVÁR ANIE
odborný časopis so zameraním na zváranie a príbuzné technológie | ročník 61
SVAŘOVÁNÍ
ISSN 0044-5525
STARÝ MOST CEZ DUNAJ
V BRATISLAVE
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 1 / 2 0 0 8
a
VÝSKUMNÝ ÚSTAV ZVÁRAČSKÝ
PRIEMYSELNÝ INŠTITÚT SR
WELDING RESEARCH INSTITUTE – INDUSTRIAL INSTITUTE OF SR
3)
Všetkým obchodným partnerom
ćDNXMHPH]DG{YHUXDVSROXSUiFX
YXSO\QXORPURNXDYQRYRPURNX
åHOiPHYHĐDSUDFRYQêFK
DRVREQêFK~VSHFKRY]GUDYLD
DãĢDVWLD
PF 2013
O2
N2
Xe
O B SAH
■ ODB ORNÉ ČLÁNKY
197 Aplikace počítačových simulací svařování ve výrobě pro
energetiku | JOZEF TEJC – JIŘÍ KOVAŘÍK – MAREK SLOVÁČEK
– VÁCLAV ZEDNÍK – EVA FOLKOVÁ
202 Laserové zváranie tenkej nehrdzavejúcel ocele modulovným
žiarením | A. G. LUKAŠENKO – T. V. MEĽNIČENKO –
D. A. LUKAŠENKO
206 Aspekty výberu oceľových plechov pre komponenty karosérie
– 2. časť | EMIL EVIN – JANA TKÁČOVÁ – JÁN TKÁČ
■ ZVÁRANIE PRE PRAX
9-10/2012
61. ročník
Odborný časopis so zameraním na
zváranie, spájkovanie, lepenie, rezanie,
striekanie, materiálové inžinierstvo
a tepelné spracovanie, mechanické
a nedeštruktívne skúšanie materiálov
a zvarkov, zabezpečenie kvality,
hygieny a bezpečnosti práce.
Odborné články sú recenzované.
Periodicita 6 dvojčísel ročne.
Evid. č. MK SR EV. 203/08
Vydáva
210 Technický kód pro svařování konstrukcí z termoplastů pro
klasické elektrárny a nejadernou část jaderných elektráren
| JAROSLAV KOUKAL
216 Mechanizované zváranie rúr väčších dimenzií | FILIP KOŠŤANY
220 Voľba akosti ocele pre zvárané konštrukcie – aký je význam
označenia stavu dodávky +AR u nelegovaných ocelí podľa
EN 10025-2? | GERD KUSCHER
222 O oceliach bratislavských „Starých mostov“ | KAROL KÁLNA
Výskumný ústav zváračský
Priemyselný inštitút SR
člen medzinárodných organizácií
International Institute
of Welding (IIW)
a European Federation
for Welding, Joining
and Cutting (EWF)
Generálny riaditeľ: Ing. Peter Klamo
Šéfredaktor: Ing. Tibor Zajíc
■ ZAUJÍMAVOSTI
229 Starý most cez Dunaj v Bratislave | MIROSLAV MAŤAŠČÍK
■ AKCIE
233 XL. medzinárodná konferencia ZVÁRANIE 2012 | REDAKCIA
239 VIENNA-TEC 2012, vízie, trendy, inovácie aj overené produkty
| KATARÍNA TIBENSKÁ
■ NOVÉ KNIHY
221 Cable-stayed Bridges. 40 Years of Experience Worldwide.
Svenson Holger | IVAN BALÁŽ
■ PREDSTAVUJEME ZVÁRAČSKÉ ČASOPISY
242 Obsah časopisu Australasian Welding Journal 2011 | REDAKCIA
■ JUBILEÁ
241 Osemdesiatiny Ing. Vladimíra Uhera
241 Ing. Pavel Florian oslávil sedemdesiat rokov
196
Redakčná rada:
Predseda: prof. Ing. Pavol Juhás, DrSc.
Podpredseda:
prof. Ing. Peter Grgač, CSc.
Členovia: Ing. Jiří Brynda, Ing. Pavel Flégl,
prof. Ing. Ernest Gondár, PhD., Ing. Ivan Horňák,
doc. Ing. Viliam Hrnčiar, PhD., doc. Ing. Július
Hudák, PhD., prof. Ing. Jozef Janovec, DrSc.,
doc. Ing. Karol Kálna, DrSc., Ing. Július
Krajčovič, Dr. Ing. Zdeněk Kuboň,
doc. Ing. Vladimír Magula, PhD., doc. Ing. Harold
Mäsiar, PhD., Ing. Ľuboš Mráz, PhD.,
Ing. Miroslav Mucha, PhD., doc. Ing. Jozef
Pecha, PhD., Ing. Pavol Radič, doc. Ing. Pavol
Sejč, PhD., Dr. Ing. František Simančík,
Ing. Tomáš Žáček, PhD.
Preklad: Mgr. Margita Zatřepálková
Adresa a kontakty na redakciu:
Výskumný ústav zváračský
Priemyselný inštitút SR
redakcia časopisu ZVÁRANIE-SVAŘOVÁNÍ
Račianska 71, 832 59 Bratislava 3
tel.: +421/(0)2/49 246 514, 49 246 300,
fax: +421/(0)2/49 246 296
e-mail: [email protected]
http://www.vuz.sk
Grafická príprava:
TYPOCON, s. r. o., Bratislava
tel./fax: +421/(0)2/44 45 71 61
Tlač: FIDAT, s. r. o., Bratislava
tel./fax: +421/(0)2/45 258 463
Distribúcia: VÚZ – PI SR, RIKA
a Slovenská pošta, a. s.
Objednávky časopisu
prijíma VÚZ – PI SR, každá pošta
a doručovatelia Slovenskej pošty.
Objednávky do zahraničia vybavuje
VÚZ – PI SR; Slovenská pošta, a. s.,
Stredisko predplatného tlače,
Uzbecká 4, P.O.BOX 164, 820 14 Bratislava 214,
e-mail: [email protected];
do ČR aj RIKA (Popradská 55,
821 06 Bratislava 214) a VÚZ – PI SR.
Cena dvojčísla: 4 €
pre zahraničie: 4,20 € bez DPH, 5 € s DPH
Toto dvojčíslo vyšlo v decembri 2012
© VÚZ – PI SR, Bratislava 2012
Za obsahovú správnosť inzercie
Zzodpovedá
VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ
jej objednávateľ | 1/ 2 0 0 8
O D B O R N É Č L Á NKY
Aplikace počítačových simulací svařování
ve výrobě pro energetiku
Application of computer assisted simulations of welding
in production for power engineering
JOZ EF T EJC – J I Ř Í KOVA Ř Í K – M A R E K SLOVÁ Č E K – VÁ C L AV Z E D N Í K – E VA F O L KOVÁ
Ing. J. Tejc – Ing. J. Kovařík, CSc. – Ing. M. Slováček, Ph.D., MECAS ESI s. r. o., Plzeň – V. Zedník – Ing. E. Folková, ŠKODA POWER s. r. o., Plzeň,
Česká republika
Numerická simulace svařování a tepelného zpracování programem SYSWELD vyvíjeným francouzskou společností
ESI Group  Analýza a simulace deformace vrchního dílu nízkotlakého tělesa turbíny vzniklé vlivem svařovacích
operací v průběhu jeho výroby  Lokálně-globální přístup pro určení deformací spoje 27NiCrMoV15-6 /
28CrMoNiV4-9  Výpočetní model vysokotlaké části s přechodovou vrstvou  Podíl martenzitu a bainitu po svaření
 Tvrdost po svaření a vyžíhání rotorů  Ekvivalentní napětí po svaření, vychlazení a popuštění  Kumulativní
plastická deformace po svaření, vychlazení a popuštění  Porovnání naměřených a vypočtených deformací
The numerical simulation of welding and heat treatment by SYSWELD program developed by the French ESI
Group Company was described. The analysis and simulation of distortion of the upper part of low-pressure
turbine body generated by the effect of welding operations during its production were carried out. The
locally global approach for the determination of distortion of the 27NiCrMoV15-6 / 28CrMoNiV4-9 joint was
applied. The computation model of high-pressure part with a transition layer was explained. The martensite
and bainite ratio after welding, the hardness after welding and annealing of rotors as well as the equivalent
stress after welding, cooling-down and tempering were outlined. The accumulation plastic strain after
welding, smoothing and tempering was studied. The measured and computed strains were compared.
Rychlost reakce na poptávku
trhu je výzvou pro současný
průmysl. Klíčem k úspěchu je vyrábět s nízkými náklady a vysokou
kvalitou. Navíc roste tlak na urychlení procesu vývoje výrobků a zkrácení času potřebného k dodání výrobku na trh. Jednou z možností
řešení uvedených problémů je využití prostředků počítačové simulace.
Rozvoj výpočetní techniky a numerických metod aplikovaných prostřednictvím CAE programů umožňuje prověřit vlastnosti výrobku
i technologií jeho výroby virtuálně
již v průběhu jeho konstrukčního návrhu. Snižuje se tak potřeba provádění reálných experimentů a tvorba
skutečných prototypů nebo dodatečných oprav, což vede k výrazné
úspoře nákladů. V případě numerické simulace svařování a tepelného
zpracování, je vedoucím produktem
trhu program SYSWELD. Program
umožňuje provedení numerických
simulací svařování a tepelného
zpracování, jak reálných průmyslových celků, tak i použití ve výzkumu a vývoji. Rozložení teplotních
polí, predikce velikosti TOO, predikce materiálové struktury ve svaru a TOO, predikce tvrdosti v jednotkách HV, predikce zbytkového
>
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 9 -1 0 /2 0 1 2
napětí, deformací a distorzí jsou výsledky, které obdržíme z numerických simulací svařování. Na základě obdržených výsledků lze provést
optimalizaci technologického postupu svařování numerickou cestou
tak, abychom obdrželi požadované parametry svarového spoje bez
potřeby provedení reálných experimentů. V článku jsou uvedeny možnosti použití numerických simulací
na reálných průmyslových případech z energetiky.
Vzhledem ke vzrůstajícím požadavkům na kvalitu a spolehlivost je snaha každého výrobce zaručit správnou funkci a požadovanou životnost
svařovaných konstrukčních celků.
Uvedeného je možné dosáhnout vytvořením robotizovaného pracoviště, modernizací svařovacích strojů,
změnou technologie svařování, konstrukčními změnami svařovaných
celků apod., ale také modernizací
laboratorních přístrojů, prováděním
experimentálních měření a využitím numerických analýz svařování.
V posledních letech dochází k mohutnému rozvoji numerických analýz založených převážně na základě
metody konečných prvků. Pomocí
numerických analýz svařování lze
detailně simulovat průběh svařova-
cího procesu a zároveň dosáhnout
„pokroku“ v lepším pochopení parametrů, které mají vliv na celý proces,
hlavně na kvalitu výsledné struktury materiálu, na úroveň výsledných
zbytkových napětí a distorzí, resp.
deformací konstrukce. Na základě výsledků je možné rozhodnout
o správné volbě materiálu a technologie svařování, optimalizovat svařovací postup, svařovací parametry, tuhosti svařovacích přípravků s cílem
minimalizovat distorze, resp. deformace, optimalizovat vznik nežádoucích struktur a zbytkové napětí po
svaření. Dále je možné predikovat
životnost během provozu součásti
na základě analýzy napěťového, deformačního pole a dle skutečného
provozního zatížení včetně zahrnutí
zbytkového napětí po svaření.
Pro splnění výše uvedených cílů výrobce, tj. správné funkce a zaručení
životnosti svařované součásti, numerické analýzy v současnosti nabízejí:
a) Analýzu teplotních a strukturních
polí s cílem stanovit velikost TOO,
protavené oblasti a rozložení charakteristických struktur materiálu v libovolném místě svařované
součásti včetně stanovení tvrdosti pomocí empirických vztahů na
197
Aplikace počítačových simulací svařování ve výrobě pro energetiku
198
Obr. 1 CAD model
Fig. 1 CAD model
Obr. 2 Výpočtový globální model
Fig. 2 Computation global model
Obr. 3 Zbytkové napětí, lokální model
Fig. 3 Residual stress, local model
Obr. 4 Deformace po 1. kroku svařování
Fig. 4 Strains after the 1st step of welding
Obr. 5 Deformace po 3. kroku svařování
Fig. 5 Strains after the 3rd step of welding
Obr. 6 Deformace po 7. kroku svařování
Fig. 6 Strains after the 7th step of welding
Obr. 7 Deformace po svařování z přípravků
Fig. 7 Strains after welding from fixtures
Obr. 8 Deformace po svařování a uvolnění
Fig. 8 Strains after welding and relieving
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 9-10 / 2 0 1 2
O D B O R N É Č L Á NKY
Tab. 1 Porovnání naměřených a vypočtených deformací
Tab. 1 Comparison of measured and computed strains
Místo
Area
A
B
C
Vypočtená deformace (mm)
Computed strain (mm)
–0,85
–8,80
–1,92
základě chemického a strukturního složení. Výsledkem této studie
je rozhodnutí o správné volbě materiálu a technologii svařování.
b) Analýzu distorzí během svařování a po svařování včetně uvolnění svařované součásti ze svařovacího přípravku. Možnost
optimalizace postupu svařování
a svařovacích parametrů, úpravy
svarových ploch, volby dostatečné tuhosti svařovacích přípravků.
c) Analýzu napěťového a deformačního pole s cílem posouzení svařované součásti na životnost a možností vzniku vad dle
používaných postupů a metodik
s uvažováním všech možných degradačních mechanismů během
provozu součásti.
1 POČÍTAČOVÁ SIMULACE
SVAŘOVÁNÍ
Programový soubor SYSWELD vyvíjený společností ESI Group je založen na metodě konečných prvků
a zvládá komplexní simulaci vlivů
procesu svařování na danou součást. Umožňuje tedy vyhodnotit veličiny jako deformace po svaření,
zbytkovou napjatost, tvrdost, zastoupení jednotlivých materiálových
struktur (martenzit, bainit, ferit a perlit) po svařování, degradace materiálu, resp. celkovou plastickou deformaci, velikost zrna atd.
Celý proces provedení analýzy je
možné rozdělit do dvou částí:
1. První částí je tzv. sdružená tepelně-metalurgická úloha. Řeší
se klasická rovnice vedení tepla
rozšířená o členy popisující vliv
latentního tepla fázových transformací. Dochází tedy k vyhodnocení vstupu tepla do materiálu vlivem procesu svařování, k analýze
vedení tepla a k analýze případné změny fáze materiálu (např. při
svařování oceli přeměna na austenit při ohřevu a naopak rozpad
austenitu na výslednou strukturu
při ochlazování). Výsledkem této
první etapy výpočtu jsou nestacionární teplotní pole, podíly zastoupení jednotlivých fází / struktur v materiálu, tvrdost apod.
2. Tyto výsledky (tedy zejména nestacionární pole teplot a zastoupeZ VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 9 -1 0 /2 0 1 2
Naměřená deformace (mm)
Measured strain (mm)
–1
–7
–2
ní strukturních složek) slouží jako
vstup do druhé etapy výpočtu –
mechanické analýzy – a představují tedy vlastně tepelné zatížení
struktury. Výsledkem této části
výpočtu jsou pak celkové deformace (skládající se obecně ze
složek elastické, teplotní, plastické, viskoplastické a transformační), zbytková napětí a výchylky.
Analýza je poměrně náročná na materiálová data neboť materiálové parametry je obecně potřeba popsat
v rozsahu teplot od pokojové teploty až po teplotu tavení a dále také
jednotlivě pro typické materiálové
struktury. Tyto materiálové parametry je v zásadě možné získat z interní materiálové databáze programu
SYSWELD, případně měřením nebo
z literatury.
Jednou z hlavních výhod numerické
simulace je fakt, že veškeré parametry jako struktura materiálu, zbytková napětí, plastické deformace, výchylky apod. jsou uživateli snadno
dostupné v celém průběhu procesu,
zatímco při praktickém měření mohou být obvykle získány až na konci
procesu.
2 SVAŘOVÁNÍ TĚLESA
NÍZKOTLAKÉHO DÍLU
TURBÍNY
Cílem projektu bylo určit deformace vrchního dílu nízkotlakého tělesa
turbíny vzniklé vlivem svařovacích
operací v průběhu jeho výroby.
Vzhledem k tomu, že se jedná o velmi rozsáhlou strukturu, byl pro řešení úlohy použit tzv. lokálně-globální
přístup pro určení deformací způsobených svařováním. Při použití tohoto přístupu probíhá řešení projektu
ve dvou etapách:
1. Analýza na lokálních modelech:
Provádí se detailní transientní
analýza procesu svařování pro
jednotlivé svarové spoje. V praxi se většinou provede výběr několika typických svarů tak, aby
byly dostatečně přesně (z hlediska geometrie, procesu, materiálu atd.) reprezentovány všechny
spoje použité na konstrukci. V případě tohoto projektu bylo vybráno a následně řešeno celkem 12
lokálních modelů.
2. Analýza na globálním modelu:
provede se přenos výsledků z lokálních modelů na celkový model
a následně se provede výpočet
deformací struktury.
CAD model tělesa je zobrazen na
obr. 1, na obr. 2 je zobrazen globální výpočtový model tělesa. Zbytkové napětí na jednom z lokálních modelů je zobrazeno na obr. 3.
Výsledky deformací konstrukce po
svaření vybraných kroků jsou na
obr. 4 až 8. V tab. 1 je uvedeno porovnání naměřených a vypočtených
deformací.
3 SVAŘOVÁNÍ ROTORŮ TURBÍN
Během spolupráce společností MECAS ESI a ŠKODA POWER byly řešený a optimalizovány technologie
svařování následujících svarových
spojů pro kombinaci materiálů:
1. svarový spoj 27NiCrMoV15-6 /
27NiCrMoV15-6 s přídavným materiálem Boehler NiCrMo 2.5-IG,
2. svarový spoj 27NiCrMoV15-6 /
28CrMoNiV4-9 s přídavným materiálem Boehler P24-IG a Boehler NiCrMo 2.5-IG,
3. svarový spoj X14CrM0VNbN10-1
/ X13CrMoCoVNb9-1-1 s přídavným materiálem Boehler Thermanit MTS 616.
Cílem všech provedených numerických analýz bylo ověření navržené
technologie svařování s případnou
modifikací. V následující kapitole bude uveden příklad ze svařování heterogenního spoje 27NiCrMoV15-6 / 28CrMoNiV4-9.
Jak již bylo uvedeno, pro přesné určení výsledků numerických simulací jsou potřeba kvalitní materiálová
data. V rámci uvedených projektů
byla naměřena potřebná materiálová data k numerickým simulacím,
a to:
1. ARA diagramy použitých materiálů.
2. Koeficient tepelné roztažnosti.
3. Mechanické vlastnosti (tj. tahové zkoušky) základního materiálu
v závislosti na teplotě.
4. Mechanické vlastnosti (tj. tahové
zkoušky) struktur teplotně ovlivněné oblasti na teplotě. Vzorky
základního materiálu byly zahřátý do oblasti stabilního austenitu
a potom byly ochlazeny různými
rychlostmi ochlazení, které reprezentují jednotlivé oblasti teplotně
ovlivněné zóny. Na takto připravených vzorcích byly provedeny tahové zkoušky a měření tvrdosti.
5. Mechanické vlastnosti (tj. tahové
zkoušky) pro popuštěné struktury.
6. Naměření žíhacího diagramu. Sta-
199
Aplikace počítačových simulací svařování ve výrobě pro energetiku
Obr. 9 Výpočetní model pro svaření přechodové vrstvy
Fig. 9 Computation model for fabrication of transition layer
Obr. 11 Podíl martenzitu a bainitu po svaření přechodové vrstvy
Fig. 11 Martensite and bainite ratio after fabrication of transition layer
Obr. 10 Výpočetní model
Fig. 10 Computation model
Obr. 12 Podíl martenzitu a bainitu po svaření obou částí rotorů
Fig. 12 Martensite and bainite ratio after welding of both parts of rotors
Obr. 13 Tvrdost po svaření a vyžíhání rotorů
Fig. 13 Hardness after welding and annealing of rotors
novení vlivu tvrdosti materiálu v závislosti na teplotě a délce žíhání.
7. Naměření viskoplastických vlastností (tzn. krátkodobé creepové
zkoušky) pro potřeby numerických simulací žíhaní.
Uvedená naměřená data byla použita v numerických analýzách jako
vstupní materiálová data a zároveň
200
k porovnání výsledků jako limitní
hodnoty.
3.1 Svarový spoj
27NiCrMoV15-6 / 28CrMoNiV4-9
Heterogenní svarový spoj 27NiCrMoV15-6 / 28CrMoNiV4-9 byl svařen
technologií TIG horkým drátem do
úzké mezery ve dvou krocích. Prvním krokem bylo navaření přechodové vrstvy Boehler P24-IG na materiál 28CrMoNiV4-9 a dále následovalo
žíhání. Druhým krokem bylo svaření
vysokotlaké části s již provedeným
návarem k nízkotlaké části turbíny
z materiálu 27NiCrMoV15-6 s přídavným materiálem Boehler NiCrMo
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 9-10 / 2 0 1 2
O D B O R N É Č L Á NKY
Obr. 14 Ekvivalentní napětí po svaření a vychlazení
Fig. 14 Equivalent stress after welding and smoothing
Obr. 15 Ekvivalentní napětí po svaření, vychlazení a popuštění
Fig. 15 Equivalent stress after welding, cooling-down and tempering
2.5-IG. Po svaření obou částí opět následovalo žíhání.
Uvedený postup včetně žíhání byl numericky simulován.
Výpočetní model vysokotlaké části s přechodovou vrstvou je uveden na obr. 9. Přechodová vrstva byla svařena 149 housenkami v 6 vrstvách. Výpočetní model hlavního svaru, který je tvořen 50 housenkami, je uveden na
obr. 10. Výpočty byly provedeny na rotačně symetrických modelech celého rotoru.
Množství martenzitu a bainitu po navaření přechodové
vrstvy před žíháním je zobrazeno na obr. 11. Množství
martenzitu a bainitu po navaření přechodové vrstvy, po
žíhání a svaření obou částí rotorů, bez uvažování žíhání,
je uvedeno na obr. 12. Z obr. 9 je zřejmé, že v přechodové vrstvě je plně bainitická struktura zatímco v teplotně ovlivněné oblasti materiálu 28CrMoNiV4-9 je směs
bainiticko martenzitické struktury. Po svaření rotoru (obr.
12), je zřejmá heterogenita materiálů, protože v teplotně ovlivněné oblasti 27NiCrMoV15-6 je martenzit zastoupen minimálně, hlavně v kořenové oblasti. V numerické
simulaci svařování je rovněž uvažován vliv přežíhání již
navařených vrstev během svařování, tzn. mění se materiálové vlastnosti a tvrdost struktury.
Vypočtená tvrdost HV10 po svaření a vyžíhání rotorů,
tzn. po provedení všech kompletních operací je uvedena na obr. 13. Tvrdost je predikována podle empirických rovnic, které zohledňují chemické složení materiálu, strukturu materiálu a rychlost ochlazení. Je zřejmé,
že maximální velikosti tvrdosti se pohybují okolo 320 HV,
což odpovídá limitním hodnotám uvedených v normách
pro použité materiály.
Výsledky napěťových analýz po provedení celého procesu svařování a svařování s žíháním jsou na obr. 14 až
16. Je zřejmý vliv výrazného poklesu zbytkového napětí
vlivem žíhání (obr. 14 a 15). Maximální hodnota redukovaného napětí po svaření hlavního spoje byla 805 MPa
a po vyžíhání celého rotoru se snížila na hodnotu 310
MPa. Dále úroveň zbytkových napětí a plastických deformací jsou pod naměřenými limitními hodnotami, což
znamená, že nedojde k vzniku vad typu trhlina z důvodu
zbytkových napětí a plastických deformací.
ZÁVĚR
Cílem článku bylo ukázat využití numerických analýz
svařování v praxi. V kombinaci s experimentálním měřením jsou velmi silným nástrojem během přípravy výroby, velice pružně reagují na změny v technologickém
postupu, dále redukují množství experimentálních zkoušek, což má za následek snížení nákladů a samozřejmě
zvyšování kvality, spolehlivosti a konkurenceschopnosti
vyráběných svařovaných konstrukčních celků.
CONCLUSIONS
The paper objective was to point to the exploitation of
numerical analyses of welding in practice. In combination with experimental measurement they represent
a strong tool during production preparation, they flexibly react on changes of technological procedure, furthermore, they reduce the amount of experimental tests
what results in decrease of costs and of course,
increase of quality, reliability and competitiveness of manufactured welded structural complexes.
<
Obr. 16 Kumulativní plastická deformace (degradace materiálu) po svaření,
vychlazení a popuštění
Fig. 16 Accumulation plastic strain (material degradation) after welding,
smoothing and tempering
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 9 -1 0 /2 0 1 2
Článok recenzoval:
Ing. Tibor Zajíc, VÚZ – PI SR, Bratislava
201
Laserové zváranie tenkej nehrdzavejúcej
ocele modulovaným žiarením
Laser beam welding of thin stainless steel by modulated radiation
A. G. LUKAŠENKO – T. V. MEĽNIČENKO – D. A. LUKAŠENKO
A. G. Lukašenko – T. V. Meľničenko – D. A. Lukašenko, Inštitút elektrického zvárania E. O. Patona, Kyjev, Ukrajina
Vplyv frekvencie modulovaného výkonu a tvaru impulzov laserového žiarenia na formovanie štruktúry kovu zvaru
z austenitickej ocele typu 18-10  Ukázalo sa, že impulzná laserová modulácia môže mať vplyv na kryštalizáciu
kovu zvaru a formovanie jemnozrnnej štruktúry v ňom  Bol určený optimálny rozsah frekvencie modulácie
The effect of power modulation frequency and the shape of laser radiation pulses on formation of the weld metal
structure from austenitic steel of 18-10 type was investigated. It is shown that the pulse laser radiation can
affect solidification of the weld metal and formation of the fine-grained structure in it. The optimal range of the
modulation frequency has been determined.
Vo zváraní možno dosiahnuť efektívne využívanie
energií a materiálov pomocou použitia principiálne nových energeticky úsporných technológií a zariadení. Známe sú rôzne metódy ovplyvňovania procesu
kryštalizácie. Pritom sa kladie dôraz na modifikovanie
štruktúry zvaru, konkrétne na dosiahnutie jemnozrnnej
štruktúry, ktorá vo väčšine prípadov podstatne zlepšuje
vlastnosti zvarového spoja. Pre náš výskum boli vybrané
dva základné spôsoby ovplyvňovania štruktúry zvaru:
metalurgický a technologický [1]. Metalurgický spôsob
je založený na modifikácii zvarového kúpeľa chemickými prvkami pomocou prídavných materiálov dodávaných do oblasti zvárania, ako aj poduškovaním pred
samotným zváraním (spevnenie, použitie technologických medzioperácií) [2]. Technologický spôsob ovplyvňovania, okrem optimalizácie zváracích režimov, počíta
s vonkajším pôsobením na zvarový kúpeľ (mechanicky,
tepelne, elektromagneticky).
V poslednom čase sa veľmi rozšírila metóda vonkajšieho periodického impulzného pôsobenia laserového žiarenia ako tepelného zdroja [3 – 8]. Preskúmanie fyzikálnych procesov, ku ktorým dochádza v zvarovom kúpeli,
je pri takom pôsobení veľmi zložité [9]. Neexistujú presné matematické modely procesu, pričom rýchlosť tepelných procesov podmieňuje vykonanie výskumov na základe komplexného prístupu s kvalitatívnym hodnotením
experimentov a lokálnym modelovaním s teoretickým
popisom prebiehajúcich procesov.
Dosiahnutie vysokej technologickej pevnosti a mechanických vlastností zvarových spojov je jednou zo základných
úloh pri laserovom zváraní tenkostenných konštrukcií. Pritom na predchádzanie horúcich a studených trhlín v kove
zvaru pri zváraní tenkých kovov je veľmi dôležité získať
v spojoch jemnozrnnú primárnu štruktúru [10 – 12].
V popísanom výskume sa skúmal vplyv parametrov impulzného pôsobenia laseru, tvaru impulzov laserového
žiarenia a ich frekvencie na formovanie štruktúry zvaru
austenitickej ocele pri stálom priemernom príkone.
V súlade so štatistickými zobrazeniami termodynamiky
[13] pri kryštalizácii kovu možno pravdepodobnosť vzniku zárodkov w1 vyjadriť ako
>
w1 = M1 exp  -G k /  k BT   ,
202
(1)
kde kB je Boltzmannova konštanta;
T – teplota;
ΔGk – kritická alebo maximálna hodnota voľnej energie.
Pritom
G k =
16 s3T 2 pl
(2)
3T 2 Q 2
kde s je povrchové napätie;
Tpl – teplota tavenia kovu;
Q – skupenská teplota kryštalizácie.
Predsa však so zvyšovaním ochladenia sa proces difúzie zbrzdí, čo spomaľuje prísun nových atómov z taveniny k rastúcemu kryštálu. Pritom pravdepodobnosť prechodu z tekutej fázy do pevnej pri vzniku zárodku je
w 2  M 2 exp  -U/  k BT  
(3)
kde U je energia aktivácie samodifúzie.
Pravdepodobnosť w, určujúca množstvo kryštalizačných zárodkov n (kryštalizačných jadier), sa rovná súčinu pravdepodobností jednotlivých procesov
w  w1w 2  M 3exp  -  G k +U  /  k BT  
(4)
kde M1-M3 sú konštantné koeficienty závisiace od vlastností kovu.
Po substitúcii výrazu (2) do (4) získame závislosť množstva kryštalizačných zárodkov od teploty:
  16 s3T 2 pl


W  M 3exp  - 
+U
/
k
T




B

  3T 2 Q 2





(5)
Závislosť pravdepodobnosti objavenia sa zárodkov od
stupňa podchladenia je znázornená na obr. 1.
Takým spôsobom pod vplyvom dvoch protistojacich
tendencií existuje hodnota podchladenia, ktorá zabezpečuje optimálne podmienky pre vznik maximálneho
počtu zárodkov.
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 9-10 / 2 0 1 2
O D B O R N É Č L Á NKY
smerovalo na kov vo zväzku s priemerom 40 m. Ako
ochranný plyn sa použil argón zospodu aj zvrchu. Pretavenie sa pozorovalo cez celú hrúbku plechu.
Metodika experimentu
Vzorky pásky z nehrdzavejúcej ocele (chemické zloženie, hmot. %: 0,72 Si; 0,25 Ti; 18,8 Cr; 1,68 Mn; 69,65 Fe;
8,9 Ni) boli zvarené súvislým laserovým žiarením výkonom 57 W a modulovaným laserovým žiarením. Forma
modulovaného impulzu zodpovedala tvaru na obr. 2.
Amplitúda impulzov bola 100 W, frekvencia modulácie
bola 100, 1000, 2000, 3000, 5000, 10000 Hz, vypočítané hodnoty stupňa podchladenia zodpovedali hodnotám 151, 143, 136, 125, 106, 82 K. Priemerná hodnota
vneseného tepla bola 57 W, rýchlosť zvárania 0,33 cm/s.
Vzorky na metalografickú analýzu vo forme výbrusov
priečnych rezov zvarových spojov sa pripravovali podľa
štandardnej metodiky. Mikroštruktúru a chemické zloženie základného kovu a zvarových spojov sa analyzovalo
pomocou optického mikroskopu „Reichert Polyvar Met“
Obr. 1 Vplyv stupňa podchladenia na pravdepodobnosť
vzniku zárodkov [13]
Fig. 1 Effect of undercooling degree on probability of
nuclei formation
Na tvoriacu sa štruktúru zvaru podstatne vplýva aj rýchlosť kryštalizácie. Lineárna rýchlosť rastu hrany kryštálu
sa určí ako
   s3ά T 2 pl


W  M 4 exp  - 
+U  /  k BT  

  TQ


 

(6)
Zväčšenie počtu kryštalizačných zárodkov (kryštalizačných jadier) a spomalenie rýchlosti rastu kryštálov pomáha zjemneniu štruktúry kovu.
Na určenie technologických parametrov, ktoré zabezpečujú optimálne podmienky vytvorenia jemnozrnnej
štruktúry kovu zvaru, sa laserové zváranie používalo
s modulovaným žiarením zložitého tvaru (obr. 2). Tvar
impulzov mal strmý nábeh a plynule klesajúci koniec,
ktorý obsahoval dva úseky: taviaci a kryštalizačný. Prvý
(0; t1) zabezpečuje tavenie materiálu bez intenzívneho
vyparovania a druhý úsek (t1; t 2) má klesanie, pričom
zmenou uhla je možné meniť rýchlosť kryštalizácie, pritom dĺžka úseku určuje optimálny stupeň podchladenia
zváraného kovu.
Ak použijeme ako model procesu prenosu tepla pohyblivý lineárny sústredený zdroj v doske s použitím metódy
zdrojov, získame kvázistabilný tepelný proces (obr. 3).
Úlohou modelovania je výber tvaru a frekvencie laserových impulzov, pri ktorých sa zabezpečuje zmena teploty zvarového kúpeľa v oblasti zóny fázových prechodov likvidus-solidus, ako aj získanie menovitých hodnôt
stupňa podchladenia zváraného kovu.
Materiály a prístroje
Použila sa páska hrúbky 0,2 mm z ocele 1.4541 podľa DIN EN 10028-7:2000, ktorá bola ekvivalentom ocele
08Ch18N10T.
Vzorky sa zvárali na trojosom laserovom zváracom komplexe „ARMA-100M“ (výrobca – Zváračský inštitút E. O.
Patona) vybavenom ytterbiovým vláknovým jednomódovým laserom typu YLR-100-AC s výkonom žiarenia
100 W (výrobca – IPG Laser, Nemecko), ktorého generujúce jadro má priemer 10 m [14]. Laserové žiarenie
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 9 -1 0 /2 0 1 2
Obr. 2 Tvar impulzov výkonu laserového žiarenia
Fig. 2 Shape of pulses of laser radiation power
Obr. 3 Kvázi-stabilný proces zmeny teploty zvarového
kúpeľa
Fig. 3 Quasi-stable process of temperature change of
weld pool
a snímacím zariadením „CamScan“, vybaveným energodisperzným systémom lokálnej analýzy „Energy 200“.
Mikrotvrdosť zvarových spojov v priečnom reze zvaru sa
merala indentorom Vickersa na mikroskope „Reichert
Polyvar Met“ pri zaťažení 0,2 N s rozostupom 50 m.
Výsledky a ich posúdenie
Makroštruktúry zvarového spoja vzoriek z nehrdzavejúcej ocele, ktoré boli získané pri rôznych druhoch laserového žiarenia, rozdelenie základných komponentov
v zóne zvaru a charakter zmeny mikrotvrdosti v oblasti
spoja sú uvedené na obr. 4.
Výsledky skúmania ukázali, že navrhnutý spôsob zvárania laserovým lúčom zabezpečuje chemické zloženie ob-
203
Laserové zváranie tenkej nehrdzavejúcej ocele modulovaným žiarením
Obr. 4 Mikroštruktúra zvaru, rozloženie základných zložiek a mikrotvrdosti na priečnom reze zvarových spojov získaných pri rôznych frekvenciách modulovaného laserového žiarenia
Fig. 4 Weld microstructure, distribution of basic components and microhardness through cross-section of welded joints fabricated at different modulated laser radiation frequencies
Frekvencia modulácie, Hz – Modulation frequency, Hz, Makroštruktúra zvaru x100 – Weld macrostructure x 100, Rozloženie základných zložiek vo zvare – Distribution of basic components in weld, Rozloženie mikrotvrdosti vo zvare –
Microhardness distribution in weld
lasti zvaru na úrovni základného kovu tak súvislým, ako aj
pulzným pôsobením laserového žiarenia. Treba poukázať
na malé ochudobnenie zóny tavenia o mangán približne
o 1,2 hmot. %. Pri všetkých režimoch zvárania neboli zistené trhliny ani v zóne zvaru, ani v zvarovom kove.
Pri pôsobení súvislého žiarenia sa v oblasti zvaru tvorí
dendritická austenitcká štruktúra (obr. 5) typická pre vysoké rýchlosti kryštalizácie pri laserovom zváraní. V oblasti priliehajúcej k línii stavenia sa tvoria veľké rovnobežné zrná austenitu s rozmerom do 10 m.
Laserové zváranie nehrdzavejúcej ocele modulovaným
žiarením s frekvenciou modulácie 100 Hz spôsobuje formovanie zváracích línií v štruktúre zvaru, čo podstatne
zhoršuje jeho kvalitu. Štruktúra zvaru je nerovnorodá
v dôsledku zmiešaného typu kryštalizácie, čo spôsobuje vznik veľkých kryštálov s úsekmi Widmastättenovej štruktúry. V dôsledku štruktúrnej nerovnorodosti sa
mikrotvrdosť rôznych úsekov zvaru líši, čo môže spôso-
204
biť zhoršenie mechanických vlastností zvarového spoja.
Pri frekvencii modulácie laserového žiarenia 1000 Hz
sa rovnorodosť štruktúry nezlepšila, ale vyskytli sa tu aj
úseky s bunkovým tvarom kryštalizácie (obr. 5). Pritom
sa mikrotvrdosť zvaru vyrovnávala. Zvýšenie frekvencie
modulácie laserového žiarenia do 2000 Hz zabezpečuje
prevažne bunkový tvar kryštalizácie a formovanie jemných austenitckých zŕn s rozmerom okolo 3 m s feritovými precipitátmi na hraniciach. Pri danom režime zvárania sa formuje štruktúrne homogénny zvar, mikrotvrdosť
rôznych zón je rovnaká.
Analogická homogénna štruktúra bola pozorovaná aj
pri frekvencii modulácie 3000 Hz. Charakteristiky rozdelenia základných zložiek a mikrotvrdosti sa prakticky
neodlišovali od predchádzajúceho experimentu. Treba
povedať, že v týchto prípadoch je línia stavenia tenšia
a austenitické zrno jemnejšie, čo má priaznivý vplyv na
mechanické vlastnosti zóny okolia zvaru.
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 9-10 / 2 0 1 2
O D B O R N É Č L Á NKY
Ďalšie zvýšenie frekvencie impulzov do 5000
a 10000 Hz spôsobilo zhoršenie rovnorodosti formovania štruktúry zvaru a jej zhrubnutie.
Daný spôsob laserového zvárania bol použitý pri
vývoji technológie výroby malých sérií tenkostenných rúr s rovnými zvarmi, ktoré sa používajú pri
výrobe vlnovcov a vlnovcových zostáv.
Frekvencia
modulácie, Hz
Mikroštruktúra zvaru, x300
Mikroštruktúra okolia zvaru, x600
bez modulácie
100
ZÁVERY
1. Využite modulovaného laserového žiarenia pri
zváraní vzoriek z nehrdzavejúcej ocele vplýva
na morfologické vlastnosti kryštalizácie štruktúrnych zložiek zvarového spoja.
2. Zvýšenie frekvencie modulácie spôsobuje zväčšenie počtu kryštalizačných zárodkov a formovanie jemnozrnnej bunkovej austenitickej štruktúry.
3. Použitie šikmého tvaru konca impulzu laserového žiarenia zabezpečuje spomalenie rastu kryštálov, čo tiež spôsobuje formovanie jemnozrnnej
bunkovej štruktúry zvaru.
4. Vplyv frekvencie modulácie na štruktúru zvaru má medzný charakter. Boli určené optimálne
parametre modulovaného impulzu, ktoré zabezpečujú najlepšiu štruktúru zvaru. K formovaniu
štruktúrne homogénneho zvaru s minimálnym
rozmerom austenitického zrna okolo 3 m dochádza pri frekvenci modulácie 2 – 3 kHz. Pritom vypočítané hodnoty optimálneho stupňa podchladenia sa nachádzajú v rozmedzí 125 – 136 K.
CONCLUSIONS
1000
2000
3000
5000
10000
Obr. 5 Mikroštruktúry zvaru a okolia v zvarových spojoch získaných pri rôznych frekvenciách modulovaného laserového
žiarenia
Fig. 5 Microstructures of weld and vicinity in welded joints fabricated at different modulated laser radiation frequencies
Frekvencia, Hz – Frequency, Hz, Mikroštruktúra zvaru, x300 –
Weld microstructure, x300, Mikroštruktúra okolia zvaru, x600
– Microstructure of weld vicinity, x600, Súvislé žiarenie – Continuous radiation
1. The exploitation of modulated laser radiation in
welding specimens from stainless steel affects
the morphological solidification properties of
structural components of a welded joint.
2. The increase of modulation frequency causes
the increase of the number of solidification nuclei and formation of the fine-grained cellular austenitic structure.
3. The use of slope shape of laser radiation pulse end
assures the inhibition of crystal growth what also induces the formation of fine-grained cellular structure
of the weld.
4. The effect of modulation frequency on the weld structure has a limiting character. The optimum parameters
of the modulated pulse which assure a better weld
structure, have been determined. The formation of
structurally homogenous weld with minimum at about
3 μm austenitic grain size occurs at 2 – 3 kHz modulation frequency. As a fact, the calculated values of optimum undercooling degree lie between 125 and 136 K.
Literatúra
[1] Morozov, V. P.: Vplyv oscilačného mechanizmu kryštalizácie
na proces rozmeľňovania prvotnej štruktúry kovu a zóny
tepelného vplyvu. Nauka i obrazovanie, 2010, č. 9, s. 1 – 18
[2] Technológia elektrického zvárania kovov a zliatiny tavením.
V red. V. E. Patona, M.: Mašinostrojenie, 1974, s. 768
[3] Levin, J. J. – Jerofejev, V. A. – Sudnik, V. A.: Fyzikálnotechnologické podmienky získania bezchybných spojov pri
impulznom laserovom zváraní. Svaročnoje proizvodstvo,
2008, č. 4, s. 20 – 24
[4] Kajukov, S. V. – Gusev, A. A. – Samarcev, G. V. – Kanavin, A.
N.: Pat. 2120364 RF, MKI V 23 K26/00. Spôsob impulzného
laserového zvárania a zariadenie na jeho uskutočnenie. Prihl.
27. 9. 1996; Vyd. 20. 10. 1998, Büll. č. 28, 2002
[5] Basijev, T. T. – Fedin, A. V. – Čaščin, E. A. – Šilov, I. V.: Pat.
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 9 -1 0 /2 0 1 2
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
2186667 RF, MKI V 23 K26/20. Spôsob laserového zvárania
kovov a zliatin. Prihl. 10. 1. 2000; Vyd.10. 8. 2002
Myškovec, V. N. – Maximenko, A. V. – Šlupajev, S. V. a i.: Pat.
2269401 RF, MKI V 23 K26/20. Spôsob laserového zvárania
kovov. Prihl. 27. 8. 2004; Vyd. 10. 2. 2006
Bruncko, J.: Laserové mikrozváranie kovových materiálov,
Zváranie-Svařování, 2010, č. 9-10, s. 219 – 222
Celen, S. – Karadeniz, S. – Ozden, H.: Vplyv parametrov
laserového zvárania na morfologické, mechanické
a mikroštruktúrne charakteristiky zóny tavenia
nehrdzavejúcej ocele AISI 304. Materialwissenschaft und
Werkstofftechnik, 2008, 39, č. 11, s. 845 – 850
Grigorjanc, G. – Šiganov, I. N. – Misjurov, A. I.:
Technologické procesy laserového spracovania: Učebnica
pre vys. školy. V red. A. G. Grigorjanca. M.: Vydavateľstvo
MGTU N. E. Baumana, 2006, s. 664
Nazarčuk, T. – Snisar, V. V. – Demčenko, E. L.: Výroba
zvarových spojov rovnakej pevnosti zakalených ocelí bez
predhrevu a tepelného spracovania, Avtomat. Svarka, 2005,
č. 5. s. 41 – 46
Rajamjaki, P. – Karchin, V. A. – Chomič, P. N.: Určenie
základných charakteristík tepelného poľa pri hodnotení typu
vytvrdzovania zvarového kovu pri zváraní tavením.
Svaročnoje proizvodstvo, 2007, č. 2, s. 3 – 7
Sillen, R.: Zavedenie kovov do termickej analýzy, Litije,
Ukrajina, 2005, č. 5, s. 6 – 8
Volčenko, V. N. – Jampoľskij, V. M. a i.: Teória zváracích
procesov. Učebnica pre vys. školy. V red. V. V. Frolova. M.:
Vys. šk., 1988, s. 559
YLR-100-AC. Laser z ytterbiového vlákna: príručka
užívateľa. IPG Laser GmbH, 2009
<
Článok recenzoval:
Ing. Peter Blažíček, VÚZ – PI SR, Bratislava
205
Aspekty výberu oceľových plechov pre
komponenty karosérie – 2. časť
Aspects of selection of steel sheets for car body components
– Par t 2
EMIL EVIN – JANA TKÁ Č OVÁ – JÁ N TKÁ Č
Prof. Ing. E. Evin, CSc. – Ing. J. Tkáčová, PhD. – Ing. J. Tkáč, Technická univerzita v Košiciach, Katedra technológií a materiálov (Technical
University in Košice, Department of Technologies and Materials), Košice, Slovensko
Cieľom článku je dať do pozornosti technickej verejnosti aspekty voľby materiálov v automobilovej výrobe so
zameraním na oceľové plechy a charakteristiky vysokopevných ocelí používaných v automobilovom priemysle
The aim of this article is to draw public attention to the technical aspects of materials selection for a car
production, with a focus on steel sheets.
Hlavný rozdiel medzi klasickými vysokopevnými oceľami
(HSS – High Strength Steels) a pokrokovými vysokopevnými oceľami (AHHS – Advanced High Strength Steels, resp. UHSS – Ultra High
Strength Steels) spočíva v ich mikroštruktúre. Klasické HSS ocele sú
ocele s jednofázovovou feritickou
mikroštruktúrou, spevnené tuhým
roztokom, precipitáciou alebo zjemnením zrna. AHSS sú predovšetkým
multifázové ocele, spevnené fázovou transformáciou, ktoré obsahujú
ferit, martenzit, bainit alebo aj zvyškový austenit s objemovým podielom dostatočným na dosiahnutie
špecifických mechanických vlastností. Niektoré typy ocelí majú nielen príspevok deformačného WH,
ale aj deformačno-termického spevnenia (WH – deformačné spevnenie + BH – príspevok intersticiálneho spevnenia pri vytvrdzovaní laku),
>
preto pevnostné charakteristiky výliskov z AHSS ocelí sú vyššie v porovnaní s výliskami z klasických ocelí HSS (obr. 1).
VYSOKOPEVNÉ OCELE (HSS)
Vysokopevné ocele s BH efektom,
teda ocele s vytvrdzovaním po termomechanickom spracovaní (BH
– Bake Hardening Steels) majú základnú feritickú mikroštruktúru
spevnenú tuhým roztokom. Chemické zloženie a spracovanie týchto ocelí je navrhnuté tak, aby uhlík
v priebehu výroby ocele bol viazaný v tuhom roztoku a v priebehu vypaľovania laku sa uvoľnil z roztoku.
BH ocele majú pred lisovaním nízku hodnotu medze klzu a veľmi dobré plastické vlastnosti. Po vylisovaní a nanesení laku dochádza počas
vypaľovania laku pri teplote 170 °C
k deformačno-termickému starnutiu,
Obr. 1a Vplyv deformačného spevnenia a spevnenia pri vypaľovaní laku
na pevnosť [3]
Fig. 1a Effect of warp hardening and strengthening during varnish baking
for strength [3]
Napätie – Stress, Deformácia – Strain
206
ktorého dôsledkom je zvýšenie medze klzu o 30 až 70 MPa (BH efekt)
a tým aj pomerných hodnôt tuhosti,
pevnosti a schopnosti absorpcie deformačnej práce. BH oceľou je akákoľvek vysokopevná oceľ, u ktorej je
zvýšenie pevnosti výsledkom kombinácie deformácie a starnutia pri
teplotách a časoch typických pre lakovanie časti automobilu. Dosiahnutie požadovanej hodnoty BH efektu
je podmienené jednak chemickým
zložením ocele, ako aj technológiou
výroby plechov valcovaných za studena [1, 2]. Pre získanie BH efektu
je potrebné použiť nižšie obsahy Ti
a Nb, tak v matrici zostáva dostatočné množstvo atómov C a N. Druhou
možnosťou je použitie vyšších teplôt
pri vypaľovaní laku, pri ktorých dochádza k rozpadu karbonitridických
precipitátov a v matrici zostáva dostatočné množstvo atómov C a N
potrebných na zakotvenie dislokácií.
Obr. 1b Porovnanie príspevkov deformačného spevnenia (WH) a spevnenia
pri vypaľovaní laku (BH) pre ocele TRIP, DP a HSLA pri 2 % deformácií [3]
Fig. 1b Comparison of contributions of warp hardening (WH) and varnish
bake hardening (BH) for TRIP, DP and HSLA steels at 2 % strain [3]
Medza klzu – Yield strength
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 9-10 / 2 0 1 2
O D B O R N É Č L Á NKY
BH efekt sa vyskytuje i v prípade ocelí refosforizovaných, IF, TRIP, DP, CP.
Uhlíkovo-mangánové ocele (CM –
Carbon-Manganese Steels) s vyššou pevnosťou využívajú spevnenie
tuhého roztoku [3]. Obsah mangánu
je od 1,2 % až do cca 1,8 %, jeho
účelom je zvýšiť spevnenie, pevnosť
a húževnatosť.
Pri vysokopevných nízkolegovaných
oceliach (HSLA – High-Strength
Low-Alloy Steels) sa zvýšenie pevnosti dosahuje hlavne mikrolegujúcimi prvkami Ti, V a Nb, ktoré zvyšujú pevnosť riadením veľkosti zrna,
precipitačným spevnením alebo
substitučným spevnením štruktúry.
Do tejto skupiny patria i tzv. izotropné ocele (IS – Isotropic Steels),
ktoré sa vyznačujú dobrou tvárniteľnosťou za studena so stupňom
plošnej anizotropie súčiniteľa normálovej anizotropie r rovným približne nule. Izotropné ocele majú
feritickú mikroštruktúru [3]. Medza
klzu u HSLA ocelí sa pohybuje od
260 do 460 MPa, medza pevnosti
od 350 do 650 MPa a ťažnosť od 15
do 35 %. HSLA ocele sú dobre zvariteľné a majú vyššie hodnoty pomerných parametrov tuhosti, pevnosti
a absorpcie deformačnej práce.
ULTRA-VYSOKOPEVNÉ OCELE
(UHSS – ULTRA HIGH STRENGTH
STEELS, AHSS – ADVANCED
HIGH STRENGTH STEELS)
Dvojfázové ocele (DP – Dual Phase Steels) – ich štruktúra pozostáva
z feritickej matrice s 5 až 20 % obsahom martenzitu. Ferit je mäkká
fáza s dobrou tvárniteľnosťou. Martenzit je tvrdá fáza, ktorá zabezpečuje pevnosť a tvrdosť materiálu. DP
ocele s obsahom martenzitu nad
20 % sa tiež označujú ako martenzitické. DP oceľ je charakterizovaná
medzou klzu 300 až 700 MPa, hodnotami pevnosti v ťahu od 500 do
1000 MPa a vysokým deformačným
spevnením. DP ocele sa používajú
na komponenty automobilov, ktoré vyžadujú vysokú pevnosť, dobrú
odolnosť voči nárazom (kolesá, nárazníky) a dobrú tvárniteľnosť.
Feriticko-bainitické ocele (FB – Ferritic-Bainitic Steels) majú mikroštruktúru tvorenú feritom a bainitom. Vyššie pevnostné vlastnosti sa
dosahujú zjemnením zrna a spevneným bainitom. Primárnou výhodou
FB ocelí v porovnaní s HSLA a DP
oceľami je možnosť výroby kvalitnejších výliskov s otvormi vypínaním (podľa testu rožširovania otvoru
– hole expansion test). V porovnaZ VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 9 -1 0 /2 0 1 2
ní s HSLA oceľami tej istej pevnosti, FB ocele majú väčšie hodnoty
exponentu deformačného spevnenia a rovnomerného predĺženia. FB
ocele sú dobre zvariteľné, preto sa
zvažujú možnosti ich aplikácií na laserom zvárané prístrihy na mieru
(tailored welded blanks). FB ocele
majú výbornú odolnosť proti nárazom (crash testy) a dobré únavové
vlastnosti [3]. Medza klzu je cca 330
až 450 MPa, medza pevnosti cca
450 až 600 MPa.
TRIP ocele, teda ocele s transformačne indukovanou plasticitou (TRIP – Transformation Induced Plasticity Steels) pozostávajú
zo zbytkového austenitu, martenzitu, bainitu a feritu. Z AHSS ocelí tieto majú najlepšiu tvárniteľnosť, pretože nárast ich pevnosti nastáva pri
tvárnení vypínaním. Pevnosť v ťahu
týchto ocelí sa pohybuje v rozsahu
cca 600 – 800 MPa, medza klzu nad
380 MPa, ťažnosť od 20 do 30 %.
TRIP ocele sú vhodné na operácie
vypínania. Výroba TRIP ocelí je nákladnejšia ako DP ocelí, čo je spojené s vyššími nákladmi na legovanie a spracovanie valcovaním. TRIP
ocele majú podobnú odolnosť pri
náraze (crash test) ako DP ocele.
Mikrošruktúra CP ocelí, čiže viacfázových ocelí (CP – Complex Phase Steels) obsahuje malé množstvo
martenzitu, zvyškového austenitu
a perlitu vo feriticko-bainitickej matrici. Extrémne zjemnenie zrna je vytvorené zbrzdenou rekryštalizáciou
alebo precipitáciou mikrolegujúcimi prvkami Ti a Nb. V porovnaní
s DP oceľami, CP ocele majú výrazne vyššiu medzu klzu pri zachovaní
medze pevnosti v ťahu. CP ocele nedosahujú vysokých hodnôt ťažnosti. Tvoria prechod medzi tvárnenými
a zušľachťovanými oceľami. Medza
pevnosti CP oceli sa pohybuje v rozmedzí 800 – 1200 MPa, medza klzu
cca 500 až 1000 MPa [1].
Pri martenzitických oceliach (M, MS,
MART – Martensitic Steels) čisto
martenzitická jemnozrná štruktúra
sa docieli termomechanickým spracovaním, prevažne ochladením ihneď po valcovaní. Tieto ocele sa vyznačujú vysokou medzou pevnosti
presahujúcou 1 000 MPa, ťažnosť
je iba 5 až 10 %. Martenzit je tvrdá
fáza, ktorá dáva materiálu pevnosť
a tvrdosť. Vo všeobecnosti sú tieto
ocele ťažko spracovateľné.
Pri TWIP oceliach, teda oceliach
s plasticitou indukovanou dvojčatením (TWIP – Twinning Induced Plasticity Steels) ide o feromangánové
ocele, v ktorých základným mecha-
nizmom plastickej deformácie je
dvojčatenie. Tieto ocele majú austenitickú matricu pri izbovej teplote
s obsahom 15 až 20 % Mn, sú legované Al a Si. Pre tieto ocele je charakteristická veľmi vysoká hodnota
ťažnosti až do cca 80 až 100 %, ktorú je možno dosiahnuť pri určitých
procesných podmienkach, napr.
zvlášť dôležitá je rýchlosť deformácie.
Bórové ocele (Hot-Formed Steels,
Boron-Based Hot-Forming Steels,
BOR Steels, MnB Steels, za tepla tvárnené ocele, tvrditeľné ocele)
s obsahom bóru 0,002 až 0,005 %
boli použité v konštrukcii karosérie
„body-in-white“ (riešené v projekte
ULSAB). Pri spracovaní týchto ocelí
sa používajú dva postupy. V prvom
prípade sa prístrih plechu pred vložením do nástroja ohreje v priebežnej alebo indukčnej peci na teplotu
tvárnenia, ktorá musí byť minimálne 850 °C (austenitizácia), po ktorej
nasleduje ochladzovanie rýchlosťou väčšou ako 50 °C/s. Po vylisovaní a ostrihnutí sa dielec ochladí
a vznikne martenzitická štruktúra. Druhou možnosťou je tvárnenie
ocele za studena a následné tepelné spracovanie. Takto sa vyrábajú
napr. B-stĺpiky alebo výztuhy dverí.
Najviac používané ocele tohto typu
sú 22MnB3 a 22MnB5. Po termomechanickom spracovaní medza pevnosti týchto ocelí je 1 500 MPa, ťažnosť je do cca 5 %. Bórové ocele sú
asi trikrát pevnejšie ako bežné vysokopevné ocele.
PFHT ocele, teda ocele tepelne
spracované po tvárnení (PFHT –
Post-Forming Heat-Treatable Steels) boli vyvinuté ako alternatívne
ocele s vyššou pevnosťou. Hlavným problémom rozšírenia týchto
ocelí je udržanie geometrie výlisku
v priebehu a po procese tepelného
spracovania. Na širšiu aplikáciu sa
javí vhodný postup: fixácia dielca,
ohrev v indukčnej peci a následné
kalenie. Výlisok je tvárnený pri nižšej pevnosti, pričom sú potrebné
menšie tvárniace sily a pevnosť sa
zvyšuje následným tepelným spracovaním [3].
NEHRDZAVEJÚCA OCEĽ
Hoci vysoká pevnosť a ťažnosť sú
zvyčajne vzájomne sa vylučujúce vlastnosti, nehrdzavejúca (Cr-Ni) oceľ nimi disponuje. Vzhľadom
k jej cene, cca 5 x vyššia ako je cena
bežnej ocele, dokonca vyššia ako je
cena hliníka, nehrdzavejúca oceľ je
používaná v automobilových apliká-
207
Aspekty výberu oceľových plechov pre komponenty karosérie – 2. časť
Tab. 1 Mechanické vlastnosti a charakteristiky pevnosti, tuhosti a deformačnej práce vysokopevných a ultravysokopevných oceľových plechov
Tab. 1 Mechanical properties and strength, rigidity and strain energy characteristics of high strength and ultra-high strength steel sheets
Materiál
Material
DDQ –
referenčný
reference
Materiál
Material
DP 300
DP 700
FB 330
FB 450
TRIP 350
TRIP 450
CP 500
CP 1000
MSW
MS
DIN1.4301
Duplexná
Duplex
TWIP 450
HF CF*1
(22MnB5)
HF HTPF*2
(22MnB5)
Medza klzu
Yield strength
(MPa)
Rp0,2 max
Medza pevnosti
Tensile strength
Rm (MPa)
Ťažnosť
Ductility
A80 min (%)
Pevnosť
Strength
Pref
P=(Re/k)
Tuhosť
Rigidity
1000.Tref
T=1000.(Re/E.k)
Schopnosť absorpcie
deformačnej práce
Capability of strain
energy absorption
Wref
W=100.(Re+Rm)/(2.A80)
210
290
36
161
0,79
90
Rp0,2 max
Rm
A80 min
P/Pref
T/Tref
W/Wref
300
700
330
450
350
450
500
1000
900
1250
273
500
1000
450
600
600
800
800
1200
1200
1520
629
30
12
29
18
29
26
10
8
5
3
60
1,43
3,33
1,57
2,14
1,67
2,14
2,38
4,76
4,29
5,95
1,57
1,43
3,33
1,57
2,14
1,67
2,14
2,38
4,76
4,29
5,95
1,57
1,33
1,13
1,26
1,05
1,53
1,81
0.72
0,98
0,58
0,46
1,26
327
492
30
2,14
2,14
1,05
450
1000
50
2,14
2,14
4,03
340
480
23
1,62
1,62
1.21
1050
1500
5
5
5
0,71
Pozn.: k – koeficient bezpečnosti, E – modul pružnosti
*1 Bežné tvárnenie, *2 Dodatočné tvárnenie po tepelnom spracovaní
Note: k – safety factor, E – Youngs modulus
*1 Conventional Forming, *2 Heat Treated Post Forming
ciách v minimálnej miere v porovnaní s uhlíkovou oceľou. Jej aplikácie
boli donedávna obmedzené na dekoratívne použitie a produkty výfukového systému vzhľadom k dobrej odolnosti proti teplotnej únave,
tečeniu, oxidácii, v množstve cca
300 000 ton/rok v Európe (2002) [4].
Nehrdzavejúca oceľ vykazuje silnú
tendenciu k spevneniu dokonca pri
malých deformáciách, čo má za následok významný nárast medze klzu
[4]. V porovnaní s vysokou tvárniteľnosťou, nehrdzavejúca oceľ umožňuje výrobu konštrukcií s nízkou
hmotnosťou.
Mechanické vlastnosti a charakteristiky pevnosti, tuhosti a deformačnej práce oceľových plechov vysokopevných a ultravysokopevných
vo vzťahu k referenčného materiálu
typu DDQ sú uvedené v tab. 1 [5].
POUŽITIE OCELÍ
1. Aplikácia vysokopevných ocelí v automobilovom priemysle je
zameraná na zníženie hmotnosti automobilov, zlepšenie ich úžitkových vlastností a zabezpečenie podmienok v zmysle platných
právnych predpisov.
208
2. Súčasná skladba materiálov automobilu s ohľadom na minimalizáciu hmotnosti sa nebude dramaticky meniť. Oceľ aj naďalej
bude zohrávať dominantnú úlohu vďaka variabilite jej vlastností,
ľahkej dostupnosti a pomeru úžitkových vlastností a ceny.
3. Na komponenty zóny absorpcie energie sú preferované ocele TRIP a TWIP, lebo deformačná
práca TRIP ocelí je o 53 až 81 %
a TWIP ocelí až o 303 % väčšia
ako u ocele DC 04. V tejto oblasti nachádzajú svoje uplatnenie aj
austenitické, DP a FB ocele. Mikroštruktúra DP, TRIP, TWIP a austenitických ocelí zlepšuje nielen
schopnosť absorpcie energie pri
crash testoch, ale zvyšuje únavovú životnosť a sú vhodné na spracovanie operáciami plošného
tvárnenia – vypínaním. Pre komponenty zóny kabíny pasažierov sú preferované martenzitické
a bórové ocele, ktorých hodnoty
kritérií pevnosti a tuhosti sú o 329
až 400 % väčšie ako hodnoty pri
oceli DC 04. V tejto oblasti nachádzajú svoje uplatnenie aj HSLA,
DP, CP, FB ocele. Ďalší rozvojový potenciál nových druhov oce-
lí (TRIP, TWIP, ultrajemnozrnných
a nanokryštalických a pod.) zostáva zdrojom inšpirácie pre materiálových inžinierov a konštruktérov.
ZÁVER
Za účelom zníženia hmotnosti bude
automobil pozostávať z väčšieho
množstva druhov materiálov počínajúc oceľami s nízkou pevnosťou
až po ultra-vysokopevné ocele, ktorým bude konkurovať široké spektrum zliatin hliníka, horčíka, plastov
a kompozitných materiálov. Pritom
bude potrebné zabezpečiť ich recykláciu a spôsob likvidácie. Nové, tzv.
„high-tech“ materiály budú schopné
ponúknuť multifunkčné riešenia na
špeciálne aplikácie v automobilovej
výrobe. Avšak, zvyčajne vyššie náklady ich odsudzujú ostať materiálmi na špecializované použitie predovšetkým v malých sériách.
CONCLUSIONS
In order to reduce the weight the
car will consist of a higher number of material types starting from
low strength steels up to ultra-high
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 9-10 / 2 0 1 2
O D B O R N É Č L Á NKY
strength steels which will compete
with a wide spectrum of aluminium
and magnesium alloys, plastics and
composite materials. At the same
time it will be necessary to assure
their recycling and disposal method.
The new, the so-called ‚high-tech‘
materials will be able to offer multifunctional solutions for special applications in automotive production.
However, higher costs, as a rule,
doom them to remain as materials
for specific application especially in
small lots.
Literatúra
[1] Trebuňa, F. – Šimčák, F.: Tenkostenné
nosné prvky a konštrukcie. ISBN
80-7099-444-4
[2] Zrník, J. a kol.: Příprava
ultrajemnozrnných a nanokrystalických
kovových materiálů extrémní plastickou
deformací a jejich vlastnosti. Repronis
Ostrava, 2007, 76 s. ISBN 978-807329-153-2
[3] AHSS Application Guidelines.
WorldAutoSteel, 2009. [cit. 2012-15-2].
http://www.worldautosteel.org
[4] Kleiner, M. – Geiger, M. – Klaus, A.:
Manufacturing of Lightweight
Components by Metal Forming. CIRP
Annals Manufacturing Technology, Vol.
52, č. 2, 2003, s. 521 – 542. ISSN
00078506
[5] Evin, E.: Desing of dual phase steel
sheets for auto body. In: Acta
Mechanica Slovaca, 15, č. 2,
2011, s. 42 – 48. ISSN 13352393
<
Poznámka
Tento príspevok bol vypracovaný v rámci
projektov VEGA č. 1/0264/11 MŠ SR a VEGA
1/0824/12 MŠ SR
Článok recenzoval:
Ing. Ľuboš Mráz, PhD., VÚZ – PI SR,
Bratislava
ƒŒ„Ž‹ā拇–‡”À›—”œ‘˜˜‘lȂ
Ȃ‡†œ‹ž”‘†ýœ˜ž”ƒ«•ý‹ā‹‹‡”
‘†‹‡›’”‹Œƒ–‹ƒ†‘—”œ—ǣ
Ìāƒ–”˜ƒ‹ƒ—”œ—ǣ ‡ƒ—”œ—ǣ
ͳǤ–—”—•ǣ
2. turnus:
3. turnus:
4. turnus:
5. turnus:
ƒ„•‘Ž˜‡––‡…Š‹…‡Œ—‹˜‡”œ‹–›Ǥ•–—’Òƒ
ͳͲ–ýā†Ò‘˜
2000 € bez DPH
4. 2. 2013 – 15. 2. 2013
4. 3. 2013 – 15. 3. 2013
8. 4. 2013 – 19. 4. 2013
13. 5. 2013 – 24. 5. 2013
3. 6. 2013 – 14. 6. 2013
Ȃ‡†œ‹ž”‘†ýœ˜ž”ƒ«•ý–‡…Š‘Ž×‰
‘†‹‡›’”‹Œƒ–‹ƒ†‘—”œ—ǣ
Ìāƒ–”˜ƒ‹ƒ—”œ—ǣ ‡ƒ—”œ—ǣ
ͳǤ–—”—•ǣ 2. turnus:
3. turnus:
4. turnus:
5. turnus:
‘–ƒ–ǣ Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 9 -1 0 /2 0 1 2
ƒ„•‘Ž˜‡–•–”‡†‡Œæ‘Ž›
technického zamerania s maturitou
vek minimálne 20 rokov
ͺ–ýā†Ò‘˜
1600 € bez DPH
4. 2. 2013 – 15. 2. 2013
4. 3. 2013 – 15. 3. 2013
8. 4. 2013 – 19. 4. 2013
13. 5. 2013 – 17. 5. 2013
27. 5. 2013 – 31. 5. 2013
Ing. Mária Tatarová, tel.: +421/(0)2/492 46 279
e-mail: [email protected]
209
Technický kód pro svařování konstrukcí
z termoplastů pro klasické elektrárny
a nejadernou část jaderných elektráren
The Technical Code for Welding Termo Plastic Structures for Thermal
Power Stations and Non nuclear Parts of Nuclear Power Stations
J AROSLAV KOUKAL
Prof. Ing. J. Koukal, CSc., Český svářečský ústav s. r. o, Ostrava, Česká republika
Technický kód obsahuje základní požadavky na kvalifikaci výrobců, kvalifikaci personálu, kvalifikaci postupů
svařování a lepení, základní a přídavné materiály, svařovací zařízení, identifikaci a dokumentaci spojů termoplastů
 Požadavky jsou stanoveny na základě ČSN EN norem, předpisů DVS a technických pravidel CWS-ANB Praha
The technical code contains basic requirements on qualification of producers, personal, welding and sticking
procedures, parent and filler materials, welding plants, inspection, identification and documentation thermo-plastic
joints. The requirements are determined according to ČSN EN standards, DVS rules and CWS-ANB Praha rules.
Objem svařovaných a lepených konstrukcí z plastů na elektrárnách se neustále zvyšuje. Proto, aby
byla zajištěna důvěra k prováděným spojům, bylo nutné vypracovat technický kód (TK), který by stanovil minimální požadavky na kvalifikaci výrobců konstrukcí
z plastů, na kvalifikaci svářečů a lepičů plastů, na kvalifikaci dozoru pro svařování a lepení plastů, kvalifikaci
postupů svařování a lepení, stanovil základní požadavky
na základní a přídavné materiály, na provádění, kontrolu
a dokumentaci svarových a lepených spojů a na svařovací zařízení.
Zároveň bylo nutné zpracovat kód, aby byl srozumitelný
i pro mezinárodní organizace a aby používal mezinárodní
kvalifikace (kde existují) a odborné termíny. Proto byly při
zpracování použity platné EN pro svařování termoplastů, předpisy EWF a z nich vycházející technická pravidla
CWS ANB prověřovaná každoročně dozorovým auditorem EWF a pro oblasti, které nepokrývají EN normy předpisy DVS, podle kterých se svařují termoplasty a provádějí lepené spoje v Německu, Rakousku, Velké Británii, Itálii,
Polsku, Slovensku, USA a Kanadě. Revize kódu platná od
1. 1. 2011 má identifikační číslo ČSÚ-UNO/01/2011.
>
1 DEFINICE DŮLEŽITOSTI ZAŘÍZENÍ
Aby nebyly na všechny svařované a lepené spoje kladeny stejné požadavky definuje kód úroveň zařízení:
1.1 Důležitá zařízení:
ve smyslu tohoto TK jsou:
– tlaková zařízení kategorie II, III a IV podle přílohy č. 2
NV ČR č. 26/2003 Sb.,
– spoje potrubí, jímž proudí látky ohrožující zdraví a život obsluhujícího personálu, životní prostředí a jsou
po uvedení elektrárny do provozu nepřístupné pro
opravy,
– konstrukce z termoplastů jejichž porucha (havárie)
může ohrozit zdraví a život obsluhujícího personálu,
životní prostředí a podstatným způsobem ohrozit provoz elektrárny jako celku.
210
1.2 Méně důležitá zařízení:
ve smyslu tohoto TK jsou:
– tlaková zařízení kategorie I podle přílohy č. 2 NV ČR
č. 26/2003 Sb.,
– spoje potrubí, jimž proudí látky neohrožující zdraví obsluhujícího personálu, životní prostředí, ale nejsou přístupné pro opravy za provozu elektrárny,
– spoje potrubí, jimž proudí látky ohrožující zdraví obsluhujícího personálu, životního prostředí, ale jsou přístupné nebo omezeně přístupné pro opravy za provozu elektrárny,
– konstrukce z termoplastů, jejichž porucha (havárie)
může ohrozit zdraví personálu, životního prostředí
a funkci pouze dílčího celku elektrárny, ale ne elektrárny jako celku.
1.3 Nedůležitá zařízení:
ve smyslu tohoto TK jsou:
– konstrukce z termoplastů, které nejsou tlakovými
zařízeními podle NV ČR č. 26/2003 Sb., neohrožují zdraví obsluhujícího personálu, životní prostředí ani podstatným způsobem funkci dílčího celku
elektrárny,
– spoje potrubí, jimž proudí látky neohrožující zdraví
personálu, životní prostředí a jsou přístupné pro opravy za provozu elektrárny.
Klasifikaci zařízení určuje projektant na základě požadavku držitele povolení.
Toto rozdělení umožňuje diverzifikovat požadavky na
kvalifikaci organizací, personálu, postupů svařování
a lepení, provádění, kontrolu a dokumentaci svarových
a lepených spojů podle důležitosti zařízení.
2 METODY SVAŘOVÁNÍ TERMOPLASTŮ
Pro svařování termoplastů na zařízeních ČEZ, a. s. se
mohou použít metody svařování definované v normách
ČSN EN 13067 a ČSN 050705 (IR a WNF/BCF). Přehled
metod je uveden v tab. 1.
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 9-10 / 2 0 1 2
Z VÁ R AN I E PR E P R A X
Tab. 1 Přehled metod svařování plastů podle nosiče tepla
Přímé
Svařování horkým
tělesem (H)
Metody svařování plastů
Svařování
horkým
plynem (W)
Ostatní
metody
Na tupo horkým tělesem
(HS / HT)
Profilové horkým tělesem (HN)
Ohraňováním hor. tělesem (HB)
Polyfúzní svařování (HD)
Elektrotvarovkou (HM)
Horkým klínem (HH)
Bezvýronkové (WNF/BCF)
Ručním horkým plynem (WF)
Horkým plynem s rychlotryskou
(WZ)
Přeplátovací horkým plynem
(WU)
Extruderem s příd. materiálem
(WE)
Infračerveným paprskem (IR)
Ultrazvukem (US)
Třecí svařování (FR)
Vysokofrekvenční (HF)
Laserem
Svařované
polotovary
Postupy svařování
Ruční
Strojní
Trubky, desky, profily
výjimečně
ano
Drát, tyčinka
Desky, profily
Desky
Trubky
Trubky
Fólie, profily
Trubky
Trubky, desky, profily
výjimečně
výjimečně
do prům. 40
ne
výjimečně
ne
ano
ano
ano
do prům. 110
ano
ano
ano
ne
Drát, tyčinka
Trubky, desky, profily
ano
ne
Bez přídavného mat.
Fólie
ano
ano
Drát, granulát
Trubky, desky, fólie
ano
ano
Trubky
Fólie, desky
Rotační a tvar. plochy
Fólie
Fólie
ne
ano
ne
ne
ne
ano
ano
ano
ano
ano
Přídavné
materiály
Bez přídavných
materiálů
Bez přídavných
materiálů
Pozn.: Označení svařovacích metod v závorce vychází z DIN 1910-1
3 LEPENÍ TERMOPLASTŮ
Lepením se spojují ve výrobě, na montážích a při opravách trubní materiály z PVC-U a PVC-C, ABS a laminátů.
Na elektrárnách se využívá lepení pouze u spojů potrubí,
dílů potrubí a armatur. Práce se provádějí podle postupu doporučeného výrobcem lepidla a potrubí v souladu
s předpisem DVS 2204, schváleného svářečským dozorem výrobce s kvalifikací PWT. Na tlakových zařízeních
kategorie II až IV podle NV ČR č. 26/2003 Sb. musí být postup lepení odsouhlasen AO na tlaková zařízení. V ostatních případech u důležitých a méně důležitých zařízení
svářečským dozorem držitele povolení. Jakost lepených
spojů se ověřuje tlakovou zkouškou a v případě požadavku odlupovací zkouškou podle ČSN EN 12814-4. Zkoušky
dozoruje a vyhodnocuje svářečský dozor výrobce, který
vypracuje o provedených zkouškách záznam s uvedením
všech provedených zkoušek a jejich výsledků.
Odzkoušení navrženého postupu lepení musí být provedeno před zahájením prací na konstrukci. Kontrolní
spoje musí přesně odpovídat prověřovanému spoji na
konstrukci jak z hlediska typu spoje, jeho rozměrů, materiálů, použitého lepidla a postupu lepení. Ekvivalentní materiály a lepidla jsou nepřípustná. Provedení kontrolních spojů může předepsat svářečský dozor výrobce
nebo držitele povolení, případně pracovník útvaru technické bezpečnosti držitele povolení. O provedení kontrolního spoje sepíše provádějící akreditovaná organizace (důležitá zařízení) nebo svářečský dozor výrobce
(méně důležitá zařízení a nedůležitá zařízení) zápis obsahující všechny povedené zkoušky a jejich výsledky
s vyjádřením, zda vlastnosti kontrolního spoje odpovídají požadavkům technické dokumentace. V negativním
případě svářečský dozor výrobce navrhne a svářečský
dozor držitele povolení schválí rozsah a způsob provedení nových kontrolních spojů.
4 KVALIFIKACE VÝROBCE KONSTRUKCÍ
Z TERMOPLASTŮ
Vyrábět, montovat a opravovat konstrukce z termoplasZ VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 9 -1 0 /2 0 1 2
tů mohou pouze odborně způsobilé organizace. Odborná způsobilost se prokazuje:
a) certifikáty zajištění požadavků na kvalitu při svařování podle řady norem ČSN EN ISO 3834 aplikovaných
podle požadavků na svařování termoplastů:
3834-2: Důležitá zařízení,
3834-3: Méně důležitá zařízení,
3834-4: Nedůležitá zařízení.
Systémová úprava požadavků normy ČSN EN ISO
3834 pro svařování termoplastů je uvedena v tab. 2;
b) prokázáním způsobilosti personálu s podstatným
vlivem na jakost a bezpečnost dodávek konstrukcí z termoplastů formou kontroly certifikátů nebo dokumentů, vystavených akreditovanými organizacemi
mezinárodně autorizovanými podle dokumentu IAB
001/EWF416 a pověřenými k těmto činnostem zákaznickým auditem ČEZ a. s. Tyto dokumenty prokazují způsobilost svářečského dozoru pro svařování termoplastů, svářečů termoplastů (EPW) a dokumentů
dokladujících proškolení pracovníků se zkouškou základního kurzu (ČSN 050705) jako pomocníků svářeče termoplastů;
c) prokázáním způsobilosti zvláštních procesů, které výrobce zařízení používá formou kontroly postupů svařování termoplastů (WPQR, WPS);
d) prokázáním způsobilosti strojů, pomůcek, měřidel
a ostatního zařízení výrobce pro provádění práce (součást posouzení systému jakosti svařování výrobce);
e) prokázáním kvalifikace personálu NDT VT pro hodnocení svarových spojů termoplastů.
Prověření kvalifikace provádí na žádost výrobce organizace akreditovaná pro schvalování postupů svařování
termoplastů a zkoušky svářečů termoplastů a organizace akreditovaná pro certifikaci systémů managementu
kvality ve svařování pro klasickou a jadernou energetiku pověřená k těmto činnostem zákaznickým auditem
ČEZ, a. s. Posuzování se provádí podle technického pravidla CWS ANB TP B 703.
V případě dodržování všech podmínek a požadavků je
platnost kvalifikace následující:
– certifikát zajištění požadavků na kvalitu při svařová-
211
Technický kód pro svařování konstrukcí z termoplastů
pro klasické elektrárny a nejadernou část jaderných elektráren
Tab. 2 Úprava požadavků podle normy ČSN EN ISO 3834 pro termoplasty
Části pravidla odpovídající
normě ČSN EN ISO 3834
přezkoumání smlouvy
přezkoumání návrhu
subdodavatel
svářeči termoplastů
svářečský dozor pro termoplasty
pracovníci pro kontrolu
a zkoušení kvality
výrobní zařízení a nářadí
údržba zařízení
plán výroby a kontrol
Úroveň podle
Úroveň podle
Úroveň podle
ČSN EN ISO
ČSN EN ISO
ČSN EN ISO
3834-2
3834-3
3834-4
zcela dokumentované
méně podrobné
přezkoumání
přezkoumání
zajistit, že odborná způsobilost
a informace jsou k dispozici
je nutné potvrdit všechny návrhy týkající se svařování
termoplastů – záznam
projednat jako u hlavního dodavatele – zodpovědnost na výrobci
uznaný personál s certifikátem EPW v odpovídajícím rozsahu ČSN EN 13067
a doc. EWF 581-01, pomocníci svářeče dle ČSN 050705
svářečský dozor s certifikátem PWT pověřený ve smyslu ČSN žádné požadavky, ale
EN ISO 14731
odpovědnost výrobce
k dispozici musí být dostatečný počet způsobilého personálu (NDT, DT kontrolorů) podle
TP B 304 CWS ANB, EN 473
potřebné pro přípravu, řezání, svařování, dopravu, zvedání, společně s bezpečnostním
zařízením a ochrannými oděvy
musí se provádět, nutný je
záznamy o údržbě a
žádné zvláštní požadavky
plán údržby – záznamy
odpovídajícím stavu
je vyžadován – dokumentované postupy a záznamy
žádné zvláštní požadavky
specifikace postupu
svařování(WPS)
je vyžadována – viz TP B 702 CWS ANB
žádné zvláštní požadavky
schválení postupu svařování
(WPQR)
je vyžadováno – viz TP B 701 CWS ANB
žádné zvláštní požadavky
vyzkoušení přídavných materiálů
pokud je vyžadováno
skladování a manipulace
s přídavnými materiály
minimálně tak, jak to doporučuje výrobce a ČSN EN 12943
tepelné zpracování po svařování
požadována je ochrana proti vlivům prostředí, identifikace
požadavky
musí být zachována, ČSN 640090
ČSN 640090
pokud je požadováno ve WPS nebo pracovním postupu – zakrytí svarů nebo dohřev svarů
kontrola jakosti před, v průběhu
a po svařování
podle požadavků specifikovaného postupu výroby, plánu
kontrol a zkoušek
neshody a opatření
musí být zavedeno řízení neshod a vhodné postupy musejí být dostupné
kalibrace, cejchování
je vyžadována
pokud je vyžadována
žádné zvláštní požadavky
pokud je vyžadována
pokud je vyžadována
žádné zvláštní požadavky
skladování základních materiálů
identifikace
zpětná sledovatelnost
záznamy o kvalitě
pokud je požadováno
pokud jsou vyžadovány – uchovávat min. 5 roků
ní termoplastů podle ČSN EN ISO 3834 nebo EN ISO
3834 platí 3 roky za podmínky, že držitel certifikátu
prokáže při dozorovém auditu, který se provádí minimálně 1 x za rok, že průběžně plní kriteria certifikace
a systém managementu kvality je funkční,
– prodloužení platnosti o další 3 roky se provádí na základě auditu v celém rozsahu s pozitivními výsledky.
V případě, že certifikační organizace zjistí, že kvalifikační
požadavky nejsou dodrženy, zruší nebo pozastaví platnost certifikátu podle ČSN EN ISO 3834 a tuto skutečnost oznámí neprodleně držiteli povolení.
5 KVALIFIKACE SVÁŘEČSKÉHO DOZORU
Technické a technologické činnosti, vztahující se k přípravě svařování a spojování termoplastů, organizaci a řízení svářečských prací, jejich kontroly před, v průběhu
a po svařování a zpracování svářečské dokumentace při
svařování konstrukcí z termoplastů může provádět pouze způsobilý svářečský dozor s certifikátem PWT (TP B
302 CWS ANB) a certifikátem pracovníka NDT VT (ČSN
EN 13100-1 a TP B 304 CWS ANB). K těmto činnostem
musí být písemně jmenován. Dále musí mít delegované
odpovědnosti a pravomoci k odpovídajícímu naplnění
všech relevantních činností v daném rozsahu pověření.
Pokud je svařovací dozor ve společnosti zastoupen více
pracovníky, musí být mezi nimi vymezeny úkoly, které
v této oblasti zabezpečují např. formou matice odpovědnosti, která je součástí dokumentace systému zajištění
kvality při svařování.
212
žádné zvláštní požadavky
Ostatní pracovníci svářečského dozoru termoplastů,
kteří provádějí pouze kontrolní činnosti, musí být prokazatelně proškoleni z problematiky výroby termoplastů,
svařování termoplastů, technologie pro svařování termoplastů, souvisejících norem a platných předpisů a mohou vykonávat činnost svářečského dozoru výrobce
s vymezenými úkoly a odpovědností. Jedná se o pracovníky s kvalifikací IWE/EWE, IWT/EWT a IWS/EWS
s doplňkovým kurzem podle TP C 028 České svářečské
společnosti ANB. U tlakových zařízení kategorií II, III a IV
podle NV ČR č. 26/2003Sb musí být pracovníci svářečského dozoru, svářeči a lepiči termoplastů a pracovníci
provádějící zkoušky svarů/spojů výrobce odsouhlaseni
AO na tlaková zařízení formou kontroly osvědčení nebo
certifikátů.
Základní kvalifikace PWT představuje školení a zkoušky
v rozsahu osnov TP B 302 CWS ANB a získání příslušného certifikátu dokladujícího dosaženou kvalifikaci. Kvalifikace je platná 3 roky od první zkoušky a prodlužuje se
podle podmínek směrnice P 102 CWS ANB na další 3
roky při prokázání činnosti v oboru.
Kvalifikace technologů jsou v následujících úrovních:
PWT (technolog svařování plastů v celém oboru),
PWT-P (technolog svařování plastů potrubních systémů),
PWT-S (technolog svařování plastů výrobků z desek
a polotovarů),
PWT-M (technolog svařování plastů hydroizolačních
fólií).
Požadovaná úroveň certifikátu PWT je zásadní pro zhoZ VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 9-10 / 2 0 1 2
Z VÁ R AN I E PR E P R A X
tovení pWPS, WPS a pro zpracovávání postupů pro výrobu, montáž a opravy svařováním a spojováním termoplastů. PWT-P specialista na svařování trubek může
provádět dozor a přípravu pWPS a WPS jen v rozsahu
svařování polotovarů z trubek. To platí obdobně také pro
kvalifikace PWT-S a PWT-M.
Školení, zkoušky a vydávání certifikátů PWT a svářečského dozoru včetně jejich prodlužování mohou provádět pouze akreditované organizace autorizované podle
dokumentu IAB 001/EWF416 pověřené k těmto činnostem zákaznickým auditem ČEZ a. s.
6 KVALIFIKACE PERSONÁLU NDT PRO
SVAŘOVÁNÍ A SPOJOVÁNÍ TERMOPLASTŮ
Pracovníci s kvalifikací NDT, kteří provádějí kontrolu svarových spojů termoplastů musí mít certifikát VT podle
ČSN EN 13100-1. Vady svarů se posuzují podle TP B
502 České svářečské společnosti ANB nebo podle DVS
2202 díl 1. Školení, zkoušky a vydávání certifikátů včetně
jejich prodlužování mohou provádět pouze organizace
pověřené národní autorizovanou osobou (ANB).
7 KVALIFIKACE SVÁŘEČŮ A LEPIČŮ
TERMOPLASTŮ
Operace svařování výrobních svarových spojů, svarů
pomocných a dočasných prvků a lepení termoplastů
a laminátů (dále jen lepení termoplastů) mohou provádět pouze svářeči (lepiči), kteří jsou pro tyto práce způsobilí.
Kvalifikace svářeče a lepiče termoplastů zahrnuje:
– školení a zkoušku svářeče s certifikátem EPW dle
ČSN EN 13067 a doc. EWF No. 581-01 pro příslušnou
technologii a rozsah platnosti,
– školení, zkoušku a Osvědčení o absolvování základního kurzu pro vybrané technologie BCF a IR uvedené
v tab. 1 dle ČSN 050705 a TP B 100 CWS ANB pro příslušnou technologii a rozsah platnosti,
– zkoušku lepiče s certifikátem podle DVS 2221.
Školení, zkoušky, vydávaní certifikátů (osvědčení), doškolení a prodlužování platnosti kvalifikace svářečů a lepičů mohou provádět pouze akreditované organizace
autorizované podle dokumentu IAB 001 / EWF416 pověřené k těmto činnostem zákaznickým auditem ČEZ a. s.
Kvalifikace je platná na zařízeních elektráren po následující dobu:
a) svářečský dozor termoplastů
kvalifikace PWT
– 36 měsíců
kvalifikace podle TP C 028
– neomezená
b) pracovník NDT VT
– 60 měsíců
c) svářeč, lepič
kvalifikace EPW
– 24 měsíců
kvalifikace lepič
– 24 měsíců
kvalifikace podle ČSN050705 – 24 měsíců.
8 KVALIFIKACE POSTUPU SVAŘOVÁNÍ
TERMOPLASTŮ
Výrobní svarové spoje na důležitých zařízeních musí
být provedeny podle kvalifikovaných postupů svařování (WPS). Výrobní svarové spoje na méně důležitých zařízeních musí být provedeny podle pWPS potvrzených
svářečským dozorem držitele povolení (provozovatele).
Výrobní svarové spoje na nedůležitých zařízeních musí
být provedeny podle pWPS zpracovaných svářečským
dozorem výrobce.
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 9 -1 0 /2 0 1 2
U tlakových zařízení kategorie II až IV podle NV ČR
č. 26/2003Sb musí být WPS a TP svařování odsouhlašeny AO na tlaková zařízení formou kontroly WPQR, WPS
a TP svařování.
Kvalifikace WPS termoplastů se provádí podobným systémem jako při svařování kovů s využitím norem ČSN
EN ISO 15614 a ČSN EN ISO 15613 s požadavky upravenými pro termoplasty. Případné požadavky nad rámec rozsahu zkoušení podle těchto norem může stanovit projektant.
Příprava pWPS a specifikace WPS se provádí podle
technického pravidla CWS ANB TP B 702. Kvalifikace
postupu svařování WPQR se provádí podle technického
pravidla. TP B 701 CWS ANB.
Kvalifikaci postupů svařování na konstrukcích z termoplastů provádí akreditované organizace pověřené
k těmto činnostem zákaznickým auditem ČEZ a. s. Pro
schvalování postupů platí tyto minimální požadavky:
a) Každý postup musí být ověřen zkušebním svarovým
spojem. Inspektor akreditované organizace provádí
dohled nad výrobou zkušebního svaru.
b) Zkušební svary ověřovaného postupu musí vyhovět
všem předepsaným kontrolám a zkouškám a dalším
zkouškám stanoveným případně projektantem konstrukce z termoplastů. Inspektor akreditované organizace má dohled nad prováděním a vyhodnocením
uvedených kontrol a zkoušek.
c) Vlastní kvalifikaci postupu svařování provádí a dokumentuje vždy inspektor akreditované organizace.
Platnost schváleného postupu svařování se vztahuje
pouze na výrobce, pro kterého byl postup schvalován.
8.1 Kvalifikace postupu svařování základních
svarových spojů
Za základní svarové spoje termoplastů jsou považovány
spoje definované následovně:
– svary na tupo horkým tělesem trubek,
– svary elektrotvarovkou trubek (objímka a sedlová objímka),
– svary polyfúzní trubek (objímka a sedlová objímka),
– svary na tupo horkým tělesem desek,
– svary tupé a koutové na deskách horkým plynem
a přídavným materiálem,
– svary tupé a koutové na deskách extruderem,
– svary přeplátované na izolačních pásech (fóliích) horkým plynem nebo horkým klínem.
Pro kvalifikaci postupu svařování se používají tvary
a rozměry svarových spojů definované v ČSN EN ISO
13067 a předpisech DVS.
8.2 Kvalifikace postupu svařování zvláštních
svarových spojů
Kvalifikace na základě předvýrobní zkoušky svařování
termoplastů může být použita v případě, že tvar a rozměry svarových spojů podle ČSN EN 13067 odpovídajícím způsobem nereprezentují spoj, který má být svařován.
V takovém případě může být vyroben jeden nebo více
specifických zkušebních kusů, které jsou obrazem výrobního spoje ve všech podstatných znacích, např. rozměrech, namáháních, omezeném přístupu. Rozsah
zkoušek je následně dán aplikací všech proveditelných
předepsaných zkoušek pro kvalifikaci podle kapitoly
213
Technický kód pro svařování konstrukcí z termoplastů
pro klasické elektrárny a nejadernou část jaderných elektráren
8.5. Projektant může stanovit vyšší rozsah zkoušení svarového spoje.
Kvalifikace postupu svařování předvýrobní zkouškou je
omezena pouze na svar, který byl použit při předvýrobní zkoušce.
8.3 Kvalifikace postupu svařování termoplastů
a) Pro svařování zkušebního svarového spoje musí být
použity základní a přídavné materiály stejné kvality,
které budou použity ke svaření výrobních svarů.
b) Kvalifikaci lze provádět pro metodu svařování termoplastů, svařovaný materiál a svařovací stroj. Rozsah
kvalifikace je potom určen možnostmi stroje a zařízení.
V případě většího rozsahu stroje, např. pro svařování
trubek na tupo, je nutné provést zkoušky na dvou svarech rozdílných průměrů. Volí se nejčastěji svařované
průměry trubek v dolní a horní polovině rozsahu stroje.
c) Připravené pWPS ke kvalifikaci postupů svařování termoplastů musí obsahovat všechny zásadní proměnné, tj. parametry svařování, podmínky, údaje o materiálu, strojích, svářeči, svářečském dozoru, případně
zvláštních podmínkách.
8.4 Zhotovení kvalifikačního svaru na zkušebním
kusu
a) Kvalifikační svar musí být zhotoven v souladu s pWPS
vč. dalších požadavků specifikovaných v normách pro
NDT a DT specifikovaných v kapitole 8.5. Rozměry,
tvary a typy zkušebních kusů jsou uvedeny v normě
ČSN EN 13067, tabulky č. 1, 2 a obrázky č. 1 až 8. Podle metody svařování a typu stroje je však nutné svařit
zkušební vzorky větších rozměrů.
b) V průběhu zhotovení kvalifikačního svaru termoplastů
musí být sledovány a zaznamenávány:
 Parametry – teplota, tlak a čas.
 Podmínky – teplota okolí, temperování materiálů, čištění vhodnými prostředky, ochlazování po svařování.
 Revize strojů.
 Materiálové listy.
 Kvalifikace svářečů.
 Kvalifikace svářečského dozoru.
8.5 Zkoušky kvalifikačního svaru termoplastů
a) Nedestruktivní zkoušky (NDT)
Kvalifikační svar musí být v rozsahu 100 % podroben
všem nedestruktivním zkouškám použitelným pro příslušný svar:
– vizuální kontrola podle ČSN EN 13100-1 a TP B 502
CWS ANB (event. DVS 2202), stupeň jakosti B,
– zkoušky kapilární ČSN EN 571-1 a ČSN EN ISO 23277,
– je-li v dokumentaci konstrukce z termoplastů požadováno:
– zkouška prozářením podle ČSN EN 13100-2,
– zkouška ultrazvukem podle ČSN EN 13100-3.
b) Destruktivní zkoušky (DT)
Kvalifikační svar musí být podroben destruktivním
zkouškám podle řady norem ČSN EN 12814 použitelným pro příslušný svar:
– zkouška ohybem EN 12814-1,
– zkouška tahem EN 12814-2,
– zkouška odlupovací EN 12814-4,
– zkouška makroskopická EN 12814-5,
– je-li v dokumentaci konstrukce z termoplastů požadováno,
214
– zkouška dlouhodobým tahem podle ČSN EN
12814-3,
– zkouška tahem při nízkých teplotách podle ČSN
EN 12814-6,
– vyhodnocení zkoušek EN 12814-8.
V technickém kódu jsou uvedeny příklady WPQR a WPS
pro nejčastěji používané metody svařování termoplastů. Není nutné dodržet jejich formu, ale jejich technický
obsah jako:
• přesná identifikace výrobce konstrukce,
• důležité parametry svařování,
• požadované informace o základních a přídavných
materiálech:
– přesné označení a identifikace polotovaru,
– označení a druh výchozího granulátu,
– rozměr polotovaru,
– MFR nebo MVR,
– SDR nebo S, případně PN.
• požadovaný rozsah a způsob provedení a vyhodnocení nedestruktivních a destruktivních zkoušek,
• přesná specifikace přiznané kvalifikace.
8.6 Rozsah platnosti WPQR pro termoplasty
Platnost WPQR pro svařování termoplastů je neomezená pokud nedojde ke změně materiálu, typu svařovacího zařízení a kvalifikace svářečského personálu.
8.7 Kvalifikace technologického postupu
svařování termoplastů
Technologický postup svařování termoplastů slouží ke
stanovení postupu technických operací a kroků a dalších podmínek k zajištění požadované kvality svařence
jako celku.
Technologický postup svařování termoplastů musí zejména obsahovat:
– soupis výchozí výrobní výkresové dokumentace příslušného svařence,
– specifikaci základních a přídavných materiálů,
– přípravu svarových ploch,
– příslušné WPS nebo pWPS jednotlivých svarových
spojů termoplastů (vč. přídavných materiálů, tepelného režimu při svařování, kvalifikace svářečů termoplastů, svařovací zařízení, přípravky a polohovadla,
– postup sestavení svařence,
– postup stehování,
– postup svařování,
– opatření proti nepříznivým klimatickým vlivům (proti
chladu, větru, dešti a jiným formám vlhkosti apod.),
– metody, rozsah a kritéria kontrol kvality před zahájením svařování, v průběhu svařování a po skončení
svařování,
– postup při opravě vad svařence,
– bezpečnostní opatření,
– předpis pro označení svarových spojů.
Technologický postup svařování termoplastů je považován za kvalifikovaný pouze v případě, je-li vypracován
a podepsán svářečským dozorem výrobce s kvalifikací
PWT.
9 ZÁKLADNÍ A PŘÍDAVNÉ MATERIÁLY
Pro výrobu a svařování konstrukcí z termoplastů se musí
používat materiály specifikované v projektové a technické dokumentaci. Východiskem k výběru základních
a přídavných materiálů je prokázání způsobilosti mateZ VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 9-10 / 2 0 1 2
Z VÁ R AN I E PR E P R A X
riálů splnit (v kombinaci s předepsanou metodou svařování) kritéria únosnosti, provozní
spolehlivosti, projektované životnosti, technické bezpečnosti a odolnosti proti vlivu prostředí specifikovaná v technických
podmínkách pro zařízení ČEZ.
Způsobilost prokazuje výrobce na základě shody dle zákona
22/1997 sb. ve znění pozdějších
předpisů. Příklad inspekčního
certifikátu typu 3.1 podle ČSN EN
10 204:2005 je uveden na obr. 1.
V případě, že shodu provést nelze, provede se přijetí materiálů
na základě osvědčovacích zkoušek provedených a vyhodnocených před zahájením svařování.
Postup provádění osvědčovacích zkoušek, požadavky na základní a přídavné materiály a rozsah technické dokumentace
osvědčovacích zkoušek je detailně popsán v technickém kódu.
Kód rovněž stanovuje základní požadavky na skladování základních a přídavných materiálů,
požadavky na jejich výdej a objednávání.
Obr. 1 Vzor inspekčního certifikátu 3.1
10 SVAŘOVÁNÍ VÝROBNÍCH
SVAROVÝCH SPOJŮ
Svařování konstrukcí z termoplastů na zařízeních ČEZ se
provádí s ohledem na zvolenou metodu svařování, polotovar a materiál. Při svařování musí být splněny všechny
podmínky uvedené v TK. V technické dokumentaci musí
být stanoven typ, rozsah a kritéria pro vyhodnocení NDT
zkoušek. Minimálně se požaduje provedení vizuální kontroly všech svarových spojů podle ČSN EN 13100-1 a TP
B 502 CWS ANB a dodržení stupně jakosti B pro důležitá
zařízení, stupně C pro méně důležitá zařízení a stupně D
pro nedůležitá zařízení.
10.1 Podmínky pro započetí svářečských prací
Svářečské práce mohou začít pokud jsou splněny následující podmínky:
a) Svářečské pracoviště je zajištěno z hlediska BOZP
a PO.
b) Jsou k dispozici ověřené svařovací polotovary a přídavné materiály používají-li se.
c) Je k dispozici TP, WPS případně pWPS pro svařovaný
typ konstrukce.
d) Použijí se svařovací zařízení s platnou revizí.
e) Je vyrozuměn odpovědný svářečský dozor výrobce
s příslušnou kvalifikací.
f) Jsou splněny podmínky pro provádění svarových
spojů definované ve WPS nebo pWPS.
10.2 Svařovací zařízení
a) Na svářečské práce se smí použít jen zařízení konstruovaná a určená pro daný typ spoje a polotovaru.
b) Stroje musí být v bezvadném technickém stavu s platnou revizí funkčnosti a revizí elektrické bezpečnosti.
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 9 -1 0 /2 0 1 2
Revize funkčnosti je prováděna minimálně 1 x ročně
v autorizovaném servisním středisku a o správnosti
funkce stroje je vydán certifikát.
Revize elektrické bezpečnosti se provádí podle požadavků ČSN 33 1600.
c) Pokud jsou součástí stroje záznamová zařízení, musí
se použít podle požadavku držitele povolení nebo
svářečského dozoru výrobce.
d) Typ konstrukce svařovacího stroje je uveden ve WPS
nebo pWPS a kontrolován svářečským dozorem.
Dále musí být při svařování splněny i další požadavky na
nástroje a pomůcky, čištění svarových ploch, tvary svarových ploch, zhotovení svarových ploch včetně jejich kontroly a možných oprav, sestavení svařenců a dokumentaci
svarových spojů. Svářečský dozor výrobce, nebo držitele
povolení, případně pracovník útvaru TB držitele povolení
může, zejména u důležitých zařízení předepsat provedení
KSS. KSS se provádějí, vyhodnocují a dokumentují podle
požadavků TK na svařování termoplastů.
V případě náhlé havárie navrhne postup opravy svářečský dozor výrobce a schválí svářečský dozor držitele povolení. Pokud nebude možné dodržet v kódu stanovené
standardní postupy oprav se svaří a vyhodnotí za stejných podmínek zkušební kus ze stejného materiálu. Podle výsledků zkoušek se rozhodne o způsobu opravy.
ZÁVĚR
S ohledem na rozsah TK na svařování a lepení plastů v ČEZ, a. s. nebylo možné v jednom článku probrat
všechny požadavky specifikované v TK. Proto jsou
v článku uvedeny detailněji pouze ty požadavky, se kterými se budou uživatelé TK v praxi nejčastěji setkávat
a vysvětleny ty požadavky, které vyplývají ze systémové aplikace řady norem ČSN EN ISO 3834,
15614 a 15613 na svařování plastů.
<
215
Mechanizované zváranie rúr väčších dimenzií
MARIANNA
F
ILIP KOŠŤANY
MATYSOVÁ – PAVOL SEJČ
Ing. F. Košťany, PSJ Hydrotranzit, a. s., Bratislava
Zváranie rúr z ocele L485  Zváranie koreňa zvaru ručne metódou STT (Lincoln Electronic) v ochrane plynu CO2 
Mechanizované zváranie výplne zvaru plnenou elektródou v ochrane plynu Ar + CO2  Praktické odskúšanie
technológie v podmienkach líniovej stavby  Ekonomické porovnanie  Zhrnutie výhod a nevýhod metódy
Spoločnosť PSJ Hydrotranzit,
a. s., v zmysle politiky kvality
sa snaží zvyšovať kvalitu práce v čo
najširšej oblasti pôsobenia. Oblasť
zvárania je pritom dominantnou činnosťou. Na divízii líniových stavieb
a nádrží sa špecialisti v oblasti zvárania (koordinátori zvárania, EWT,
EWE) neustále snažia kontrolovať
a zlepšovať kvalitu a metódy zvárania. Výrazným prínosom pri zlepšení
kvality zvárania a popritom aj značným zvýšením efektivity práce bolo
rozhodnutie zamerať sa na použitie
technológie zvárania potrubí mechanizovaným spôsobom.
Vychádzalo sa zo skúseností zo zvárania veľkokapacitných nádrží na
ropu, ktorej sa spoločnosť venuje
už dlhšiu dobu. Pri výstavbe nádrží
sa používa mechanizované zváranie
v nasledovných kombináciách:
– mechanizované zváranie obvodového zvaru pod tavivom,
– mechanizované zváranie zvis-
>
ným zváraním rúr pochádza zo zvárania rúr DN 750 v Izraeli. Na danej
stavbe sa zváralo jednak ručne obalenou elektródou a aj už spomínaným mechanizovaným spôsobom.
V Izraeli sa používali poloautomaty
značky Lincoln Eletronic. Ide o renomovanú americkú značku, ktorá
u nás nie je veľmi požívaná, ale ľudia
z odboru už o nej vedia.
Na základe týchto skúseností, sme sa
aj na Slovensku začali zaoberať mechanizovaným zváraním rúr väčších
priemerov z čiernej ocele (ide o rúry
na výstavbu plynovodov a ropovodov). Prioritou bolo zváranie rúr z ocele L485 vyrobenej v zmysle normy
STN EN 10 208-2. Jedná sa o pozdĺžne zvárané rúry s medzou klzu Rt05
= 485 ÷ 605 MPa. Rúry sú dodávané
v stave normalizačne žíhanom (NB)
alebo termomechanicky spracovanom (MB). V poslednom čase sa začína na trhu presadzovať aj stav QB,
čo je oceľ zošľachtená, čiže tepelne
Obr. 1 Koreň zvaru vyhotovený metódou STT (Lincoln Electric)
lých zvarov v kombinácii koreň
obalenou elektródou, výplň mechanizovane plnenou elektródou
v ochrane plynu.
Nádrže sú zvárané z plechov o hrúbke 8 až 33 mm.
Avšak zváranie rúr väčších dimenzií
sa ukázalo ako dobrá výzva, v našej
krajine zatiaľ moc nepreskúmaná.
Prvotná skúsenosť s mechanizova-
216
a Českom trhu nie je malá, ale pozornosť spoločnosti sa uberala
smerom na už používané a časom
overené značky výrobcov. Do finálového výberu sa dostali dvaja výrobcovia, Esab a už spomínaný Lincoln Electronic. Zariadenie firmy
Esab-Railtrac sa v spoločnosti používa pri výstavbe nádrží, zariadenie Lincoln Electronic bolo použité
na stavbe v Izraeli. Na základe vtedy známych poznatkov bolo vybrané
zariadenie Lincoln Electronic s označením LincBug 350. Daný výrobok
bol vybraný z dôvodu lepšieho ovládania a vyššieho komfortu. Významná funkcia výrobku je, že umožňuje
zvárať s napäťovou osou, čo značí,
že na základe snímania napätia na
oblúku dodržuje konštantnú dĺžku
oblúka, čo je pri zváraní rúr nenahraditeľná funkcia, keďže rúry v zmysle
výrobkovej normy môžu vykazovať
odchýlky ovality i hrúbky steny v rozsahu niekoľkých milimetrov.
Obr. 2 Priebeh zváracieho prúdu a napätia pri zváraní metódou STT
(Lincoln Electric)
spracovaná kalením s následným popúšťaním. V zmysle normy TNI CEN
ISO/TR 15608 je stav NB a MB, podľa
hodnoty medze klzu materiálová skupina 1 príp. 2, pričom stav QB je už
skupina 3.
1 VÝBER ZARIADENIA
Ponuka zariadení na Slovenskom
Pri tejto príležitosti bolo potrebné venovať pozornosť zefektívneniu zvárania koreňa rúr. Keďže ide o najťažšiu a najdôležitejšiu časť zvaru rúr,
bola preskúmaná aj táto oblasť. Na
Slovensku je štandardom zváranie
koreňa ručne obalenou elektródou
a zváranie metódou TIG. Pre oblasť
zvárania koreňov čiernych rúr sú používané obe metódy bez akýchkoľZ VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 9-10 / 2 0 1 2
Z VÁ R AN I E PR E P R A X
Obr. 3 Pohľad na koreňovú húsenicu (zvnútra rúry) zhotovenú metódou STT
Tab. 1 Chemické zloženie použitých materiálov (%)
L485MB
C
0,16
Si
0,45
Mn
1,7
P
0,025
S
0,020
Ti
0,06
V
0,10
Nb
0,06
Cr
–
Ni
–
CE
0,43
SupraMig
0,07
0,85
1,45
0,008
0,007
–
0,001
–
0,019
0,018
–
Ti 70 Pipe-FD
0,09
0,421
1,469
0,010
0,011
–
0,016
–
0,033
1,010
–
Tab. 2 Mechanické vlastnosti použitých materiálov
L485MB
Re (MPa)
485 ÷ 605
Rm (MPa)
570
KV (J/°C)
47/0
SupraMig
471
580
102/–30
Ti 70 Pipe-FD
550
640 ÷ 820
47/–40
vek problémov. Obe metódy sú dlhým časom používania overené,
avšak z hľadiska efektivity a produktivity ich nemožno považovať za metódy vyšších naváracích výkonov.
Ponuka zvýšenia produktivity v našich zemepisných šírkach nie je veľmi široká, avšak na základe prác
v zahraničí sa dali využiť skúsenosti s metódou zvárania STT (Surface
Tension Transfer). Metóda zvárania
STT, v dnešnej dobe ide už o druhú
generáciu, je metóda jednoúčelne
vyvinutá na zváranie koreňa zvaru
(obr. 1).
Zvára sa plným drôtom v ochrane
plynu CO2 (100 %). Princípom metódy je elektronické riadenie priebehu zváracieho prúdu i napätia
(obr. 2). Zjednodušene metódu
možno prirovnať k pulznému zváraniu. Metódu možno používať ako
ručne, tak aj mechanizovane. Na
základe skúseností bola použitá
ručná metóda kvôli ľahšej eliminácii odchýlok tvaru a rozmerov dodávaných rúr.
Po preskúmaní dostupných ponúk
zváracích technológií na trhu bola
navrhnutá nasledovná kombinácia
metód zvárania:
– zváranie koreňa zvaru ručne metódou STT v ochrane plynu CO2,
– mechanizované zváranie výplne zvaru plnenou elektródou
v ochrane plynu Ar + CO2.
Obr. 4 Pohľad na pracovisko, traktory a prístrešky
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 9 -1 0 /2 0 1 2
217
Mechanizované zváranie rúr väčších dimenzií
Ďalšou výzvou bola voľba prídavných materiálov. Čo sa týka prídavného materiálu na zváranie koreňovej vrstvy, tam sa problém
nevyskytol. V zmysle platných noriem z oblasti plynárenstva je odporúčané koreňovú vrstvu zvárať
s prídavným materiálom s nižšou
pevnosťou, pravidlo platí pre zvary
rúr s hrúbkou steny 8 mm a viac. Použitý bol plný drôt typu G3Si v zmysle normy STN EN ISO 14 431 (obr. 3).
Voľba prídavného materiálu na výplňové vrstvy a kryciu vrstvu bola
obmedzená ponukou trhu, keďže
ide o oceľ vyššej pevnosti. Požiadavkám vyhoveli dve plnené elektródy výrobcov Lincoln Electronic
a Böhler. Boli overené plnené elektródy oboch dodávateľov a použitá plnená drôtová elektróda firmy
Böhler s označením Ti 70 Pipe-FD
vyrobená podľa normy STN EN ISO
18 276 T 55 4Mn 1Ni P M H5. Výrobca udáva katalógovú hodnotu medze klzu Rp0,2 = 550 MPa. Chemické zloženie a mechanické vlastnosti
použitých materiálov sú v tab. 1 a 2.
nerada pripúšťa zmeny a nie je naklonená učeniu sa nových vecí napriek tomu, že ide o prínos – uľahčenie ich práce.
Keďže zváranie sa vykonáva v otvorenom prostredí, bolo nutné navrhnúť vhodný prístrešok, aby okolité
poveternostné podmienky neodfukovali ochranný plyn pri zváraní. Prístrešok musel byť ľahkej konštrukcie,
aby sa dal premiestňovať po línii produktovodu. Aby bolo celé zariadenie
mobilné, tak prístrešok, zdroje prúdu i centrála elektrického prúdu boli
umiestnené na pásový traktor. Celková idea bola jeden pásový traktor,
ktorý nesie zváracie zdroje na technológiu zvárania koreňa, ďalšie traktory nesú zariadenia na technológiu
zvárania výplňových a krycej vrstvy
(obr. 4). Samozrejme jednotlivé traktory ako celky sú skonštruované tak,
aby bolo možné v krátkom čase vymieňať zváracie zdroje podľa potreby
konkrétnej stavby.
Po vyriešení otázky presunu – mobility technológie sa pristúpilo k samotným overovacím skúškam technológie. Počas experimentov sa overovali
jednak zváranie mechanizovaným
spôsobom i zváranie ručné.
3 PROBLÉMY PRI APLIKÁCII
METÓD DO PRAXE
4 ZVÁRANIE KOREŇOVEJ
HÚSENICE ZVARU
Ako pri každom uvádzaní novej technológie do praxe aj v tomto prípade
sa vyskytli isté problémy. Pravdepodobne jedným z najväčších problémov boli predsudky ľudí samotných.
Pri mladšej generácii zváračov-operátorov to nebol problém, pri staršej
generácii sa odporúča rozhodnutie
dôkladne zvážiť. Staršia generácia
Zváraniu koreňa ako najdôležitejšej
časti zvaru sa venovalo dlhšie obdobie. Z praxe je známe, že najviac
chýb vzniká práve v koreni zvaru.
Keďže pri výstavbe produktovodov
je štandard 100 % rozsah skúšania
metódu RTG, opravy sú značne nákladné položky finančne aj časovo.
Metódou STT sa zvára v polohe PJ
2 VOĽBA PRÍDAVNÝCH
MATERIÁLOV
(staré označenie polohy je PG). Ako
je známe, poloha PJ bola používaná
a v zahraničí je ešte stále používaná
pri zváraní spádovými elektródami,
pričom časom sa v našich zemepisných šírkach od nej ustúpilo a prešlo sa na polohu PH (staré označenie
polohy je PF). Taktiež aj v rámci spoločnosti sa ozvali predsudky i obavy zo zavarenej trosky a studených
spojov. Skúšky zvárania koreňa samotného boli časovo a hlavne spotrebou rúr nákladné. Po zvládnutí
technológie a odladenia parametrov
sa konečné vzorky podrobili skúške
RTG. Odporúča sa po zvarení koreňovej húsenice povrch vybrúsiť na
kovový lesk. Po kladných výsledkoch RTG skúšok sa takto vyhotovené zvary podrobili aj mechanickým
skúškam. Vzorky vyhoveli aj mechanickým skúškam.
5 ZVÁRANIE VÝPLŇOVEJ
A KRYCEJ VRSTVY ZVARU
Po zvládnutí zvárania koreňa sa prešlo na technológiu mechanizovaného zvárania (obr. 5). Pri mechanizovanom zváraní bolo treba najprv overiť
hranice technológie a dôkladne sa
oboznámiť so strojom samotným.
Z vykonaných experimentov bol vyvodený nasledujúci záver: veľký význam
zohráva vnášané teplo do zvarového
spoja. Z tohto dôvodu je treba počas
zvárania meniť rýchlosť, pri úseku 6 –
3 sa zvára rýchlejšie (druhý automat
v úseku 6 – 9 s oneskorením), pri 3
– 12 pomalšie (označenie podľa hodinových ručičiek). Tavný kúpeľ je treba počas zvárania sledovať, korigovať dráhu horáka, príp. šírku rozkyvu.
Dôležitý parameter je čas státia horá-
Obr. 5 Zváranie poloautomatom počas pracovných skúšok
218
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 9-10 / 2 0 1 2
Z VÁ R AN I E PR E P R A X
Tab. 3 Výsledky mechanických skúšok z procesu tvorby WPQR
Rm (MPa)
KV (J/°C/poloha)
ø
579
73,3/–20/ZK
178,3/–20/TOO
ø 508x20,6mm
638
92/0/ZK
227/0/TOO
99,3/0/ZK
711x16mm
akosť L485MB
akosť L485QB
a
b
c
d
HV 10
202/ZM
172/TOO
193/HS
192/ZK
200/ZM
213/TOO
240/HS
219/ZK
Obr. 6a-d Pohľad na húsenice skúšobných zvarov
ka v krajných polohách. Týmto parametrom sa formuje húsenica, cieľom
bolo dosiahnuť konkávny tvar navarenej húsenice. Pri krycej húsenici tento parameter zohráva asi najdôležitejšiu úlohu vzhľadom na výsledný tvar
krycej húsenice zvaru. Postup zvárania je dokumentovaný na výplňových húseniciach na obr. 6a až c, na
obr. 6d je krycia húsenica. Regulačným prvkom s najväčším vplyvom sa
prejavila zváracia rýchlosť. Regulovanie zváracieho prúdu neprinieslo žiadaný efekt, zváracie napätie sa udržuje strojovo konštantné. Z priebehu
skúšok vyšiel úzky rozsah zváracieho
prúdu, pri ktorom sa dosahoval požadovaný tvar húsenice i samovoľné
odlupovanie trosky zvaru. Pri zváraní
výplňových vrstiev je treba eliminovať
riziko zavarenia trosky. Každú húsenicu treba obrúsiť aspoň kartáčovým
vrkočovým kotúčom. Samozrejme
skúsený zvárač spozná optimálne
parametre aj podľa akustického prejavu zváracieho oblúka. Zváranie dvomi strojmi proti sebe je možné až od
dimenzie DN 700 vyššie.
6 TVORBA WPQR
vých turbosústrojenstiev na KS
03 Veľké Zlievce. Na danej stavbe sa touto technológiou zvárali
rúry a tvarovky o rozmere ø 1420
x 25 mm. Koreň sa zváral ručne
dvomi zváračmi a následne ostatné vrstvy dvomi poloautomatmi
oproti sebe. Zváranie koreňa bolo
limitované ovalitou rúr, pri presahu zváracích hrán 3 mm a viac
bolo treba ovalitu zmenšovať mechanicky vonkajším centrátorom.
Tento problém sa dá vyriešiť napr.
zváraním koreňa obalenou elektródou a následne mechanizovaným spôsobom. Pri zváraní výplňových húseníc a krycej vrstvy sa
problémy nevyskytli.
Pre ekonomické porovnanie jeden
zvar DN 1400 danej hrúbky zvárajú ručne obalenou elektródou štyria
zvárači približne 10 hodín, pri zváraní mechanizovaným spôsobom
dvaja taktiež 10 hodín. Čiže danou
technológiou možno zvýšiť výkon
o zhruba 50 ÷ 70 % pričom príprava mechanizovaného zvárania vyžaduje dlhšiu prípravu zvaru ako pri
zváraní obalenou elektródou. Nevýhodou mechanizovaného zvárania
sú vyššie vstupné náklady, nutnosť
dodatočnej ochrany zváracej atmo-
Obr. 7 Makroštruktúra zvarového spoja rúry ø 508 x 20,6 mm
WPQR. Prvá WPQR sa zvárala na
vzorke ø 711 x 16 mm, akosť L485MB.
Na rozsah skúšok sa zvaril celý zvar
a následne sa nechala vzorka podrobiť požadovanému rozsahu skúšok
v zmysle normy STN EN 15 614-1.
V priebehu praxe sa musela spraviť ďalšia skúška WPQR, konkrétne
na vzorke ø 508 x 20,6 mm (obr. 7),
akosť L485QB. Rozdiel medzi jednotlivými vzorkami je v tom, že oceľ
L485MB je skupina 2, pričom oceľ
L485QB je skupina 3 v zmysle normy TNI CEN ISO/TR 15608. Výsledky skúšok sú zhrnuté v tab. 3.
sféry a zvýšené požiadavky na mobilitu technológie.
ZÁVER
Napriek spomínaným nevýhodám
je technológia mechanizovaného
zvárania rúr pri výstavbe líniových
častí produktovodov budúcnosťou.
Niežeby zváranie obalenou elektródou bolo na výstavbe produktovodov na ústupe, táto technológia tu
bude iste vždy, ale z hľadiska zvyšovania produktivity budú
na vzostupe technológie
mechanizovaného zvárania.
<
7 NASADENIE V PRAXI
Po zvládnutí technológie zvárania
koreňa a výplne zvaru sa pristúpilo k vyhotoveniu vzorky na skúšky
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 9 -1 0 /2 0 1 2
Overená technológia bola použitá na stavbe Inštalácia tandemo-
Článok recenzoval:
Ing. Tibor Zajíc, VÚZ – PI SR, Bratislava
219
Voľba akosti ocele pre zvárané konštrukcie –
aký je význam označenia stavu dodávky +AR
u nelegovaných ocelí podľa EN 10025-2?
GE R D KUSCHER
Prof. G. Kuscher, SLV Hannover
Normy pre navrhovanie a výrobu
oceľových konštrukcií (napr. DIN 18
800-7:2002-9, čl.509, ČSN 73 2601
a nová EN 1090-2), záväzné pre regulovanú a dozorovanú oblasť použitia požadujú, aby v dokumentoch
kontroly podľa EN 10204 bol uvedený aj stav dodávky zvolenej ocele,
čo nebýva vždy dodržané.
tepelné spracovanie, možný valcovací režim a pritom najmä na rých-
Obr. 3 S355JO +AR ako Q (zošľachtená)
Pre objasnenie tejto otázky v SLV
Hannover začali už pred určitým časom so zbieraním a skúmaním nelegovaných ocelí, ktoré sa predávajú
na trhu pod označením pevnostnou
triedou radu S355 +AR. Obrázky štruktúr č. 1 – 5 ukazujú výber
z toho, čo sa pod označením +AR
v Európe dodáva.
Pokiaľ pozrieme na obr. 1 ako na
klasicky normalizovanú, príp. normalizačne valcovanú oceľ a túto porovnáme s inými skúmanými druhmi
(obr. 2 – 5), ktoré sa pod označením
+AR predkladajú ako termomechanicky valcované (M) alebo zošľachtené (Q) alebo kalené alebo dlho
žíhané, potom musí byť každému
zodpovednému pracovníkovi koordinácie zvárania jasné, že musí brať
vážne aj svoju zodpovednosť za použité materiály. To platí najmä pre
regulované oblasti, ako sú stavebné
oceľové konštrukcie, stavby železničných vozidiel, atď.
K tomu patrí tiež informácia výrobcov ocelí, že druhy podľa obr. 3 – 5
sa vyznačujú nízkym uhlíkovým ekvivalentom a teda nestvrdnú (nezakalia sa). To je pravdou, ale využitie
rýchleho ochladenia pri výrobe ocelí, ako sú na obr. 3 a 4, môže viesť
k tomu, že môže dôjsť a tiež došlo po zváraní k zmäknutiu v teplom
ovplyvnenej oblasti.
Obr. 4 S235JR +AR bainit v dôsledku rýchleho
ochladzovania
Obr. 5 S355J2 +AR s vytvorením terciárneho
cementitu
História
V starších normách pre ocele, napr.
EN 10025:1994 bol stav dezoxidácie integrovaný do označenia ocele. Z toho vyplývalo napr. pre triedu pevnosti S355J2 G3 (1.0570/11
503.1) a S355J2 G4 (1.0577), že obidve akosti boli pri výrobe síce (úplne) upokojené, avšak u druhu G3 bol
stav dodávky označený N príp. normalizačne valcovaný a u druhu G4
bol stav dodávky ponechaný na výrobcu ocele. To znamenalo pre pracovníkov koordinácie zvárania, ktorí sú podľa noriem EN 719 a EN ISO
14731 zodpovední i za použitie správnych materiálov, požiadavku vyššej
pozornosti a vedomostí na zabezpečenie, aby pracovníci zásobovania
nakúpili „správnu“ oceľ, aby sa vopred vylúčili problémy pri zváraní.
Obr. 1 „klasicky“ normalizovaná nelegovaná
konštrukčná oceľ, pevnostná trieda S355, stav
dodávky: normalizačne žíhaná, resp. normalizačne valcovaná
Obr. 2 S355J2 +AR ako M (termomechanicky
valcovaná)
Súčasný stav
Zavedením nového radu noriem
EN 10025-1 až -6 a v nej najmä EN
10025-2:2005 a vypustením údajov
o druhu dezoxidácie v značke akosti ocele, zúžil sa síce počet ocelí, ale
z oboch vyššie uvedených druhov
akostí zostal len druh G4. Ak chceme mať istotu, že dostaneme oceľ
ekvivalentnú k starej 11 503.1 (St523), je nutné vybrať pre objednanie
druh S355J2 +N. Starý stav „ponechanie na výrobcu“ sa teraz nazýva
+AR a znie v angličtine krásne „as
rolled“.
Čo to označenie +AR teraz znamená? K zodpovedaniu tejto otázky som dosiaľ nezískal žiadnu jednoznačnú odpoveď, čo to znamená
„ako valcované“? Čo sa skrýva za
týmto výrazom s ohľadom na možné
220
losť ochladzovania a z nej odvodenej štruktúry? Skôr bolo predsa tiež
valcovanie, bez toho, aby sa to muselo zvlášť zdôrazňovať.
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 9-10 / 2 0 1 2
Z VÁ R AN I E PR E P R A X
V zásade nemusí byť oceľ +AR zlá,
ale osoby zodpovedné za zváranie
(koordinátor zvárania) sa musia uistiť, či druh +AR zostáva bezproblémovo zvariteľný podľa jeho platnej
WPS.
Inak môže byť ako podľa osvedčenia o spôsobilosti (certifikátu kvalifikácie výrobcu) zodpovedný koordinátor zvárania v prípade škodového
konania braný na zodpovednosť.
ZÁVER
Uvedená úvaha je impulzom pre koordinátorov zvárania, ako aj pre pracovníkov konštrukčných kancelárií
a zásobovania na správne a úplné
označovanie druhu ocelí na výrobných výkresoch, rozpisoch materiálu, objednávkach a na kontrolu
dokumentov kontroly dodaného materiálu.
Dostupnosť konštrukčných ocelí, dodávaných obchodnými alebo
výrobnými spoločnosťami (polotovarov, plechov a pod.) v stave dodávky +N sa zlepšuje a je jedným
z parametrov rozhodujúcich o celkovej kvalite vyrábaných a dodávaných oceľových konštrukcií a dielov,
kde je zváranie jednou z rozhodujúcich výrobných technológií.
<
N OV É K NI H Y
Cable-stayed Bridges.
40 Years of Experience Worldwide
Holger Svensson
Táto kniha vyšla v septembri 2011
v nemeckom jazyku, teraz vyšla aj
v anglickom jazyku. Autor mal 12.
apríla 2012 k téme zavesených mostov webový seminár, ktorého sa mohol ktokoľvek zúčastniť na internete.
TU Drážďany udelila autorovi v júni
2012 titul honorárny profesor.
Holger Svensson (*1945) pracoval
v r. 1972 – 2009 vo firme Leonhardt,
Andrä und Partner ako inžinier zodpovedný za navrhovanie, montáž,
realizáciu a testovanie mostov s veľkým rozpätím, pričom išlo prevažne
o zavesené mosty postavené v rôznych častiach sveta. Od r. 1992 pracoval aj v rôznych riadiacich funkciách. Kniha je určená v rovnakej
miere pre inžinierov v praxi ako aj
pre študentov vysokých škôl. Vznikla ako skriptum na prednášky o zavesených mostoch, ktoré od konca
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 9 -1 0 /2 0 1 2
r. 2009 vedie na TU Drážďany v 7.
a 8. semestri.
Skladba knihy: predhovor, poďakovania, o autorovi, 7 kapitol, vecný register, zoznam literatúry, príloha 40 rokov skúseností s mostmi
s veľkými rozpätiami postavenými
v celom svete, videoprednášky na
dvoch DVD, ktoré mal autor na TU
Drážďany.
Členenie kapitol je nasledovné: kapitolou 1 je úvod (s. 16 – 45), kde
možno nájsť terminológiu, konštrukčné zásady a desatoro navrhovania zavesených mostov. Vývoj zavesených mostov je v kapitole
2 (s. 16 – 139). Nachádzajú sa tam
príklady predchodcov moderných
mostov, moderných mostov oceľových, betónových, spriahnutých
oceľovo-betónových mostov ako aj
zvláštne formy zavesených mostov.
Kapitola 3 (s. 140 – 187) je venovaná
všetkým druhom lán, vrátane všetkých konštrukčných detailov, spôsobov ukotvenia, montáže, merania
napätí a ich dynamického správania. Analýza správania sa zavesených mostov je témou kapitoly 4 (s.
188 – 291) a zahŕňa: spôsoby predbežného výpočtu, určovanie vnútorných síl na náhradných systémoch,
na celkovom systéme, dynamické
správanie, účinky nárazov lodí a napokon veľmi užitočné numerické príklady detailných výpočtov zavesených mostov. Montáž je obsahom
kapitoly 5 (s. 292 – 327). Obsahuje nielen príklady montáže realizovaných mostov ale aj nevyhnutné
statické výpočty súvisiace s montážou. V kapitole 6 (s. 328 – 427) sú
príklady realizácie 5 druhov zavese-
ných mostov: betónových zhotovených z prefabrikátov, betónovaných
na stavenisku, oceľových, spriahnutých oceľovo-betónových, s hybridným trámom, s niekoľkými zavesenými poľami v rade za sebou.
Celkove je tu podrobne analyzovaných 8 zavesených mostov s veľkými rozpätiami. Výhľad do budúcnosti zavesených mostov je v kapitole
7 na jednej strane. Vecný register
a zoznam literatúry s viac ako 300
položkami sa nachádzajú na s. 430
– 440. Príloha 40 rokov skúseností
s navrhovaním zavesených mostov
v Nemecku i v zahraničí má rozsah
14 strán (s. 444 – 457).
V knihe, v zozname literatúry ako aj
vo video prednáške je spomenutý aj
bratislavský Nový most, ktorý nechýba v žiadnej publikácii o zavesených
mostoch. Je však spomenutý len
veľmi stručne, napr. v prednáške sa
uvádza iba to, že je to jediný most
s reštauráciou na pylóne.
Usporiadanie knihy je veľmi pekné,
obsahuje množstvo väčšinou farebných fotografií ako aj množstvo názorných schém a podrobných detailov výpočtov.
Dve DVD obsahujú 30 vynikajúcich
prednášok. Jednotlivé obrázky sú
vhodne komentované autorom tejto veľmi užitočnej publikácie určenej
pre každého mostára, súčasného či
budúceho.
Vydavateľ: Ernst & Sohn, A Wiley
Company. ISBN 978-3-433-02992-3.
456 strán, formát A4, tvrdý obal,
cena: 129 Eur, máj 2012. Dve DVD.
Prof. Ing. Ivan Baláž, PhD.
KKDK SvF STU v Bratislave
221
O oceliach bratislavských „Starých mostov“
MARIANNA
KA
ROL KÁLNA
MATYSOVÁ – PAVOL SEJČ
Doc. Ing. K. Kálna, DrSc., Výskumný ústav zváračský – Priemyselný inštitút SR, Bratislava
Stručná história Mosta Franza Jozefa, ktorý sa skladá z dvoch mostov  Obnovené mosty po r. 1946  Overenie
vlastností ocelí, vrátane húževnatosti, skúšky únavy nitových spojov  Rekonštrukcia mosta  Požadované
vlastnosti ocelí a zvarových spojov  Výroba a montáž oceľovej konštrukcie mosta, požiadavky na kvalitu zvárania
 Skúšanie zvarových spojov
Obr. 1 Historické fotografie Mosta Franza Jozefa
Prvý stály oceľový most cez Dunaj v Bratislave
bol Most Franza Jozefa, postavený v rokoch 1890
a 1891. Boli to vlastne dva mosty podobnej konštrukcie
(obr. 1), z plávkovej ocele typu S235:
– cestný most, postavený v r. 1890, hmotnosť oceľovej
konštrukcie G = 1 845 t,
– železničný most, postavený v r. 1891, hmotnosť oceľovej konštrukcie G = 1 317 t.
Obidva mosty boli 7-polové na spoločných pilieroch,
s najväčšími rozpätiami 2 x 75 m + 91 m + 72 m, celková dĺžka 452 m. Mosty tvorili dva priehradové hlavné
nosníky, prvky spájané nitovaním. Chodníky mali konzolovú konštrukciu. Obidva mosty vyrobila firma Ganz
Budapešť.
Mosty slúžili do r. 1945, kedy ich ustupujúce nemecké
vojská vyhodili do vzduchu.
Mosty boli nahradené v pomerne krátkom čase dvomi
novými mostmi na pôvodných pilieroch, teda s rovnakými rozpätiami (obr. 2).
Cestný most, Most Červenej armády bol odovzdaný do prevádzky v r. 1946. Je to dvojtrámový priehradový most, zostavený z nitovaných konštrukčných prvkov Roth – Wagner, montážne spoje sú skrutkované (VP
skrutky M20 a M24). Prvky oceľovej konštrukcie sú vyrobené z neupokojenej ocele typu S235 JO. Oceľ má veľmi
nízku, nevyhovujúcu rázovú húževnatosť a je nevhodná
na zváranie.
Cestný most bol v r. 2010 odstavený z prevádzky (obr. 3).
Tento most má samostatnú časť určenú pre chodcov
(obr. 4).
Železničný most vyrobili a postavili Vítkovické železárny, Ostrava. Bol odovzdaný do prevádzky v r. 1950
a slúžil do r. 1985 (kedy bol uvedený do prevádzky Prístavný most). Je to tiež dvojtrámový priehradový nitovaný most (obr. 5). Oceľová konštrukcia je vyrobená
z neupokojenej ocele typu S275 JR. Oceľ má veľmi nízku, nevyhovujúcu rázovú húževnatosť a je nevhodná na
zváranie.
>
Obr. 2 Celkový pohľad na starý most z petržalskej strany v súčasnosti
Obr. 3 Cestný most
Obr. 4 Lávka pre chodcov
222
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 9-10 / 2 0 1 2
Z VÁ R AN I E PR E P R A X
Statická lomová húževnatosť plechu t = 12 mm je pomerne priaznivá, aj pri T = –30 °C je KCJ = 164 MPa m ,
minimálna hodnota KCJ = 124 MPa m . Za predpokladu, že nominálne napätie n = 200 MPa a v otvoroch
pre nity sú únavové trhliny dlhé a = 8 mm, potom podľa
správy VÚZ – PI SR z 01/2010 [4] je požadovaná lomová
húževnatosť KIR = 134 MPa m , čo je splnené pre strednú hodnotu KCJ = 164 MPa m ale nevyhovujúce pre minimálnu hodnotu KCJ = 124 MPa.
Z toho je možné vyvodiť záver, že nemožno vylúčiť krehké porušenie mosta.
1.1 Skúšky vysokokmitovej únavy nitového spoja
Obr. 5 Železničný most
1 OVEROVANIE VLASTNOSTÍ OCELÍ STARÉHO
MOSTA
Na overenie vlastností ocelí boli v rokoch 1999 až 2009
odoberané malé vzorky materiálov z nenosných častí mosta. Z týchto vzoriek sa robila chemická analýza a základné mechanické skúšky (skúšky ťahom a rázom v ohybe – KV). Výsledky skúšok sú v správach VÚZ
[1 – 4]. V r. 2009 boli odobraté z pozdĺžneho nosníka
mostovky železničného mosta 4 vzorky plechu o rozmeroch asi 610 x 730 mm, z nich 2 obsahovali v strede nitový spoj výstuh – z tých boli zhotovené skúšobné
telesá na skúšky únavy. Výsledky všetkých mechanických skúšok materiálov obidvoch mostov, vykonaných
vo VÚZ – PI SR sú v technickej správe [4] z r. 2010.
Chemické zloženie ocelí je v tab. 1, mechanické charakteristiky plechov v tab. 2.
Cestný most je vyrobený z neupokojenej ocele typu
S235 JO, oceľ je nevhodná na zváranie. Skúšky rázom
v ohybe sa robili na platničke hrubej 7 mm. Pri teplote Ts
= –30 °C je nárazová práca KV 150/5 = 5 J, pričom má
byť minimálne 20 J (na tyčiach prierezu 10 x 10 mm má
byť KV  27 J). Húževnatosť ocele je veľmi nízka, nevyhovujúca. Most sa môže porušiť krehkým lomom.
Železničný most je vyrobený z neupokojenej ocele typu
S275 JR, oceľ je nevhodná na zváranie. Oceľ má veľmi
nízku, nevyhovujúcu rázovú húževnatosť, nárazová práca aj pri Ts = –20 °C je KV 7 J a minimum 5 J, pričom má
byť KV  27 J. Kritická dĺžka trhliny pre vznik krehkého
porušenia pri rázovom zaťažení je aCD = 6 mm, tolerovateľný rozmer defektu ap = 2,2 mm [4].
Prechodová teplota húževnato-krehkého porušenia
ocele stanovená skúškami DT [4] na tyčiach skutočnej
hrúbky t = 12 mm je TDTE = +30 °C (obr. 6). To znamená, že oceľová konštrukcia mosta je náchylná na krehké
porušenie až do teploty +30 °C.
Z výstuh pozdĺžneho nosníka mostovky železničného
mosta boli odobrané 4 vzorky materiálu, z nich 2 obsahovali v strede nitový spoj výstuh. Zo vzoriek sa zhotovili skúšobné telesá na skúšku ťahom, rázom v ohybe KV,
rázom v ohybe DT 12 x 40, skúšku lomovej húževnatosti
KCJ na telesách 12 x 50 x 240 mm a skúšky vysokokmitovej únavy.
Telesá na skúšku únavy mali rozmery 12 x 120 x 600
mm, skúšaný prierez 12 x 80 mm, v strede s nitovým
Obr. 6 Teplotné závislosti nárazovej práce EDT a plastického vzhľadu
lomovej plochy PL ocele, skúšky DT 12 x 40
Tab. 1 Chemické zloženie ocelí (%)
Most
cestný
železničný
C
0,091
0,046
0,150
Mn
0,31
0,29
0,46
Si
0,01
0,01
0,05
P
0,026
0,009
0,024
S
0,015
0,010
0,008
Cu
0,06
Al
–
0,15
<0,003
CEV
0,143
0,110
0,235
Tab. 2 Mechanické charakteristiky vzoriek plechov
Most
cestný
železničný
Re
MPa
Rm
MPa
A5
%
Z
%
–
–
–
–
350
415
28
68/39
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 9 -1 0 /2 0 1 2
KV (J)
–20 °C
KV 150/5
15
7/5
KV (J)
120 °C
KV 150/5
71
62/11
KCJ (MPa)
–30 °C
–
164/124
223
O oceliach bratislavských „Starých mostov“
Obr. 7 Skúšobné teleso na únavu nitového spoja. a = 75 MPa, N = 545 000
Obr. 8 Lomové plochy skúšobných telies na únavu nitových spojov so starými únavovými trhlinami
spojom, priemer nitu d = 20 mm. Skúšalo sa 8 telies
s nitovým spojom a tri telesá s kruhovým otvorom
20 mm. Pohľad na skúšobné teleso s nitovým spojom
je na obr. 7. Skúšky sa robili na rezonančných únavových strojoch. Po vzniku únavovej trhliny dlhej 15 až 25
mm stroj vypadol z rezonancie a skúška sa ukončila.
Na dvoch telesách (z 8) sa odkryli staré, už zahrdzavené únavové trhliny dlhé 8 mm (obr. 8). Trhliny sa nachádzali pod hlavami nitov, nedeštruktívnymi skúškami
NDT sa nedajú odhaliť. Pritom únavová životnosť týchto spojov nebola výrazne horšia, bola v rámci rozptylu
údajov.
Z údajov skúšok nitových spojov bola zostrojená Wöhlerova krivka, log  – log N (obr. 9). Referenčná hodnota
medze únavy pre N = 2 . 10 6 kmitov a pre pravdepodobnosť údajov 50 % je C = 115 MPa.
Kategória detailu pre pravdepodobnosť 95 % je KD90,
čo je veľmi priaznivé. Na posúdenie únavovej životnosti starých oceľových konštrukcií sa podľa [5] odporúča
KD71.
Na základe výsledkov skúšok ocele mostových konštrukcií, nízkej húževnatosti ocelí, výskytu trhlín v otvoroch pre nity a nebezpečenstvo krehkého porušenia
mostov, autor článku neodporučil použiť časti starých
konštrukcií na rekonštrukciu mosta.
2 POŽIADAVKY NA VLASTNOSTI
KONŠTRUKČNÝCH MATERIÁLOV
NA REKONŠTRUKCIU MOSTA
2.1 Požiadavky na vlastnosti konštrukčných ocelí
mosta
Požiadavky na vlastnosti konštrukčných ocelí sa stanovili podľa medzných stavov únosnosti, najmä krehkého
porušenia, podľa technických požiadaviek výroby (najmä spôsobov zvárania) a zohľadnením ekonomických
aspektov. Rozhodujúcimi požiadavkami sú dobrá zvariteľnosť a húževnatosť vrátane odolnosti proti lamelárnemu porušeniu.
2.2 Druhy ocelí
1. Na nosné časti oceľovej konštrukcie mosta sa musia
použiť jemnozrnné zvariteľné ocele pevnostnej triedy S355, S420 a S460. Možno použiť ocele dodávané v stave normalizovanom – N podľa EN 10025-2,
EN 10025-3 ako aj termomechanicky valcovanom – M
podľa EN 10 025-4. Ocele M majú nižší obsah C, nižší
224
Obr. 9 Závislosť  – N, Wöhlerova krivka nitového spoja
uhlíkový ekvivalent CEV a CET sú lepšie zvariteľné.
2. Na konštrukčné časti, ktoré budú v priebehu výroby
alebo montáže tvárnené (ohýbané) za tepla, alebo namáhané v smere hrúbky, T-spoje a krížové spoje sa
musia použiť ocele v normalizovanom stave – N.
3. Na menej namáhané časti oceľovej konštrukcie, do
hrúbky t < 16 mm, možno použiť oceľ S355 K2 podľa
EN 10025-2. Na pomocné časti oceľovej konštrukcie
možno použiť oceľ S235 J2 podľa EN 10 025-2.
2.3 Chemické zloženie ocelí
Chemické zloženie ocelí musí spĺňať požiadavky EN
10025-2, EN 10025-3 a/alebo EN 10025-4 s týmito obmedzeniami:
C; S  0,010 %; P  0,020 %; Nb  0,05 %; (Nb + Ti + V)
 0,12 %.
2.4 Požiadavky na mechanické vlastnosti ocelí
Základné mechanické vlastnosti
Základné požadované mechanické vlastnosti sú určené
v EN 10025-2, EN 10025-3 a EN 10025-4 s týmito obmedzeniami:
• Pomer skutočných hodnôt (nie zaručovaných) ReH/Rm
< 0,9.
• Vyžaduje sa vyššia húževnatosť ocelí.
Húževnatosť ocelí a zvarových kovov
Časti dielcov mosta, ktoré sú namáhané prevažne ťahom a/alebo sa vyžaduje pri nich zvýšená odolnosť proti porušeniu, sa musia zhotoviť z materiálov so zvýšenou
húževnatosťou.
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 9-10 / 2 0 1 2
Z VÁ R AN I E PR E P R A X
Tab. 3 Požadované hodnoty lomovej húževnatosti KCJ (MPa m ) a nárazovej práce KV (J) ocelí a zvarových kovov pri teplote Ts (°C)
Oceľ
EN 10025
S235J2
S355K2
S355NL/ML
S420NL/ML
S460NL/ML
Lomová húževnatosť
KCJ (MPa m )
Ts = –30 °C
75
100
100
125
110
140
125
150
Hrúbka detailu
t (mm)
 25
 25
 25
26 až 60
 25
26 až 50
 25
26 až 50
Nárazová práca KV (J)
Ts (°C)
pozdĺžny smer
priečny smer
–30
–30
–30
–40
–30
–40
–30
–40
27
40/30
40/30
60/45
50/38
60/45
55/40
65/45
–
–30
27/21
45/34
40/30
45/30
45/30
50/35
Požadovaná lomová húževnatosť ocele a zvarového
kovu sa stanovuje podľa STN EN 1993-1-10/NA [6] čl.
NB. 1. 1. vzťah (1)
2.6 Identifikácia, manipulácia a skladovanie
zváracích materiálov
K IR  Ret .  .aF .kc .  2k s  1 N .mm 1.5
Zváracie materiály musia byť vhodne označené a uskladňované tak, aby nedošlo k ich zámene. Na identifikáciu
sa používa spravidla označenie výrobcu zváracích materiálov.
Pri skladovaní a manipulácii sa nesmú zváracie materiály poškodiť (odlúpenie obalu elektród, zhrdzavenie)
a navlhnúť. Musia sa dodržať pokyny výrobcov zváracích materiálov.
pre: kc = 1,5; ks = 2,0; aF = {5 mm; 0,20.t; 20 mm}
(Poznámka:

1N .mm 1.5  1/ 1000 MPa m
)
Lomová húževnatosť KCJ ocele a zváraného kovu sa stanovuje podľa STN 42 0347 [7] alebo ASTM E 1820-05a.
Požadované hodnoty lomovej húževnatosti KCJ (MPa m )
a nárazovej práce KV ocelí sú v tab. 3. V sporných prípadoch rozhoduje údaj KCJ stanovený skúšaním telies
skutočnej hrúbky pri teplote TS = –30 °C alebo –40 °C.
Požadovaná hodnota nárazovej práce KV (J) v tab. 3 sa
overuje skúšaním troch tyčí pri skúšobnej teplote Ts (°C)
a je uvedená priemernou hodnotou (v čitateli) a min.
hodnotou (v menovateli).
Odolnosť proti lamelárnemu porušeniu
Plechy a valcované profily, ktoré sú namáhané v smere
hrúbky (možnosť vzniku lamelárneho porušenia) musia
mať v smere hrúbky tieto vlastnosti:
• nárazovú prácu KVZ  40/30 J pri –20 °C; podľa smernice VÚZ 1/98 [8],
• ťažnosť podľa EN 10164...Z z  35 %.
Pokiaľ sa vyžaduje zvýšená odolnosť proti lamelárnemu porušeniu sa táto požiadavka označuje doplnkovým
symbolom napr. +Z35.
Príklady označenia: S355 NL+Z35; S355 ML+Z35.
2.5 Požiadavky na zváracie materiály
1. Zváracie materiály sa stanovujú podľa požadovanej
medze klzu, lomovej húževnatosti a nárazovej práce
ako aj obsahu difúzneho vodíka vo zvarovanom kove.
Pri voľbe zváracích materiálov podľa požadovaných
pevnostných vlastností zvarového kovu platí STN EN
1993-1-8 / NA [9]
Re (ZK) = Re (0) + (1 až 100) MPa
Rm (ZK = (0,9 až 1,2) . Rm (0)
kde Re (0) a Rm (0) sú skutočné hodnoty medzí klzu
a pevnosti ocele.
2. Požadované hodnoty lomovej húževnatosti KCJ
(MPa m ) a nárazovej práce KV (J) zvarového kovu
spoja pri teplote skúšania Ts (°C) sú v tab. 3.
3. Na zváranie ocelí kvality NL a ML sa musia použiť prídavné materiály so zaručeným obsahom difúzneho
vodíka HD5 alebo HD10.
3 VÝROBA A MONTÁŽ OCEĽOVEJ KONŠTRUKCIE
Na výrobu a montáž oceľovej konštrukcie mosta platia
ustanovenia normy EN1090-2 [10], na kvalitu zhotovenia EXC4. Zhotoviteľ oceľovej konštrukcie mosta musí
vypracovať a predložiť na schválenie plán zabezpečenia
kvality podľa EN 1090-2 prílohy C.
Výrobcovia oceľovej konštrukcie a častí konštrukcie musia spĺňať požiadavky na kvalitu zvárania podľa EN ISO
3834-2 „Úplné požiadavky na kvalitu“ a vlastniť certifikát.
3.1 Požiadavky na kvalitu materiálov
1. Kvalita a základné vlastnosti materiálov sa dokladajú
dokumentom kontroly podľa EN 10204 3.1.B rozšírenom o ďalšie skúšky podľa tab. 3 (chemické zloženie,
údaje skúšok ťahom, rázová húževnatosť KCV pri skúšobných teplotách TKV.
2. Osobitné charakteristiky musia byť doložené skúšobnými protokolmi od akreditovaných laboratórií.
3. Osobitné charakteristiky materiálov, ako napr. lomová
húževnatosť KCJ charakteristiky odolnosti proti lamelárnemu porušeniu Z z a KVz sa stanovujú podľa platných noriem na skúšanie mechanických vlastností
materiálov STN, EN, ASTM alebo osobitných predpisov. V projektovej špecifikácii musí byť určená norma
alebo predpis.
3.2 Použitie materiálov (oceľové výrobky a zvárací
materiál)
Ak sa má materiál pred začiatkom výroby podrobiť osobitnému procesu (tepelné spracovanie, predohnutie alebo ohýbanie), požiadavky na tento proces musia byť stanovené v projektovej dokumentácii.
3.3 Delenie (rezanie) materiálu
1. Delenie materiálu sa môže robiť pílením, strihaním
a strojným alebo ručným tepelným rezaním. Ručné te-
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 9 -1 0 /2 0 1 2
225
O oceliach bratislavských „Starých mostov“
pelné rezanie možno použiť len v prípadoch, keď strojné rezanie nie je možné. Povrchy voľných hrán nesmú
mať tvrdosť väčšiu ako 380 HV 10.
2. V prípade strihania alebo rezania plameňom sa musia povrchy opracovať brúsením alebo hobľovaním na
hladkú úpravu bez okovín.
3.4 Tvarovanie materiálu
1. Pri ohýbaní, lisovaní alebo kovaní ocelí do požadovaného tvaru sa musí zabezpečiť, že ich vlastnosti sa neznížia pod hranicu špecifikovanú pre príslušný materiál.
2. Pri tvarovaní za tepla treba brať do úvahy odporúčania výrobcu ocele. Nesmie sa tvarovať v oblasti teplôt
„modrého žiaru“ (250 až 380 °C).
3. Oceľ možno tvarovať za studena. Treba však vziať do
úvahy prípadné obmedzenia výrobných noriem. Pri
oceliach so zvýšenou medzou klzu sa majú zohľadniť
ustanovenia EN 1090-2 čl. 6.5.4.
3.5 Zváranie
Všeobecné požiadavky
Pre zváračské práce pri výrobe a montáži mosta platia
všeobecné požiadavky podľa EN 1090-2, ďalej sústavy
noriem EN ISO 156xx, EN ISO 3834 a EN 1011-2.
Organizácie, ktoré vykonávajú zváranie nosných častí mosta, musia mať certifikát podľa EN 3834-2, vrátane zahraničných výrobcov a subdodávateľov. Musia mať
odborníka s kvalifikáciou európsky alebo medzinárodný
zváračský inžinier – EWE / IWE.
Ochrana proti vplyvom počasia (EN 1090-2 čl. 7.5.3)
Zvárač a pracovný priestor musia byť chránené zodpovedajúcim spôsobom proti vplyvom vetra, dažďa alebo
snehu.
Zvarové plochy a okolité povrchy plechov musia byť udržiavané suché a nesmie sa na nich kondenzovať voda.
Ak je teplota zváraného materiálu nižšia ako +5 °C, musí
sa použiť predhrev aspoň na Tp = 70 °C, aj pri hrúbkach,
pre ktoré sa nepožaduje predhrev.
Spôsoby zvárania s plynovou ochranou MAG (135
a 136) sú mimoriadne citlivé na účinky vetra. Miesto zvárania musí byť chránené tak, aby sa neovplyvnil zvárací
proces.
Postupy zvárania – WPS
1. Všetky zváračské práce musia byť vykonávané podľa
stanovených postupov zvárania – WPS, podľa EN ISO
15609.
2. Všetky stanovené postupy zvárania – WPS musia byť
doložené skúškami postupov zvárania podľa EN ISO
15613 alebo EN ISO 15614, vrátane špeciálnych skúšok,
ktoré sa vyžadujú pre daný postup zvárania, ako napr.
skúšky lomovej húževnatosti KCJ (podľa STN 42 0347).
Tepelný príkon zvárania
Tepelný príkon zvárania Q (kJ/mm) má významný vplyv
na húževnatosť zvarového kovu spoja. Pri použití vyššieho tepelného príkonu Q  2,0 kJ/mm rázová húževnatosť KCV (J/cm2) aj lomová húževnatosť KCJ (MPa m )
prudko klesnú. Preto treba obmedziť rozkyv elektródy
pri zváraní na najmenšiu mieru, použiť šnurovací spôsob zvárania.
Odporúčaný tepelný príkon zvárania je: Q  (1,0 až 1,6)
kJ/mm.
226
Zvárači a zváračský personál
1. Zvárať môžu len zvárači s platnými úradnými skúškami na daný spôsob a podmienky zvárania podľa
EN 287-1 (ISO 9606-1) resp. EN 1418.
2. Výrobca zváranej konštrukcie musí mať k dispozícii
protokoly o skúškach zváračov.
3. Zváračské skúšky (podľa EN 287-1 alebo EN 1418)
musia byť overené akreditačným orgánom.
4. Výrobca zváranej konštrukcie musí zabezpečiť pri zváraní zváračský dozor – koordinátora zvárania podľa
EN ISO 14731.
Dočasné spoje
1. Keď sa pri dielenskej montáži alebo na stavenisku musia použiť dočasné príchytky, treba ich umiestniť tak,
aby sa dali ľahko odstrániť bez poškodenia nosných
dielcov. Na zváranie dočasných spojov musí byť stanovený postup zvárania (WPS). Na zváranie možno
použiť mäkšie prídavné materiály.
2. Keď sa dočasné spoje odstraňujú odlomením alebo
tepelným rezaním musia sa povrchy obrúsiť až po základný materiál.
3. Miesta privarenia dočasných príchytiek sa musia odskúšať vizuálne (VT), kapilárnou (PT) alebo magnetickou práškovou skúškou (MT) – nesmú sa vyskytovať
trhliny alebo iné chyby.
Kútové zvarové spoje
1. Konštrukčné časti, ktoré sa spájajú kútovými zvarmi,
musia byť správne zostavené s predpísanou koreňovou medzerou.
2. Kútový zvar musí mať predpísané rozmery, dĺžku
a výšku zvaru, ako aj správny tvar povrchu (prevýšenie, uhol prevýšenia). Nesmú sa vyskytovať zápaly
alebo iné povrchové defekty.
Tupé zvarové spoje
1. Tupé zvary musia mať správny tvar povrchu (prevýšenie –502, uhol prevýšenia –505), nesmú sa vyskytovať zápaly (501) alebo iné povrchové defekty. Zvýšenú
pozornosť treba venovať obom koncom zvaru.
2. Keď sa majú použiť pri zváraní príložky (nábeh a výbeh zvaru) možno použiť aj mäkšie ocele, dobre zvariteľné (s hodnotami C a CEV neprevyšujúcimi hodnoty
pre zvárané ocele).
3. Nábehové a výbehové príložky možno použiť na vzorky zvarového spoja na mechanické skúšky, podľa
EN 1090-2 čl. 12.4.4. V takom prípade musia byť z rovnakej ocele ako ocele, ktoré sa zvárajú. Po zhotovení spoja sa musia príložky odstrániť tepelným rezaním
a obrúsením alebo len odbrúsením.
Drážkovanie koreňa – podloženie zvaru
1. Keď stanovený postup zvárania WPS vyžaduje drážkovanie koreňa zvaru, to môže byť vykonané uhlíkovou elektródou a stlačeným vzduchom, drážkovacími
elektródami, kyslíko-acetylénovým plameňom, vysekávaním alebo brúsením.
2. Drážkovanie musí byť vykonané do dostatočnej hĺbky, aby sa odstránili všetky možné koreňové chyby.
Drážkovaním treba vytvoriť úkos v tvare U, povrch zvarových plôch (úkosu) sa musí obrúsiť. Úkos musí mať
vhodný tvar, aby zvarové plochy boli dobre prístupné
na zváranie a podloženie zvaru. Na vyváranie zvarových plôch treba použiť rovnaké elektródy ako na zváranie.
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 9-10 / 2 0 1 2
Z VÁ R AN I E PR E P R A X
Tab. 4 Teplota predhrevu pri zváraní Tp (°C)
Tepelný príkon
Q (kJ/mm)
Uhlíkový ekvivalent
CET (%)
1,2
1,4
1,6
0,30
0,32
0,34
0,30
0,32
0,34
0,30
0,32
0,34
20 mm
83
98
113
80
95
111
77
92
108
Tp (°C) / Charakteristická hrúbka (mm)
30 mm
40 mm
50 mm
112
131
143
127
146
158
142
161
173
109
128
140
124
143
155
139
159
171
105
125
137
121
140
152
137
156
168
60 mm
151
166
177
147
163
178
144
160
175
Tab. 5 Normy nedeštruktívnych skúšok zvarových spojov, požadovaná úroveň kvality
Spôsob skúšania
Metóda skúšania
Charakteristika
Úroveň kvality podľa
VT – vizuálna
EN ISO 17637
–
EN ISO 5817
RT – rádiografická
EN ISO 17636-1
EN ISO 10675-1
EN ISO 10675-1
B+
1
B
C
2
UT – ultrazvuková
EN ISO 17640
EN ISO 23279
EN ISO 11666
2
3
PT – kapilárna
EN ISO 3452-1
EN ISO 23277
EN ISO 23277
2x
2x
MT – magnetická prášková
EN ISO 17638
EN ISO 23278
EN ISO 23278
2x
2x
Tab. 6 Sprísnené požiadavky pre stupeň kvality B+
b) rozsah mechanických skúšok a rozborov:
zápal (5011, 5012)
neprípustný
h  0,05 . t; max 0,5 mm
– chemická analýza ocele a zvarovéBW d  0,1 . s; max 2 mm
d  0,2 . s; max 3 mm
ho kovu spoja,
pórovitosť (2011 – 2014)
FW d  0,1 . a; max 2 mm
d  0,2 . a; max 3 mm
– skúška ťahom spoja v priečnom
h  0,1 . s; max 1 mm
h  0,2 . s; max 2 mm
smere, EN ISO 4136,
BW
l  s; max 10 mm
l  s; max 25 mm
– skúška ťahom zvarového kovu
tuhé prímesky (300)
h  0,1 . a; max 1 mm
h  0,2 . a; max 2 mm
v pozdĺžnom smere, EN ISO 5178,
FW
– skúška rázom v ohybe KV ocele
1  a; max 10 mm
1  a; max 25 mm
PM a zvarového kovu WM, EN ISO
lineárne presadenie (507)
h  0,05 . t; max 2 mm h  0,1 . t; max 3 mm
9016 a EN ISO 148,
prehĺbený koreň zvaru (515)
neprípustný
h  0,05 . t; max 0,5 mm
– skúška lomovej húževnatosti KCJ
ocele PM a zvarového kovu WM
Tepelné rovnanie
podľa STN 42 0347,
Tepelné rovnanie možno použiť tak na normalizova– makroštruktúra zvarového spoja EN ISO 17639,
ných oceliach – N, ako aj na termomechanicky valcoc) skúšky tupých spojov ortotropnej mostovky, pre kažvaných oceliach – M. Používa sa lokálny ohrev plamedých 120 m dĺžky zvaru v rozsahu (b),
ňom a zrýchlené ochladenie (napr. vodnou sprchou). Pri
d)skúšky kútových zvarov s hlbokým závarom, na oveohrievaní treba kontrolovať teplotu povrchu materiálu,
renie hĺbky závaru a makroštruktúry spoja EN ISO
nesmie sa prekročiť predpísaná teplota daná výrobcom
17639.
ocele alebo 550 °C. Na tepelné rovnanie treba vypracovať technologický postup.
Príprava na zváranie a zhotovenie zvaru
Na prípravu na zváranie a zhotovenie zvarov na oceľovej
Priváranie spriahovacích tŕňov
konštrukcii mosta platia príslušné požiadavky EN 1090-2
1. Miesta na priváranie musia byť dobre očistené, nea EN 1011-2.
smie sa nachádzať hrdza, šupiny od valcovania, mastnota. Taktiež treba odstrániť protikorózny náter, pokiaľ
Predhrev pri zváraní
to nepovoľuje stanovený postup zvárania WPS.
1. Pri zváraní detailov hrubších ako 20 mm sa musí pou2. Na priváranie spriahovacích tŕňov a ich skúšanie platí
žiť predhrev. Rovnaký predhrev sa musí použiť pri teEN ISO 14555.
pelnom rezaní, stehovaní, priváraní dočasných príchy3. Pevnosť privarenia tŕňa sa overuje ohybovou skúškou,
tiek a skôb.
uhol ohybu 15 °C. Ohnutý tŕň ponecháme. Ak sa tŕň
2. Teplota predhrevu závisí od chemického zloženia
poruší (zlomí), musí sa nahradiť novým.
ocele, hrúbky detailu – t, tepelného príkonu zvárania
– Q, ako aj od obsahu difúzneho vodíka zvarového
Výrobné skúšky zvarov
kovu – HD. Teplotu predhrevu možno stanoviť podľa
Pre oceľové konštrukcie triedy zhotovenia EXC4 sa muEN 1011-2 [11] alebo na základe skúšok zvariteľnosti
sia zhotoviť výrobné skúšky zvarov, podľa EN 1090-2,
ocele (tab. 4). Pri zváraní jemnozrnných ocelí S355NL
čl. 12.4.4 v rozsahu predvýrobných skúšok zvarov podľa
(ML a vyššej) sa odporúča teplotu predhrevu Tp stanoEN ISO 15613:
viť podľa EN 1011-2 zo vzťahu
a) tupý zvarový spoj plechov stanovenej alebo najväčTp = 697 . (CET) + 160 tgh (t/35) + 62 . (HD)0,35 + [53.(CET)
šej hrúbky a každý použitý zvárací materiál pre každý
– 32] . Q – 328
spôsob zvárania: ručné oblúkové (111), zváranie pod
Mn  Mo Cr  Cu Ni
tavivom (121), zváranie v plynovej ochrane MAG (135),
CET  C 


zváranie plnenou elektródou v aktívnom plyne (136),
Názov chyby
EN 1090-2, tab. 2; B+
EN ISO 5817; B
10
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 9 -1 0 /2 0 1 2
20
40
227
O oceliach bratislavských „Starých mostov“
3. Pri zváraní sa musí ohriať dostatočne veľká oblasť, minimálne 75 mm na každú stranu od úkosu, 300 mm
pred začiatkom a 300 mm za ukončením húsenice. Meranie teploty predhrevu má byť podľa EN ISO 13 916
z opačného, nie ohrievaného povrchu.
Zhotovovanie zvarových spojov
1. Spojované dielce musia byť nastavené do správneho
tvaru a zachytené stehovými zvarmi a/alebo skobami,
ktoré udržia dielce v tomto tvare počas zvárania. Na
stehové zvary, zvary skôb a príložiek, ktoré budú po
zváraní odstránené, možno použiť mäkšie elektródy.
2. Pri zváraní oceľovej konštrukcie sa musí dodržiavať
stanovený tepelný režim: predhrev – Tp, tepelný príkon
– Q, medzihúsenicová teplota – Tip, dohrev – Tpwt. Musí
sa použiť taký počet húseníc a taký spôsob ukladania húseníc, ako to stanovuje WPS. Musí sa zvárať bez
rozkyvu elektródy.
3. Po navarení každej vrstvy sa musí dokonale odstrániť troska. Zväčšenú pozornosť treba venovať začiatku a ukončeniu húseníc. Chyby vzniknuté pri zváraní
(krátery, póry, trhliny) sa nesmú prevariť ďalšou húsenicou. Musia sa odstrániť brúsením, prípadne drážkovaním a brúsením. Až potom naniesť ďalšiu húsenicu.
4. Zvýšenú pozornosť treba venovať tvaru povrchu zvarov (prevýšenie, uhol prevýšenia), symetrii kútových
zvarov; nesmú sa vyskytovať zápaly, škrtnutie elektródou (chyba 601), rozstreky (602).
Medzihúsenicová teplota
Medzihúsenicová (interpass) teplota nesmie prevýšiť
Tip  +200 °C.
Dohrev po zváraní
Po zvarení spojov hrubších ako 40 mm treba použiť
dohrev. Teplota dohrevu T musí byť stanovená v postupe zvárania WPS.
Kontrola pred zváraním
Pred začatím zvárania sa musí skontrolovať, či úprava
zvarových hrán a nastavenie spojovaných detailov zodpovedajú požiadavkám kvality zvarového spoja.
Kontrola zvarových spojov v priebehu zvárania
a) Zváračský dozor kontroluje zváranie, či zodpovedá
WPS v súlade s ustanoveniami EN ISO 14731.
b) Musí sa skontrolovať teplota predhrevu Tp a rozsah
ohrievanej oblasti podľa EN ISO 13916.
Kontrola zvarových spojov po zváraní
1. Záverečné nedeštruktívne skúšky zvarov sa musia vykonať až po 16 hod. po dohotovení zvarov, alebo až po
40 hod., keď sú tupé zvary hrubšie ako 12 mm podľa
EN 1090-2 tab. 23.
2. Vizuálne skúšky sa musia vykonať po celej dĺžke všetkých zvarov hneď po zvarení (zistené chyby opraviť)
a pred začatím ostatných nedeštruktívnych skúšok.
3. Požadovaná úroveň kvality zvarových spojov závisí
najmä od požadovanej únavovej pevnosti – kategórie
detailu (EN 1993-1-9/NA).
Základné požiadavky na kvalitu – prípustnosť defektov
sa stanovujú podľa EN ISO 5817 v závislosti od spôsobu zvárania a určenia detailu:
stupeň B+– nosné a únavovo namáhané detaily,
EN 1090-2, tab. 17,
stupeň C – podružné detaily.
228
Ak sa nevyžaduje vyššia úroveň kvality, platia požiadavky podľa (tab. 5 a 6).
Oprava defektov zvarov
1. Plytké povrchové chyby sa opravujú brúsením. Obrúsený povrch nesmie obsahovať ryhy po brúsení (Ra = 0,4).
2. Zápaly (501), nadmernú strmosť prevýšenia zvaru
(505) možno opraviť brúsením, alebo pretavením úpätia zvaru metódou TIG (podľa predpisu VÚZ 140/90).
3. Treba venovať pozornosť povrchovým chybám; škrtnutie elektródou (601) a rozstrek (602).
4. Na opravu väčších defektov zváraním musí byť vypracovaný osobitný „schválený postup zvárania – WPS“.
5. Opravované zvary musia spĺňať požiadavky kvality pôvodných zvarov.
ZÁVER
Spoľahlivosť a životnosť oceľovej konštrukcie mosta závisí od viacerých činiteľov. Prvým je správne koncepčné riešenie konštrukcie na dané určenie, rozpätie mosta, podmienky namáhania, spôsob výroby a montáže.
Druhým je správna voľba konštrukčných detailov z hľadiska koncentrácie napätí, tuhosti, únavového namáhania, náchylnosti na lamelárne porušenie, výrobných požiadaviek, vrátane prístupnosti na zváranie a z hľadiska
nedeštruktívneho skúšania. Voľba druhu ocele a príslušných zváracích materiálov určuje odolnosť voči krehkému porušeniu konštrukcie a má významný vplyv aj na
odolnosť voči únavovému poškodeniu a na prerozdelenie špičiek napätí v oblasti tvarových zmien detailov.
Náležitú pozornosť treba venovať voľbe výrobných postupov, vrátane spôsobov zvárania v závodoch a najmä
pri montáži. Treba zabezpečiť a kontrolovať dodržiavanie stanovených výrobných postupov, stanovených postupov zvárania WPS, rozsah a úroveň nedeštruktívnych
skúšok. Len dôsledným dodržiavaním stanovených požiadaviek sa dosiahne potrebná spoľahlivosť voči poškodeniu a plánovaná životnosť mosta.
Literatúra
[1] Kálna, K.: Posúdenie vlastností ocele nosníka UE 30 zo
Starého mosta v Bratislave z hľadiska možnosti rekonštrukcie
zváraním. [Technická správa VÚZ 4930], 11, 1999
[2] Kálna, K.: Posúdenie vlastností vzoriek ocelí zo Starého
železničného mosta v Bratislave. [Technická správa VÚZ
5040], 6, 2004
[3] Bernasovský, P.: Chemická analýza a skúšky vrubovej
húževnatosti dvoch plechov z konštrukcie Starého mosta.
[Technická správa VÚZ 222/2000 ME 072], 6, 2009
[4] Kálna, K.: Posúdenie odolnosti proti krehkému a únavovému
porušeniu oceľovej konštrukcie Starého železničného mosta.
[Technická správa VÚZ 222/2000 ME 226], 1, 2010
[5] Kühn, B. et al.: Assessment of existing steel structures:
Recommendations for estimation of remaining fatigue life.
JRC ST Reports, Aachen, 2, 2008
[6] STN EN 1993-1-10/NA Navrhovanie oceľových konštrukcií.
Časť 1-10: Húževnatosť materiálu a vlastnosti v smere hrúbky.
Národná príloha
[7] STN 42 0347 Skúšanie kovov. Lomová húževnatosť kovov pri
statickom zaťažení, 1989
[8] Kálna, K.: Hodnotenie odolnosti materiálov proti lamelárnemu
porušeniu. [Smernica VÚZ 1/98]
[9] STN EN 1993-1-8/NA Navrhovanie oceľových konštrukcií.
Časť 1-8: Navrhovanie uzlov. Národná príloha
[10] STN EN 1090-2 Zhotovovanie oceľových a hliníkových
konštrukcií. Časť 2: Technické požiadavky na oceľové
konštrukcie
[11] STN EN 1011-2 Zváranie. Odporúčania na zváranie
kovových materiálov. Časť 2: Oblúkové zváranie
feritických ocelí
<
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 9-10 / 2 0 1 2
Z AU JÍ M AV OS T I
Starý most cez Dunaj v Bratislave
MARIANNA MATYSOVÁ
MIROSLAV
MAŤ A ŠČ–Í KPAVOL SEJČ
Ing. M. Maťaščík, Alfa 04 a. s., Bratislava
Starý most cez Dunaj v Bratislave už mnoho rokov neplní v plnom rozsahu svoju funkciu  Od roku 2004
sa vo viacerých „vlnách“ pripravuje projektová dokumentácia na jeho obnovu  Príspevok dokumentuje „históriu“
projektovej prípravy tejto stavby, vývoj názorov na koncepciu konštrukčného riešenia mosta aj zdôvodnenie
výsledného riešenia
1 STRUČNÁ HISTÓRIA
PROJEKTU STARÉHO MOSTA
Keď som sa v roku 2007 stal hlavným
inžinierom projektu 1. časti Nosného systému MHD a zodpovedným
projektantom dominantného objektu tejto stavby – Starého mosta cez
Dunaj, netušil som, že v lete 2012
budem mať za sebou dve dokumentácie na územné rozhodnutie, dve
dokumentácie na stavebné povolenie, dve neuskutočnené architektonické súťaže, 12 variantov projektu
obnovy Starého mosta, ale o „osude“ mosta nebude stále rozhodnuté. V roku 2007 sa združenie firiem
Alfa 04, Reming Consult a PIO Keramoprojekt stalo víťazom medzinárodnej súťaže na projekt uvedenej
stavby. Časový harmonogram projektov a stavebných prác predpokladal začiatok stavby v roku 2009
a ich ukončenie v roku 2011. A keďže stavba mala reálne finančné zabezpečenie, bol to harmonogram
reálny.
Čo sa teda stalo, že dnes nestojí
nad Dunajom obnovený Starý most
a nemáme ani istotu, že v dohľadnej
dobe bude stáť? Poďme si to stručne zrekapitulovať.
Alfa 04, ako vedúci člen združenia
a projektant rekonštrukcie Starého mosta, predložila vo veľmi krátkej dobe 9 variantov riešenia rekonštrukcie mosta. Požiadavka
objednávateľa (v tej dobe to bolo
ešte Hlavné mesto Bratislava), aby
na moste popri 2-koľajnej električke, trás pre chodcov a cyklistov boli
umiestnené aj cestné pruhy si vyžiadala navrhnúť nosnú konštrukciu
mosta ako úplne novú. Požiadavka
Slovenského vodohospodárskeho
podniku, aby návrh mosta zohľadnil regulárny plavebný gabarit šírky
100 m si zase vyžiadala odstránenie
dvoch podpier v toku Dunaja a ich
náhradu jednou novou podperou.
Keďže v tej dobe nebol ešte Starý
most pamiatkovo chránený, črtala
sa tu možnosť postaviť temer nové
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 9 -1 0 /2 0 1 2
mostné dielo (časť spodnej stavby
pôvodného mosta mala ostať zachovaná), ktoré by malo všetky atribúty
kvalitnej modernej stavby, ktoré by
100 – 150 rokov veľmi dobre slúžilo
mestu Bratislava a bolo by jeho ďalšou mestotvornou dominantou.
Všetky varianty zohľadňovali základné urbanisticko-architektonické obmedzenia priestoru, v ktorej je most
osadený. A síce „susedstvo“ tvarovo atraktívnych mostov – z jednej
strany zavesený Most SNP, z druhej
strany oblúkový most Apollo. Ďalším
zásadným obmedzením bol fakt, že
medzi plavebným gabaritom a niveletou na moste bola v kritickom
mieste iba cca 2-metrová medzera a do takéhoto priestoru sa nedá
umiestniť nosná konštrukcia pre
vyše 140 metrové rozpätie mosta.
Takže hlavný nosný prvok hlavného poľa musel byť umiestnený nad
vozovkou. A aby nebolo problémom
koniec, šírkové usporiadanie koľají
a dopravných pruhov a požiadavka
na ich variabilné využitie umožňovali umiestniť hlavný nosný prvok iba
do jednej zvislej roviny v osi mosta. Uvedené skutočnosti značne obmedzili použitie štandardných konštrukčných systémov a vyžiadali si
vyvinutie neštandardného systému
– kombinácie torzne odolnej „komory“ s ohybovo tuhým rebrom. Ako
druhé zásadné koncepčné riešenie bola použitá torzne odolná „komora“ zavesená na rôznych typoch
káblových systémov vedených cez
nízke pylóny („extradosed“) (obr. 1).
Nebudem sa už vracať k podrobnému popisu uvedených 9 verzií
Starého mosta. Už vtedy však do
výberu variantu nevhodne zasiahla „politika“ a z 9 variantov boli verejnosti prezentované iba 3 varianty (v „ľudovom“ hlasovaní bol
najúspešnejší futuristický variant
„perforované rebro“). Nebol prezentovaný mnou odporúčaný variant
„extradosed“, ktorý dodnes považujem za najvhodnejší.
Bez ohľadu na to, ktorý z 9 varian-
tov by sa bol nakoniec presadil, skutočnosťou však je, že dnes už mohol
byť nad Dunajom v prevádzke obnovený Starý most.
V auguste 2008 vo vysokom stupni
rozpracovanosti projektových prác,
8 mesiacov pred plánovaným začiatkom stavebných prác, primátor mesta Bratislava na nátlak Slovenskej komory architektov zastavil
projektové práce s tým, že na projekt obnovy Starého mosta bude
vypísaná architektonická súťaž!
Táto avizovaná architektonická súťaž však nebola dodnes vypísaná.
A spomínané rozhodnutie primátora
o zastavení projektových prác bolo
prvým, ale zásadným krokom k stavu, v akom sa predmetná stavba nachádza dnes!
2 „STARÝ“ STARÝ MOST
Začiatkom roka 2009 Hlavné mesto
SR Bratislava previedlo svoje „práva
a povinnosti“ vyplývajúce z verejnej
súťaže na METRO Bratislava. A medzitým sa finančné krytie našej stavby rozplynulo na iné účely a aj do
hlavného mesta Slovenska „dorazila“ „svetová hospodárska kríza“.
Berúc do úvahy zmenenú ekonomickú situáciu hlavného mesta, zníženie nárokov nového zákazníka
na úžitkové parametre mosta (most
iba pre električkovú dopravu), na
životnosť mosta a berúc do úvahy,
že časti mosta sa stali pamiatkovo
chránené, sme začali hľadať nové
technicky prijateľné riešenie pre Starý most. Vrátili sme sa ku koncepcii
zo štúdie z roku 2004, ktorá predpokladala ponechanie pôvodných
pilierov mosta a použitie hlavných
priehradových nosníkov železničnej časti pôvodného Starého mosta.
Pre novú koncepciu bolo rozhodujúce nájsť zhodu s vodohospodárskymi a plavebnými orgánmi na Dunaji,
ktoré požadovali regulárny plavebný
gabarit pod mostom. Nakoniec sa
s týmito inštitúciami podarilo dohodnúť, že budú zachované súčasné pi-
229
Starý most cez Dunaj v Bratislave
Obr. 1 Starý most – aký mohol byť
liere a tým aj súčasná šírka gabaritu,
ale dôjde k zväčšeniu výšky gabaritu na požadovaných 10,00 m.
Most sa teda mal rekonštruovať nasledovne:
• Odstránila by sa cestná časť Starého mosta, keďže stav korózie,
parametre lomovej húževnatosti a zvyšková únavová životnosť
jej oceľovej konštrukcie nedávajú
predpoklady na ďalšiu bezpečnú
prevádzku.
• Oceľová konštrukcia železničnej
časti mosta má lepšie parametre korózneho úbytku a únavovej životnosti. Jej polia, ktoré sú
nad Dunajom, by sa premiestnili pomocou súlodí na breh. Tam
by sa priehradové nosníky oddelili od mostovky, odsunuli do potrebnej vzdialenosti a opätovne
sa spojili novými prvkami. Oceľová konštrukcia by sa v potrebnom
rozsahu opravila, opatrila novým
náterom a potom by sa dopravila
späť na už nadvýšené piliere.
• Krátke krajné polia dĺžky 35 m by
sa obnovili kompletne, keďže ich
priehradové nosníky by po rozšírení mostovkovej časti nemali požadovanú únosnosť.
• Kardinálnym problémom takejto rekonštrukcie mosta bolo vyriešenie problému nedostatočnej
lomovej húževnatosti ocele pôvodných nosníkov. Tento nevyhovujúci parameter ocele by mohol
byť problémový v prípade silné-
230
ho rázu do týchto nosníkov. Takýto stav by mohol nastať v prípade vybočenia vozidla a jeho
kontaktu s nosníkom. Z uvedeného dôvodu bol hlavný dôraz pri
návrhu konštrukčného riešenia
mosta kladený predovšetkým na
zabránenie takémuto zaťažovaciemu prípadu. Mostovkovú časť
mosta mala tvoriť nová konštrukcia, ktorá mala byť uložená prostredníctvom elastomerových ložísk na priečniky hlavnej nosnej
konštrukcie. Takáto „plávajúca“
mostovka v prípade nárazu vybočeného vozidla by utlmila ráz na
hlavnú nosnú konštrukciu. Mostovková časť mosta by mala po
oboch stranách vozovky oceľový
parapet výšky 0,60 m a oceľové
zvodidlá vysokej triedy zadržania.
Tieto opatrenia by zabránili v prípade vybočenia vozidla jeho kontaktu s hlavnými nosníkmi konštrukcie.
Uvedená koncepcia by však mala
ešte jednu slabinu. Odobrané vzorky ocele avizovali u cca 20 % otvorov pre nity trhliny a tiež skrytú koróziu medzi jednotlivými vrstvami
plechov. Nebolo možné odobrať
vzorky z nosných častí konštrukcie
a nedeštruktívnymi diagnostickými
metódami nie je možné tieto poruchy objaviť. Projekt preto uvažoval
aj so scenárom, že pokiaľ sa po demontáži nosníkov na brehu zistí, že
sú v nevyhovujúcom stave, zhotovia
sa z novej ocele. A s tým musel uvažovať aj rozpočet mosta.
Na popísanú koncepciu rekonštrukcie Starého mosta, ktorú sme nazvali „Starý“ Starý most, bola už vypracovaná Dokumentácia na územné
rozhodnutie aj Dokumentácia na
stavebné povolenie, je na ňu vydané
právoplatné územné rozhodnutie, aj
stavebné povolenie.
Jediné, čo tomuto projektu chýbalo,
sú peniaze na jeho realizáciu.
3 „NOVÝ“ STARÝ MOST
V októbri 2011 sa však stal „malý zázrak“. Medzi Ministerstvom dopravy
a Hlavným mestom došlo k dohode,
že mesto sa stane oprávneným žiadateľom o nenávratný finančný príspevok z kohézneho fondu Európskej únie.
Keďže jedným z kritérií na čerpanie
financií z uvedeného fondu je integrácia železničnej dopravy s mestskou hromadnou dopravou, bola
električková trať ako hlavné dopravné médium Nosného systému
MHD doplnená o tzv. „tram-train“
so štandardným rozchodom koľají 1 435 mm. Uvedené vozidlo bude
mať oproti električke zvýšený nápravový tlak 13 t.
Uvedené nové okolnosti však vyvolali nové otázky okolo už schválenej
koncepcie Starého mosta. Zvýšené zaťaženie od vozidla „tram-train“ spôsobilo, že oceľ pôvodnej konZ VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 9-10 / 2 0 1 2
Z AU JÍ M AV OS T I
štrukcie Starého mosta by tvorila už
iba cca 30 % z celkovej tiaže ocele a pritom by obmedzená životnosť pôvodnej ocele znehodnotila aj
novú oceľovú konštrukciu.
Oveľa nepriaznivejšie dopady by
mal aj núdzový scenár, ktorý predpokladal, že v prípade nevyhovujúceho technického stavu pôvodnej
oceľovej konštrukcie (trhliny, skrytá
korózia,...) by sa priehradové nosníky urobili z novej ocele. Pravidlá
čerpania financií z kohézneho fondu EÚ neumožňujú meniť projekt po
jeho schválení. A tak hrozil reálny
katastrofický scenár:
Po odplavení konštrukcie na breh
sa zistí, že pôvodná oceľ je nevyhovujúca. EÚ nesúhlasí so zmenou
a mesto nemá v rozpočte peniaze na
novú konštrukciu. Práce stoja a vysúťažený zhotoviteľ mosta penalizuje
mesto, pretože nemôže pokračovať
v prácach z dôvodu, ktorý nezavinil.
Z uvedených dôvodov prišiel projektant mosta s návrhom zmeniť koncepciu Starého mosta tak, aby jeho
nosná konštrukcia bola kompletne nová. Takéto riešenie by umožnilo vyhovieť všetkým požiadavkám
na úžitkové parametre mosta – popri doterajších aj požiadavke na veľkorysé promenádne chodníky pre
chodcov a cyklistov a tiež vyhliadkové terasy pri pilieroch v toku Dunaja.
Umožnilo by tiež vyhovieť požiadavke na regulárny plavebný gabarit
pod mostom.
Investor stavby METRO Bratislava
reagovalo na návrh opatrne, obávalo sa nového stavebného konania,
ale predovšetkým opätovnej aktivizácie sa architektov, ktoré by mohli
nabúrať už aj tak napätý harmonogram projektov a žiadostí do Bruselu (ukázalo sa, že ich obavy boli
oprávnené).
Ako projektant mosta, som však bol
presvedčený, že by bolo veľkou chybou premeškať túto, pre Starý most
aj Bratislavu, historickú šancu. Alfa
04 preto vypracovala na vlastné náklady nový projekt Starého mosta a predložila ho primátorovi mesta. Primátor rýchlo pochopil riziká
spojené s postupom podľa pôvodnej koncepcie a iniciatívu a. s. Alfa
04 uvítal.
Potom sa však začalo niečo, na čo
veľmi nerád spomínam a preto to
radšej v tomto príspevku preskočím. Uvediem už iba základné fakty.
Mestské zastupiteľstvo na svojom
zasadnutí 29. 3. 2012 odsúhlasilo novú koncepciu Starého mosta a projektant v rekordne krátkom
čase vypracoval zmenu DSP (doZ VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 9 -1 0 /2 0 1 2
Obr. 2a-d Starý most – vizualizácie návrhu mosta, podľa ktorého sa uskutoční súťaž o zhotoviteľa
231
Starý most cez Dunaj v Bratislave
kumentácie pre stavebné povolenie), v ktorej je zapracovaná nová
koncepcia mosta, na základe tejto dokumentácie už prebieha zmenové konanie. Vinou deštrukčných
zásahov do režimu prípravy stavby (opätovné požiadavky na architektonickú súťaž) došlo k 4-mesačnému sklzu v procesoch, ktoré sú
nevyhnutné na získanie súhlasu s financovaním stavby z fondov EÚ.
Časový harmonogram potrebných
administratívnych úkonov, ale aj následne vynútená doba výstavby sú
teraz tak napäté, že mám obavy
o ich reálnosť.
Buďme však optimisti a povedzme
si, ako teda bude „Nový“ Starý most
vyzerať.
Navrhnutá koncepcia vychádza
v ústrety nostalgickému vzťahu občanov mesta k pôvodnému Starému
mostu. „Nový“ Starý most má výrazne väčšie rozpätie hlavného poľa,
než pôvodný most, výrazne väčšiu
šírku, veľkorysé chodníky, je spojitý a zváraný. Je to v každom ohľade
moderný most. Je to teda iný most,
ako pôvodný Starý most.
Predpokladám však, že použitím
tvarovo konzervatívnej priamopásovej oceľovej priehradovej sústavy sa predovšetkým pri pohľadoch
z nábrežia, vytvorí pocit, že nad
Dunajom je „mladší brat“ Starého
mosta. A použitie prvkov pôvodnej
rombickej sústavy tento pocit ešte
umocní. Táto zámerne tvarovo konzervatívna konštrukčná sústava taktiež nekonfliktne zapadne medzi
tvarovo extravagantnejší Most SNP
a Most Apollo.
Skonštruovanie rombickej sústavy
pre tento most bola náročná úloha. Modul sústavy sa musel prispôsobiť rôznym rozpätiam polí a jeho
geometria musela zohľadniť požiadavku, aby nad líniou vnútorného
zábradlia prečnievala časť stavby,
ktorá má čistý geometrický tvar (kosodĺžnik). Väčší počet styčníkov je
kompenzovaný jednoduchými tvarmi prierezov prvkov.
Dôsledné používanie jedného typu
prierezu (H-profil) u väčšiny prvkov
oceľovej konštrukcie zjednoduší ich
výrobu a vytvorí atmosféru tvarového poriadku a solídnosti konštrukcie.
Základný nedostatok tejto koncepcie mosta, a síce chýbajúce cestné
pruhy, návrh rieši tak, že vedľa mosta bol vytvorený koridor pre budúci
cestný most.
A teraz ešte základné technické parametre mosta:
• Rozpätia polí mosta boli upravené tak, aby vyhoveli požiadavke
232
na regulárne rozmery plavebného gabaritu 100 x10 m. Dosiahne sa to odstránením pôvodných
podpier 3 a 4 (sú v najhoršom
technickom stave), ktoré budú
nahradené novou podperou 34.
• Rozpätia polí budú 32,24 +
106,68 + 137,16 + 75,60 + 75,92
+ 32,24 m, celková dĺžka mosta
bude 465,00 m.
• Nosnú konštrukciu mosta budú
tvoriť 2 spojité oceľové priehradové nosníky. Priečniky mosta pod
vozovkou aj chodníkovou časťou
tvoria taktiež oceľové priehradové nosníky. Prvky týchto priehradových sústav tvoria zvárané alebo valcované H-profily. Mostovku
vozovkovej časti tvorí spriahnutá
oceľovo-betónová doska s oceľovými pozdĺžnikmi pod koľajnicami.
• Most bude mať po oboch stranách veľkorysé chodníky šírky
5,00 m (chodci a cyklisti), nad
podperami v toku vyhliadkové terasy s lavičkami a zeleňou.
• Na výstavbu nového piliera 34
budú použité žulové kvádre z pôvodných pilierov 3 a 4, čo zabezpečí pohľadovú jednotnosť povrchov všetkých pilierov.
Starý most v popísanej podobe je
mostárska klasika (obr. 2a–d). Oceľové priehradové mosty sa stavali, stavajú a budú stavať. Kto neverí, nech
sa zvezie loďou po Dunaji, alebo nech
sa ide pozrieť do Budapešti a do Tullnu pri Viedni, kde nedávno nahradili
pôvodné oceľové nitované mosty novými zváranými priehradovými.
Predloženú koncepciu chápem ako
ústretový krok voči väčšinovému
vkusu (hoci, kto ho objektívne zistí?)
a verím, že prinesie zmier do už pridlhej „histórie“ projektu tohto mosta. Hoci na druhej strane viem, že
hoci by som ponúkol ešte ďalších
20 koncepcií, pre istú časť oponentov to bude vždy zlé riešenie. Aby
som zacitoval pani hlavnú architektku mesta Bratislava: „Mne sa to nebude páčiť, kým na tom projekte nebude pečiatka architekta“. Teda nie
„pečať“, t. j. nápad, idea, vizitka talentu, ale pečiatka.
4 ZOPÁR SLOV O MOSTÁROCH,
ARCHITEKTOCH
A ARCHITEKTÚRE MOSTOV
Projekt obnovy Starého mosta bol
tvrdo oponovaný skupinou architektov, ktorých k tomu prizvala hlavná architektka a tiež poniektorými
účastníkmi diskusného fóra konaného v Spolku architektov. Nič proti tomu. Tak významná stavba, ktorá
zasiahne do najcitlivejšej panorámy
hlavného mesta Slovenska, si oponentúru zaslúži. Oponentúru tvrdú,
ale vecnú. Že by aj korektnú? „Leitmotívom“ diskusií okolo tohto mosta bola požiadavka, aby na projekt
Starého mosta bola vypísaná architektonická súťaž. Áno, súhlasím. Na
takýto projekt mala byť architektonická súťaž. Ale v roku 2006 a nie
8 mesiacov pred začiatkom stavebných prác. Už v roku 2008 sa takouto požiadavkou podarilo architektom
stavbu zablokovať a v tomto roku sa
to temer podarilo opäť. A to by už
bolo na veľmi dlho. Z chuti by sme si
potom zasúťažili, akurát Starý most
by dlhé roky „obrastal lianami“.
„Robiť“ architektúru je vznešené
poslanie. V máloktorej inej ľudskej
činnosti má talent takú veľkú šancu zanechať po sebe stopu. Ale aj
v máloktorej inej profesii sa tak silno
prejavuje samoľúbosť a egoizmus.
Hoci by tu bola skôr na mieste pokora a empatia.
Skoro to isté by sa dalo povedať
o mostároch. Takže by sme si s architektmi mali rozumieť. Moje dlhohodinové debaty s architektmi
u hlavnej architektky, ale aj spomínané stretnutia v Spolku architektov
ma však ubezpečili, že si nerozumieme. Hoci uznávam, že je odvážne
zovšeobecňovať moju osobnú skúsenosť s malou vzorkou architektov,
pokúsim sa vysloviť zopár „právd“,
prečo podľa môjho názoru, architekti nerozumejú mostom.
Za fatálne nedorozumenie považujem častú snahu architektov navešať na most „architektúru“ (aj tento
most sa len–len ubránil tomu, aby
na ňom boli „ružové záhrady“). Most
však nie je „nosič architektúry“.
Most je sám architektúra.
Dobrý most je prienikom úžitkových
parametrov, statických a materiálových limitov, konštrukčnej vynachádzavosti, realizačných možností
a urbanistických obmedzení. A dobrý most je dobrá architektúra.
Architektúra mosta je o harmónii
tvarov, o dôstojnosti a sebavedomí
diela, ktoré je schopné prekonať náročnú prekážku.
A na záver ešte výstižný citát slávneho architekta Normana Fostera
(z rozhovoru pre renomovaný časopis NCE – december 2004):
„Mosty sú predovšetkým inžinierskymi projektmi. To je dominujúci aspekt. My (architekti) nenútime inžinierov, aby vyhoveli našim
predstavám, ale spolupracujeme s nimi a možno aj načrtávame
možné riešenia“.
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 9-10 / 2 0 1 2
A KC I E
XL. medzinárodná konferencia
ZVÁRANIE 2012
Neodmysliteľnú súčasť jesene odborníkov vo zváraní tvorí konferencia
Zváranie. Tohto roku sa jej jubilejný 40. ročník uskutočnil 7. – 9. novembra
2012 v hoteli SOREA Urán v Tatranskej Lomnici a zúčastnilo sa jej 180
odborníkov. Súčasťou konferencie sa stalo odovzdanie Medaily akademika
Jozefa Čabelku Ing. Pavlovi Florianovi za rozvoj vzdelávacieho procesu
zváračov, za prínos v certifikácii systémov kvality vo zváraní a za dlhoročnú
spoluprácu so slovenskými inštitúciami.
Hlavnými témami jubilejného ročníka boli: I. Nové trendy v progresívnych metódach zvárania, II.
Zváranie v špecifických oblastiach
(energetika, plynárenstvo, petrochémia, stavebníctvo a ďalšie priemyselné aplikácie), III. Zváracie zariadenia, prídavné materiály, základné
materiály, zvariteľnosť, IV. Nedeštruktívna kontrola a skúšanie vo zváraní.
V nasledujúcej časti uvádzame
názvy prednášok, mená autorov, ich
pracoviská a abstrakty:
65. výročné zasadanie IIW v USA,
Denver. Ing. Peter Klamo, VÚZ – PI
SR, Bratislava
65. výročné zasadnutie IIW (Medzinárodného zváračského inštitútu)
v USA, Denver. Udelenie cien. Delegáti a experti za Slovenska. Zasadnutie odborných komisií IIW.
Konferencia, plánované výročné zasadnutia a kongresy.
Prvé Medzinárodné študentské
kolokvium zo zvárania na svete
založené prof. J. Čabelkom v roku
1962. Prof. Ing. Milan Turňa, CSc.,
IWE, Materiálovotechnologická fakulta STU, Ústav výrobných technológií, Trnava – prof. Dr. hab. Inž.
Andrzej Kolasa, IWE, Warsaw University of Technology, Faculty of
Production Engineering, Institute of
Materials Processing
V roku 1962 v rámci zváračského
kongresu na zámku v Smoleniciach
zakladateľ Výskumného ústavu zváračského v Bratislave a absolvent
Vysokej školy zváračskej v Paríži
(1936 – 1937) prof. Jozef Čabelka
navrhol, aby sa pravidelne organizovali medzinárodné konferencie vysokoškolských študentov z oblasti
zvárania (Medzinárodné študentské
kolokviá). Kolokviá sa usporadúvali
pravidelne prevažne v 2-ročných inZ VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 9 -1 0 /2 0 1 2
Príhovor Ing. Pavla Radiča, predsedu SZS, pri predsedníckom stole sedia zľava prof. Ing Augustín
Sládek, PhD., prof. Ing. Milan Turňa, CSc., IWE, Radič, doc. Ing. Peter Bernasovský, PhD., Ing.
Pavol Kučík, doc. Ing. Harold Mäsiar, CSc.
tervaloch a mali vysokú odbornú a
spoločenskú úroveň.
Svařování plynovodu GAZELLE.
Ing. Jaroslav Kubíček, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství – Ing. František Kratochvíl, Moravský Plynostav, a. s.,
Rosice, Česká republika
Plynovod GAZELLE bude v České republice spojovat existující systém plynovodů v Brandově, Jirkově, Svinomazích a Přimdě. Stavbu
zastřešují společnosti ALPINE, DENIS a NET4GAS. Na stavbě se podílí celkem 15 národů, délka je 106
km a rychlost výstavby je přepočítaná na 1 vyrobený metr plynovodu za
2 minuty a 54 vteřin. Trubky plynovodu mají průměr 1400 mm a svařují se na úkos „tulipán“ bez kořenové
mezery na podložku metodou 135.
Všechny svary jsou kontrolovány na
UT a RT.
Perspektívy modernej energetickej ocele T24. Doc. Ing. Jozef Pe-
cha, CSc., Energoinvest, a. s. Bratislava, pracovisko Mochovce
Stručne o oceli T24, jej využití v energetickom strojárstve, problematika
jej zvariteľnosti, praskavosť jej zvarov, technologické poznatky zo zvárania tejto ocele, výskyty poškodenia kotlových jednotiek pri nábehu,
príčiny porúch, opatrenia na ich elimináciu, vyhliadky nasadenia ocele
T24 do energetických zariadení.
Vylepšený zvarový kov prechodových zvarov pracujúcich pri vyšších teplotách. Kent Coleman, John
Hainsworth, Metrode Products Ltd.
Kotlové trubky sú vyrobené z rôznych druhov ocelí. Pre sekcie prehrievača a medziprehrievača, ktoré
pracujú pri vyšších teplotách, sú súčasti vyrobené z austenitickej nehrdzavejúcej ocele, ktoré majú vďaka
svojím vlastnostiam vysokú pevnosť
pri tečení a dobrú koróznu odolnosť.
Pretože austenitická nehrdzavejúca
oceľ je drahá, trubky v skoršej fáze
kotla, kde sú konštrukčné teploty
233
XL. medzinárodná konferencia ZVÁRANIE 2012
IWE., MTF STU, Ústav výrobných
technológií, Trnava
Príspevok sa zaoberá zváraním
kombinovaných ocelí laserom. Ide
o CrNi oceľ stabilizovanú Ti (AISI
321) a konštrukčnú nízkouhlíkovú oceľ (DC 01). Hrúbka zváraných
ocelí bola 2,0 mm. Zvarové spoje sa
vyhotovili diskovým laserom TruDisk
8002. Parametre a podmienky zvárania boli: výkony lasera 1 až 2 kW,
rýchlosť zvárania 15 až 35 mm/s,
priemer stopy lúča ø 400 μm, fokusácia na povrch zváraných materiálov, ochranný plyn Ar, I zvar bez
zváracej medzery. Spoje boli vyhotovené bez prídavného materiálu.
Auditórium
nižšie, môžu byť vyrobené z menej
nákladných feritických zliatin, ako
je oceľ Grade 22, ktorá obsahuje
chróm, molybdén, a je všeobecne
známa ako Cr-Mo oceľ. V určitom
okamihu, austenitické ocele a feritické zliatiny musia byť zvarené, výsledkom je, že medzi tisíckami spojov trubiek v typickom kotle, mnohé
z nich sú prechodové spoje, kde dva
kovy musia byť spojené prechodovým zvarovým materiálom (dissimilar metal welds – DMWs). Historicky
sa DMWs ukázali ako slabé miesto,
kde môže dôjsť k predčasnej poruche. Ak nie sú správne pozvárané,
tieto zvary môžu zhoršiť vlastnosti
a podstatne znížiť životnosť komponentov. Starostlivý výber materiálu
na zváranie, teploty predhrevu, a tepelného spracovania po zváraní sú
prvoradé pre prechodové zvary na
zvýšenie spoľahlivosti.
Digitálna rádiografia v NDT – aktuálny stav náhrady klasickej filmovej rádiografie pri kontrole zvarových spojov. Ing. Pavol Kučík,
Slovcert spol. s r. o., Bratislava
Digitálna rádiografia sa plne presadila v medicíne a začína sa plne presadzovať aj v oblasti nedeštruktívneho testovania. Príspevok sa venuje
tejto technike z pohľadu jej kvalitatívneho prínosu pri prežarovaní materiálov a akým spôsobom ovplyvní proces hodnotenia kvality zvarov.
Venuje sa aktuálnemu stavu pri používaní techník digitálnej rádiografie,
úrovne jej citlivosti a rozlíšenia, resp.
už existujúcim normám. Informuje
o aktuálnych trendoch a ekonomických výhodách, resp. nevýhodách.
Naváranie kovových práškov na
báze Fe indukčným ohrevom. Ing.
Miroslav Jáňa – prof. RNDr. Milan
234
Ožvold, CSc. – prof. Ing. Milan Turňa, CSc., IWE, MTF STU, Ústav výrobných technológií, Trnava
Práca sa venuje vyhotoveniu návaru kovovým práškom NP 60 s vysokým obsahom Ni na konštrukčnú uhlíkovú oceľ S235JRG1 (11 373)
indukčným ohrevom. Využitím „skin
efektu“ sa redukuje teplom ovplyvnená oblasť základného materiálu spôsobená návarom. Parametre a podmienky navárania stanovili
výpočtom a overili experimentálne.
Príspevok poukazuje na možnosti širokého využitia tejto technológie v praxi a konkurencieschopnosť
s koncentrovanými zdrojmi energie
(laser, elektrónový lúč).
Skúmanie mechanických vlastností termomechanicky spracovaného materiálu ovplyvneného
zváraním. Doc. Ing. Harold Mäsiar,
CSc. – Ing. Daniela Antalová, PhD.
– Ing. Zuzana Lacková – Ing. Jarmila
Sedliaková, Fakulta špeciálnej techniky, Trenčianska univerzita Alexandra Dubčeka v Trenčíne
Prednáška sa zaoberá oceľami s vysokou pevnosťou a nepoddajnosťou a s vysokými požiadavkami na
vlastnosti zvarového spoja. Definuje termomechanicky spracované
ocele typu HARDOX 500 a ARMOX
500. Ich schopnosti zvárania a mechanické vlastnosti zvarového spoja zváraného v ochrannej atmosfére.
Základné mechanické vlastnosti sú
vyjadrené pomocou pevnosti v ťahu
a tvrdosti. Výsledky sú graficky interpretované pre obidva druhy ocelí
a porovnané s bežnou oceľou.
Zváranie vybraných kombinovaných ocelí diskovým laserom. Ing.
Miroslav Sahul, PhD. – Ing. Martin
Sahul – prof. Ing. Milan Turňa, CSc.
Difúzne zváranie kombinovaných
kovov. Ing. Miroslav Jáňa – prof. Ing.
Milan Turňa, CSc. IWE, MTF STU,
Ústav výrobných technológií, Trnava – Ing. Ladislav Kolařík, PhD., IWE
– Ing. Marie Kolaříková, PhD., IWE,
Fakulta strojní, ČVUT Praha, Česká
republika
Príspevok je venovaný súčasnému
stavu v oblasti difúzneho zvárania
kombinovaných kovov vrátane mechanizmov vzniku spoja. Zvarové
spoje sa vyhotovili na zariadení INDUTHERM SU 450. Ide o indukčný
ohrev s výkonom induktora 4,9 kW.
Na zváranie sa použili nasledujúce
kombinácie materiálov: CrNi austenitická (nestabilizovaná) oceľ zváraná s titánom a konštrukčná uhlíková
oceľ s nástrojovou oceľou. Kvalita
zvarov sa hodnotila predovšetkým
optickou mikroskopiou a EDX mikroanalýzou. Výsledky výskumu sú
tak v rámci Českej ako aj Slovenskej republiky originálne a sú dielom viacročnej úspešnej spolupráce medzi Fakultou strojní ČVUT
a Materiálovotechnologickou fakultou STU v Trnave.
Zabezpečenie kvality zvárania
v procese výstavby 3. a 4. bloku
AE Mochovce. Ing. Milan Kysel, Slovenské elektrárne, a. s., Bratislava,
závod MO34 Mochovce
Úvod. Odbor Technická kontrola
MO34 – C2500. Skupina zváranie.
Etapy života AE. Koordinačná skupina Zváranie. Dokumentácia zvárania. Technické podmienky elektrární.
Zváračské inštrukcie. Kontrola pripravenosti na výkon zváracích prác.
Kontroly na stavbe. Ďalšie kontrolné
činnosti.
Nové technické normy a ich význam z hľadiska zručností a kvality vo zváraní. Ing. Peter Lakatoš,
PhD., SÚTN, Bratislava
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 9-10 / 2 0 1 2
A KC I E
Normy z oblasti zvárania podporujú
osvedčené postupy, uľahčujú inováciu. Sú oceňované, pretože predstavujú európsky a medzinárodný konsenzus. Avšak dosiahnutie konsenzu
a zamedzenia prekrývania nie je vždy
jednoduchá úloha. Medzi úspechy
vo zváraní, kde sa uplatňuje prístup
založený na synergii, treba nájsť najlepšie riešenie pre normalizačné dokumenty v tejto oblasti. Zváranie je
horizontálne remeslo, ktoré sa používa v takmer každom výrobku, "Svet
spájajú skúsenosti" je relevantné vyjadrenie normalizačnej činnosti.
Výroba nového typu solárního absorbéru nekonvenčními metodami
a jeho povrchová úprava. Jaroslav
Kubíček – Kamil Podaný – Ladislav
Daněk – Zdeněk Lidmila – Milan Forejt – Vysoké učení technické v Brně,
Fakulta strojního inženýrství – Mrňa
Libor, Vysoké učení technické
v Brně, Fakulta strojního inženýrství
a Ústav přístrojové techniky AV ČR,
v.v.i., Brno, Česká republika
Solární absorbéry deskového typu
mají výhodu relativně jednoduché
výroby, ale na druhé straně mají
nižší tepelnou účinnost a vyžadují kolmý dopad slunečního záření
na povrch. Tento článek popisuje
dva nové typy solárních absorbérů
potlačující výše zmíněné nevýhody se zachováním přiměřené výrobní jednoduchosti. První typ je vyroben metodou laserového svařování
dvou tenkých plechů austenitické
oceli, kdy průvarové svary vytvoří
potřebnou meandrovou strukturu.
Následně je do prostoru mezi oba
plechy přivedena tlaková voda, která způsobí trvalé vydutí meandrové struktury nutné pro průtok teplosměnného média. Druhý typ se
vyznačuje vytvořením vhodné prostorové struktury v plechu pomocí
tváření v nepevné matrici.
Numerická simulácia zváracích
procesov pri naváraní opravárenskej tvarovky na plynovodné potrubie. Ing. Radoslav Koňár, PhD. –
doc. Ing. Miloš Mičian, PhD., Žilinská
univerzita v Žiline, Strojnícka fakulta
Prednáška popisuje technológiu
opravy plynovodného potrubia použitím oceľovej objímky. V experimentálnej časti článku je spracovaná príprava okrajových podmienok pre
simuláciu zvárania 6-húsenicového
zvaru z reálneho experimentu, ktorá zahŕňa výpočet zváracej rýchlosti, vyhodnotenie teplotných cyklov,
makroštruktúry a tvrdosti zvarového spoja. Všetky okrajové podmienZ VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 9 -1 0 /2 0 1 2
ky boli použité pre proces simulácie zvárania v programe SYSWELD,
ktorého výsledky sú taktiež uvedené
v príspevku.
Možnosti využitia nových ultrazvukových metód skúšania
zvarov vyhotovených pri opravách
plynovodných potrubí. Ing. Daniel
Dopjera – Ing. Radoslav Koňár, PhD.
– doc. Ing. Miloš Mičian, PhD., Žilinská univerzita v Žiline, Strojnícka fakulta, Katedra technologického inžinierstva
Prednáška sa zaoberá vybranými
opravami porúch plynovodných potrubí. V prvej časti článku sú teoreticky popísané spôsoby štyroch
Ťažké zvarence a problematika
spojená s presnosťou ich výroby.
Ing. Marian Bartoš, SAG Elektrovod,
a. s., Bratislava
Výroba ťažkých a rozmerovo členitých zvarencov je z hľadiska očakávanej, vyžadovanej a dosiahnutej
skutočnej rozmerovej a geometrickej presnosti veľmi náročná najmä
pri delení zostavných dielov, precíznosti pri zostehovaní, ale aj predvídaní, eliminácii deformácií od zvyškových napätí, ktoré majú výrazný
podiel na komplikáciách spojených s preberaním investorom. Defektoskopická kontrola zvarov NDT
je samozrejmosťou. Preto oprava zistených defektov predpokladá
Prednáša Ing. Marian Bartoš
technológií opráv. V druhej časti sú
naznačené možnosti skúšania zvarov vyhotovených pri opravách plynovodov novými ultrazvukovými
metódami TOFD a Phassed Array.
Analýza príčin poškodenia výfukového ventilu. Ing. Peter Žúbor,
PhD., INWELD CONSULTING, s. r. o.,
Trnava
Analýza poškodenia výfukového
ventilu spaľovacieho motora. Tepelná degradácia vyvolaná netesnosťou sedla ventilu a stykovej plochy
hlavy valca. Výrazný úbytok materiálu v sedlovej časti taniera ventilu
spôsobený prepalom v mieste dosadacej časti stelitového návaru. Posúdenie stavu základného materiálu
ventilu, odber vzoriek zo sedlovej
časti na mikroštruktúrnu a chemickú analýzu. Overenie mechanických
vlastností a určenie materiálovej
skupiny v súlade s normou STN EN
10090. Zhodnotenie príčin spôsobujúcich poškodenie.
úspešnosť zvládnutia technológie
opravy zvarov.
Vývoj odtavovacieho stykového
zvárania koľajníc v histórii. Ing.
Vladimír Matušík, Výskumný ústav
dopravný, Žilina
Styk koncov koľajníc a kolies koľajových vozidiel je nevýhodný z hľadiska silového pôsobenia a opotrebenia. S rastúcou rýchlosťou táto
nevýhoda ešte viac vzrastá, aby sa
odstránila, pristúpilo sa ku zhotovovaniu koľajnicových pásov s použitím odtavovacieho stykového zvárania. Toto zaručuje vysokú kvalitu
zhotovených zvarov.
Základom zváracieho stroja je zváracia hlavica s vlastnou pohonnou
jednotkou nesenou na koľajovom
samohybnom vozidle alebo dvojcestnom vozidle, ktorá je riadená
elektronicky. Odtavovacie stykové
zváranie koľajníc má za sebou viac
ako 100 rokov vývoja v niekoľkých
krajinách ako USA, Veľká Británia,
235
XL. medzinárodná konferencia ZVÁRANIE 2012
Nemecko, bývalý ZSSR a teraz EÚ.
Rýchlosť jeho vývoja odrážala nielen požiadavky určitého obdobia,
ale aj jeho koncepcie a vízie do budúcnosti.
Vplyv predĺženého výletu drôtu na
výkon odtavenia pri zváraní pod
tavivom. Ing. Daniel Kosik, IWE, Lincoln Electric Europe
Jedným z najdôležitejších, ale často
zanedbaných parametrov zvárania
pod tavivom je výlet drôtu. Pričom
ide o parameter, ktorý nám vo veľkej
miere dokáže ovplyvniť výkon odtavenia a množstvo vneseného tepla.
Použitie procesu zvárania s predĺženým výletom drôtu nie je nový. Tento proces bol v minulosti obmedzený správnym pochopením procesu
a s limitmi ovládania tradičných zváracích zariadení. Použitie zváracieho zdroja Power Wave ® AC / DC
1000 ® SD, podávača drôtu a ovládania MAXsa™ s „Lincoln Electric
Waveform Control Technology®“,
umožnili plne využiť výhodu tohto
procesu. Odporúča sa na aplikácie
vyžadujúce vysoký výkon odtavenia
na jednotku dĺžky.
Plynovody: nové výrobné výzvy
hnané najnovšími požiadavkami a špecifikáciami investora. Dr.
Eng. Krzysztof Sadurski, EWE/IWE
– Artur Poor, Lincoln Electric Bester
Sp. z o.o., Bielawa, Poland
Nový strategický LNG prístav, na
úplne novom mieste, začne pracovať čoskoro a nová sieť vysokotlakových plynovodov bude prepravovať plyn z LNG prístavu cez Poľsko,
aj do Českej republiky a na Slovensko. Dodávatelia už začali zvárať nové potrubia, pravdepodobne
však zváracia kapacita poľských dodávateľov, s ktorými boli uzatvorené kontrakty, nestačí dokončiť cca
1 500 km nových plynovodov v požadovanom čase, a preto si budú
(alebo už začali) hľadať subdodávateľov v strednej a východnej Európe.
Nová špecifikácia investora bola vytvorená špeciálne pre poľské projekty plynovodov na dodanie požadovanej úrovne dlhodobého využitia.
Prednáška stručne rozoberá najdôležitejšie faktory a ich význam pri
zváraní potrubí z hľadiska produktivity a nákladov.
Protikorózna ochrana zváraných
oceľových konštrukcií žiarovým
zinkovaním v energetike a problémy s ňou spojené. Ing. Marian Bartoš, SAG Elektrovod, a. s., Bratislava
Protikorózna ochrana zváraných
236
Generálny riaditeľ VÚZ – PI SR, Ing. Peter Klamo, odovzdáva Medailu akademika Jozefa Čabelku
Ing. Pavlovi Florianovi
oceľových konštrukcií v energetike
a jej kvalita je rozhodujúca pre garantovanú životnosť hlavných a pomocných oceľových konštrukcií
určených pre prístroje VN a VVN
v rozvodných staniciach. Úspešnosť protikoróznej ochrany žiarovým zinkovaním je neoddeliteľne
spätá s kvalitou prevedenia zvarov,
ktorých je u firendolových a priehradových konštrukcií veľmi veľa,
sú krátke, obvodové a hermetické.
Praktické skúsenosti a poznatky
s problematikou zinkovania, kvality
a úspešnosti sú obsahom tohto príspevku.
Sonotródne nástrojové materiály
vo zváraní. Ing. Simona Mrkvová,
Strojnícka fakulta STU, Bratislava
Sonotródne materiály vo všeobecnosti musia spĺňať základnú podmienku, ktorou je podmienka výborného prenosu ultrazvukovej energie
týmto materiálom. Sonotródne materiály, špeciálne nástrojové sonotródne materiály, musia spĺňať ďalšie všeobecne známe vlastnosti.
Jednou z nich je aj výborná odolnosť voči opotrebeniu. Ďalšími podmienkami pre vhodnosť sonotródneho materiálu ako nástrojového sú:
vhodný modul pružnosti, Poissonovo číslo, merná hmotnosť a samozrejme odolnosť voči gigacyklovej
únave.
Nová úsporne legovaná austenitická oceľ 17Cr4,5Ni6Mn, overenie
vlastností zvarových spojov vykonaných metódou SAW a FCAW.
Doc. Ing. Milan Čomaj, PhD. – Ing.
Jozef Zohn, PhD., Taylor Wharton
Slovakia s. r. o. – Ing. Renáta Kozmová, Messer Tatragas, s. r. o., Bratislava. Prednáška sa zaoberá vlastnosťami novovyvinutej úsporne
legovanej ocele, ako náhrady tradičnej ocele typu 18/8. Skúšky zvárania
metódou SAW, FCAW, dosiahnuté
výsledky a ich porovnanie s oceľou
typu 18/8 Wr.1.4301. Posúdenie jej
vhodnosti, jej použitia na výrobu tlakových nádob. Výhodnosť a stav jej
zaradenia do EN...
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 9-10 / 2 0 1 2
A KC I E
Príklady porušenia membranových rúr kotlov. Ing. Vladimír Rau –
Ing. Michal Mráz – Ing. Ján Kotora,
IWE, IBOK, a. s., Bratislava
Obsah príspevku je zameraný na
príčiny porušovania rúr membránových stien kotlov. Vo vybraných
príkladoch z praxe sú opísané materiály rúr, príčiny a mechanizmy porušenia. Hlavnými príčinami porušenia rúr boli v jednotlivých prípadoch
neodborne a technologicky nesprávne vyhotovené zvarové spoje.
Zváranie slepých dier orbitálnym
zváracím automatom. Ing. Tomáš
Szabo, IWE, IBOK, a. s., Bratislava
Zváracia prax potvrdzuje opodstatnenosť čoraz častejšieho využívania
zváracích automatov hlavne pre ich
schopnosť opakovane vytvárať vysokokvalitné zvary požadovaných
vlastností. Aplikáciou v energetickom priemysle, ktorá sa javí ako obzvlášť vhodná na použitie zváracích
automatov je zváranie slepých dier.
Mechanicky vedený zvárací horák
orbitálneho automatu s reguláciou
polohy na základe permanentne
meraných parametrov zvárania nahradzuje potrebnú zručnosť zvárača. Príspevok približuje problematiku zvárania slepých dier orbitálnym
zváracím automatom. Dôraz je kladený na vhodný technický návrh
konštrukcie zváracej hlavy a skúsenosti z využitia v praxi.
činnostiach týkajúcich sa zvárania musia mať zodpovedajúcu kvalifikačnú úroveň v oblasti zvárania,
nedeštruktívneho testovania a navrhovania konštrukcií. Okrem kvalifikovaných a skúsených zváračov,
kde je už dnes bežné robiť pracovné skúšky, by mali výrobcovia zabezpečiť, aby inžinieri, konštruktéri, ktorí sa zaoberajú zváraním, mali
patričné vedomosti a skúsenosti potrebné pre túto činnosť.
Vizualizácia zváracích procesov pomocou nízkorýchlostných
CMOS kamier. Ing. Jaroslav Bruncko, PhD., Medzinárodné laserové
centrum Bratislava
Využitie komerčných CMOS digitálnych kamier síce neposkytuje možnosť zaznamenávania videosekvencií s vysokou rýchlosťou (max. 60
obr./sek.), ale prináša ďalšie výhody (vysoké obrazové rozlíšenie, široká jasová škála) a vďaka cenovej dostupnosti môžu predstavovať
veľmi perspektívnu experimentálnu výskumnú metodiku. Prednáška
sa zaoberá porovnaním dôležitých
vlastností komerčne dostupných
CMOS kamier a príkladmi ich experimentálneho použitia pri oblúkovom
a hybridnom laserovom zváraní.
Průmyslové aplikace laserového
navařování. Ing. Karel Štěpán, MA-
vrstev specifických vlastností. Přídavný materiál může být ve formě
prášku nebo drátu, přičemž práškový navařovací systém je v současné době běžnější. Navařovat lze
prášky na bázi železa, niklu, kobaltu
nebo mědi. Celý systém je robotický, proces vyniká nízkým tepelným
ovlivněním navařované součásti,
vysokou přesností nanášení vrstev,
kvalitou výsledného návaru a reprodukovatelností výsledku. V případě
renovací jsou nejběžnější opravy po
opotřebení hřídelí (např. pod ložisky), plunžrů, zakružovacích válců,
tvářecích nástrojů atd. Další typickou oblastí jsou opravy po chybném
obrobení, kdy lze laserovým navařením součást zachránit. V případě
aplikací funkčních vrstev je typický
austenitický nerez, dále martenzitický nerez jako ekvivalent kalené
vrstvy. Bronzové návary slouží jako
kluzná uložení, stelitové návary jsou
určeny pro díly pracující za zvýšených teplot, tvrdé niklové vrstvy se
používají jako náhrada chromování.
K dispozici je také návar z nástrojové oceli.
Zváranie a diagnostika rúr. Ing. Pavol Višňovský, EWE – Ing. Erika Bábelová, PhD., CONSULTING & CONTROL OF WELDING, s. r. o., Žilina
Jeden zo spôsobov ako spoločnosť
preukazuje, že vo výrobe v oblas-
Analýza príčin porušenia dvoch
aparátov petrochemickej prevádzky. Doc. Ing. Peter Bernasovský,
PhD. – Ing. Peter Brziak, PhD. – Ing.
Miroslav Paľo – Ing. Jana Országhová, PhD., VÚZ – PI SR, Bratislava
Príspevok analyzuje príčiny: a) praskania hrdla (AISI 321) a zvarov rúrka
– rúrkovnica (duplexná oceľ 1.4462
a AISI 321) vzduchového kondenzátora spôsobeného chloridovým
a sulfidickým koróznym praskaním;
b) prederavenia potrubia (Alloy 20)
zmiešavača alkylačného benzínu
spôsobeného erózno – kavitačným
účinkom média. Návrh nápravných
riešení.
Požiadavky na kvalitu pri zváraní
pri opravách mostných konštrukcií za znížených teplôt. Ing. Pavol
Višňovský, EWE – Ing. Erika Bábelová, PhD. – Ing. Peter Višňovský,
EWE, CONSULTING & CONTROL
OF WELDING, s. r. o., Žilina
Bezpečnosť a spoľahlivosť zváraných výrobkov a konštrukcií závisí od technickej kontroly zvárania.
Kľúčoví zamestnanci vo všetkých
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 9 -1 0 /2 0 1 2
Príležitosť na neformálnu diskusiu treba využiť
TEX PM, s. r. o., Plzeň, Česká republika
Laserové navařování je moderní metodou vytváření povrchových vrstev.
Používá se jak při opravách a renovacích, tak i při vytváření funkčních
ti zvárania je v súlade so systémom
kvality, je certifikácia podľa ISO
9001, ale tento systém sám o sebe
ešte nezaručuje spoľahlivosť výrobkov. Európske normy, v niektorých
prípadoch sprevádzané smernicami
237
XL. medzinárodná konferencia ZVÁRANIE 2012
to úkonom robot nenarúša proces
robotizovaného zvárania (tzv. eliminácia neefektívneho pracovného
času).
Doc. Ing. Milan Čomaj, PhD, preberá Čestné uznanie ZSVTS od Ing. Pavla Radiča
EÚ, medzinárodné štandardy a špecifikácie klienta kladú čoraz väčší
dôraz na riadenú kontrolu procesu
zvárania a spôsobilosť zváračského
personálu. Kontrola zvárania môže
byť riadne vykonávaná prostredníctvom zavedenia osobitných opatrení
pred, počas a po výrobe, a cez právomoci zúčastnených osôb. Prvým
krokom je zavedenie systému kvality zvárania v zmysle STN EN 3834.
Druhým kvalitný tím erudovaných
odborníkov.
Nové normy z oblasti zvárania za
rok 2012 (obdobie november 2011
až november 2012) Ing. Iveta Paldanová, VÚZ – PI SR, Bratislava
NiCrBSiPMo kovový prášok. Ing.
Štefan Smetana – Ing. Branislav Tybitancl, VÚZ – PI SR, Bratislava
Kovové prášky sa vo VÚZ vyrábajú prakticky od roku 1991. V súčasnosti môžeme radiť tvrdonávarové kovové prášky z produkcie VÚZ
– PI SR svojou kvalitou medzi európsku špičku. Žiarové striekanie
kovových povlakov je jednou z moderných metód nanášania vrstiev
na ochranu povrchov súčiastok
pred tvrdými podmienkami opotrebenia.
Použitie Ar na laserové zváranie
prístrihov a preplátovaných spojov z pozinkovaných plechov. Dipl.
Ing. Christophe Bertéz, AIR LIQUIDE-CTAS Paris – Ing. Miroslav Mucha PhD., AIR LIQUIDE SLOVAKIA,
238
s. r. o., Bratislava
Argón má výhodné vlastnosti pre
nahradenie iných plynov používaných pri zváraní laserom. Navrhované riešenia sú vhodné pre vysokovýkonný CO2 laser do 12kW, pre YAG
laser resp. pevnolátkový laser pre
všetky aplikácie a materiály.
V príspevku sú popísané dve aplikácie používané v automobilovom
priemysle: Zváranie prístrihov CO2
laserom a zváranie preplátovaných
pozinkovaných spojov YAG laserom. Riešenie zvárania pomocou Ar
je patentované AIR LIQUIDOM.
Implementácia optimalizácie zváracieho procesu v aplikáciách
robotického zvárania. Doc. Ing.
Harold Mäsiar, CSc. – Ing. Lukáš
Repka, Fakulta špeciálnej techniky,
Trenčianska univerzita Alexandra
Dubčeka v Trenčíne
Prednáška sa zaoberá zefektívnením a optimalizáciou procesu zvárania pri návrhu reálneho zváracieho pracoviska s vysokým zreteľom
na konečnú akosť a kvalitu vytváraných spojov. V prednáške sú definované možnosti zefektívnenia
činnosti robotického zváracieho
pracoviska s rozšírenými pracovnými stanicami, pričom manipulácia so zvarencami je doplnená
o dve polohovadlá rozličných konštrukcií. Prednáška objasňuje možnosti optimalizácie časov zvárania
a ich minimalizácii, ako aj možnosť
automatizovaného čistenia hubice zváracieho horáka, pričom tým-
Návrh oceľovej konštrukcie cyklomosta Devínska Nová Ves –
Schlosshof. Prof. h.c., Prof. Dr. Ing.
Zoltán Agócs, PhD. – Ing. Marcel
Vanko – Ing. Daniel Galbička – Ing.
Stanislav Baláž – Ing. Andrej Pálfi,
INGSTEEL, spol. s r. o., Bratislava
Za Rakúsko – Uhorskej monarchie
spájalo brehy Moravského poľa
a Záhoria 24 mostov. V roku 1990,
po páde železnej opory, tam nezostal ani jediný. Do dnešného dňa
bol postavený iba most medzi Moravským Svätým Jánom a Hohenau.
V marci 2010 sa zástupcovia Bratislavského samosprávneho kraja
a Dolného Rakúska spoločne rozhodli postaviť most pre cyklistov
a peších medzi Devínskou Novou
Vsou a Schlosshofom. Cyklomost –
postavený v historickej trase, dĺžka
mosta je 525,0 m, šírka 4,0 m.
Oprava porúch s únikom plynu na
vysokotlakovom plynovode pomocou delenej tlakovej objímky.
Ing. Pavol Beňo – doc. Ing. Viliam
Leždík, PhD. – Vladimír Mikláš – Tibor Šebök, SPP – distribúcia, a. s.,
Bratislava
Cieľom príspevku je poukázať na
spôsob opravy oceľových plynovodov s únikom plynu pomocou
tlakovej objímky s tesnením, hrdlom a zátkou (resp. guľovým uzáverom). Uvedený spôsob opravy
sa prezentuje z dôvodu možnosti
širšieho využívania nielen pri opravách zabezpečovaných strediskami
údržby SPP – distribúcia, a. s., ale
aj pri zabezpečovaní opráv z externého prostredia. Opisovaný spôsob
opravy je úspešne zapracovaný ako
jeden z možných spôsobov opráv
do Technického pravidla TPP 702 11
"Opravy vysokotlakových plynovodov z ocele".
Okrem odborného okruhu mali zúčastnení možnosť využiť priestor na
neformálnu diskusiu, ale aj ponuku
na výrazné chuťové zážitky, ktoré
naplnili: ochutnávka odrodových vín
z malokarpatského regiónu, ochutnávka cigár spolu s profesionálnym
výkladom a tiež ochutnávka kávy.
Večerný program patril po obidva
večery hudbe, v prvý to bola ľudová hudba, v druhý moderná hudba
do tanca.
Redakcia
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 9-10 / 2 0 1 2
A KC I E
VIENNA-TEC 2012, vízie, trendy, inovácie
aj overené produkty
Koná sa každé dva roky a firmy tak majú dostatok času nielen na prípravu,
ale aj na vývoj noviniek, ktorých predstavovanie oprávnene a očakávane
tvorí súčasť každého podujatia podobného charakteru.
Tento rok sa 4. ročník najväčšieho obchodno-priemyselného veľtrhu v Rakúsku konal 9. – 12. októbra, opäť
na reprezentatívnom výstavisku Messe Wien a zabral
celkovú výstavnú plochu 55 000 m2. Vystavovatelia tak
mali k dispozícii nielen všetky štyri výstavné haly, ale
tiež kongresové centrum. Veľtrhu sa celkovo zúčastnilo 563 priamych vystavovateľov a 533 spoluvystavovateľov z 31 krajín Strednej, Východnej a Juhovýchodnej Európy a Eurázie. Vystavovatelia mali možnosť sa
predstaviť na šiestich špecializovaných veľtrhoch pod
záštitou Vienna-Tec-u, a síce: Automation Austria (automatizácia), Energy-Tec (energie), IE Industrieelektronik (priemyselná elektronika), Intertool (nástroje a náradie), Messtechnik (meracia technika) a SCHWEISSEN/
JOIN-EX (zváranie, spájanie). Najviac zúčastnených pochádzalo, ako inak, z Rakúska a Nemecka, tretie miesto
v počte zúčastnených vystavovateľov patrilo Ruskej federácii, prítomné boli ale aj firmy zo Slovenska, Veľkej
Británie, Francúzska a z mnohých iných krajín. Veľtrh sa
môže pochváliť úžasným číslom v počte návštevníkov,
bolo ich vyše 27 tisíc, okrem iného aj zo zámoria. Ich
počet je síce o 10 % nižší ako v predchádzajúcom ročníku, avšak organizátori nevnímajú tento fakt negatívne a pripisujú ho predovšetkým oblasti automatizácie,
a síce firmy, ktoré sa ňou zaoberajú sa prihlasujú nepravidelne, alebo redukujú svoju účasť.
Zastúpenie niekoľkých slovenských firiem pod hlavičkou Slovenskej obchodnej a priemyselnej komory
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 9 -1 0 /2 0 1 2
239
VIENNA-TEC 2012, vízie, trendy, inovácie aj overené produkty
Rusko ako znak úspechu
Organizátori veľtrhu sa od jeho začiatku zameriavajú na
podchytenie firiem zo Strednej, Východnej aj Juhovýchodnej Európy a počet zúčastnených z tohto priestoru
rastie, čo pokladajú za ovocie svojej práce. Veľký úspech
však vidia aj v tom, že sa im podarilo preklenúť európske
limity na eurázijské, najmä so zameraním na Ruskú federáciu. Tak sa v rámci špeciálnej prezentácie s názvom
Inovácie, Investície a Kooperácie predstavili na Vienna-Tec-u regióny Omsk, Tula, Volgograd, Moskva a Čuvaš-
intenzívnejšieho výskumu o tom, ako ktoré, dosiaľ ťažko
spojiteľné materiály, kombinovať a spájať. Ďalšie súpravy
na vytvorenie podobných „lôpt“ budú zaslané na odborné školy a inštitúty ďalšieho vzdelávania, aby si študenti mohli vyskúšať možnosti spájania rôznych materiálov.
Jednotliví vystavovatelia však prezentovali aj viaceré ďalšie novinky, napríklad laserové zváranie plastov, či vysokorýchlostné zváranie s nízkym rozstrekom.
Ďalší ročník SCHWEISSEN/JOIN-EX by sa mal opäť konať o dva roky.
Mgr. Katarína Tibenská
Aj pivný sud treba vedieť zvariť
Multimateriálová guľa
Spájanie plechov z hybridných materiálov použitím technológie
elektromagnetických impulzov
ská republika. Svoj priestor dostal aj Petrohrad, Centrálna
Sibír a Južný Ural. Okrem ruských regiónov však výstavu
absolvovali aj bližší rakúski susedia – okrem Slovenska
tiež Česká republika, Maďarsko, Slovinsko, Ukrajina, ako
aj Bielorusko a Kazachstan. Kongresové centrum zase
pojalo prezentácie zamerané na obchod a priemysel.
Jednou z nich bol aj Trh inovácií, kde inštitúcie zaoberajúce sa výskumom a vzdelávaním prezentovali koncepcie
a riešenia pre obchod a priemysel.
Multimateriálová guľa
Jedna z výstav Vienna-Tec-u – SCHWEISSEN/JOIN-EX
priniesla so sebou pozoruhodnú akciu. Experti zúčastnených spoločností zastupujúcich odbor zvárania a spájania mali spolupracovať a v priebehu štyroch dní vyhotoviť
produkt. Výsledkom za rok 2012 bola „Multimateriálová
guľa“. Používatelia totiž požadujú stále častejšie zváranie,
resp. spájanie, veľmi rôznorodých kovov od ocele cez hliník, mosadz až k zliatinám. Guľa zvarená z 5 druhov kovu
nejednotnej hrúbky sa snaží dať odpoveď na otázky stále
240
Votrelec
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 9-10 / 2 0 1 2
JU BI L E Á
Osemdesiatiny Ing. Vladimíra Uhera
Dlhoročný pracovník VÚZ, známy
zváračský odborník a bývalý riaditeľ VÚZ Ing. Vladimír Uher sa narodil 10. septembra 1932 v Holíči.
Gymnázium ukončil v Skalici v roku
1952, Vojenskú Technickú akadémiu
v Brne v roku 1957. Do zamestnania
nastúpil do Turčianskych strojární
v Martine, kde pracoval do roku 1959
a od 1. februára 1959 do konca marca 2000 vo Výskumnom ústave zváračskom v Bratislave, teda 42 rokov.
Svoju výskumnú činnosť začal na
oddelení zvárania a spájkovania farebných kovov. Jeho osobitný vzťah
k aplikovanému výskumu a k priemyselnej aplikácii výsledkov výskumu ho predurčovali za riadiaceho
pracovníka, čo sa potvrdilo, keď ho
v roku 1965 vymenovali za riadiace-
ho pracovníka pre oblasť realizácie
výskumu a v rokoch 1979 až 1987 pôsobil ako námestník riaditeľa pre výskum a vývoj. V roku 1990 sa stal riaditeľom VÚZ a na tejto pozícii zotrval
až do roku 1992, keď sa vzdal funkcie. Následne sa venoval systémom
zabezpečovania kvality vo VÚZ.
Aktívne pracoval aj v Slovenskej
zváračskej spoločnosti ako člen výboru, predseda Mestského výboru
bratislavskej pobočky a v roku 1990
až 1994 ako predseda Slovenskej
zváračskej spoločnosti.
Do ďalších rokov života mu prajeme
veľa zdravia, spokojnosti a veľa spokojných rokov a oddychu na zaslúženom dôchodku.
Vedenie VÚZ – PI SR a redakcia
Ing. Pavel Florian oslávil sedemdesiat rokov
Ing. Pavel Florian prijíma ocenenie Pamätnou
medailou akademika Jozefa Čabelku
od predsedu SZS Ing. Pavla Radiča
V júli tohto roku oslávil významné životné jubileum Ing. Pavel Florian – dlhoročný spolupracovník
Výskumného ústavu zváračského –
Priemyselného inštitútu SR.
Narodil sa 5. júla 1942 v Újezdě
u Brna. Absolvoval tzv. obecnú školu a ako dobrý žiak aj Gymnázium
v Brne. V roku 1964 úspešne ukončil
Vysokoškolské štúdiá na Strojníckej
fakulte Vysokého učení technického v Brne. Svoje odborné technické znalosti si neskôr doplnil o vedomosti z oblasti kontroly a skúšania
v rámci postgraduálneho štúdia na
Stavebnej fakulte v Liberci.
V ruke s vtedajšou „umiestnenkou“
(písal sa rok 1964) Ing. Florian nastúZ VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 9 -1 0 /2 0 1 2
pil do zamestnania v podniku Papcel
v Litovli. V rámci svojho pracovného
zaradenia sa v tom čase podieľal na
výstavbe papierne v Štúrove.
Po návrate z povinnej vojenskej služby sa Ing. Florian zamestnal v Průmyslových stavbách Brno, kde 10 rokov pracoval ako vedúci oddelenia
kontroly a riadenia kvality a neskôr
ako vedúci oddelenia kovovýroby
a zváračskej školy. Ing. Florian bol
jedným z prvých držiteľov diplomu
Európsky zváračský technológ a následne úspešne zložil skúšky na získanie diplomu Európsky zváračský
inžinier. Takisto úspešne absolvoval
všetky kvalifikačné skúšky potrebné pre audítovanie systému kvality
vo zváraní a systémov manažérstva,
vlastní aj osvedčenia audítora BOZP.
Ing. Pavel Florian je veľmi činorodým
človekom. Už v roku 1976 odskúšal v rámci pridruženej výroby nový
projekt – výrobu betónových pingpongových stolov. Dodnes je tieto
stoly vidieť v celej Českej republike.
Po roku 1989 si založil firmu so zameraním na zámočnícku výrobu, avšak jeho najväčším a asi aj najkrajším dielom bolo, keď koncom roku
1995 založil s kolegami z Průmyslových staveb Brno nový a dnes veľmi
známy certifikačný orgán STAVCERT
Praha, spol. s r.o. Spočiatku bol tento
certifikačný orgán zameraný na certifikáciu systémov manažérstva, po
čase však Ing. Florian navrhol jeho
orientáciu na certifikáciu personálu
a na ďalšie nové komodity.
Záujmy a záľuby nášho oslávenca sú spojené nielen s cestovaním,
amatérskym pilotovaním lietadiel,
so stavebnými úpravami bytov a budov, ale aj s pestovaním ovocných
stromov či vínnej révy, ba navyše
s výrobou dobrého vínka. Má srdečný vzťah k Slovensku a k Slovákom.
Jeho najväčším osobným záujmom
a záľubou je hlavne jeho rodina.
Pri hodnotení činností jubilanta musíme zvlášť vyzdvihnúť skutočnosť,
že Ing. Pavel Florián je od roku 2012
držiteľom Čabelkovej medaily, ktorá
mu bola udelená za rozvoj vzdelávacieho procesu zváračov, za prínos
v certifikácii systémov kvality vo zváraní a za dlhoročnú spoluprácu so
slovenskými inštitúciami.
Ako predseda SZS by som rád vyzdvihol skutočnosť, že Ing. Pavel
Florian je stále aktívnym členom
v SZS, a to hlavne ako organizačný garant pri konferenciách „ZVÁRANIE“ usporadúvaných pravidelne
v Tatranskej Lomnici.
V mene členov a funkcionárov Slovenskej zváračskej spoločnosti, ako
aj celej slovenskej a českej zváračskej verejnosti, Vám k životnému jubileu prajem hlavne pevné zdravie
a neutíchajúci pracovný elán.
Ing. Pavol RADIČ
predseda SZS
241
Obsah časopisu Australasian Welding
Journal 2011
me kúpiť nový? (žeriav)”
A. McClintock, New Zealand Welding Centre at HERA, Australia
(1 str., 3 obr.)
Robust high strength welding solution for demanding offshore
jack-up rigs
Zváranie rozmernej vysokopevnej
ocele pre náročné zdvíhacie vrtné
súpravy pre morské vrtné plošiny
S. Johansson – P. Pletcher, Lincoln
Electric, Cleveland Ohio, USA (2 str.,
5 obr.)
Australasian Welding Journal je
oficiálne periodikum Zváračského
technologického inštitútu Austrálie (Welding Technology Institute of
Australia – WTIA) a Novozélandskej
zváračskej komisie (New Zealand
Welding Committee). Jednotlivé
čísla obvykle obsahujú: prílohu výsledkov výskumu a vývoja vo zváraní a príbuzných technológiách,
odborné články; propagačno-obchodné (krátke, max. dvojstránkové) články o činnosti, službách
a výrobkoch zváračských firiem;
informácie o normách (austrálskych a novozélandských normách
AS, AS/NZS, o zahraničných normách, napr. ASME Code), o kvalifikácii a certifikácii personálu; aktuálne informácie (informácie z IIW;
zoznamy certifikačných orgánov,
kvalifikovaných a certifikovaných
odborníkov; o činnosti zváračských
subjektov v jednotlivých regiónoch
Austrálie atď.)
Vychádza štvrťročne už 56 rokov.
Počet strán jednotlivých čísiel je 48.
Kontakt: Unit 50, 8 Avenue of the
Americas Newington, NSW, Australia 2127, PO Box 6165, Silverwater
NSW 1811. V ďalšom texte sú uvedené názvy odborných článkov, ich
autori a rozsah článkov.
Welding of high strength steels
with hybrid laser arc welding
Zváranie vysokopevných ocelí
hybridným laserovým oblúkovým
zváraním
L. E. Stridh, ESAB AB, Sweden
(3 str., 5 obr., 2 tab.)
It does not have to be welding –
Introducing plasma powder brazing
Netreba použiť zváranie – zavedenie plazmového tvrdého spájkovania so spájkou vo forme prášku
M. Karpenko, New Zealand Welding
Centre at HERA, Australia (1 str.,
2 obr.)
The effect of travel speed and
CTWD on the bead profile and
microstructure of tandem GMA
steel welds
Vplyv pracovnej rýchlosti a vzdia-
lenosti kontaktnej špičky elektródy od obrobku na profil húsenice
a mikroštruktúru zvarov zhotovených MIG zváraním v tandeme
Z. Sterjovski – J. Donato, Defence Australia, Melbourne, Victória –
H. Li, University Wollongong, NSW,
Australia (7 str., 11 obr., 3 tab., 12 liter.)
Effect of surface tension metal
transfer on fume formation rate
during flux cored arc welding of
mild steel
Vplyv prenosu zvarového kovu pri
povrchovom napätí na rýchlosť
vytvárania dymov pri oblúkovom
zváraní nízkouhlíkovej ocele rúrkovým drôtom
K. Srinivasan – V. Balasubramanian,
Annamalai University, Tamil Nadu,
India (6 str., 7 obr., 1 tab., 19 liter.)
Druhý štvrťrok 2011
Re-Lifing a CO2 absorber tower
using welding robots
Renovácia CO2 absorpčnej veže
použitím zváracích robotov
M. Cooper, Santos Ltd. – J. Fletcher,
AMIS Integrity Ltd. (2 str., 3 obr.)
Hardness and microstructural gradients in the heat affected zone of
welded low-carbon quenched and
tempered steels
Tvrdosť a mikroštrukturálne gradienty v teplom ovplyvnenej ob-
Prvý štvrťrok 2011
“Can it be repaired, or do I have to
buy a new one?”
“Môže byť opravený, alebo musí-
242
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 9-10 / 2 0 1 2
lasti zváraných nízkouhlíkových
zošľachtených ocelí
W. Pang, Bisalloy Steels, Unanderra, NSW, Australia – N. Ahmed, Austin Engineering Ltd, Brisbane, Queensland, CSIRO Manufacturing
Technology, Adelaide, South Australia – D. Dunne, University of Wollongong, NSW, Australia (13 str.,
25 obr., 2 tab., 16 liter.)
Tretí štvrťrok 2011
Indian Heavy Engineering Industry – creating global benchmarks
Indický ťažký priemysel – vytváranie globálnych kritérií
P. Chattopadhyay, Manufacturing
Heavy Engineering Division, Larsen
and Toubro, India (5 str., 6 obr.)
Novelty in welding consumables
Novinky z oblasti zváracích prídavných materiálov
L. Karlsson, ESAB AB, Gothenburg,
Sweden – H. K. D. H. Bhadeshia,
Materials Science & Metllurgy, University of Cambridge, UK (8 str.,
18 obr., 2 tab., 40 liter.)
Effect of process parameters on
friction stir welding of AA5083
Vplyv parametrov procesu na trecie miešacie zváranie materiálu
AA5083
R. Kumar, National Metallurgical Laboratory, Jamshedpur, India – K.
Singh – S. Pandey, Indian Institute
of Technology Delhi, India (10 str.,
5 obr., 4 tab., 31 liter.)
Štvrtý štvrťrok 2011
Health and Safety Risks in Welding
Activities
Zdravotné a bezpečnostné riziká
pri zváracích činnostiach
W. Zschiesche, Institution for Statutory Accident Insurance and Prevention in the Energy, Textile, Electrical
and Media Production Sectors, Cologne, Germany – L. Costa, Italian
Navštívte našu novú stránku
www.vuz.sk
Institute of Welding, Genova, Italy
(6 str., 1 obr., 1 tab.)
Application of pulsed tandem gas
metal arc welding for fabrication
of high strength steel panels in naval surface vessels
Aplikácia pulzného oblúkového
zvárania taviacou sa elektródou
v ochrane plynu v tandeme na výrobu panelov z vysokopevnej ocele pre povrchy námorných lodí
Z. Sterjovski – J. Donato, DSTO, Vic.,
Australia – C. Munro, DRDC Atlantic, NS, Canada – N. Lane – N. Larkin, University of Wollongong, NSW,
Australia – V. Luzin, ANSTO, Lucas
Heights, Australia (12 str., 15 obr.,
7 tab., 18 liter.)
Poznámka: Časopis možno študovať v technickej knižnici VÚZ – PI SR
v Bratislave.
Kontakt: tel.: +421/(0)/2/492 46 827,
[email protected]
Redakcia
VÝSKUMNÝ ÚSTAV ZVÁRAČSKÝ
PRIEMYSELNÝ INŠTITÚT SR
WELDING RESEARCH INSTITUTE – INDUSTRIAL INSTITUTE OF SR
Zváracie materiály
Obalené elektródy
'U{W\DW\ÿLQN\
Kovové prášky
3OQHQpGU{W\DW\ÿLQN\
Tavivá na zváranie a naváranie
Kontakt:
Tavivá na spájkovanie
,QJ'XäDQãHIÿtN
9ëVNXPQë~VWDY]YiUDÿVNë²
Priemyselný inštitút SR
5DÿLDQVND
832 59 Bratislava
Spájky
e-mail: [email protected]
0RE
7HO
)D[
Download

starý most cez dunaj v bratislave