7-8 | 2011
ZVÁR ANIE
odborný časopis so zameraním na zváranie a príbuzné technológie | ročník 60
SVAŘOVÁNÍ
ISSN 0044-5525
Nová metóda zvárania
vo VÚZ – PI SR
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 1 / 2 0 0 8
a
Zdroj kvalitných informácií...
ZVÁR ANIE
odborný časopis so zameraním na zváranie a príbuzné technológie | ročník 60
SVAŘOVÁNÍ
Sme odborný časopis
so zameraním na zváranie
a príbuzné technológie.
Vychádzame každé 2 mesiace.
Nájdete nás na Slovensku,
v Českej republike a vo viac
ako 20 krajinách sveta.
Ponúkame Vám možnosť:
vzdelávať sa
publikovať Vaše články
by
inzerovať Vaše produkty a služby
Sme tu pre Vás už 60 rokov.
Vydavateľ časo
časopisu:
asopisu:
Redakcia časopisu Zváranie-Svařování
Račianska 71, 832 59 Bratislava 3
tel.: +421/2/49 246 300, 49 246 514
fax: +421/2/49 246 296
e-mail: [email protected]
www.zvaranie.sk, www.vuz.sk
NextGenPower
Projekt rieši nové požiadavky na materiály a výrobu pre ultra
efektívne PF elektrárne (elektrárne na spaľovanie práškového paliva)
so zachytávaním a skladovaním CO2
Konzorcium NextGenPower
Konzorcium zriadili popredné európske podniky a výskumno-vývojové centrá, ktorí predstavujú 12
právnych subjektov zo 6 členských štátov EÚ s inštitúciou KEMA, ktorá pôsobí ako koordinátor projektu.
Pre väčšinu členov konzorcia tento projekt predstavuje ďalší logický krok z predchádzajúcich činností v
oblasti vysoko efektívnych elektrární, skúšania a vývoja ako aj dodávania materiálov.
Ciele
Hlavným cieľom je vývoj a aplikácia ochranných povlakov a nových materiálov, ktoré možno použiť
v podmienkach USC (zachytávanie a uskladňovanie CO2 pre nové uhoľné elektrárne vrátane spoluspaľovania
biomasy). Navrhované sú aj ochranné povlaky pre existujúce elektrárne v podmienkach spoluspaľovania
biomasy. Pre projekt NextGenPower sa definovali nasledujúce vedecko-technologické ciele, z ktorých
vyplývajú nasledujúce projektové činnosti:
Demonštrácia aplikácie precipitačne vytvrdzovaných Ni zliatin na kotle na spaľovanie
uhoľného prachu, ktoré majú prijateľnú úroveň tečenia a únavy pri vysokých teplotách
na základe podmienok USC.
Demonštrácia aplikácie rentabilných povlakov vykurovacích častí kotlov, ktoré sú kompatibilné s primeranými a dostupnými zliatinami rúr pre uhoľné kotle, ktoré dokážu
odolávať agresívnemu prostrediu podľa predpokladaných podmienok USC a prostrediu
spoluspaľovania biomasy v odlišných podmienkach.
Demonštrácia aplikácie rentabilných povlakov / ochranných vrstiev parných častí kotlov
na predĺženie životnosti kotlových rúr a spojovacieho potrubia a umožniť použitie lacnejších alternatívnych materiálov bez ohrozenia životnosti alebo spoľahlivosti komponentov.
Demonštrácia aplikácie Ni zliatin pre spojovacie potrubie medzi kotlom a parnou turbínou pri vysokých teplotách podľa podmienok USC a preskúmanie alternatívnych
možností riešenia, ktoré by umožnili použitie lacnejších a dostupnejších materiálov ako
Ni zliatin.
Demonštrácia schopnosti odlievania, kovania a zvárania Ni zliatin pre kritické komponenty parných turbín.
Riešiteľ za Výskumný ústav
zváračský – Priemyselný inštitút SR:
VÝSKUMNÝ ÚSTAV ZVÁRAČSKÝ
PRIEMYSELNÝ INŠTITÚT SR
Ing. Peter Brziak, PhD.
Tel.: +421 915 751 724
E-mail: [email protected]
Podrobné údaje o projekte NextGenPower:
Dátum začatia
Trvanie
Rozpočet
Príspevok z EÚ
Režim financovania:
Téma:
Zmluva č.
Koordinátor
E-mail
Website
1. máj 2010
48 mesiacov
10,3 miliónov €
6 miliónov €
spoločný projekt, veľký integračný projekt
ENERGY.2009.6.1.1: Zvyšovanie efektivity súčasných a novovybudovaných elektrární na spaľovanie
uhoľného prachu z hľadiska zachytávania
a skladovania uhlíka
ENER/FP7EN/249745/NextGenPower
KEMA Nederland BV
Utrechtseweg 310
6812 AR Arnhem, the Netherlands
[email protected]
www.NextGenPower.eu
O B SAH
■ ODB ORNÉ ČLÁNKY
145 Zváranie metódou A-TIG v energetike | JOZEF PECHA – JÁN
CIRIAK
150 Monitorovanie zvarového kúpeľa v reálnom čase pri TIG zváraní
použitím infračervenej termografie a analýza infračervených
termálnych obrazov | M. VASUDEVAN – N. CHANDRASEKHAR
– V. MADURAIMUTHU – A. K. BHADURI – B. RAJ
■ ZVÁRANIE PRE PRAX
157 Zkušenosti se zaváděním orbitálního mechanizovaného
svařování do úzkého úkosu potrubí velkých rozměrů z ocelí
typu P92 | RADKO VERNER – JAN STUCHLÍK
7-8/2011
60. 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
163 Počiatky výskumu krehkého porušenia vo VÚZ | KAROL KÁLNA
169 Výroba nosných častí kalolisov zváraním | ŠTEFAN KORCHŇÁK
– MILOŠ JOCHMAN
■ INFORMÁCIE VÚZ – PI SR
172 Frikčné zváranie s premiešaním – nová metóda zvárania
vo VÚZ – PI SR | PETER ZIFČÁK
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
■ AKCIE
175 64. výročné zasadnutie Medzinárodného zváračského inštitútu
(IIW) – Čenaj, India 17. – 22. júl 2011 | VIERA HORNIGOVÁ
178 Odhalenie plakety profesora Jozefa Čabelku v rodnom Holíči |
TIBOR ZAJÍC
180 Konferencia Príklady dobrej praxe výskumnej spolupráce
akademickej a priemyselnej sféry | ANNA HAMBÁLKOVÁ
182 Národné dni zvárania 2011 | BEÁTA MACHOVÁ
Šéfredaktor: Ing. Tibor Zajíc
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
■ INFORMÁCIE CERTIFIKAČNÝCH ORGÁNOV
184 Celoživotné vzdelávanie koordinátorov zvárania | VIERA
HORNIGOVÁ
■ PREDSTAVUJEME ZVÁRAČSKÉ ČASOPISY
186 Obsah časopisu Welding Journal 2010 | REDAKCIA
■ SPOMÍNAME
171 Navždy sme sa rozlúčili s bývalými pracovníkmi VÚZ, Ing. Evou
Malinovskou, CSc., a Ing. Jánom Bezákom | REDAKCIA
190 Za Dr. Augustínom Mrázikom, vedcom a pedagógom | IVAN
BALÁŽ
144
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 novembri 2011
© VÚZ – PI SR, Bratislava 2011
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
Zváranie metódou A-TIG v energetike
A-TIG welding method in power engineering industry
JOZ EF PECHA – JÁ N C I R I A K – M I R OSL AV B IE L I K
Doc. Ing. J. Pecha, CSc. – Ing. J. Ciriak – M. Bielik, Energoinvest, a. s. Bratislava, pracovisko Mochovce, Slovensko
Možnosti využitia aktivačných tavív pri zváraní koreňových oblastí zvarových spojov rúrok  Skúšky s tavivom RVD
FAST WELD  Skúmanie zmien geometrie zvarového spoja po vyhotovení zvaru  Porovnanie s metódou TIG bez
použitia taviva  Skúšky zvárania na rúrkach ocele T24 – 7CrMoVTiB10-10 a 1.4541 bez medzery v koreni, resp.
s minimálnou medzerou  Meranie tvrdosti, posudzovanie makro/mikroštruktúry stavov zvárania s/bez aktivátora
Possibilities of application of activation fluxes in fabrication of root areas of tube welded joints were studied.
The tests with RVD FAST WELD flux were carried out. The welded joint geometry changes after weld
fabrication were investigated. Comparison with TIG method without flux use was outlined. Welding tests of
tubes made of T24 – 7CrMoVTiB10-10 a 1.4541 steel without a gap in the root or with a minimum gap,
eventually, were performed . Hardness measurement, macro/microstructure evaluation of the welds with/
without activator are outlined.
Vo zváraní tlakových častí
energetických zariadení sa mimoriadny dôraz kladie na starostlivé
a bezchybné zhotovenie koreňovej
partie zvarových spojov. Požiadavka kvalitného vyhotovenia koreňa
zvarových spojov má svoje opodstatnenie nielen v komponentoch
vysokotlakových zariadení „klasickej energetiky“, ale aj v častiach jadrovoenergetických zariadení (JEZ),
namáhaných menšími pretlakmi
média. Ako je známe zo štatistiky
prevádzkových porúch zvarových
spojov, degradačné procesy vo väčšine prípadov začínajú v koreňovej
oblasti. Vo zváračskej praxi (a nielen v nej) všeobecne platí pravidlo:
„Dobrý koreň je základom dlhej životnosti zváraného uzla“.
Preto sa zámery materiálového a zváračského výskumu upriamili na dosiahnutie vyhovujúcich charakteristík
koreňovej oblasti, pričom sa malo na
zreteli možné znižovanie kvalifikačnej náročnosti vyhotovovania exponovaných zvarov. Jedným zo smerov výskumu ako pomôcť zváračskej
praxi v naznačenej oblasti je využitie
niektorých vlastností tavív v bežných
technológiách zvárania. Na zváranie
koreňov namáhaných zvarov v tlakových zariadeniach sa výhradne používa technológia TIG (141). Článok
si kladie za cieľ ukázať niektoré výsledky aplikácie modifikovanej metódy TIG s aktivačným tavivom (A-TIG)
na zváranie v „klasickej energetike“
a v JEZ.
>
1 ROZBOR PROBLEMATIKY
Zváranie metódou TIG je, ako je znáZ VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 7 -8 /2 0 1 1
me, najrozšírenejšia metóda na zváranie koreňových oblastí na obvodových zvaroch tenkých rúrok vďaka
výbornej schopnosti formovať koreň budúceho zvaru. Je to umožnené optimálnym nasmerovaním horáka, čo znamená, že koncentráciou
energie do lokality koreňa a jeho
priľahlých oblastí dokáže remeselne zručný zvárač formovať koreň do
želaného tvaru. K tomu je nutná optimálna geometria budúceho zvarového spoja, kde dôležitú úlohu hrajú
najmä otupenie v koreni a medzera
v koreni. Nízka tepelná účinnosť oblúka pri metóde TIG umožňuje nataviť malý objem zvarového kovu
a zvárač ho vhodnou technikou dokáže optimálne umiestniť po obvode
koreňa zvarového spoja rúrok (potrubia). Problematické je však pritom
dosiahnuť rovnomernú hrúbku koreňovej húsenice. To vyžaduje značnú
remeselnú zručnosť a dlhodobejšie
skúsenosti zvárača. Aj keď je hodnotený koreň v medziach prípustnosti, predsa len niektoré „chudšie“
miesta prvej koreňovej húsenice
sa stávajú príčinou výskytu horúcich trhliniek kryštalizačného typu
vo zvarovom kove. Následkom nedostatočného objemu zvarového
kovu klesá jeho deformačná schopnosť pri ochladzovaní. Vzniknutá trhlina má veľmi malé rozmery, čo sa
pri ovládaní kúpeľa obtiažne pozoruje a často zostáva „zamrznutá“ vo
zvarovom kove. Nebezpečenstvo
vzniku týchto trhlín existuje najmä
u ocelí s martenzitickými a bainitickými typmi štruktúr. Tento jav možno pozorovať pri zváraní moderných
energetických ocelí typu T24 v kot-
loch s nadkritickými parametrami. Ako možnosť na riešenie týchto
problémov sa ponúka zvýšenie tepelného výkonu oblúka TIG s prislúchajúcou úpravou geometrie zvarov.
Možno očakávať, že vyšší tepelný
výkon oblúka s vhodnou konfiguráciou zvarových plôch prinesie väčší
objem zvarového kovu v koreni pri
jeho rovnomernosti po obvode spoja. Zvýšenie tepelného výkonu TIG
oblúka umožňujú aktivátory v rôznych modifikáciách.
1.1 Vývoj a charakteristika
metódy A-TIG
Už v šesťdesiatych rokoch minulého
storočia sa objavili prvé informácie
o výsledkoch výskumu vplyvov aktívnych tavív pri zváraní titánu metódou TIG od pracovníkov inštitútu
E. O. Patona [1]. Významným impulzom pre vývoj aktívnych tavív v oblúkovom zváraní pod ochrannou atmosférou bola spolupráca medzi
ústavom E. O. Patona a TWI Abington vo Veľkej Británii realizovanej
v období rokov 1994 – 1996. Bolo
dokázané, že aktívne tavivá zvyšujú natavovanie pri zváraní nízkolegovaných a nehrdzavejúcich ocelí bez
ohľadu na stupeň nečistôt a aj na
spôsob výroby ocele. Smery pokračujúceho výskumu aktívnych tavív
možno vidieť vo vývoji nových typov
aktivátorov ako z hľadiska zloženia,
tak aj spôsobu nanášania [2].
Aktívne tavivá pozostávajú zvyčajne z disperzných práškov oxidov
kovov a halogénnych solí. V inštitúte E. O. Patona boli vyvinuté aktívne tavivá radu PATIG, kde podstat-
145
Zváranie metódou A-TIG v energetike
Tab. 1 Chemické zloženie a vlastnosti použitých ocelí
Tab. 1 Chemical composition and properties of experimental steels
Rozmer /
Akosť
Size / Class
(mm)
38 x 5
T24
1.4541
219 x 11
Mech. vlastnosti
Mech. properties
Chemické zloženie / Chemical composition (hm./wt. %)
Rm
Rp 0,2
(MPa) (MPa)
A5
(%)
C
Si
Mn
P
S
Al
Cr
Ni
Mo
V
Ti
N/B
0,085
0,284
0,53
0,017
0,003
0,017
2,44
–
0,97
0,23
0,07
0,006
0,005
486
635
19
0,07
0,52
1,62
0,034
0,02
–
17,8
10,3
–
–
0,27
–
285
490
510
Tab. 2 Tvrdosti zvarových spojov D 38 x 5 mm ocele T24
Tab. 2 Hardness of D 38 x 5 mm steel T24 weld joints
Tvrdosť / Hardness (HV10)
Základný materiál
Parent metal
Teplom ovplyvnená oblasť
(TOO)
Heat affected zone-HAZ
Zvarový kov
Weld metal
327 – 348
319 – 345
202 – 209
a)
b)
a)
b)
Obr. 1 Porovnanie metód zvárania TIG: a) bez aktivátora, b) s aktivátorom
Fig. 1 Comparison of TIG welding method: a) without activator, b) with activator
Aktivátor – Activator
Obr. 2 Zmeny tvarového súčiniteľa zvarového kúpeľa pri zváraní TIG a A-TIG [2]
Fig. 2 Shape factor changes of the weld pool at TIG and A-TIG welding [2]
Tavba č. – Lot No.
nou zložkou je oxid titaničitý (TiO2).
Vplyv aktívnych tavív tohto typu na
geometriu zvarových húseníc podrobne študoval Sejč [3]. V jeho práci sa preukázal priaznivý vplyv prídavku aktívneho taviva PATIG pri
zváraní oceľových pozinkovaných
plechov. Zloženie novších typov aktívnych tavív, napr. RVD WELD FAST,
146
je pomerne neznáme. Tieto tavivá
sa dodávajú vo forme aerosólových
rozprašovačov. Aktívne tavivá sa
môžu nanášať aj štetcom, to znamená, že sa pripraví optimálny roztok
práškového taviva s rozpúšťadlom
a nanesie sa na povrch zváraného
miesta. Obidva spôsoby nanášania
majú svoje prednosti a nedostatky.
Poznámka
Note
Prípustná hranica
max. 350 HV 10
Allowable level
Niektoré oxidy kovov spôsobia zúženie oblúka, ktorého tvar sa zmení zo zvonovitého na stĺpcový. Toto
je sprevádzané zvýšením hustoty
energie v mieste styku oblúka so
zváraným materiálom. Súčasne sa
zmení prúdenie taveniny vo zvarovom kúpeli [4] ako ukazuje obr. 1.
Tým, že sa mení spôsob prúdenia
taveniny, zachováva sa jej tekutosť
v strede zvarového kúpeľa, vytvára
sa tak hlboký prievar, čo umožňuje
zváračovi vyhotoviť na jeden priechod oveľa väčší prierez koreňovej
vrstvy/húsenice pri relatívne nízkej
prúdovej záťaži. Pri tejto metóde sa
dosahuje pri záťaži 100 A až o 100 %
vyšší prievar ako pri klasickej metóde TIG. Vysoký prievar a iné možnosti tejto metódy budú mať zrejme
odozvu v ekonómii zvárania. Ďalšou
zvláštnosťou metódy A-TIG je, že eliminuje vplyv rozdielnosti tavieb toho
istého materiálu na tvar kryštalizačnej vane pri zváraní (obr. 2).
Obr. 2 ukazuje, že zváranie metódou TIG je pomerne citlivé na malé
rozdiely v chemickom zložení tavieb
toho istého materiálu (krivka 1). Zváranie TIG s aktivátorom parametre
zvarového kúpeľa naopak stabilizuje (krivka 2).
Popisované prednosti metódy TIG
s aktivátorom sme sa rozhodli overiť pri zváraní austenitických a bainitických ocelí. K experimentom nás
viedli tieto úvahy:
– vytvoriť priaznivejšie podmienky
pre zvárača tým, že touto metódou je možné vyhotoviť vyhovujúce koreňové vrstvy zvaru aj menej
skúseným zváračom,
– ak klesne chybovosť zvarov na
minimum, zvýši sa technologický
„tok“ montáže,
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 7-8 / 2 0 1 1
O D B O R N É Č L Á NKY
– zvýši sa ekonomický efekt montáže znížením počtu opráv, skrátením čistého času na zváranie.
2 EXPERIMENTÁLNA ČASŤ
2.1 Aktivátor
Pred experimentálnym zváraním
metódou TIG bolo nutné sa rozhodnúť, aký aktivátor použiť. Vzhľadom
na dostupnosť aktivátorov bolo rozhodnuté použiť na experimenty aktivátor RVD WELD FAST vo forme
suspenzie (vytvoreného roztoku).
tím 60°. Otupenie v koreni bolo 1,5
– 2 mm. Po nalícovaní bez medzery
bola nanesená rovnomerná vrstva
aktivátora (obr. 3).
Zámerom nalícovania koncov rúr bez
medzery je vytvoriť podmienky pre
bezpečné vyhotovenie rovnomerného koreňa zvaru bez prepadnutia, ale
s natavenými hranami aj s bežnými
parametrami prúdu 90 – 100 A.
Samotné zváranie prebiehalo bez
predhrevu, ale s prísnym sledovaním
medzivrstvovej teploty prislúchajúcej jednotlivým materiálom (max.
250 °C – T24, max. 100 °C – 1.4541).
Skúšobné kusy sa zvárali v polohe
H-L 045, to znamená najobtiažnejšej
z hľadiska požiadaviek na zručnosť
zvárača. Rúrky z ocele T24 boli zvarené v koreňovej partii s prídavným
2.2 Základný materiál
Pre experimenty boli vybrané rúrky z ocele pre kotly novej generácie
označenia 7 CrMoVTiB10-10 (T24)
a nehrdzavejúcej austenitickej ocele 1.4541 pre komponenty JEZ. Charakteristiky použitého základného
materiálu sú uvedené v tab. 1.
2.3 Prídavný materiál
Prídavný materiál zodpovedajúci
oceli T24 – WZ CrMo2VTi (Nb) a oceli 1.4541-W 19 9Nb (BÖHLER SAS
2-IG) bol použitý vo forme tyčiek
D 2,0 a 2,4. Chemickým zložením
a vlastnosťami zodpovedal požiadavkám technicko-dodacích podmienok (EN ISO 21952-A: UNION IP
24; EN 14343-A: BÖHLER SAS 2-IG).
Obr. 3 Príprava zvarových hrán pre metódu A-TIG
Fig. 3 Preparation of weld edges for A-TIG method
Aktivátor – Activator
2.4 Príprava a zváranie vzoriek
Zvarové hrany skúšobných kusov
boli trieskovým obrábaním pripravené na zvyčajný V – zvar s rozovre-
Obr. 4 Umiestnenie vtlačkov pri meraní tvrdosti HV10
Fig. 4 Location of indentations at HV10 hardness measurement
Obr. 5 Makroštruktúry zvarových spojov ocele T24
Fig. 5 T24 Welded joints macrostructure
a)
b)
Obr. 6 Porovnanie makroštruktúr zvarových spojov D 38 x 5 (T24)
Fig. 6 Comparison of the D38 x 5 (T24) welded joints macrostructure
a) S aktivátorom FAST WELD – With FAST WELD activator
b) Bez aktivátora FAST WELD – Without FAST WELD activator
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 7 -8 /2 0 1 1
147
Zváranie metódou A-TIG v energetike
Obr. 7 Hrubozrnná zóna TOO zvaru T24 bez aktivátora na dvoch miestach
Fig. 7 Coarse grained HAZ of the T24 weld without activator on 2 places
Obr. 8 Hrubozrnná zóna TOO zvaru T24 s aktivátorom na dvoch miestach
Fig. 8 Coarse grained HAZ of the T24 weld with activator on 2 places
materiálom D 2,0 mm, druhá krycia
vrstva tyčinkou D 2,4 mm.
2.5 Skúšky zvarových spojov
a ich vyhodnotenie
Skúška prežiarením
Keďže hlavným cieľom skúšok bolo
vyhnúť sa prítomnosti trhliniek v koreni zvarových spojov, rozhodujúca bola skúška prežiarením. Touto skúškou sa nedetekovali žiadne
trhlinky vo zvarových spojoch ocele
T24. Ostatné chyby vyskytujúce sa
vo zvarovom spoji boli v hraniciach
normy STN EN 25817. Vychádzajúc z vyhovujúcej skúšky prežiarením sa zvarové spoje oboch rozmerov podrobili rozsiahlemu programu
skúšok, ktoré ešte v súčasnej dobe
prebiehajú. Program skúšok korešponduje so skúškami obsiahnutými
vo VPQR (STN EN 15 614) so zvláštnym zreteľom na metalografiu.
Skúšky tvrdosti
Umiestnenie vtlačkov pri meraní tvrdosti HV10 bolo v súlade s normou
STN EN 1043-1 tak, aby pokrylo všetky oblasti zvarového spoja (obr. 4).
148
Namerané hodnoty tvrdosti sú zhrnuté v tab. 2. Ako ukazujú hodnoty
tvrdosti v tabuľke, metóda zvárania
TIG s aktivátorom nemala nepriaznivý vplyv na veľmi dôležitú charakteristiku zvarového spoja. Skúšky
tvrdosti na zvarovom spoji D 219
x 11 mm ocele 1.4541 nie sú ešte
ukončené, ale existuje vysoký predpoklad, že vzhľadom na austenitickú
štruktúru zvarového spoja výsledky
tejto skúšky nebudú mimo očakávaného rozsahu.
Metalografické skúšky
Rozsah týchto skúšok je nad rámec požadovaný normou STN EN
15 614. Dôvodom bolo čo najhlbšie posúdenie vplyvu aktivátora obsahujúceho oxidy kovov (titánu) na
mikroštruktúru (vlastnosti) zvarového spoja. Dôležité je tiež posúdiť
vplyv metódy A-TIG na geometriu
zvarového spoja. Preto ako prvé metalografické skúšky prebehlo overenie makroštruktúry zvarových spojov. Makroštruktúru zvarového spoja
predstavujú obr. 5 a 6.
Obrázky makroštruktúr ukazujú na
vysoký stupeň premiešania zvaro-
vého kovu so základným materiálom. Tomu nasvedčuje zväčšená
šírka jednotlivých oblastí zvarového
kovu. Pôsobením aktivátora sa nedajú rozoznať rozhrania jednotlivých
vrstiev zvarového kovu. Týmto sa
potvrdzuje, že prúdenie taveniny vo
zvarovom kúpeli je značne odlišné
od podmienok, ktoré vytvára metóda klasického TIG-u. Makroštruktúra zvarového spoja potvrdila možnosť natavovania väčšieho objemu
zvarového kovu, čo na jednej strane
umožňuje zvýšiť veľkosť koreňovej
húsenice, na strane druhej roztaviť
otupenie v koreni a pritom nevytvoriť
pretečený koreň. Ďalší obrázok porovnáva makroštruktúry zvarových
spojov vyhotovených metódou TIG
s/bez aktivátora.
Z obr. 5 a 6 je zreteľne vidno dôkladné premiešanie zvarového kovu pri
metóde TIG s aktivátorom v porovnaní s bežnou metódou TIG.
Rozboru mikroštruktúry boli podrobené všetky oblasti zvarového spoja. Okrem svetelnej mikroskopie sa
použila aj metóda riadkovacej elektrónovej mikroskopie. Hlavným zámerom bolo (ne)potvrdiť stopy po
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 7-8 / 2 0 1 1
O D B O R N É Č L Á NKY
oxidoch tvoriacich podstatnú zložku aktívnych tavív. Porovnanie mikroštruktúry vybraných oblastí zvarových spojov s/bez aktivátora vidno
na obr. 7 a 8.
Obr. 8 potvrdzuje výskyt oxidov
v matrici TOO zvaru s aktivátorom,
čo sa dalo aj očakávať. Ide o veľmi
jemné častice tvaru guličiek, ktoré
svojou morfológiou nemajú nepriaznivý vplyv na vlastnosti zvarových
spojov. Charakter štruktúr predstavuje zmes martenzitických a bainitických makroštruktúr. Austenitická
mikroštruktúra dominuje zvarovému
spoju ocele 1.4541.
Skúšky zvárania metódou A-TIG
na iných rozmeroch rúrok
Priaznivé výsledky skúšok zvárania na rúrkach D 38 x 5 mm bainitickej ocele T24 boli impulzom pre
rozšírenie rozsahu rozmerov overovacích zvarov pre potreby praxe.
D 42 x 7,1 mm bol ďalší rozmer skúšobných zvarov, na ktorých vznikla požiadavka overenia technológie A-TIG za použitia aktivátora
WELD FAST. Tieto zvary sa vyhotovili s predhrevom 150 – 200 °C. Výsledky kontroly prežiarením prvých
skúšobných kusov nepriniesli pozitívne výsledky. Ako problematická oblasť zvarového spoja sa ukázal začiatok zvárania v polohe PF
(poloha – 6 hod.). Tu sa ukazovali
chyby typu nenatavenia hrán v koreni zvaru v dĺžke 5 – 8 mm. Tieto
sa potvrdili po rozrezaní zvarových
spojov a následnej vizuálnej kontrole. Zvyšok koreňa zvarov bol pravidelný, mierne pretlačený, v zmysle
požiadaviek hodnotiacej normy. Čo
je pozoruhodné, dobrý prievar koreňa bez výskytu trhliniek sa konštatoval aj v mieste ukončenia zvarového spoja. V koncových kráteroch
sa totiž zvyčajne vyskytujú rôzne
necelistvosti. Analýza príčin nevyhovujúcich spojov poukázala na
obtiažnosť zvládnutia začiatku zvárania na rúrke v polohe PF, keď začiatok zvárania je lokalizovaný do
kvázi polohy nad hlavou. Väčšia
hrúbka (rozmer) materiálu vyvolá
zvýšený odvod tepla, čo pri nulovej
medzere v koreni znamená takmer
nemožnosť pretaviť otupenie v koreni v tejto lokalite. Preto bol vyskúšaný variant zvárania rúrky hrúbky
7,1 mm s minimálnou medzerou (1,0
– 1,5 mm) za použitia taviva WELD
FAST. Minimálna medzera umožnila použiť zvárací prúd 90 – 110 A
(PM D 2,0 mm), čím sa vytvorilo
malé množstvo zvarového kovu dostatočné na pretavenie hrán v koreZ VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 7 -8 /2 0 1 1
ni a vyhovujúce prehĺbenie koreňa.
Celý zvarový spoj bol vytvorený na
3 vrstvy. Vyhovujúca skúška prežiarením potvrdila správnosť týchto úvah. Pri zváraní metódou A-TIG
malých hrúbok popisovaný problém
nie je natoľko vypuklý. Ukázalo sa to
v prípade zvárania skúšobných zvarov D 57 x 3 mm, mat. 1.4541 (austenit – nehrdzavejúca oceľ, JEZ). Tu
aj pri nulovej medzere v koreni sa
dosiahli vyhovujúce výsledky pri
skúške prežiarením.
Ďalší negatívny vplyv môže spočívať
v aktívnom tavive. Ako už bolo v úvode spomenuté, informácie o tomto
type aktivátora sú veľmi skromné až
nedostupné. Distribučná firma neposkytuje ani meno výrobcu, nemá
aplikačného technika, čiže je bez
technického zázemia. Práve v čase
predvádzacích skúšok s väčším rozmerom zvarového spoja došlo k dodávke nového taviva WELD FAST,
ale s iným označením, aké bolo použité na zváranie na rozmere D 38 x
5 mm. Distribučná firma deklarovala
zhodnosť oboch označení aktívneho
taviva, čo teraz už nemožno s istotou preveriť. Prístup distribútora aktívneho taviva takto vyvoláva rozpaky a vzbudzuje nedôveru.
ZÁVER
Prezentovali sme naše prvé výsledky zo zvárania TIG s použitím aktívneho taviva WELD FAST v energetike. Na základe vykonaných skúšok
možno konštatovať nasledovné:
– účinok aktivátora sa prejavil
v hlbšom prievare, čo sa prejavilo v možnosti zvárať bez medzery v koreňovej oblasti, dokonca aj
pri väčších hrúbkach austenitických ocelí.
– metóda A-TIG nezhoršuje tvrdosť
zvarového spoja D 38 x 5 mm,
– metóda A-TIG nemá vplyv na mikroštruktúru študovaného zvaru,
– pri zváraní väčších hrúbok vo vynútených polohách metódou A-TIG je potrebná malá medzera
v koreni, menšia ako pri bežnom
TIG zváraní. Toto má praktický dosah v tom, že deformácie
zo zmŕšťovania sú malé, čo pri
tuhých uzloch znižuje riziko trhlín.
Aby sa získala dostatočne široká
základňa pre širšie uplatnenie tejto
metódy v energetickej praxi, je potrebné pokračovať v experimentoch
zvárania na rôznych typoch zvarových spojov s vylúčením negatívnych vplyvov z obchodných (distribučných) sietí dodávateľov týchto
tavív. To znamená priamu orientáciu
zváračskej komunity na výrobcov
majúcich primerané technické pozadie na riešenie problémov pri aplikácii týchto iste progresívnych metód.
CONCLUSIONS
We presented our preliminary results
of TIG welding with WELD FAST activation flux in power engineering industry. Based on the carried out
tests it can be stated as follows:
– the effect of the activator has
been proved in deeper penetration, what was manifested in possible welding without gap in the
root area even at heavier thicknesses of austenitic steels.
– A-TIG method does not deteriorate D 38 x 5 mm welded joint
hardness,
– A-TIG method has not any effect
on the microstructure of the studied welded joint,
– at welding higher thicknesses in
induced positions by A-TIG method, only a small gap in the root is
needed, smaller than at common
TIG welding. The practical consequence is in the fact, that shrinkage deformations are small, what
in the case of rigid points increases the risk of cracking.
The welding experiments should
continue with various types of welded joints excluding the negative effect from the flux suppliers‘ trade
(distribution) networks to achieve
a sufficiently wide basis for wider
application of the method in power
engineering industry. This means
a direct orientation of welders’ community toward the producers with
adequate technical background for
solving problems arising from the
application of these surely progressive methods.
Literatúra
[1] Juščenko, K. A. – Kovalenko, D. V. –
Kovalenko, I. V.: Aerósolový aktivátor
PATIG S – A pre A-TIG zváranie ocelí.
Svarščik 3, 1998
[2] Juščenko, K. A. – Kovalenko, D. V. –
Kovalenko, I. V.: Použitie aktivátorov pri
oblúkovom zváraní wolfrámovou
elektródou ocelí a zliatin v inertných
plynoch. Avtomatičeskaja svarka 7,
2001
[3] Sejč, P.: Vplyv aktívnych tavív na
geometriu húseníc pri pretavovaní
oceľových pozinkovaných plechov
plazmovým oblúkom. ZváranieSvařování, 58, 2009, č. 4, s.
100 – 105
[4] Tichý, J.: Nové metódy
svařování A-TIG. Svarinfo, 2009
<
Článok recenzoval:
Ing. Tibor Zajíc, VÚZ – PI SR, Bratislava
149
Monitorovanie zvarového kúpeľa
v reálnom čase pri TIG zváraní použitím
infračervenej termografie a analýza
infračervených termálnych obrazov
Real-time monitoring of weld pool during GTAW using Infra-Red
thermography and analysis of Infra-Red thermal images
M. VASUDEVAN – N. C H A N DR A SE K H A R – V. M AD U R A IM U T H U – A . K . B H A D U R I – B . R A J
M. Vasudevan – N. Chandrasekhar – V. Maduraimuthu – A. K. Bhaduri – B. Raj, Centrum Indiry Gándhiovej pre atómový výskum (Indira
Gandhi Centre for Atomic Research), Kalpakkam, India
Monitorovanie zvarového kúpeľa v reálnom čase použitím infračervenej termografie pri TIG zváraní nadobúda
čoraz väčší význam z hľadiska požiadaviek na on-line monitorovanie a kontrolu procesu zvárania  Na priebežné
(on-line) monitorovanie zvarového kúpeľa v reálnom čase sa vyvinulo počítačom riadené zariadenie na TIG
zváranie so snímaním kúpeľa použitím infračervenej kamery  Na zostave horáka upevnená infračervená kamera
monitoruje roztavený kúpeľ a rozloženie povrchovej teploty obklopujúcej zvarový kúpeľ pri TIG zváraní  Profily
teploty na stanovenie a kalibrovanie emisivity povrchu platne sa merali na platniach použitím termočlánkov
v kombinácii s infračervenou termografiou  TIG zváranie sa vykonalo na platniach hrúbky 3 mm z nehrdzavejúcej ocele 316LN v rôznych zváracích podmienkach  Infračervené termálne obrazy sa získavali a priebežne
analyzovali  Získal sa lineárny vzťah medzi šírkou tepelnej zvarovej húsenice stanovenej technikou analýzy
riadkového snímania a šírkou skutočnej húsenice nameranej na priečnom reze v optickom mikroskope 
Makroskopický gradient počítačom zistenej teploty a skutočná hĺbka prievaru zvarovej húsenice vykázala opačný
vzťah  Na vyhodnotenie rozloženia teploty na povrchu tupých zvarových spojov sa vykonala celoobrazová
analýza  Vo zvarových spojoch z ocele 316LN SS sa získali infračervené tepelné charakteristické znaky pre
rôzne chyby zvarov ako napr. studené spoje, neprievary a vtrúseniny volfrámu, ktoré sa použili ako referenčné
charakteristické znaky na priebežné monitorovanie pri TIG zváraní
Real-time monitoring of the weld pool using infra-red (IR) thermography during gas tungsten arc (GTA) welding
is gaining importance due to the requirements for on-line monitoring and control of the welding process. To
facilitate real-time monitoring of the weld pool, a computer-controlled GTA welding machine with sensing of the
weld pool using IR camera has been developed. The IR camera, mounted on the torch assembly, monitors the
molten pool and the surface temperature distribution surrounding the weld pool during GTA welding. Temperature
profiles were measured on the plates using thermocouples in combination with IR thermography to determine the
emissivity of the plate surface. GTA welding was carried out on 3 mm-tihic 316LN stainless steel (SS) plates
under different welding conditions. IR thermal images were acquired on-line and analysed. A linear relationship
was obtained between the thermal bead width, determined by line-scan analysis technique, and the actual bead
width, measured by cross-sectional optical microscopy. The computed macroscopic temperature gradient and
the actual of weld bead depth of penetration showed an inverse relationship. Full-frame analysis was carried out
to estimate the surface temperature distribution for square-butt weld joints. For 316LN SS weld joints. IR thermal
signatures were acquired for various weld defects, such as lack of fusion, lack of penetration and tungsten
inclusions, for use as reference signatures for on-line monitoring during GTA welding.
V súčasnosti sa dosiahol mimoriadny pokrok v automatizácii zváracích procesov s využitím inteligentných metód na kontrolu a priebežné monitorovanie procesu, ktoré možno taktiež použiť na opravu zváraním na
diaľku. Inteligentná automatizácia TIG zvárania zahŕňa
vývoj počítačom riadeného monitorovania a riadiaceho
softvéru s rozhraním človek-stroj (HMI), ktorý poskytuje
účinné, flexibilné a užívateľsky príjemné operačné rozhranie tým, že spojí všetky obrazy a funkcie potrebné na monitorovanie a riadenie zváracieho zariadenia.
>
150
1 POPIS ZARIADENIA
Systém HMI integruje operačný systém na jednej úrovni
a operátorovi poskytuje dobrú vizualizáciu.
HMI monitoruje a riadi servo a krokové motory a spracúva parametre zariadenia na TIG zváranie pomocou štandardného programu s experimentálnymi nastaveniami
pomocou regulátora pohybu Galil s rozhraním a programovateľného logického regulátora (PLC). HMI sleduje
a zaznamenáva parametre procesu zvárania, ako napr.
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 7-8 / 2 0 1 1
O D B O R N É Č L Á NKY
napätie, prúd, krokovú rýchlosť a polohu na osi zváracieho zariadenia. HMI vysiela povely regulátoru Galil a PCL
na reguláciu kroku, na polohovanie bod za bodom, na
vektorové polohovanie, na viacnásobné pohyby, na pohyby podávača drôtu smerom nahor a nadol, na reguláciu napätia na oblúku, na prefukovanie plynu, na návrat stroja do východzej polohy (t. j. udržiavanie stroja
medzi operáciami v nulových súradniciach vo všetkých
osiach mechanickou referenciou, takže stroj vždy začne
pracovať z nulových súradníc), na štartovanie cyklu a navyše reguluje zostavu horáka. Na toto sa vyvinul softvér
a prepojil sa pomocou rozhrania PLC s regulátorom viacosového pohybu Galil prostredníctvom sériovej a ethernelovej komunikácie. Takto sa vyvinulo počítačom riadené zariadenie na úplne automatizované TIG zváranie
s integráciou HMI na vykonávanie kompletných činností
a regulácií zariadenia počítačom.
Vyvinul sa taktiež počítačom riadený viackanálový systém na získavanie dát použitím siete RS485 na kontrolu merania teplôt pozdĺž povrchu platne tesne pri zvare
použitím termočlánkov typu C. Na tento účel sa vyvinul
soft vér na získavanie a zaznamenávanie teplôt nameraných termočlánkami v reálnom čase [1].
2 MONITOROVANIE PROCESU ZVÁRANIA
Na monitorovanie a reguláciu zváracích činností na výrobu kvalitných zvarov v nedostupných oblastiach sa vyžaduje začlenenie snímačov do robota. Významný pokrok
vo vývoji kamier v súčasnosti umožnil vývoj vizuálnych
snímačov na monitorovanie a reguláciu oblúkových zváracích procesov v reálnom čase. Vizuálne snímače sa
používajú na monitorovanie polohy zvaru, šírky zvarového kúpeľa a hĺbky prievaru pri metódach oblúkového
zvárania [2 – 4]. Vo vizuálnych snímačoch infračervené
snímanie je prirodzenou voľbou na monitorovanie zváracieho procesu, pretože zváranie je metódou tepelného
spracovania. Mnohí vedci používajú infračervené snímanie na monitorovanie zváracieho procesu [3, 5 – 9]. Infračervené snímanie možno taktiež použiť na zisťovanie
prítomnosti viacerých chýb zvarov v priebehu zvárania,
lebo je známe, že chyby spôsobujú poruchy pri rozložení teplôt na povrchu zváranej platne. Hlavnou prednosťou infračerveného snímania je jeho schopnosť súbežne
monitorovať viaceré zváracie parametre. Avšak využitie
infračervenej termografie na plošné meranie teplôt pri
TIG zváraní je obmedzené problémami spojenými so
spracovaním výkyvov emisivity povrchu ako aj problémami s odrazeným žiarením zo svetla oblúka a horúcej
volfrámovej elektródy. Preto treba pri TIG zváraní riešiť
viaceré problémy pri využívaní infračervenej termografie
na zobrazenie zvarového kúpeľa v reálnom čase.
Pri TIG zváraní sa prejaví žiarenie oblúka v rozsahu
spektra od 0,34 do 1,8 μm, pričom pre vlnové dĺžky väčšie ako 2 μm je žiarenie zvaru v magnitúde väčšie ako
žiarenie oblúka [10]. Preto možno zlepšiť kvalitu obrazu získaného infračervenou kamerou použitím filtračnej
metódy, čo sa v súčasnosti bežne využíva na minimalizovanie interferencie odrazu žiarenia oblúka a elektródy. Filtre selektívne prepúšťajú požadované vlnové dĺžky infračerveného žiarenia do detektora, pričom utlmujú
nežiaduce vlnové dĺžky, ktoré zhoršujú kvalitu obrazu.
Bicknell [11] zdokonalil kvalitu infračerveného obrazu
vysoko priepustných a pásmových priepustných filtrov.
Farson [12] použil pásmový filter a ochranu na oslabenie vzájomného pôsobenia oblúka a elektródy z infračerveného termálneho žiarenia pri TIG zváraní. Presnosť
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 7 -8 /2 0 1 1
merania rozloženia teploty na povrchu platne v priebehu
zvárania použitím infračervenej kamery závisí od emisivity platne, ktorá následne veľmi závisí od stavu povrchu
platne. Emisivita povrchu sa zvyšuje v priebehu ochladzovania a oxidácie, a preto je problematické merať skutočnú emisivitu v priebehu fázy ochladzovania. Emisivita je funkcia teploty. Výkyvy emisivity na povrchu platne
vyžadujú experimentálnu kvantifikáciu a kalibráciu.
Cieľ súčasného výskumu je:
1. použiť infračervené snímanie na monitorovanie pohybu roztaveného zvarového kúpeľa v reálnom čase
a rozloženie teplôt na povrchu materiálu obklopujúceho zvarový kúpeľ pri TIG zváraní platne z nehrdzavejúcej ocele 316LN (SS);
2. nájsť súvislosť medzi šírkou zvarovej húsenice, hĺbkou prievaru a nameraných teplôt na povrchu;
3. porovnať skutočnú šírku zvarovej húsenice a hĺbku
prievaru so šírkou tepelnej oblasti a makroskopickými
gradientmi teploty vypočítanými z analýzy s riadkovým
snímaním a infračerveným termálnym obrazom;
4. vyhodnotiť rozloženie teplôt na povrchu tupých zvarových spojov z infračervených termálnych obrazov;
5. získať a zaznamenať infračervené termálne obrazy
s charakteristickými znakmi pre zvarové spoje s chybami a bez chýb.
3 EXPERIMENTY
Experimentálna zostava použitá na monitorovanie TIG
zvárania v reálnom čase použitím infračervenej kamery
je znázornená na obr. 1. Infračervená kamera je namontovaná na zostave horáka a pohybuje sa za horákom so
zváracou rýchlosťou na zachytenie okamžitého obrazu
zvarového kúpeľa a priľahlej oblasti zváranej platne. Použitý systém infračervenej termografie je pracovná stanica
ALTAIR, ktorá sa skladá z kamery JADE MWIR, digitálnej
PCI záznamovej karty FG9800 a softvéru ALTAIR na získavanie (grabovanie) a spracovanie obrazov. Širokopásmová kamera JADE MWIR využíva LnSb detektor fokálneho rovinného poľa s vysokou kvantovou účinnosťou,
ktorý je veľmi spoľahlivo ochladzovaný Stirlingovým chladičom a poskytuje obrazy s vysokou citlivosťou v rozsahu vlnových dĺžok od 1,5 po 5,1 μm. Infračervená kamera
využíva vysoko priepustný pásmový filter, ktorý prepúšťa len časť emitovanej energie v rozsahu vlnových dĺžok
Obr. 1 Zostava na automatické TIG zváranie
Fig. 1 Automatic GTA welding set-up
151
Monitorovanie zvarového kúpeľa v reálnom čase pri TIG zváraní použitím
infračervenej termografie a analýza infračervených termálnych obrazov
Tab. 1 Parametre TIG zvárania použité na skúšky infračervenej
termografie
Tab. 1 GTA welding parameters used for IR thermography trials
Parametre / Parameters
Hodnoty / Values
Prúd / Current
50 – 95 A
Napätie / Arc Voltage
12 V
Rýchlosť zvárania / Torch speed
100 mm/min
Spotreba ochranného plynu / Argon Gas
10 l/min
Flow rate
Obr. 2 Typický zložený infračervený termálny obraz TIG zvarového kúpeľa
Fig. 2 Typical recomposed IR thermal image of a GTA weld pool
od 4,99 do 5,10 μm, čím minimalizuje vplyv interferencie
svetla oblúka a horúcej volfrámovej elektródy na kvalitu
obrazu. Infračervená kamera s pásmovým filtrom umožňuje meranie teplôt v rozsahu od 200 do 1 500 °C s presnosťou ± 2 % v celom rozsahu. Každá snímka kamery sa
zachytí ako rámček (obraz), ktorý sa skladá z 320 x 240
meraní s rýchlosťou snímania 50 rámčekov za sekundu.
Tepelné obrazy sa objavia ako farebné obrazy s vysokou
rozlišovacou schopnosťou v reálnom čase na monitore
počítača a zaznamenajú sa. Kalibrácia meraní teplôt na
povrchu materiálu sa vykoná použitím termočlánkov typu
C, ktoré sa bodovo privaria v blízkosti oblasti zvaru a údaje sa prenášajú do počítača pomocou prevodníkov teploty po sieti RS485. Emisivita platne z ocele 316LN SS
sa stanoví pomocou merania teplôt blízko rozhrania zvaru
a základného materiálu súčasným použitím termočlánku
a infračervenej kamery v troch rôznych polohách teda na
a)
b)
začiatku, v strede a na konci zvaru, z ktorého sa vytvárajú
cykly ohrevu a ochladzovania.
Skúšky TIG zvárania sa vykonali na platniach hrúbky
3 mm z ocele 316LN SS s rozmermi 125 x 50 mm2 pripravených na tupé zvarové spoje. Zváracie parametre sa menili tak, ako uvádza tab. 1, s cieľom dosiahnuť rozdielne
šírky zvarových húseníc a rozdielne hĺbky prievaru. Tenká vrstva aktívneho taviva sa použila v oblasti zvarového spoja pred zváraním na zmiernenie kolísavého prievaru zvarovej húsenice spôsobenej malým obsahom
síry (< 50 ppm). Vzorky vyrezané zo zvarených platní na
miestach troch termočlánkov sa vyčistili a naleptali, aby
sa odhalila makroštruktúra, z ktorej sa merala šírka zvarovej húsenice a hĺbka prievaru použitím mikroskopu.
V priebehu skúšok zvárania sa získali infračervené termálne obrazy. Na zlepšenie presnosti infračerveného
merania teplôt sa použili dva integrované časy 230 μs
pre rozsahy teplôt 200 – 600 °C a 48 μs pre 545 –
1 500 °C. Zaznamenané infračervené obrazy sa následne znovu zložili a vytvorili obrazy, ktoré znázorňujú celý
rozsah teplôt. Ďalšie analýzy, ako napr. bodová analýza,
analýza riadkového snímania, izotermálne kontúrovanie a úplná rámcová analýza profilu teplôt zložených infračervených obrazov sa vykonala použitím softvéru na
spracovanie obrazov ALTAIR. Typický infračervený termálny obraz A-TIG zvarového kúpeľa znázorňuje obr. 2.
Na stanovenie hodnôt emisivity z miest troch termočlánkov sa spracovali údaje cyklu ohrevu a ochladzovania z obidvoch zdrojov v záujme ich zosúladenia (obr. 3).
Predbežné hodnoty emisivity predstavovali 0,6 na začiatku, 0,44 v strede a 0,4 na konci zvaru. Tieto hodnoty súhlasia s hodnotami emisivity uvedenými pre SS, ktoré sa
menia v rozsahu od 0,3 do 0,6 s podmienkou nezoxidovania povrchu a v rozsahu 0,8 – 0,9 s podmienkou zoxidovania. Oneskorenie meraní teploty pomocou infračervenej
termografie a termočlánkami spôsobila nesynchronizácia spúšťania medzi zaznamenávaním infračervenej teploty a zapisovačom údajov pre merania termočlánkami,
ako aj malá rozlišovacia schopnosť (320 x 240) infračervenej kamery, ktorá vplýva na stanovenie presného miesta pripojenia termočlánku v infračervenom obraze. Vykonala sa analýza riadkového snímania pri rovnakej pixlovej
hodnote všetkých troch rámčekov (obrazov) zodpovedajúca trom miestam zvarového spoja, pri ktorej sa použili
príslušné hodnoty emisivity na získanie presného rozloženia teploty. Typický profil riadkového snímania a jeho
prvý derivačný diagram sú znázornené na obr. 4. Analýzou prvého derivátu termálneho profilu možno identifiko-
c)
Obr. 3 Cykly ohrevu a ochladzovania pri TIG zváraní namerané použitím termočlánkov typu C a infračervená termografia na povrchu platne na troch
miestach dĺžky zvaru: (a) začiatok, (b) stred, (c) koniec zvaru
Thermocouple temperature – Teplota meraná termočlánkom, IR Temperature – Teplota meraná infračervenou kamerou
Fig. 3 Heating and cooling cycles during GTA welding measured using C-type thermocouples and IR thermography on plate surface at three weld length
locations: (a) start, (b) middle, (c) end
152
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 7-8 / 2 0 1 1
O D B O R N É Č L Á NKY
vať umiestnenie rozhrania solidu – likvidu, kde sa objaví
zmena teplotného gradientu v dôsledku rozdielu emisivity tuhých a kvapalných kovov. Medzi profilom riadkového snímania a prvým derivačným diagramom sú zakreslené vertikálne čiary na identifikáciu inflexných bodov, čo
zodpovedá rozhraniu tuhého a kvapalného skupenstva.
Preto pre ktorékoľvek zvolené čiarové skenovanie možno
vypočítať šírku zvarovej húsenice ako vzdialenosť medzi
dvoma vertikálnymi čiarami alebo vzdialenosť medzi ľavostrannou dolnou hodnotou a pravostranným vrcholom
v prvom derivačnom diagrame. Z makroskopických gradientov teploty možno vypočítať:
Makroskopický gradient teploty =
špičková hodnota teploty – teplota rozhrania
vzdialenosť medzi špičkou a rozhraním
Celoobrazová analýza použitím softvéru ALTAIR sa vykonala na zaznamenaných infračervených obrazoch
Obr. 4 Čiarovo snímaný termálny profil na vyhodnotenie šírky zvarovej
húsenice
A: Line scan temp. profile – Čiarovo snímaný termálny profil ,
B: 1.st Derivative of temp. profile – 1. Derivácia teplotného profilu
Fig. 4 Line-scan analysis for estimation of weld bead width
Obr. 5 Porovnanie tepelnej (vypočítanej) a skutočnej šírky zvarovej húsenice na troch miestach dĺžky zvaru: (a) začiatok, (b) stred, (c) koniec zvaru
Thermal Width – Termálna šírka, Bead Width – Šírka húsenice
Fig. 5 Comparison between thermal (computed) and actual weld bead width at three weld length locations: (a) star,t (b) middle, (c) end
Obr. 6 Vzájomný vzťah makroskopického gradienta teploty a hĺbky prievaru zvarovej húsenice na troch miestach dĺžky zvaru: (a) začiatok, (b) stred,
(c) koniec zvaru
Depth of Penetration – Hĺbka závaru, Macroscopic Temperature Gradient – Makroskopický teplotný gradient
Fig. 6 Correlation between macroscopic temperature gradient and depth of penetration of weld bead at three weld length locations: (a) start, (b) middle, (c) end
technikou časového grafu a z nej sa získali diagramy intenzity infračerveného žiarenia v čase, ktoré sa následne použili ako obrazy infračerveného termálneho charakteristického znaku pre bezchybné a chybné zvary.
4 VÝSLEDKY A DISKUSIA
Porovnanie skutočnej šírky zvarovej húsenice a šírky zvarovej húsenice vypočítanej pomocou analýzy riadkového
snímania infračervených termálnych profilov je znázornené na obr. 5 pre tri miesta zvarového spoja. Existuje dobrý
lineárny vzťah medzi vypočítanými (termálnymi) a skutočnými hodnotami šírky zvarovej húsenice s minimálnym
korelačným koeficientom 0,8. Toto súhlasí s výsledkami
z literatúry [3, 5, 6].
Makroskopický gradient teploty vykazoval dobrý inverzný lineárny vzťah s hĺbkou prievaru zvarovej húsenice
s minimálnym korelačným koeficientom 0,88 (obr. 6).
Makroskopický gradient teploty sa zvyšoval so znižujúZ VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 7 -8 /2 0 1 1
Obr. 7 Rozloženie teploty v okolí zvarového kúpeľa na povrchu platne
z ocele typu 316LN SS s tupým zvarovým spojom hrúbky 3 mm
Weld pool region – Oblasť, kde sa v priebehu zvárania objavil zvarový
kúpeľ, HAZ – TOO
Fig. 7 Temperature distribution surrounding the weld pool on the plate
surface for 3 mm-thick square-butt weld joint of 316LN SS
153
Monitorovanie zvarového kúpeľa v reálnom čase pri TIG zváraní použitím
infračervenej termografie a analýza infračervených termálnych obrazov
cou sa hĺbkou prievaru. Toto súhlasí s výsledkami uvedenými pre zvary oceľových platní [4]. Rozptyl existujúcich údajov môže byť spôsobený vplyvom interferencie
žiarenia elektródy na kvalitu obrazu a výkyvom emisivity
s teplotou a vlastnosťami povrchu platne. Avšak predložené výsledky potvrdzujú, že monitorovanie v reálnom
čase a regulácia šírky zvarovej húsenice a hĺbky prieva-
a)
ru pri TIG zváraní je vhodné s využitím infračerveného
snímania.
Rozloženie teploty v okolí zvarového kúpeľa možno vyhodnotiť zo získaných infračervených obrazov zvarového kúpeľa. Rozloženie teploty na povrchu platne tupého
spoja hrúbky 3 mm ocele typu 316LN SS je znázornené
na obr. 7.
b)
Obr. 8 a) Bezchybný zvarový spoj, b) príslušný infračervený termálny obraz ako charakteristický znak
Temp. Deg. – Teplota v °C, Actual weld length – Príslušná dĺžka zvaru, poloha
Fig. 8 a) Welded joint without defect, b) corresponding IR thermal signature image
a)
b)
Obr. 9 a) Zvarový spoj s chybou typu studeného spoja, b) príslušný infračervený termálny obraz ako charakteristický znak
Fig. 9 a) Welded joint with lack of fusion defect, b) corresponding IR thermal signature image
a)
b)
Obr. 10 a) Zvarový spoj s chybou typu neprievaru, b) príslušný infračervený termálny obraz ako charakteristický znak
Fig. 10 a) Welded joint with lack of penetration defect, b) corresponding IR thermal signature image
154
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 7-8 / 2 0 1 1
O D B O R N É Č L Á NKY
a)
b)
Obr. 11 a) Zvarový spoj s chybou typu vtrúseniny volfrámu, b) príslušný infračervený termálny obraz ako charakteristický znak
Fig. 11 a) Welded joint with tungsten inclusion defect, b) corresponding IR thermal signature image
Každý zvárací proces má špecifické termálne charakteristické znaky a akékoľvek odchýlky by viedli k poruchám rozloženia teploty na povrchu materiálu a to tvorí
základ generovania infračervených termálnych obrazov
s charakteristickým znakom chýb zvarových spojov
ocele typu 316LN SS.
Fotografia bezchybného zvarového spoja a príslušný
diagram infračerveného termálneho obrazu s charakteristickým znakom je znázornený na obr. 8. Diagram termálneho obrazu s charakteristickým znakom sa skladá
z výkyvu teploty na povrchu platne pozdĺž osi zvaru ako
funkcia počtu rámčekov alebo dĺžky zvaru. Priebeh teploty zostáva väčšinou konštantný pre celú dĺžku zvaru,
čo naznačuje, že v použitých zváracích podmienkach sa
zhotovil bezchybný zvarový spoj. Tento termálny charakteristický znak sa považuje za referenčný termálny
obraz bezchybného zvaru.
Obr. 9 znázorňuje fotografiu zvarového spoja s chybou
zvaru typu studeného spoja (LOF) s oblasťou chyby vyznačenou krúžkom a príslušný diagram infračerveného termálneho obrazu s charakteristickým znakom. Aj
na tomto mieste je oblasť chyby vyznačená krúžkom na
diagrame. V oblasti zodpovedajúcej chybe LOF je náhly
pokles teploty. Tento jav sa pripisuje rozdielom emisivity medzi kvapalným a tuhým stavom, lebo v tejto oblasti
nie je prítomné roztavenie. Tento obraz sa považuje za
referenčný obraz s charakteristickým znakom pre chybu LOF. Táto chyba bola vyvolaná vypnutím zváracieho
prúdu na niekoľko sekúnd v priebehu zvárania.
Zvarový spoj s chybou typu neprievaru (LOP) je znázornený na obr. 10 spolu s príslušným diagramom infračerveného termálneho obrazu s charakteristickým znakom.
Oblasti chyby sú vyznačené ako na snímke tak aj na diagrame. Diagram teploty vykazuje pokles teploty po celej dĺžke chyby LOP. Táto chyba bola vyvolaná zmenou
prúdu v priebehu zvárania použitím programovania PLC.
Zvarový spoj s chybami typu vtrúsenín volfrámu a príslušný diagram infračerveného termálneho obrazu je na
obr. 11. Aj v tomto prípade sú oblasti chýb vyznačené
aj na fotografii aj na diagrame obrazu. V miestach vtrúsenín volfrámu je definitívna špičková hodnota na diagrame teploty. Tieto miesta vtrúsenín volfrámu sa overili pomocou röntgenovej rádiografie. V danom prípade
zvar končí s vtrúseninou volfrámu a teda nastalo príslušné zvýšenie teploty v koncovej oblasti zvarového spoja.
Diagram obrazu sa považuje za referenčný diagram pre
vtrúseniny volfrámu. Malé častice volfrámu sa vložili do
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 7 -8 /2 0 1 1
zvarového kúpeľa v priebehu zvárania s cieľom vytvorenia tejto chyby.
ZÁVER
Na základe výskumu sme dospeli k nasledovnému záveru:
1. Existuje lineárny vzťah medzi šírkou zvarovej húsenice vypočítanej z infračerveného termálneho profilu
a skutočnými nameranými hodnotami.
2. Existuje inverzný lineárny vzťah medzi makroskopickým gradientom teploty vypočítaným z infračerveného termálneho profilu a nameranou hĺbkou prievaru
zvarovej húsenice.
3. Rozloženie teplôt v okolí zvaru na povrchu platne
možno vyhodnotiť ako izotermálne kontúry infračervených termálnych obrazov.
4. Infračervené termálne obrazy s charakteristickým
znakom chyby zvarov ako napr. studené spoje, neprievar a vtrúseniny volfrámu možno použiť ako referenčné obrazy na monitorovanie kvality zvaru on-line použitím infračervenej termografie pri TIG zváraní
ocele typu 316LN SS.
5. Infračervená termografia predstavuje potenciálny nástroj na priebežné monitorovanie a kontrolu geometrie zvarovej húsenice pri TIG zváraní.
Na základe výsledkov tohto výskumu sa v súčasnosti vyvíja a skúša systém inteligentnej kontroly (CI) na
báze počítačom riadenej hĺbky prievaru a spätnej väzby
s uzatvorenou slučkou s infračerveným snímaním procesu v reálnom čase. Tento CI systém kontroly vykoná
úpravu akejkoľvek odchýlky hĺbky prievaru priebežnou
úpravou zváracieho prúdu tým, že vysiela príslušné signály do zdroja zváracieho prúdu prostredníctvom logického regulátora PLC.
CONCLUSIONS
The conclusions from the present investigations are as
follows:
1. A linear relationship exists between the weld bead
widths computed from IR thermal profile and the actual measured values.
2. An inverse linear relationship exists between the
macroscopic temperature gradient computed from
the IR thermal profile and the measured depth of
penetration of the weld bead.
155
Monitorovanie zvarového kúpeľa v reálnom čase pri TIG zváraní použitím
infračervenej termografie a analýza infračervených termálnych obrazov
3. Temperature distribution surrounding the weld on the
plate surface can be estimated as isothermal contours
of IR thermal images.
4. The IR thermal signature images generated for weld
defects, such as lack of fusion, lack of penetration and
tungsten inclusions can be used as reference images
for on-line monitoring of weld quality using IR thermography during GTA welding of 316LN SS.
5. IR thermography is a potential tool for on-line monitoring and control of weld bead geometry during GTA
welding.
Based on these investigations, a computational intelligence (CI) based control system is under development
and testing for closed-loop feed-back control of depth of
penetration from IR thermal images in real-time. This CIbased control system would carry out on-line correction
of any deviation in the depth of penetration by adjusting
the welding current in real time by sending appropriate
signals to the power source through the PLC.
Literatúra
[1] Chandresekhar, N – Vasudevan, M.: Computer based
operation, monitor and control of GTA welding machine
and temperature measurements during welding, International
Conference on Advance Manufacturing Technology, Indian
National Academy of Engineering, Chennai (6. – 8. February
2008)
[2] Nagarajan, S. – Chen, W. H. – Chin B. A.: Infrared sensing
for adaptive arc welding, Welding Journal, 68, 1989, č. 11,
s. 462 – 466
[3] Chen, W. H. – Chin, B. A.: Monitoring joint penetration using
infrared sensing techniques, Welding Journal, 69, 1990, č. 4,
s. 181 – 185
[4] Smith, J. S. – Lucas, W.: Vision based systems for controlling
the arc welding operation and inspecting the weld bead
profile, Welding in the World, 43, 1999, Supplementary Issue,
s. 103 – 115
[5] Banerjee, P. – Govardhan, S. – Wilde, H. C. – Liu, J. Y. – Chin,
B. A.: Infrared sensing for on-line weld geometry monitoring
and control, Journal of Engineering for Industry, 117, 1995,
č. 3, s. 323 – 330
[6] Menaka, M. – Vasudevan, M. – Venkataraman, B – Raj, B.:
Estimating bead width and depth of penetration during
welding by infra-red thermal imaging, Insight, 47, 2005, č. 9,
s. 564 – 568
[7] Ghanty, P. – Vasudevan, M. – Kukherjee, D. P. – Pal, N. R. –
Chandrasekhar, N. – Maduraimuthu, V. – Bhaduri, A. K. –
Barat, P. – Raj, B.: Artificial neural network approach for
estimating weld bead width and depth of penetration from
infrared thermal image of weld pool, Science and Technology
of Welding and Joining, 13, 2008, č. 4, s. 395 – 401
[8] Balfour, C. – Smith, J. S. – Al-Shamma, A. I.: Novel edge
feature correlation algorithm for real-time computer visionbased molten weld pool measurements, Welding Journal,
86, 2006, č. 1, s. 1 – 8
[9] Al-Habaibeh, A. – Parking, R.: An autonomous low-cost
infrared system for the on-line monitoring of manufacturing
processes using novelty detection, International Journal of
Advanced Manufacturing Technology, 22, 2003, č. 3-4, s. 249
– 258
[10] Huang, R. S. – Liu, L. M. – Song, G.: Infrared temperature
measurement and interference analysis of magnesuium alloy
in hybrid laser-GTA welding process, Materials Science and
Engineering A, 447, 2007, č. 1-2, s. 239 – 243
[11] Bicknell, A. – Smith, J. S. – Lucas, J.: Infrared sensor for top
face monitoring of weld pools, Measurement Science and
Technology, 5, 1994, č. 4, s. 371 – 378
[12] Farson, D. – Richardson, R. – Li, X.: Infrared
measurement of base metal temperature in gas
tungsten arc welding, Welding Journal, 77, 1998,
č. 9, s. 396 – 401
<
Poznámka:
článok prevzatý z dokumentov IIW – Doc. IIW-2044, so súhlasom autora článku.
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
ƒ«‹ƒ–‘—”œ—ǣ
ƒ„•‘Ž˜‡––‡…Š‹…‡Œ—‹˜‡”œ‹–›Ǥ•–—’Òƒ
ͳͲ–ýā†Ò‘˜
1 740 € bez DPH
6. 2. 2012
Ȃ‡†œ‹ž”‘†ýœ˜ž”ƒ«•ý–‡…Š‘Ž×‰
‘†‹‡›’”‹Œƒ–‹ƒ†‘—”œ—ǣ
Ìāƒ–”˜ƒ‹ƒ—”œ—ǣ ‡ƒ—”œ—ǣ
ƒ«‹ƒ–‘—”œ—ǣ ‘–ƒ–ǣ 156
ƒ„•‘Ž˜‡–•–”‡†‡Œæ‘Ž›
technického zamerania s maturitou
vek minimálne 20 rokov
ͺ–ýā†Ò‘˜
1 375 € bez DPH
6. 2. 2012
Ing. Rut Balogová, tel.: +421/(0)2/492 46 279
e-mail: [email protected]
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 7-8 / 2 0 1 1
Z VÁ R AN I E PR E P R A X
Zkušenosti se zaváděním orbitálního
mechanizovaného svařování do úzkého úkosu
potrubí velkých rozměrů z ocelí typu P92
MARIANNA
RADKO
VERNER
MATYSOVÁ
– JA
– PAVOL
N STUSEJČ
CHLÍK
Ing. R. Verner – Ing. J. Stuchlík, MODŘANY Power, a. s. Praha, Česká republika
Možnosti mechanizovaného svařování obvodových svarů velkých rozměrů s předehřevem 200 – 250 °C a
současný stav ve světě  Možnosti snižování pracnosti při svařování obvodových svarů velkých rozměrů,
například tavným svařováním do úzkého úkosu a použitím „horkého drátu“  Svařování reálných rozměrů svarů 
Dva zkušební svary z polohy svařování PG + PF a polohy PC
V našem případě se jednalo
o montážní svařování obvodových svarů trubek s osou vodorovnou a svislou rozměrů OD 530
x 85 mm a OD 330 x 54 mm z oceli značky X10CrWMoVNb9-2 (P92).
Možnou metodou mechanizovaného svařování se pro uvedené svary
jeví orbitální svařování obvodových
svarů elektrickým obloukem různými metodami svařování.
>
spoň rozměrová). Takovými výrobci jsou například firmy (řazeno abecedně) AMI (USA), ESAB (Švédsko),
FRONIUS (Rakousko), MAGNATECH
(USA) a POLYSOUDE (Francie). Tito
výrobci, nebo jejich tuzemští zástupci, byli na začátku roku 2009 námi
osloveni a bylo u nich poptáno zařízení pro orbitální svařování obvodových svarů potrubí z oceli typu P92.
1.2 Metoda svařování
1 PŘEHLED SOUČASNÉHO
STAVU
1.1 Zařízení pro svařování
Použití orbitálního svařování je zcela závislé na zařízení pro svařování,
které pro takové materiály a rozměry
podle našich poznatků v roce 2009
nevlastnila žádná firma v ČR. V sousedních zemích je jen velmi málo takových zařízení a informace o konkrétním použití takového zařízení pro
orbitální svařování potrubí velkých
rozměrů téměř neexistují. Je nutno si
uvědomit, že při obloukovém svařování oceli typu P92 je potřeba vždy
předehřev a souběžný ohřev během
svařování a i část svařovacího stroje bude vždy dlouhodobě vystavena těmto teplotám. Tento aspekt, jak
bylo při uskutečněných jednáních
zjištěno, je také často limitujícím při
výběru a nabídce zařízení. Na trhu
se vyskytuje více zařízení, která jsou
schopna svařovat orbitálně i velké
tloušťky, ale když se přidruží požadavek na svařování při teplotě předehřevu cca 200 – 250 °C, tak se nabídky velmi zúží na několik strojů asi
od třech výrobců.
Při průzkumu trhu bylo nalezeno několik výrobců, kteří mají zkušenosti
s podobnými svary (podobnost aleZ VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 7 -8 /2 0 1 1
Pro orbitální svařování se využívá obloukové svařování metodami
TIG, MIG a MAG. Protože většinou
orbitálním svařováním zhotovujeme
svary potrubí s osou vodorovnou,
tak zařízení pro orbitální svařování
musí zvládnout i měnící se podmínky utváření tavné lázně během jedné otáčky. Gravitační síla působící
na tavnou lázeň během jedné otáčky mění svůj směr. V některých polohách po obvodu působí příznivěji, než v jiných polohách. Všechna
zařízení pro orbitální svařování se
musí s tímto faktem účinně vyrovnat.
U zařízení TIG například všechna
zařízení používají pulzní svařovací
proud, kdy proud mění svoji velikost (takzvané dlouhé pulzy) mezi
dvěma hladinami. Různým nastavením parametrů pulzního proudu (parametry jsou minimálně 4, základní
proud, proud pulzu, trvání základního proudu a trvání pulzu) po obvodu svaru je dosaženo požadovaných schopností. Podstatně větší
proud pulzu například zvyšuje dynamické působení elektrického oblouku a tím pomáhá mimo jiné překonávat negativně působící gravitační
sílu. Nízká hladina základního proudu umožňuje zase výrazné chladnutí tavné lázně. U složitějších zařízení
se může dokonce jednat o superpozici dlouhých pulzů a krátkých pulzů,
které obvykle zlepšují stabilitu hoření oblouku. Orbitální svařovací zařízení musí také přesně snímat polohu
hořáku vzhledem k poloze potrubí,
aby mělo informaci o okamžité poloze svařovacího oblouku a samozřejmě i tavné lázně po obvodě svaru.
Z dostupných pramenů je patrné, že
metoda svařování TIG je obvykle používána pro vysokolegované oceli
a slitiny Ni v celém rozsahu tloušťek
svarů, metody svařování MIG a MAG
jsou obvykle používány pro nelegované a nízkolegované oceli a střední tloušťky (například potrubí produktovodů). Pro velké tloušťky svarů
a úzký úkos všichni výrobci shodně
používají svařování metodou TIG.
1.3 Přídavný materiál
Pro větší tloušťky svaru je nutno
vždy používat přídavného materiálu, který se může lišit podle konkrétního zařízení, metody svařování a dostupnosti různých druhů
přídavných materiálů pro konkrétní
základní materiál (plný drát malého průměru, plněná elektroda). Pro
metodu TIG se obvykle používá plný
drát malého průměru (obvykle průměr 0,8 a 1,0 mm), důvodem je přijatelná tuhost drátu při jeho ohýbání
před vstupem do oblouku, snadné
roztavení drátu a zvládnutelná podávací rychlost. Tento přídavný materiál je mechanizovaně podáván
do tavné lázně a může být buď bez
ohřevu (studený drát), nebo s odporovým ohřevem (horký drát). Při použití horkého drátu dochází díky předehřátí k odtavení většího množství
přídavného materiálu za stejnou časovou jednotku a výsledným efek-
157
Zkušenosti se zaváděním orbitálního mechanizovaného svařování
do úzkého úkosu potrubí velkých rozměrů z ocelí typu P92
užít horkého drátu. Předehřev drátu je uskutečňován pomocí odporového ohřevu, kdy volná délka drátu
je protékána proudem z pomocného stejnosměrného zdroje proudu
(proudy se například pohybují v rozmezí 30 – 150 A pro dráty průměru
0,8 až 1,0 mm). Zařízení pro svařování však musí být vybaveno dalším
pomocným regulovatelným zdrojem
pro ohřev drátu a vybaveno napájecím průvlakem pro přenos topného
proudu do drátu. U velmi moderních
a sofistikovaných zařízení pro svařování do úzkého úkosu je používáno také kromě pulzního svařovacího
proudu také pulzního topného proudu pro ohřev drátu a pulzního posuvu drátu, vše je pak synchronizováno se svařovacím proudem.
2 VÝBĚR ZAŘÍZENÍ PRO
ORBITÁLNÍ SVAŘOVÁNÍ
S VYUŽITÍM TECHNOLOGIE
SVAŘOVÁNÍ DO ÚZKÉHO
ÚKOSU
Obr. 1 Tvar úkosu zkušebních svarů pro svařování podle doporučení Polysoude
tem je zvýšení produktivity (uvádí
se až na trojnásobek). Pro metody
MIG, nebo MAG se obvykle používá
plný drát malého průměru (obvykle
průměr 0,8 až 1,6 mm), nebo plněná
elektroda. V poslední době se stále rozšiřuje používání plněné elektrody a tento vývoj zasáhl i oblast vysokolegovaných ocelí. V roce 2009
se právě objevily na evropském
trhu plněné elektrody malého průměru i pro svařování oceli typu P92
(Böhler Welding, Metrode).
1.4 Geometrie úkosu
Pro svařování obvodových svarů velkých tloušťek je velmi výhodné z hlediska výkonu používat úzký úkos, to
je takový úkos, jehož svarové plochy
jsou téměř paralelní a jehož šířka se
pohybuje okolo 9 – 10 mm (obr. 1).
U tohoto typu svaru je jen malý objem svarového kovu a čas svařování
je proto také poměrně krátký. To platí při srovnání klasického U nebo W
svaru používaného obvykle při konvenčním montážním svařování, například ručně obalenou elektrodou.
Použití úzkého úkosu, byť je velmi lákavé, tak vede ke značnému ztížení
celé úlohy. Vyžaduje speciálně vyvinutý úzký hořák. Obvykle se svařuje s vedením osy elektrického oblou-
158
ku v ose úkosu. Pak je ale potřeba
velmi precizního vedení svařovacího
hořáku středem úkosu a velmi přesné dodržování délky oblouku a parametrů oblouku. Se stabilizací svařovacího proudu dnes v éře počítačem
řízených invertorových zdrojů nejsou problémy, ale zařízení musí mít
také velmi přesné adaptivní udržování délky oblouku. Obvykle se pro
adaptivní řízení délky oblouku využívá signálu napětí na oblouku, které
je v určitém rozmezí parametrů lineární a přímo úměrné délce oblouku.
Taková regulace s účinnou zpětnou
vazbou ve spojení s motorickým suportem výškového posuvu hořáku je
schopna udržovat požadovanou délku oblouku (nebo napětí na oblouku)
během celé otáčky okolo svaru.
Dlužno také na okraj uvést, že díky
úzkému úkosu je také ušetřen čas
a jsou sníženy náklady na vlastní
výrobu úkosu, protože se několikanásobně sníží objem odebíraného
materiálu při výrobě úkosu. Úkos je
však náročnější na přesnost.
1.5 Tavné svařování do úzkého
úkosu s použitím „horkého
drátu“
Pro zvýšení objemu roztaveného
přídavného materiálu je možno po-
Pouze jeden výrobce zařízení pro
orbitální svařování v polovině roku
2009 závazně potvrdil schopnost
takové svary zhotovit a dodat potřebné zařízení. Jednalo se o firmu POLYSOUDE z Francie, která
je v ČR mimo jiné zastupována firmou MGM Tábor s.r.o. Se zástupci
této firmy a zástupci firmy Polysoude
bylo úspěšně vedeno jednání o dodávce stroje a technologie orbitálního svařování trubek z oceli X10CrWMoVNb9-2 vnějšího průměru OD
530 x 85 – 90 mm a OD 330 x 54 mm,
tedy reálných rozměrů vyskytujících
se na potrubí vysokotlakých parovodů elektrárny Ledvice. V tomto konkrétním případě se jednalo o zařízení
pro mechanizované orbitální obloukové svařování metodou TIG do úzkého úkosu (šířka cca 8,5 – 10 mm)
s přidáváním „horkého“ drátu jako
přídavného svařovacího materiálu.
Svařovací vozík zařízení pojíždí po
kovovém děleném mezikruží, které
je upevněno na svařovanou trubku.
Tato metoda svařování byla podle
hodnověrných referencí výrobce používána již například u svarů velkých
tloušťek (45 – 180 mm) trubek z oceli X10CrMoVNb9-1 a u svarů trubek OD 457 x 67 z oceli Grade P92
(X10CrWMoVNb9-2). Výhodou svařování do úzkého úkosu jsou hlavně
velmi krátké časy vlastního svařování, které jsou pouze asi 1/3 časů ručního obloukového svařování.
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 7-8 / 2 0 1 1
Z VÁ R AN I E PR E P R A X
Obr. 2 Uchycení kruhu pro pojezd na svařovanou trubku
Obr. 3 První svarová housenka (kořenová) s přídavným materiálem
Obr. 4 Seřizování ohnuté wolframové elektrody a skladba housenek 2. vrstvy svaru
3 POPIS ZAŘÍZENÍ
A TECHNOLOGIE SVAŘOVÁNÍ
U výrobce Polysoude byl objednán
„na klíč“ svařovací stroj včetně technologie svařování do úzkého úkosu potrubí z oceli značky X10CrWMoVNb9-2. Byly požadovány svary
potrubí jak s osou vodorovnou, tak
i svislou. Jako představitel skutečných obvodových svarů zhotovených orbitálním svařováním metodou TIG byl zvolen obvodový svar
trubky z oceli X10CrWMoVNb9-2
s rozměry OD 524 mm a tloušťky
86 mm. Pro výrobu zkušebních prstenců byla použita bezešvá speciálně vyrobená kovaná trubka ID 350
x 90 mm od firmy Flash Steel a. s.
Ostrava. Pro zkoušky svařování bylo
připraveno 10 kusů zkušebních prstenců vyrobených soustružením
z uvedené trubky, rozměry svaru
byly OD 524 x 86 mm. Pro představu o nákladnosti zkoušek je možno
uvést, že jenom cena těchto zkušebních prstenců přesahovala 0,5 milionu korun.
Tvar úzkého úkosu byl přesně podle
doporučení výrobce zařízení pro orZ VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 7 -8 /2 0 1 1
bitální svařování Polysoude Francie
a je na obr. 1. Původní délka prstenců byla 200 mm a některé prstence
se opakovaně používaly (zkracovaly
se) pro další zkušební svary při tréninku operátorů svařování.
Zkušební svary byly provedeny
u výrobce zařízení pro orbitální svařování Polysoude v Nantes ve Francii. Sestavení zkušebních prstenců
– vzorků bylo jednoduché, jazýčky obou kroužků byly přiloženy
na sebe bez mezery a vycentrovány přesně proti sobě. Poloha takto
sestavených zkušebních prstenců
byla zafixována pomocí centrálního šroubu a příložek na čelech prstenců. Sestava zkušebních prstenců
byla pro úsporu drahého materiálu prodloužena pomocnou trubkou
OD 508 x 15 mm, která sloužila pro
uchycení sestavy a upnutí kruhu pro
pojezd svařovacího vozíku (obr. 2).
Svařování bylo zcela v režii výrobce zařízení a celý proces byl řízen
počítačem programem speciálně
přizpůsobeným danému zařízení,
rozměrům svaru a materiálu trubky.
Součástí programu je řízení všech
proměnných včetně ovládání pře-
dehřívacího proudu pro ohřev „horkého“ drátu, který je rovněž pulzní. Délka svařovacího elektrického
oblouku byla nastavována automaticky svařovacím strojem podle programu a byla po celou dobu
svařování automaticky udržována
na stálé délce pomocí automatické regulace závislé na napětí oblouku. Centrování hořáku a tím také
wolframové elektrody ve středu
svaru je automatické, kdy svařovací stroj před začátkem každé housenky ustaví automaticky elektrodu
vždy do středu mezery úkosu. Svařování bylo s předehřevem (elektrický odporový) 200 – 250 °C, toto
zařízení ale není součástí svařovacího stroje. Ochranný plyn přiváděný do hořáku (před a za oblouk) byl
argon čistoty 99,996 %. Vnitřní povrch svaru (rub kořene) byl chráněn
plynovou sekundární ochranou argonem čistoty 99,996 %. Svařování celého svaru bylo metodou TIG
(141) s přímou polaritou (-pól zdroje je připojen na wolframovou elektrodu) s pulzním průběhem stejnosměrného svařovacího proudu. Pro
první polovinu tloušťky svaru byl
159
Zkušenosti se zaváděním orbitálního mechanizovaného svařování
do úzkého úkosu potrubí velkých rozměrů z ocelí typu P92
použit speciální plochý hořák NG
typu „meč“ s kontaktním zapalováním oblouku a pro zbývající tloušťku svaru pak klasický strojní hořák
TIG s plynovou čočkou, značně vystrčenou W elektrodou a bezdotykovým zapalováním oblouku. První
vrstva byla svařena s nižšími parametry svařování s přidáváním „studeného“ drátu tak, že nedošlo k natavení hran úkosu (obr. 3). Pouze
byly roztaveny jazýčky úkosu a byl
přidán přídavný drát (studený drát).
Díky tomu byl povrch 1. housenky
záměrně dosti převýšený. Wolframová elektroda byla umístěna ve
středu svaru.
Další dvě housenky 2. vrstvy svaru
byly provedeny bez přídavného drá-
a)
tu pouze natavením základního materiálu a svarového kovu z 1. vrstvy.
Housenky byly situovány každá do
jednoho rohu úkosu, kdy elektrický
svařovací oblouk byl odkloněn do
rohu úkosu za použití ohnuté wolframové elektrody (obr. 4).
Třetí a čtvrtá vrstva svaru byly zhotoveny podobně, jako první a druhá.
Všechny další vrstvy, kromě poslední, byly zhotoveny s rovnou wolframovou elektrodou směřovanou do
středu úkosu s přidáváním již „horkého“ drátu. U výplňových vrstev
(kterých bylo více než 40) nebyl aplikován žádný příčný rozkyv hořáku,
teprve u poslední krycí vrstvy u polohy PG + PF byl příčný rozkyv hořáku přes celou šířku úkosu (obr. 5a).
U svaru v poloze PC bylo celé svařování téměř stejné, jako u polohy
PG + PF, pouze u krycí vrstvy nebyl použit příčný rozkyv, ale tato vrstva byla svařena na dvě housenky
(obr. 5b).
Jako přídavné svařovací materiály
byly použity výrobky předního evropského výrobce Böhler Welding
značky THERMANIT MTS 616 o průměru 1,0 mm.
Svařování zkušebního svaru u výrobce zařízení pro orbitální svařování Polysoude ve Francii probíhalo velmi dobře a svar byl hotov za cca 13,5
– 14 hodin (obr. 6). Během svařování
se nevyskytly žádné závady.
Výstupem z těchto zkoušek svařování reálných rozměrů svarů byly
b)
Obr. 5a Krycí vrstva svarů v poloze PG + PF – osa trubky vodorovná
Obr. 5b Krycí 2 vrstvy svarů v poloze PC
Obr. 6 Orbitální svařování zkušebních svarů ve firmě Polysoude Francie
160
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 7-8 / 2 0 1 1
Z VÁ R AN I E PR E P R A X
Obr. 7 Upravený tvar úkosu svaru podle zkušeností se svařováním tloušťky 86 mm v Polysoude Francie s lomeným úkosem a pro srovnání makrovýbrus
hotového svaru
dva zkušební svary. Jeden z polohy
trubky vodorovné (poloha svařování PG + PF) a druhý z polohy trubky svislé (PC). Tyto zkušební svary
byly dopraveny z Francie do Prahy
a bylo provedeno tepelné zpracování v peci, nedestruktivní zkoušky a sada mechanických zkoušek
v rozsahu WPQR. Výsledky splnily
očekávání a na tomto základě bylo
možno objednat zařízení včetně
technologie svařování výše uvedených svarů.
4 VÝSLEDKY ZKOUŠEK
SVAŘOVÁNÍ
Na základě měření šířky mezery
mezi stěnami úzkého úkosu během
svařování zkušebních svarů u firmy Polysoude pracovníci provádějící svařování zjistili, že navržený tvar
úkosu uvedený na obr. 1 není optimální. Úkos s úhlem 1° byl navržen
tak, aby se během svařování udržovala, pokud možno, stálá mezera
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 7 -8 /2 0 1 1
mezi stěnami úkosů v místě svařování a úhel rozevření úkosu kompenzoval příčné smrštění svaru. Tento
předpoklad platí však jen do určité výšky vzniklého svaru (cca okolo 50 – 55 mm) a při větších tloušťkách svařené části již neplatí. Tento
nově navržený tvar úkosu reagující na uvedený poznatek ze zkušebních svarů je na následujícím obrázku. Tento tvar by již měl podle
zkušeností zajistit stálou šířku mezery mezi stěnami úkosů v místě
svařování.
Nově navržený tvar úkosu (obr. 7)
s lomeným tvarem úkosu je vhodný pro tloušťky svaru vetší než 50 –
55 mm a pro svařování oceli X10CrWMoVNb9-2. Pro menší tloušťky
svaru, než je uvedená hranice bude
i nadále použit úkos bez lomení
s úhlem rozevření 1°.
Na konci února 2010 byl dodán výrobcem zařízení svařovací stroj stejné konfigurace, jako byl při zkouškách u výrobce POLYSOUDE
v Nantes ve Francii. Jedná se o orbitální svařovací stroj pro svařování
metodou TIG do úzkého úkosu s přidáváním studeného a horkého drátu. Pro přesnost ještě uvádím jeho
plný název, svařovací vozík byl typu
POLYCAR MP, zdroj řady PC (počítačem řízený) označený AUTOTIG
600PC DC-WIG horký drát a k tomu
přísluší ještě dva strojní TIG hořáky, jeden do úzkého úkosu označený NG a pro menší tloušťky hořák TIG označený WP-27AVC. Dále
byl se strojem dodán počítačový
program POW na celé jeho ovládání a speciální jednoúčelové programy pro svařování do úzkého úkosu
konkrétních trubek z oceli X10CrWMoVNb9-2 rozměrů OD 524 mm
a tloušťky 85 mm pro polohy svařování s osou trubek vodorovnou
a svislou. Veškeré nastavení a řízení
stroje se děje výhradně pomocí počítače a speciálního programu.
Tento dodaný stroj byl vzápětí výrobcem oživen a uveden do pro-
161
Zkušenosti se zaváděním orbitálního mechanizovaného svařování
do úzkého úkosu potrubí velkých rozměrů z ocelí typu P92
vozu. Zároveň přitom probíhalo
i zaškolení budoucí obsluhy stroje (operátoři svařování) na reálném
svarovém spoji na vodorovné pevně upnuté trubce z oceli X10CrWMoVNb9-2 rozměrů OD 524 mm
a tloušťky 86 mm. Následovaly další cvičné svary prováděné již zcela
samostatně bez přítomnosti pracovníků výrobce zařízení. Na závěr byl
u každého zkušebního svaru proveden soubor nedestruktivních zkoušek, který sestával z magnetické polévací zkoušky obou povrchů svaru
(tedy jak kořene, tak i líce svaru).
Hodnocení se provádělo podle obvyklých kritérií přípustnosti pro tlakové potrubí, tedy podle ČSN EN
1290 a stupeň jakosti B podle ČSN
EN 5817. A z ultrazvukové zkoušky
jak dvěma úhlovými sondami (takto to lze provést i u skutečných svarů potrubí), tak i čelní sondou (svazek UZ procházel z čela krátkého
zkušebního prstence kolmo na osu
svaru a kolmo na plochy předchozího úkosu). Hodnocení se provádělo
podle obvyklých kritérií přípustnosti
pro tlakové potrubí, podle ČSN EN
1714 a stupeň jakosti B podle ČSN
EN 5817.
Je celkem pochopitelné, že se u prvních samostatných svarů vyskytovaly ojediněle vady v některé svarové
vrstvě a v malé části obvodu svaru (celková tloušťka svaru 86 mm je
rozdělena na cca 46 vrstev). Je si
třeba uvědomit, že svar OD 524 mm
má obvod délky 1646 mm. Během
přípravné doby ale bylo jasně patrné zlepšování práce operátorů svařování, až se nakonec u dalších svarů již nevyskytovaly žádné indikace.
Jen pro vysvětlení uvádím, že při UZ
kontrole není zpravidla možné určit
o jaký typ vady se jedná. Typy vad je
možno zjistit až destruktivně při rozříznutí vadného místa svaru. Takto
jsme také ověřovali nalezené indikace u zkušebních svarů a porovnávali je s makrovýbrusy. Díky tendenci zlepšující se kvality při svařování
zkušebních svarů bylo možno po
několika měsících tréninku přikročit
ke svaření zkušebních svarů na čisto, tedy ke svaření zkoušek postupu
svařování.
Protože ve skutečnosti se budou na
parovodech vyskytovat svary s osou
potrubí svislou a vodorovnou, tak
jsme také dělali samostatné zkoušky postupu svařování pro osu potrubí svislou a vodorovnou. Vždy se
bude jednat o svařování dvou pev-
162
ně upnutých trubek (obvodové svary) v poloze svařování PG + PF (osa
potrubí vodorovná) a v poloze svařování PC (osa potrubí svislá). Toto
rozlišení z hlediska polohy svařování
je důležitou svářečskou proměnnou,
protože gravitační síla působí u každého případu polohy svařování jiným směrem.
Pro osu potrubí vodorovnou byla
připravena pWPS č. 1253 a pro
osu potrubí svislou byla připravena
pWPS č. 1267. Všechny potřebné
svařovací parametry byly obsaženy
v těchto pWPS. Tvar úzkého úkosu
je stejný, jako již dříve uvedený úkos
od výrobce zařízení Polysoude (obr.
7). Pro svařování potrubí s osou vodorovnou, došlo ke změně proti původnímu svařování u Polysoude
a výrobce zařízení změnil při dodávce zařízení původní program a místo
přídavného drátu d = 1,0 mm použil
drát d = 0,8 mm a zvětšil počet vrstev svaru. S touto změnou bylo nutno upravit i všechny programy pro
jednotlivé vrstvy svaru vyjma pouze housenek, kde se nepoužívá přidávání přídavného drátu a kdy dochází pouze k přetavení již navařené
vrstvy svarového kovu. Byly změněny rychlosti podávání drátu a u vrstev s „horkým drátem“ i topný proud
pro ohřev drátu. Nejdříve je poloha
obou polovin svaru zajištěna stehováním (12 x po obvodu) hořákem
NG bez přídavného materiálu. První kořenová vrstva svarového spoje je svařována speciálním plochým
hořákem NG s použitím studeného
drátu. Jsou použity poměrně nízké
svařovací parametry, protože tloušťka „jazýčků“ je pouze 2,0 mm a nesmí dojít k propadnutí, nebo propálení svaru v kořeni.
Díky nepříznivému působení gravitace na svarovou lázeň pro osu potrubí vodorovnou se první kořenová
vrstva svařuje pouze v poloze PG
(poloha svařování shora dolů), tedy
pouze každá polovina obvodu svaru samostatně. Prakticky to vypadá
tak, že výchozím bodem je nejvyšší bod obvodu trubky a nejprve se
svaří ½ obvodu, svařovací hořák se
znovu přestaví do výchozího bodu,
otočí se o 180° a svaří se v poloze PG druhá polovina obvodu svaru. Samozřejmě se začátek nahoře a konec dole u obou housenek
vhodně překrývají. První kořenová
housenka je s použitím studeného
drátu. Důvodem je poměrně tenký jazýček svaru v kořeni (tloušťka
2 mm) a nutnost opatrně dávkovat
teplo aby nedošlo k protavení kořene. Potom následují další 3 housenky pro pouhé přetavení (vyžehlení)
kořenové vrstvy kdy dojde hlavně
ke správnému spojení plochy úkosu a okraje housenky pocházející
z první kořenové vrstvy. Rozdělení
do dvou vrstev je proto, že se nedá
v jedné operaci vše najednou uskutečnit a nedaří se skloubit najednou jak dobré provaření kořene, tak
i dobré natavení hran úkosu. Další
vrstva je svařená opět pouze v poloze PG. Po této vrstvě následuje opět
přetavení (vyžehlení) 2. vrstvy. Další vrstvy pak jsou už všechny s použitím horkého drátu bez následného přetavení. Po dokončení asi
poloviny tloušťky je vyměněn speciální plochý hořák NG za normální strojní hořák WP 27 a další vrstvy
se již svařují pomocí tohoto hořáku. Poslední krycí housenka je pak
svařena s příčným kýváním hořáku
a vykazuje proto charakteristickou
kresbu. Podobně, pouze s malými
změnami se svařuje svar na potrubí
s osou svislou. Podrobnosti zde již
není možné z důvodu rozsahu článku uvádět.
Série zkušebních svarů byla završena zkouškami postupu svařování
podle EN 15614-1 za dozoru NoBo
TÜV SÜD Czech s.r.o. a následným
vydáním WPQR pro polohy svařování PG+PF a PC.
ZÁVER
Aplikace tohoto postupu svařování při svařování konkrétních potrubí vysokotlakých parovodů z oceli
x10CrWMoVNb9-2 (P92) od 524 x
85 mm a od 330 x 54 mm se uskutečnila v elektrárně Ledvice. Uvedeným postupem orbitálního svařování TIG do úzkého úkosu bylo
pracovníky firmy MODŘANY Power
a. s. v této době zhotoveno několik
desítek svarů potrubních dílů. Byly
to výrobní svary, svary předmontážní a také již skutečné montážní svary. Většina těchto svarů byla
v náročnější poloze pro svařování, kdy osa potrubí byla
vodorovná.
<
Poděkování:
Převážná část uvedených prací vznikla v rámci
projektu MPO FI-IM5/088 s názvem Vývoj technologie, výroba a ověření prototypu vysokotlakého
potrubí velkých tloušťek z trubek P92.
Článok recenzoval:
Ing. Peter Blažíček, VÚZ – PI SR, Bratislava
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 7-8 / 2 0 1 1
Z VÁ R AN I E PR E P R A X
Počiatky výskumu krehkého porušenia vo VÚZ
MARIANNA
KAROL
KÁLNA
MATYSOVÁ – PAVOL SEJČ
Doc. Ing. K. Kálna, DrSc., Výskumný ústav zváračský – Priemyselný inštitút SR, Bratislava, Slovensko
Názory na hodnotenie odolnosti proti krehkému porušeniu zváraných oceľových konštrukcií koncom šesťdesiatych
rokov  Skúšky veľkých telies: skúška opakovanými rázmi – NIBT, skúška ťahom širokých platní s hlbokými vrubmi
– DNT, skúška na zastavenie trhliny s dvojitým ťahom – DTT  Skúšky veľkých guľových nádob D=1500 mm pri
nízkych teplotách T = –30 °C. Skúšky plynovodných rúr  Hodnotenie prínosu Ing. Vladimíra Makovického, CSc.
v oblasti výskumu krehkého porušenia vo VÚZ
Rozvojom výroby zváraných konštrukcií v 30-tych
a 40-tych rokoch dvadsiateho storočia častejšie
vznikali krehké lomy konštrukcií. Systematický výskum
odolnosti ocelí proti krehkému porušeniu sa rozvinul až
po druhej svetovej vojne. Skúškami sa preukázalo, že
najvýznamnejšími činiteľmi sú nízka teplota materiálu,
veľká hrúbka a rázové zaťaženie. Za charakteristiku húževnato-krehkého porušenia ocelí sa zaviedla prechodová teplota TT, nad ktorou nevznikali krehké lomy.
Pre reálne hrúbky konštrukčných ocelí boli prechodové
teploty TT príliš vysoké a z praxe bolo známe, že mnohé konštrukcie spoľahlivo pracujú i pri teplotách nižších
ako TT, teda v tzv. oblasti krehkých lomov. Pripisovalo
sa to vplyvu rázového zaťaženia pri skúškach a tomu,
že väčšina konštrukcií pracuje pri pomalom – statickom
zaťažení. Preto sa experimentálny výskum zameral na
skúšanie veľkých, hrubých telies pri statickom zaťažovaní. Vynútilo si to postavenie veľkých zaťažovacích zariadení. Stavali sa veľké zaťažovacie zariadenia v priemyselne vyspelých štátoch. Začiatkom 60-tych rokov boli
známe tieto [1]:
>
Japonsko
Čína
USA
ZSSR Leningrad
Anglicko
Obr. 1 Zaťažovacie zariadenie VÚZ 800 ton (8 MV)
1 200 ton
1 300 ton
1 500 ton
3 000 ton
4 000 ton.
V Československu bolo z iniciatívy prof. F. Faltusa postavené v ŠKODA Plzeň v roku 1961 zaťažovacie zariadenie
ZZ8000, ktoré po overovacích skúškach bolo prehodnotené na zaťaženie 10 000 ton, t. j. 100 MN. Desať rokov to
bolo najväčšie skúšobné zariadenie na svete [1]. Začiatkom sedemdesiatych rokov v Japonsku postavili univerzálne zariadenie tiež na 10 000 ton.
Koncom šesťdesiatych rokov bolo aj vo VÚZ Bratislava
postavené skúšobné zariadenie na zaťaženie ťahom 800
ton, t. j. 8 MN. Zaťažovací systém tvorili štyri 200 tonové hydraulické zdviháky. Konštrukciu zariadenia navrhol
Ing. Vladimír Makovický, CSc. (obr. 1).
Obr. 2 Diagram na posúdenie porušenia oceľových telies, Pelliniho FAD
(Fracture Analysis Diagram)
1 HODNOTENIE ODOLNOSTI PROTI KREHKÉMU
PORUŠENIU
Na hodnotenie odolnosti proti krehkému porušeniu oceľových konštrukcií v šesťdesiatych rokoch sa používal
Pelliniho FAD diagram (Fracture Analysis Diagram) [2]
znázornený na obr. 2. Sú tam teplotné závislosti medze
klzu Re, medze pevnosti Rm a prechodové teploty húževnato-krehkého porušenia hladkých telies bez vrubu
T(NDT)0, telies s trhlinou TNDT (teplota nulovej húževnatosti – Nil Ductility Transition Temperature), teplota zaZ VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 7 -8 /2 0 1 1
Obr. 3 Závislosť lomového napätia od dĺžky trhliny – FAD
163
Počiatky výskumu krehkého porušenia vo VÚZ
stavenia trhliny, ďalej FTE (Fracture Transition Elastic)
a FTP (Fracture Transition Plastic). Sú vyznačené orientačné rozdiely prechodových teplôt, ktoré platia pre
mäkké ocele a malé (tenké) telesá. Krivka TZT rozdeľuje diagram na dve oblasti: ľavú – oblasť krehkých lomov
a pravú – oblasť tvárnych (plastických) porušení. Krivka
IJ predstavuje limitné napätie pre šírenie krehkej trhliny
lim = 35 až 55 MPa.
Pelliniho FAD diagram bol vylepšovaný, doplnený v oblasti IV o kritické dĺžky trhliny ac v závislosti od nominálneho napätia n, resp. pomeru n/Re. Pri statickom namáhaní je ac = 40 až 600 mm a pri rázovom namáhaní
aD =10 až 250 mm, pozri tiež [2] a obr. 3.
2 SKÚŠOBŇA VEĽKÝCH MODELOVÝCH NÁDOB
PRI NÍZKYCH TEPLOTÁCH
Výstavba tranzitných plynovodov a veľkých uskladňovacích nádrží skvapalnených plynov si vyžiadala koncom
šesťdesiatych rokov skúšanie tlakových zariadení pri
znížených teplotách. Skúšobňu navrhol a výstavbu zabezpečoval Ing. Vladimír Makovický, CSc. [3].
Skúšobňa pozostáva z týchto častí:
a) veľký chladiaci čpavkový (NH3) kompresor na ochladenie soľanky, najnižšia teplota T = –30 °C
b) obehové čerpadlo na soľanku
c) piestové tlakové čerpadlá, p = 50 MPa a p = 100 MPa
d) betónová skúšobná jama, maximálne rozmery nádob:
D = 3 000 mm
L = 5 000 mm
e) nádrž soľanky CaCl2
f) meracie prístroje na zápis tlaku, teploty, zmeny obvodu nádoby, rozovretia vrubu, tenzometrické meranie.
Pri skúške nádob pri nízkych teplotách sa nádoby chladili ochladenou soľankou. Po dosiahnutí potrebnej teploty sa uzavrel chladiaci okruh a čerpaním denaturovaného liehu (voda by zamrzla) sa dosiahol skúšobný tlak,
resp. porušenie nádoby.
Strojové zariadenie kryogenickej tlakovej skúšobne je
na obr. 4.
3 POŽIADAVKY NA ŽÍHANIE ZVÁRANÝCH
TLAKOVÝCH ZARIADENÍ
Na výrobu guľových zásobníkov sa u nás vtedy používali ocele pevnostnej triedy P235GH (11416.1 a 11418.1).
Podľa vtedy platnej normy ČSN 69 0010 [4] zvárané tlakové nádoby bolo treba tepelne spracovať na zmenšenie napätí (PWHT), keď boli vyrobené z ocele s medzou
klzu:
Re  520 MPa, hrúbka steny t > 25 mm
Re > 520 MPa, hrúbka steny t > 10 mm.
Zásobníky veľkých rozmerov nemožno žíhať v peci, ale
len lokálne, čo je obtiažne a drahé. Požiadavkami normy
ČSN 69 0010 boli obmedzené rozmery a parametre vyrábaných zásobníkov.
4 OVERENIE ODOLNOSTI PROTI KREHKÉMU
PORUŠENIU GUĽOVÝCH NÁDOB
S NEŽÍHANÝMI ZVARMI
Na preukázanie možnosti používania zváraných konštrukcií, vrátane tlakových zariadení s nežíhanými zvarovými spojmi sa riešil vo VÚZ Bratislava v rokoch 1966
až 1970 výskumný program. Program bol zameraný
na overenie používateľnosti nových ocelí so zvýšenou
164
Obr. 4 Strojové zariadenie kryogenickej skúšobne tlakových nádob
medzou klzu (Re > 250 MPa) a vyvinutých príslušných
zváracích prídavných materiálov na výrobu zváraných
konštrukcií. Výsledky laboratórnych skúšok, ktoré zahrňovali aj skúšky veľkorozmerných platní, boli zavŕšené
skúškami veľkých guľových nádob priemeru asi 1,5 m
[3]. Zodpovedným riešiteľom programu bol Ing. Vladimír
Makovický, CSc.
4.1 Program skúšok
Na experimentálny program a na výrobu skúšobných
guľových nádob sa použili dve ocele:
11 373.1 typu P235 GH a
13 220.1 pevnostnej triedy P420, typu Mn–V–N.
Zvarové spoje ocelí sa skúšali v stave po zvarení AW
a tepelne spracovanom PWHT. Robili sa tieto skúšky:
skúška ťahom, d = 10 mm, T = –30°C a +20°C
skúška rázom v ohybe KV, tyče s frézovaným a lisovaným V vrubom, T = –50 °C až +20 °C
skúška veľkých telies opakovanými rázmi v ohybe, NIBT
[5], T = –70 °C až –30 °C
skúška ťahom širokých platní s hlbokými vrubmi, DNT [6],
T = –165 °C a –65 °C
skúška na zastavenie trhliny s dvojitým ťahom, DTT [7],
teplotný gradient T = –196 °C až +120 °C.
4.2 Vybrané výsledky skúšok
Chemické zloženie ocele a mechanické vlastnosti
Pre stručnosť uvedieme len vybrané výsledky skúšok
ocele 13 220, hrúbky plechu t = 20 mm, z ktorej sa robili
skúšky veľkých telies. Chemické zloženie ocele 13 220
je v tab. 1.
Skúšky ťahom sa robili na valcových tyčiach priemeru
d = 10 mm pri teplotách T = –100 °C, –30 °C a +20 °C.
Výsledky skúšok ocele 13 220.1 a zvarového kovu, zhotoveného elektródou VÚZ EN 45/62 sú v tab. 2.
Skúšky rázom v ohybe sa robili na tyčiach s frézovaným
a lisovaným V vrubom pri teplotách T = –50 °C, –30 °C,
–15 °C, 0 °C a +20 °C. Pri každej teplote sa skúšali tri
tyče. Vybrané výsledky skúšok tyčí s frézovaným V vrubom sú v tab. 3.
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 7-8 / 2 0 1 1
Z VÁ R AN I E PR E P R A X
Tab. 1 Chemické zloženie ocele 13220 (%)
t
(mm)
20
Oceľ
13 220
C
Mn
Si
P
S
V
N
0,18
1,38
0,34
0,018
0,016
0,24
0,019
Tab. 2 Údaje skúšok ťahom ocele a zvarového kovu
Materiál
Stav
AW
PWHT
Oceľ 13 220.1
T
°C
+20
–30
+20
–30
Rm
MPa
629
678
600
637
Re
MPa
473
506
455
490
Zvarový kov EN 45/62
A5
%
28,8
29,0
31,2
33,6
Tab. 3 Údaje skúšok rázom v ohybe, nárazová práca KV (J)
Materiál
Oceľ 13 220.1
Charakteristika
Nárazová práca KV (J)
T36J (°C)
–50
–30
–15
0
+20
–
AW
41
46
93
113
113
–40
PWHT
23
30
38
51
61
–23
T (°C)
Materiál
Zvarový kov spoja EN 45/62
Charakteristika
Nárazová práca KV (J)
T36J (°C)
T (°C)
–50
–30
–15
0
+20
–
AW
21
30
36
45
67
–2
PWHT
11
14
18
35
58
+7
Z
%
65,2
64,7
71,1
70,5
Re
MPa
557
639
647
642
Rm
MPa
700
757
737
747
A5
%
21,0
23,1
17,6
20,4
Z
%
64,7
63,4
60,0
57,5
skutočnej hrúbky s dvomi okrajovými hlbokými vrubmi
s hrotmi v HAZ zvarového spoja obr. 7 sa zaťažuje staticky do porušenia. Skúšky sa robia pri rôznych teplotách,
na veľkých skúšobných zariadeniach. Vo VÚZ Bratislava
bolo postavené na skúšky veľkých telies skúšobné zariadenie na 800 ton (obr. 1).
Skúšobné platne mali prierez 20 x 400 mm, dva hlboké vruby z okrajov platne a = 80 mm (čistý prierez 20 x
240 mm). Skúšky sa robili pri nízkych teplotách:
T = –165 °C chladenie tekutým dusíkom a
T = –65 °C chladenie tuhým CO2 v liehovom kúpeli.
Nominálne napätia v zostatkovom (netto) priereze boli
nízke (tab. 4), okrem platne AW (–65 °C) kde porušenie
nastalo na medzi pevnosti.
4.3 Skúška opakovanými rázmi v ohybe NIBT
Podstatou skúšky NIBT [5] je, že skúšobné teleso skutočnej hrúbky s ostrým, hlbokým vrubom je namáhané ohybom opakovanými údermi padajúceho závažia, pričom sa
výška pádu závažia postupne zvyšuje, až nastane zlomenie
telesa. Po každom ráze sa meria zväčšenie otvorenia vrubu.
Charakteristikou materiálu je posledné rozovretie vrubu V.
Skúšky sa robia pri rôznych teplotách.
Skúšobné tyče pri tomto programe mali prierez 20 x 73 mm,
dĺžku 360 mm, frézovaný vrub do hĺbky 9 mm, šírka zárezu
na hrote vrubu e = 0,2 mm (obr. 5).
Na skúšky padajúcim závažím bol vyrobený tzv. pádostroj
s maximálnou energiou rázu E = 750 kgm = 7,5 kJ (obr. 6).
Skúšky tyčí opakovanými rázmi (NIBT) sa robili v rozmedzí
teplôt T = –70 °C až –30 °C. Stanovené kritické rozovretie
vrubu c = 0,10 mm pri teplote T = –60 °C. Neskôr bol postavený vo VÚZ pádostroj s max. energiou rázu E = 10 kJ
a v r. 1982 veľké kyvadlové kladivo s rovnakou energiou
E = 10 kJ. Tým sa stali pádostroje nepotrebnými.
4.4 Skúška ťahom širokých platní s hlbokými
vrubmi DNT
Podstatou skúšky ťahom širokých platní s hlbokými
vrubmi DNT (Deep Notch Test) [6] je, že skúšobné teleso
Tab. 4 Napätie pri porušení n (MPa)
Platňa
AW – nežíhaná
T = –165 °C
183
T = –65 °C
644
PWH – žíhaná
237
392
1
Tepelné spracovanie
zvaru
AW
Skúška na zastavenie trhliny s dvojitým ťahom DTT
(Double Tension Test) [3, 7] slúži na stanovenie prechodovej teploty húževnato-krehkého porušenia materiálu
skutočnej hrúbky pri statickom zaťažení, označuje sa
“teplota zastavenia trhliny” – TZT (Crack Arrest Temperature – CAT).
Skúšajú sa široké platne skutočnej hrúbky. Rozmery platne závisia od kapacity skúšobného zariadenia.
Po šírke skúšobnej platne sa vytvorí teplotný gradient
tak, aby jeden okraj platne bol v oblasti krehkých lomov
a druhý v oblasti tvárnych lomov. Platňa sa zaťaží na návrhové napätie n < Re a zaťažením ochladenej iniciačnej časti platne sa vytvorí krehká trhlina, ktorá sa zastaví
na určitom mieste. Teplota toho miesta je teplotou zastavenia trhliny – TZT.
Skúšobné platne v tomto programe mali prierez 20 x
500 mm, iniciačná časť 20 x 200 mm (obr. 8). Na vytvorenie iniciačnej krehkej trhliny bolo navrhnuté a vyrobené prídavné zaťažovacie zariadenie (obr. 9). Výsledky
skúšok na zastavenie trhliny sú v tab. 5.
4.6 Skúšky veľkých guľových nádob
Na overenie použiteľnosti veľkých tlakových nádob a zásobníkov s nežíhanými zvarovými spojmi sa robili skúšky
veľkých guľových nádob [3]. Modelové skúšobné nádoby mali priemer D = 1490 mm, hrúbku steny t = 20 mm,
stáli na štyroch nohách privarených na plášť nádoby
Tab. 5 Výsledky skúšok na zastavenie trhliny, TZT
Označenie platne
4.5 Skúška na zastavenie trhliny s dvojitým ťahom
DTT
Nominálne napätie
σn (MPa)
360
Pomerné napätie
σn/Re
0,730
Dĺžka trhliny
a (mm)
250
TZT
°C
0
2
AW
172
0,349
245
-10
3
PWHT
360
0,730
285
+25
4
PWHT
240
0,496
270
+6
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 7 -8 /2 0 1 1
165
Počiatky výskumu krehkého porušenia vo VÚZ
Obr. 5 Skúšobné teleso NIBT
Obr. 6 Pádostroj VÚZ 7500 J
Obr. 7 Skúšobná platňa s hlbokými vrubmi – DNT
Obr. 8 Platňa na skúšku TZT pri dvojitom ťahu – DTT
Obr. 9 Hydraulické zariadenie na iniciáciu trhliny ťahom
166
Obr. 10 Skúšobná guľová nádoba
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 7-8 / 2 0 1 1
Z VÁ R AN I E PR E P R A X
Obr. 11 Pohľad na porušené nádoby
Obr. 13 Pohľad na porušenú nádobu
Obr. 12 Modelová nádoba č. 1, schéma merania
a mali dve hrdlá napojené na rúry o priemere 60 x 6 mm
(obr. 10). Skúšky do porušenia nádob sa robili pri nízkych teplotách T = –30 °C. Na overenie napätosti nádob
v oblastiach pripojenia nôh a hrdiel a na overenie výpočtových postupov sa robili tenzometrické merania. Použili sa fóliové tenzometre HBM 10/120. Tenzometre boli
nalepené na vonkajšiu aj vnútornú stenu nádoby, tieto
museli byť izolované proti účinkom agresívneho roztoku soľanky použitej na chladenie nádob a preniesť vysoký tlak média. Vodiče od vnútorných tenzometrov boli
vyvedené cez špeciálne priechodky. Tenzometrické merania sa robili pri vybraných stavoch zaťaženia (naplnenia a tlaku). Tenzometrické merania vykonávali pracovníci ÚAM Brno.
Prvé tenzometrické meranie sa robilo pri okolitej teplote
T = +20 °C a naplnení nádoby vodou. Ďalšie meranie sa
robilo pri skúške do porušenia nádoby, na ochladenej
nádobe a naplnenej soľankou. Pri skúške do porušenia,
pri teplote T < –30 °C nádoby boli obložené 100 mm polystyrénovou izoláciou.
Vybrané výsledky skúšok modelových nádob do porušenia sú v tab. 6. Výpočtový prevádzkový tlak podľa
ČSN 69 0010 [4] je pv – 124 bar [3].
Modelové nádoby boli vyrobené vo Vítkoviciach v Ostrave, podľa zaužívanej technológie. Pri skúške do porušenia nemali umelé vruby. Na obidvoch nádobách pred porušením vznikla plastická deformácia. Porušenie nádob
bolo krehkým lomom. Tlaky pri porušení pri obidvoch nádobách prevyšovali viac než 2-krát výpočtový prevádzkový tlak. Pohľad na porušené nádoby je na obr. 11.
bolo odporúčané použiť oceľ 13 220.1 na výrobu nádob
a uskladňovacích nádrží s nežíhanými zvarovými spojmi
pre prevádzkové teploty T = –30 °C.
Poznámka autora článku: Oceľ 13 220 (Mn-V-N) bola
v tom čase vývojová oceľ so zvýšenou medzou klzu
Re = 430 MPa, zaručená rázová húževnatosť pri
+20 °C, KCV = 39 J/cm2. Namerané charakteristiky húževnatosti sú podstatne vyššie, KCV = 141 J/cm2.
Oceľ bola zaradená do ČSN v r. 1971. Húževnatosť zvarového kovu je však nízka, prechodové teploty vysoké, nevyhovujúce.
4.7 Závery výskumného programu nádob
s nežíhanými zvarmi
Na základe výsledkov skúšok veľkých telies skutočnej hrúbky a skúšok do porušenia modelových nádob
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 7 -8 /2 0 1 1
5 SKÚŠKY PLYNOVODNÝCH RÚR
Koncom šesťdesiatych rokov sa začala stavba prepravných produktovodov. Plynovod Bratstvo bol uvedený do
prevádzky v r. 1967 (DN 700, pd = 5,5 MPa). Začiatkom
sedemdesiatych rokov sa začala stavba tranzitných plynovodov cez ČSR do Západnej Európy (DN 1200 neskôr
DN 1400, pd = 7,5MPa). Zváracie prídavné materiály na
montážne zváranie, ako aj technológiu montážneho
zvárania vyvinul VÚZ.
V plynovodoch veľkého priemeru je nahromadená veľká
energia. Pri porušení rúr plyn vybuchne a začne horieť,
pričom havária plynovodu predstavuje veľké nebezpečenstvo.
Na výstavbu plynovodu Bratstvo, DN 700 sa použili nekvalitné rúry domácej výroby. Pri tlakovej skúške plynovodu vzduchom, tlakom pt = 7,0MPa nastalo porušenie
potrubia krehkým lomom. Porušilo sa niekoľko sto metrov potrubia [8]. Za prevádzky plynovodu vznikli ojedinelé porušenia. Plynovod je pritom v prevádzke dodnes.
Na výstavbu tranzitných plynovodov DN 1200 a DN 1400
sa stanovili požiadavky na vlastnosti rúr podľa predpisov
BGS a API. Technológiu montážneho zvárania stanovil
VÚZ. Na overenie odolnosti proti krehkému porušeniu
167
Počiatky výskumu krehkého porušenia vo VÚZ
Tab. 6 Výsledky skúšok do porušenia guľových nádob z ocele 13 220.1
Označenie
nádoby
2
AW
Meranie pri
T = +20°C
–
3
PWHT
188 bar
Stav
Teplota
pri porušení
–32 °C
Tlak
pri plast. def.
265 bar
Tlak
pri porušení pd
270 bar
–34 °C
275 bar
285 bar
pd/pv
2,18
2,30
Tab. 7 Program modelových skúšok plynovodných rúr DN 1200
Model č.
1
2
Teplota skúšky T
(°C)
+5 až +10
+5 až +10
vrub –10
voda
–20
soľanka
4
–10
vzduch
5
vrub –20
vzduch
Ing. Vladimír Makovický, CSc.,
spoľahlivý a neúnavný odborník
patril nesporne k tým najvernejším a najoddanejším zamestnancom Výskumného ústavu zváračského, ktorému zasvätil takmer
40 rokov svojho života.
Narodil 3. 1. 1923 v Bratislave,
kde ukončil aj reálne gymnázium. Po absolvovaní Strojníckej
fakulty VŠT v r. 1946 začal pracovať ako konštruktér vo firme
SKF Praha a od roku 1949 pokračoval vo funkcii konštruktéra v Presnej mechanike (Meopta) Bratislava.
V roku 1951 nastúpil do Výskumného ústavu zváračského. V rokoch 1951 – 1952 absolvoval postgraduálne štúdium na inžinierskom zváračskom inštitúte a začal pracovať ako vedúci
konštruktér metalurgických zariadení vo VÚZ. Svoju dobrú teoretickú a praktickú prípravu uplatnil vo veľkom počte vyriešených úloh (napr. planétové valcovanie plechov, výroba paragónového drôtu, zvárací stroj na transformátorové plechy a i.).
S menom Ing. V. Makovického, CSc., je spojené aj vybudovanie tlakovej skúšobnej stanice, ktorá umožnila riešiť najnáročnejšie úlohy v oblasti porušovania tlakových nádob a rúr aj pri
znížených teplotách. Ako skúsený konštruktér navrhol skúšobné
zariadenie na 800 ton, pádostroj s energiou rázu E = 750 kgm
(7500 J) a kryogenickú skúšobňu veľkých tlakových nádob.
Študoval odolnosť proti porušeniu rúr pre tranzitné plynovody.
Od r. 1976 bol vedúcim odborového normalizačného strediska
pre zváranie. Aj v tejto funkcii sa venoval problematike kvality
zváraných konštrukcií. Podporoval tvorbu a vydávanie noriem
na skúšanie vlastností zvarových spojov, zaviedol slovenské názvoslovie pre chyby zvarových spojov, ktoré sa v podstate používa dodnes – EN ISO 6520 [11]. Ing. V. Makovický svoje vedomosti zverejnil vo forme mnohých IIW dokumentov.
Náhle odišiel plný energie a pracovného elánu 3. júla 1990 vo
veku len 67 rokov.
168
voda
3
rúr sa robili skúšky modelov skutočnej veľkosti, so skutočnými zvarmi pri teplote Ts = –10 °C.
Po zavedení skúšok lomovej húževnatosti K IC podľa
ASTM E399-70 a prístupov lomovej mechaniky autorom
tohto článku vo VÚZ [9] sa modelové skúšky robili spravidla s umelými vrubmi.
Prvý väčší výskumný program modelov plynovodných
Rozmery vrubu
(mm)
bez vrubu
a = 16 mm
2c =80 mm
a = 16 mm
2c =80 mm
bez vrubu
a = 16 mm
2c =80 mm
Tlakové médium
rúr zabezpečoval Ing. Vladimír Makovický, CSc. Pozostával zo skúšok piatich modelových nádob podľa tab. 7.
Modelové nádoby pozostávali z troch častí. Stredná časť
bola z rúry hrubej 18,8 mm, okrajové časti z rúr hrubých
15,9 mm. Náčrt meraných miest na modeli č. 1 a diagramy zväčšenia obvodov sú na obr. 12. Tenšie časti sa deformovali viac ako stredná časť. Porušenie vzniklo pri tlaku p = 210 bar = 21,0 MPa v tenšej časti, tvárnym lomom,
šírilo sa krehkým lomom. Pohľad na porušenú nádobu je
na obr. 13. Podrobnejšie výsledky sú v článku [10].
ZÁVER
Vo výskume odolnosti proti krehkému porušeniu zváraných oceľových konštrukcií patrilo Československo medzi priekopníkov vo svetovom meradle. Medzi vedúce
výskumné pracoviská sa zaradil aj VÚZ. Koncom šesťdesiatych rokov na hodnotenie odolnosti proti krehkému
porušeniu sa najviac používal prístup podľa prechodových teplôt. Študoval sa vplyv hrúbky telesa a rýchlosti
zaťaženia (statické alebo rázové). Stavali sa veľké zaťažovacie zariadenia.
Významný podiel na zavedení skúšok veľkých telies
a hrubostenných nádob pri nízkych teplotách vo VÚZ
mal Ing. Vladimír Makovický, CSc.
Literatúra
[1] Kálna, K. – Havel, S.: Experimentální výzkum pevnosti
velkých těles. Strojírenství 14, 1964, 9, s. 686 – 691
[2] Kálna, K.: Pevnost velkých ocelových těles. Strojírenství 16,
1966, 6, s. 403 – 411
[3] Makovický, V.: Výskum nutnosti žíhania zvarkov z hľadiska
prevádzkovej bezpečnosti (najmä pre guľové tlakové nádoby
pracujúce pri atmosférických podmienkach). [Výskumná
správa] VÚZ 1585/2/211, 12, 1970
[4] ČSN 69 0010 (1966) Tlakové nádoby stabilní. Technické
předpisy
[5] Van den Blink, W. P. – Nibbering, I. W.: Metal Construction a.
BWJ., 1969
[6] Ikeda, K. – Kihara, H.: Deep Notch Test and Brittle Fracture
Initiation, IIW Doc. X-404-67
[7] Kálna, K.: Skúšky odolnosti materiálu proti krehkému
porušeniu. Technická publikácia VÚZ Bratislava, 2, 1971
[8] Stránsky, J.: Křehké lomy na potrubí z materiálu 15G2S,
Plyn 47, 1967, 8, 292 – 296
[9] Kálna, K.: Odolnosť proti krehkému porušeniu zvarových
spojov plynovodu JS 1200. Zváranie XXI, 1972, 3, 78 – 84
[10] Makovický, V.: Overenie bezpečnosti plynovodu JS 1200 na
modeloch skutočnej veľkosti. Zváranie XXI, 1972, 3, 84 – 87
[11] EN ISO 6520-1 Zváranie a príbuzné procesy.
Zatriedenie chýb zvarových spojov kovových
materiálov. Časť 1: Tavné zváranie
<
Článok recenzoval:
prof. Ing. Pavol Juhás, DrSc.
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 7-8 / 2 0 1 1
Z VÁ R AN I E PR E P R A X
Výroba nosných častí kalolisov zváraním
MARIANNAKORCH
ŠTEFAN
MATYSOVÁ
Ň Á K– PAVOL
– M I LOŠ
SEJČ
JOC H M A N
Ing. Š. Korchňák – Ing. M. Jochman, Andritz-Jochman s. r. o., Spišská Nová Ves, Slovensko
Spoločnosť Andritz-Jochman s. r. o., Spišská Nová
Ves je súčasťou skupiny Andritz, ktorá má 150 ročnú výrobnú tradíciu. Má sídlo v rakúskom Grazi a v jeho
35 výrobných závodoch a 120 servisných a predajných
centrách v roku 2006 pracovalo 10 215 zamestnancov.
Spoločnosť vyrába, koncipuje a dodáva kompletné zariadenia značky NETZSCH na odvodňovanie a sušenie kalu pre využitie v priemyselnej a komunálnej oblasti. Zákaznícke a špecifické požiadavky na produkt sa
riešia individuálne vďaka optimálnemu prispôsobeniu
konštrukcie a nasadeniu inovatívnych a pokrokových
technológií v oblasti automatizácie. V minulom roku firma vyrobila svoj sedemstý kalolis. Mining – filter press
SEM1520CZWDV, ktorý bol vyrobený práve v Spišskej
Novej Vsi získal ocenenie STROJÁRSKY VÝROBOK
ROKA 2010. Ocenenie bolo udelené na MSV v Nitre 24.
mája 2011. Tento stroj slúži na odvodnenie koncentrátu
pri ťažbe zlata na ďalekom východe Ruska. Stroj je vybavený aj vysokotlakovým ostrekovacím zariadením na
čistenie filtra vrátane vibračného zariadenia, čím sa celý
proces filtrácie automatizoval.
>
(filtračnej tkanine, plachtičke), ktorá kvapaliny prepúšťa
a pevné látky zachytáva. Z prúdiacich častíc sa po určitom
čase na filtračnej plachtičke vytvorí filtračný koláč. S narastaním filtračného koláča je potrebný stále väčší tlak, aby sa
tento odpor prekonal. Keď sa vo vnútri kalolisu vytvorí kompaktný filtračný koláč, po otvorení kalolisu vypadne.
Kalolisy podľa konštrukcie je možné rozdeliť na:
– kalolisy s mostovými nosníkmi,
– kalolisy s bočnými nosníkmi.
Kalolisy sa skladajú z viacerých základných komponentov ako rámov kalolisu, filtračnej batérie (obr. 1), filtračných plachtičiek, ako aj rôznych modulov na automatizáciu prevádzky.
Rozdelenie kalolisov: podľa typu filtračnej batérie môžu
byť rámové, komorové alebo membránové.
Kalolisy sa vyrábajú od veľkosti platní 250 x 250 do
2450 x 2450 mm. Filtračné plochy sú potom od 1m2 do
2000 m2 a filtračné tlaky od 7 do 60 bar.
Z pohľadu zvárania najdôležitejšou časťou kalolisu je
rámová konštrukcia. Tá sa skladá z nasledovných podskupín: hlavový diel (obr. 2), traverza, spojovacie tyče
a posuvná doska.
ROZDELENIE KALOLISOV A ICH FUNKCIA
ZVÁRANIE NOSNÝCH DIELOV KALOLISU
Kalolisy sú zariadenia na oddeľovanie pevnej a kvapalnej fázy suspenzií. Suspenzia prúdi proti textilnej tkanine
Veľká pozornosť sa musí venovať hlavne zváraniu tých-
Obr. 1 Kalolis s bočnými nosníkmi
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 7 -8 /2 0 1 1
169
Výroba nosných častí kalolisov zváraním
s produktom kalolisu, sú v mnohých prípadoch vystavované agresívnemu prostrediu. Preto v poslednej
dobe sa čoraz častejšie stretávame s požiadavkou zákazníka na tzv. obaľované rámové dielce (obr. 4 a 5).
V takomto prípade sa rámové dielce obalia nerezovým
plechom a následne zvárajú metódou 141 (TIG – zváranie netaviacou sa elektródou v ochrannej atmosfére
inertných plynov). Zvarové spoje sa musia prebrúsiť
na drsnosť Ra 0,8 – 1,6. Kvalitu zhotoveného zvarového spoja potvrdí penetračná kontrola. Po vyhovujúcich výsledkoch penetračnej skúšky sa nerezové dielce preleštia.
ZÁVER
Odberatelia pri prebierke kalolisov vyžadujú dokladovanie záznamov o kvalite. Z pohľadu zvárania sú to
Obr. 2 Hlavový diel kalolisu po zváraní
to dielov, pretože okrem veľkej nosnosti sú vystavené aj
veľkému tlaku, hmotnosť ich dielcov sa pohybuje v závislosti od formátu kalolisu od niekoľko desiatok kilogramov až do hmotnosti cca 8 000 kg.
Rámové diely sa zvárajú metódou 135 (MAG). Spájanie
jednotlivých dielcov sa zhotovuje prevažne jednovrstvovým alebo viacvrstvovým kútovým zvarovým spojom
s veľkosťou zvaru “a“ od 4 až do 25 mm.
Kvalifikovaním postupu zvárania (WPQR) podľa požiadaviek STN EN ISO 15614-1 spoločnosť získala základný
technologický dokument pre spracovanie technológie
výroby, doklad o správnosti zvoleného postupu zvárania a dôveru obchodného partnera.
Na zvarenie hlavných častí kalolisu sa používajú nasledovné zvarové spoje:
Jednovrstvový a viacvrstvový kútový zvar plechov a rúr:
– Spôsob zvárania: 135
– Zvárací prúd druh / polarita: = / +
– Hrúbka základného materiálu: od 5,0 mm vyššie
– Vonkajší priemer základného materiálu: od 500,0 mm
vyššie
– Predhrev: 200 °C
– Prídavný materiál: STN EN 440: G3 Si 1, priemer drôtu
1,2 mm
– Ochranný plyn: STN EN 439: M21 (Ar 82% + CO2
18%).
Ako základný materiál sa používa oceľ S355J2+N
s hrúbkou materiálu do 150 mm. Manipuláciu s dielcami pri zváraní zabezpečujú polohovadlá do nosnosti
15 000 kg (obr. 3). Pred samotným zváraním sa povrch
zváraných dielov upravuje tryskaním. Výpalky jednotlivých častí zariadenia sú zabezpečené subdodávateľsky na rovných hranách s pálenými úkosmi. Najčastejšie tvary rezov, ako predpríprava na následné zváranie,
sú V, Y a K.
Rámové dielce, ktoré prichádzajú priamo do styku
170
Obr. 3 Hlavový diel iného typu kalolisu v polohovadle
Obr. 4 Detail okrytovania hlavového dielu nerezovým plechom
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 7-8 / 2 0 1 1
Z VÁ R AN I E PR E P R A X
Obr. 5 Montáž okrytovaného kalolisu
najmä: atesty základných materiálov, atesty prídavných materiálov, protokoly NDT, protokoly z merania
rozmerov, kontroly zvarov a funkčných skúšok, certifikáty zváračov, stanovené postupy zvárania (WPS),
schválené postupy zvárania (WPQR), ako aj certifikát plnenia úplných požiadaviek na kvalitu vo zváraní
podľa požiadaviek STN EN ISO 3834-2. Tento medzinárodný certifikát získala spoločnosť od certifikačného orgánu systémov manažérstva CERTIWELD pri
VÚZ – PI SR, ktorý plní funkciu autorizovaného národného orgánu pre certifikáciu spoločností (ANB CC)
na Slovensku (obr. 6). Vysoký kredit získaného
osvedčenia nám potvrdili naši zahraniční partneri svojou akceptáciou.
<
Obr. 6 Príloha európskeho certifikátu vydaného certifikačným orgánom
systémov manažérstva CERTIWELD pri VÚZ – PI SR, Bratislava
S PO M Í NA M E
Navždy sme sa rozlúčili s bývalými
pracovníkmi VÚZ, Ing. Evou Malinovskou, CSc.,
a Ing. Jánom Bezákom
Ing. Eva Malinovská, CSc., sa narodila 8. apríla 1930 v Michalovciach. Štúdium ukončila na Leningradskom polytechnickom inštitúte
so špecializáciou na zváranie. Kandidátsku dizertačnú prácu na tému
Elektrotroskové zváranie nízkouhlíkových ocelí o hrúbkach 100 mm
bez normalizačného žíhania obhájila v roku 1969.
Prakticky celý svoj aktívny život,
a to od roku 1956, strávila vo Výskumnom ústave zváračskom ako
vedecký pracovník na oddelení zvá-
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 7 -8 /2 0 1 1
rania pod tavivom, kde dosiahla významné výsledky v rozvoji navárania pod tavivom a elektrotroskového
zvárania. Výsledky jej práce sú dobre známe aj v zahraničí.
Pri príležitosti 50. výročia VÚZ v roku
1999 bola Ing. E. Malinovskej udelená Medaila akademika Jozefa Čabelku. Z VÚZ odišla v roku 1998 už
v dôchodkovom veku, zomrela 24.
marca 2011.
ní štúdia v odbore strojárskej technológie na STU Bratislava nastúpil
do VÚZ, kde s krátkym prerušením
pracoval do roku 2003 dlhých 18 rokov ako vedúci skúšania personálu
vo zváraní. Medzi jeho záľuby patril najmä šport, a to tenis, rekreačný
beh, cyklistika a korčuľovanie. Navždy odišiel 31. augusta 2011.
Ing. Ján Bezák sa narodil 10. augusta 1960 v Bratislave. Po skonče-
Redakcia a bývalí spolupracovníci
VÚZ – PI SR
S úctou spomíname.
171
Frikčné zváranie s premiešaním – nová
metóda zvárania vo VÚZ – PI SR
Cieľom projektu s názvom „Výskum
aplikácie trecieho zvárania s premiešaním (TZsP) ako alternatívy za
tavné postupy zvárania“ je aplikácia
technológie trecieho zvárania s premiešaním na základné technologické postupy zvárania, a to najmä
prostredníctvom zakúpeného multifunkčného zariadenia s využitím
na zváranie plochých a valcovitých,
kovových a nekovových materiálov.
Pred niekoľkými mesiacmi zakúpené zváracie zariadenie je dimenzované pre materiály s vyššou teplotou
tavenia nad 1000 °C, pričom zváranie materiálov s nižšou teplotou tavenia bude samozrejmosťou. Zváracie
pracovisko bude slúžiť na výskumné
aktivity VÚZ – PI SR, ale aj univerzít, s ktorými úzko spolupracuje. Nadobudnuté vedomosti a skúsenosti
budú poskytovať inovatívne technologické riešenia pre priemysel. Preukázaním realizovateľnosti zvarových
spojov zo širokej škály materiálov
bude možné prezentovať súčasný
stav dosiahnutých výsledkov a podnecovať záujemcov k implementácii a využitiu výhod, ktoré poskytuje
táto technológia v porovnaní s komerčnými metódami zvárania, do
vlastnej výroby. Pokusné zvary overili vlastnosti zariadenia a dosiahli sa
požadované zvarové spoje. Skúšalo
sa najmä zváranie hliníkových zliatin, ocelí a heterogénnych materiálov a to v tvare plechov aj rúr. Dosiahnuté výsledky overili možnosť
zvárať oceľ o hrúbkach 10 mm z jednej strany a 20 mm obojstranne. Maximálna prítlačná sila tohto portálového zariadenia je 12 t.
Súčasný stav trecieho zvárania
s premiešaním poukazuje, že proces sa môže použiť na zváranie bežných uhlíkových a austenitických
nehrdzavejúcich ocelí hoci životnosť nástroja a jeho výrobné náklady, keďže materiál nástroja je tvrdý
a ťažko obrábateľný, sú istými obavami. Napriek tomu, že v procese
zvárania sa nevyskytuje tavenina,
niektoré práce zaznamenali prítomnosť mikroštruktúr formujúcich sa
pri nízkych transformačných teplotách [1]. Z toho vyplýva, že tepelný
príkon sa musí nevyhnutne kontrolovať. V uvedených smeroch sú riziká
spojené s výberom materiálu zváracieho nástroja a znalosťou o spôsobe určenia zváracích postupov tak,
aby sa dosiahlo priaznivej mikro-
172
Detail pracovného stola
štruktúry a mechanických vlastností. Presadzovanie technológie do
praxe sa odzrkadlí výrazne vyššou
kvalitou ochrany zdravia zvárača,
ochranou životného prostredia, vyššou kvalitou zváraných konštrukcií,
t. j. vyššou bezpečnosťou spotrebiteľa. Výroba veľkorozmerových konštrukcií bez deformácií reprezentuje
najnižšiu hladinu rizika, vychádzajúc
z údajov literatúry. Sme presvedčení,
že navrhnutý projekt je nízko rizikový
s veľkou šancou dosahovania dlhodobých výhod, obzvlášť, keď ho porovnáme s inými metódami zvárania.
Očakávame, že zaručená výroba
celistvých zvarov s vysokou kvalitou
prevedenia hlavne u tried ocelí s obtiažnou zvariteľnosťou, môžu mať
významný ekonomický prínos, a to
aj v prípade, že dosahované rýchlosti zvárania a životnosť nástroja
nie sú celkom ideálnymi ukazovateľmi technológie. Zvýšenie produktivity na úkor redukovaných opravá-
renských prác po zváraní zaručene
zníži finálne ceny konštrukcií.
Len na upresnenie dodajme, že trecie
zváranie s premiešaním (FSW – Friction stir welding) patrí medzi technológie v ktorých sa zvarový spoj formuje
v pevnom stave za zvýšených teplôt
spájaných materiálov, t. j. bez ich natavenia. Z tejto podstaty sa odvíja celý
rad výhod v porovnaní s konvenčnými
spôsobmi zvárania. Na začiatku bola
technológia predurčená na zváranie
kovov s dostatočnou plasticitou ako je
napr. Al a jeho zliatiny. Od roku 1999
sa záujem rozširuje aj na ďalšie kovové materiály s vyššou teplotou tavenia
akými sú ocele, titán, atď. [2]
Sumarizácia výhod v porovnaní
s konvenčnými technológiami:
– nízky tepelný príkon a z toho vyplývajúce nízke zvyškové napätia
dovoľujú výrobu presných zvarkov bez ďalšej technologickej
operácie akou je napr. rovnanie,
ohýbanie, atď.,
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 7-8 / 2 0 1 1
I N FO R M Á CI E V Ú Z – P I S R
– z titulu nízkych tepelných príkonov je eliminovaná citlivosť k studenej praskavosti (absorpcia H2
a náchylnosť na formovanie tvrdých štruktúr je minimálna), tzn.
zváranie bez nutnosti predhrevu
a tepelného spracovania po zváraní ocelí,
– citlivosť k horúcej praskavosti je
eliminovaná, keďže v oblasti zvaru nie je prítomná tavenina,
– formovanie jemnozrnnej mikroštruktúry v oblasti zvaru vedúce
k zvýšeným mechanickým vlastnostiam zvarových spojov,
– zváranie bez prídavného materiálu,
– zváranie prebieha bez rozstrekov,
škodlivého žiarenia a výparov zvárania, bez ochranného plynu iba
v prípade zvárania Al, Cu a ich zliatin, tzn. vysoká miera bezpečnosti, šetrný prístup k životnému prostrediu a zdraviu pracovnej sily,
– minimálne nároky na prípravu
a čistotu zváracích hrán,
– jednoduchá obsluha zváracieho
zariadenia; po optimalizovaní parametrov zvárania sa dosahuje
vysoká úroveň reprodukcie zvarov s vlastnosťami v úzkom rozptylovom pásme, tzn. znížené nároky na zručnosť zvárača,
– zaradenie technológie do výrobného procesu je jednoduchšie ako
v prípade iných metód zvárania [2].
Značné úspechy dosiahnuté zváraním nízkotaviteľných materiálov,
napr. v prípade zvárania Al a jeho
zliatin:
– technológia umožňuje zvárať Al-zliatiny triedy 2xxx a 7xxx,
– zvarové spoje dosahujú 80 – 95 %
pevnosti základného materiálu,
– možnosť zvárania heterogénnych
materiálov, napr. Al-Cu [3]
sú hnacou silou využiť potenciál
technológie na zváranie materiálov
s vyššou teplotou tavenia akými sú
ocele. Extra zaujímavé bude zváranie ocelí s obmedzovanou (limitovanou) zvariteľnosťou ako napr. žiarupevné martenzitické ocele (9 až
12 % Cr) bežne používané v energetickom priemysle, u ktorých sa vyžaduje predhrev pred zváraním [4].
Obmedzenú zvariteľnosť budú mať
tiež progresívne materiály ako sú
napr. ultra-jemnozrnné vysokopevné ocele, TRIP ocele, IF (intersticial
free) a dvojfázové ocele. Vývoj týchto materiálov vychádza z celosvetovej potreby vyrábať ľahké konštrukcie dopravných vozidiel spôsobom
použitia materiálov s tenšou hrúbkou
steny a zvýšenou pevnosťou. Týmto
spôsobom sa dosiahne enormných
úspor spotreby pohonných látok
s čím sú spojené finančné úspory
s pozitívnym enviromentálnym následkom znižovania emisií najmä
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 7 -8 /2 0 1 1
Zariadenie GANTRY FSW-LM-060 na zváranie metódou trecieho zvárania s premiešaním
Zváranie bežnej ocele s hrúbkou 2 mm
173
Frikčné zváranie s premiešaním – nová metóda zvárania vo VÚZ – PI SR
Výsledný zvar bežnej ocele s hrúbkou 5 mm
Rôzne skúšobné zvary hliníkových zliatin
lasti na Slovensku sú na úrovni bodového zvárania hliníkov, alebo len
čisto teoretické práce sumarizujúce
celosvetové trendy v tejto oblasti.
Skúšobný zvar rúry priemeru 273 mm s hrúbkou steny 10 mm
množstva CO2 v atmosfére. Vo všeobecnosti zváraním vysokopevných
ocelí tavnými spôsobmi dochádza
k výraznému zhoršeniu pevnostných
vlastností v TOO zvarových spojov a následne oslabeniu celej konštrukcie. Naopak trecím zváraním
s premiešaním bude tento pokles
pevnosti minimálny [5 – 7]. Týmto
chceme poukázať, že vývoj v oblasti materiálov si nevyhnutne vyžaduje
vývoj v oblasti technológie zvárania.
Trecie zváranie s premiešaním je potenciálna metóda zvárania vysokopevných a progresívnych materiálov
s rôznym účelom použitia.
Zvariteľnosť hliníkov najpevnejšej
triedy 7xxx sa úspešne prekonala.
Týmto sa otvára obrovská možnosť
nahradiť v konštrukciách oceľ za hli-
174
ník s porovnateľnou pevnosťou. Opäť
sa dosiahne enormných hmotnostných úspor konštrukcie, čo má v konečnom dôsledku dopad na úsporu
finančných nákladov o čiastku, ktorá zodpovedá menšej spotrebe pohonných hmôt vozidla alebo o čiastku zodpovedajúcu menším nárokom
na záťaž a zložitosť podporných zariadení pomocou ktorých sa montáž
konštrukcie realizuje [8, 9].
Od prvého úspešného uvedenia technológie do verejnej a komerčnej sféry
v roku 1991 až po súčasnosť oficiálne
s touto inovatívnou metódou zvárania
pracuje 163 organizácií. Ide o dynamicky sa vyvíjajúcu technológiu čomu
nasvedčuje zväčšujúci sa okruh jej
aplikovateľnosti [8]. Na druhej strane
experimentálne výsledky v tejto ob-
Literatúra:
[1] Johnson, R. – dos Santos, J. F. –
Magnoasco, M.: Mechanical properties
of friction stir welded S355 C-Mn steel
plates, 4th Interntational Friction Stir
Welding Symposium, Park City, USA,
May 2003
[2] Friction stir welding at TWI: http://www.
twi.co.uk/content/fswproc.html
[3] Friction stir welding at TWI: http://www.
twi.co.uk/content/propertiesFSW_
review.pdf
[4] Thomas, W. M. – Threadgill, P. L. –
Nicholas, E. D.: Feasibility of friction
stir welding steel. Science and
Technology of Welding and Joining.
Vol. 4, No. 6, 1999, s. 1362 – 1718
[5] Fujii, H. a kol.: Friction stir welding of
ultrafine grained intersticial free steels,
Material Transaction, Vol. 47, No. 1,
2006, s. 239 – 242
[6] Ueji, R. – Fujii, H. a kol.: Friction stir
welding of ultrafine greained plain lowcarbon steel formed by the martensite
process
[7] Fujii, H. – Cui Ling a kol.: Friction stir
welding of carbon steel
[8] Lahti, K.: FSW – possibilities in
shipbuilding, Svetsaren – the ESAB
welding and cutting journal, Vol. 58,
No.1, 2003, s. 6 – 8
[9] Perrett, J. G. – Martin, J. – Threadgill,
P. L. – Ahmed, M. M. Z.: Recent
development in friction stir welding of
thick seciton aluminium alloys, 6th
World congress, Aluminium two
thousand, Florence, Italy, s.13 – 17
Ing. Peter Zifčák, PhD.
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 7-8 / 2 0 1 1
A KC I E
64. výročné zasadnutie Medzinárodného
zváračského inštitútu (IIW) – Chennai,
India, 17. – 22. júl 2011
Výročné zasadnutie Medzinárodného zváračského inštitútu (IIW) sa tohto roku
konalo 17. – 22. júla 2011 v hoteloch Royal Meridien a Hilton v Chennai,
India. Prvýkrát v histórii IIW sa táto prestížna udalosť konala na indickom
subkontinente. Vysoká účasť z predchádzajúcich rokov bola zachovaná,
o čom svedčí aj celkový počet 869 účastníkov zo 46 krajín sveta.
Na 64. výročnom zasadaní IIW 2011 sa zúčastnilo celkom 439 delegátov a expertov, 55 sprevádzajúcich osôb
a 26 študentov, ako aj 14 „mladých profesionálov IIW“ zo
všetkých štyroch svetadielov. Ďalších 335 účastníkov sa
zúčastnilo medzinárodnej konferencie.
Výročné zasadnutie sa začalo zasadnutím Valného
zhromaždenia 17. júla 2011. V rámci programu boli prijaté dve nové členské krajiny, a to Peru, zastúpené organi-
lení Luca Costa z Talianska a Chris Eady z Veľkej Británie.
Skončilo funkčné obdobie riaditeľov Germána Hernándeza zo Španielska a Prof. Konstantina Juščenka
z Ukrajiny a na ich miesto boli zvolení Gary B. Marquis
z Fínska a Klaus Middeldorf z Nemecka.
Skončilo funkčné obdobie predsedu Technického výboru Christopha S. Wiesnera z Veľkej Británie a na jeho
miesto bol zvolený Gary B. Marquis z Fínska.
Otvárací ceremoniál zasadnutia IIW
záciou Pontificia Universidad Católica del Perú z pozície
hlavného člena a spoločnosťou Soldexa a Kazachstan,
zastúpený organizáciou Karaganda State Technical University ako hlavného člena a spoločnosťou Kazakhstan
Welding Association (Kazweld). Tým sa počet členských
krajín IIW rozrástol na 55.
V Českej republike sa zmenil hlavný člen. Pôvodného
hlavného člena, Českú svářečskú společnost nahradila Česká svářečská společnost – ANB. Za Vietnam bola
prijatá Vietnamská zváračská spoločnosť a za Rumunsko Rumunská zváračská spoločnosť. Talianska organizácia Registro Italiano Navale (RINA) z IIW vystúpila.
Valné zhromaždenie schválilo obnovenie Rady riaditeľov nasledovne:
Funkčné obdobie Prof. Prof. h.c. Dr.-Ing. Ulricha Diltheya
(Nemecko) skončilo a Valné zhromaždenie zvolilo Dr.
Baldeva Raja z Indie za nového prezidenta IIW na funkčné obdobie v rokoch 2011 – 2014.
Funkčné obdobie Dr. Damiana J. Koteckiho z USA ako
pokladníka bolo predĺžené o ďalšie tri roky.
Funkčné obdobie Prof. Bruna de Meestera z Belgicka a Dr.
Baldeva Raja z Indie skončilo. Za podpredsedov boli zvoZ VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 7 -8 /2 0 1 1
175
64. výročné zasadnutie Medzinárodného zváračského inštitútu (IIW)
– Chennai, India, 17. – 22. júl 2011
Zasadnutia pracovných skupín sa konali od 18. do 21.
júla 2011. Za Slovenskú republiku sa jednotlivých pracovných skupín za obe členské organizácie zúčastnili
nasledovní delegáti a experti:
– Peter Klamo – delegát Valného zhromaždenia, delegát IAB, skupiny A a skupiny B, člen SG- RES, expert
komisie XIV,
– Peter Bernasovský – delegát komisie IX, expert komisie II – C, IX – H a XI – E,
– Peter Brziak – delegát komisie X a XI, expert komisie
IX a IX – C,
– Ľuboš Mráz – delegát komisie VI a XIV, expert komisie
IX a člen WG – STAND.
V priebehu zasadnutí pracovných skupín boli zvolení
noví, resp. opätovne zvolení, predsedovia v nasledovných komisiách:
Účasť slovenskej delegácie v plenárnej sekcii – Ing. P. Klamo a Ing.
Ľ. Mráz, PhD.
Skončilo funkčné obdobie predsedu Medzinárodnej autorizačnej rady (International Authorization Board – IAB)
Germána Hernándeza zo Španielska a na jeho miesto
bol zvolený Ulrich Dilthey z Nemecka.
Odstupujúci IIW prezident Ulrich Dilthey poďakoval tým,
ktorí opúšťajú Radu riaditeľov za ich príspevok a privítal
všetkých novozvolených členov.
Valného zhromaždenia IIW sa v zmysle dohody medzi Výskumným ústavom zváračským – Priemyselným
inštitútom SR (VÚZ – PI SR) a Slovenskou zváračskou
spoločnosťou (SZS) za Slovenskú republiku zúčastnili Ing. Peter Klamo, generálny riaditeľ VÚZ – PI SR
a Ing. Ľuboš Mráz, PhD.
Odborný program IIW sa oficiálne začal otváracím ceremoniálom 17. júla 2011 v Madraskej sále hotela Royal
Méridien Hotel. Večerný program uviedli invokačnou
piesňou 3 žiačky, za ktorými nasledovalo symbolické zapálenie piatich knôtových lámp. Tento indický rituál je určený na dosiahnutie priaznivých výsledkov
a úspechu.
Valné zhromaždenie privítal predseda Národného organizačného výboru a tiež prezident Indického inštitútu zvárania R. Ravi. Zasadanie oficiálne otvoril prezident
IIW Ulrich Dilthey.
Publikum neskôr oslovil Dr. V. Krishnamurty, Predseda
Národnej rady konkurencieschopnosti výroby (NMCC)
v Indii, ktorý zároveň získal ocenenie Indického inštitútu
zvárania za celoživotný úspech.
Otvárací ceremoniál pokračoval odovzdávaním cien
a ocenení IIW za rok 2010:
Cenu Henryho Granjona získali:
– v kategórii A Prabu Manoharan (Francúzsko),
– v kategórii B Dipl.-Ing. Arne Kromm (Nemecko),
– v kategórii C Dr. Xiancheng Zhang (Čína).
Cenu Yoshiakiho Aratu získal Masao Toyoda (Japonsko).
Cenu Heinza Sossenheimera za softwarovú inováciu
získal Carl J. Peters (Spojené štáty americké).
Thomasovu medailu získal Rainer Zwätz (Nemecko).
Cenu Arthura Smitha udelili Martinovi Pragerovi (Spojené štáty americké).
Cenu Jevgenija Patona udelili Wolfgangovi Frickemu
(Nemecko).
Po slávnostnom odovzdaní cien nasledovalo predstavenie tradičného indického tanečného umenia s názvom
India – včera, dnes a navždy uvádzajúca sedem segmentov klasických, ľudových a súčasných tanečných
predstavení z rôznych oblastí Indie.
176
Dr. Baldev Raj z Indie a Prof. Prof. h. c. Dr.-Ing. Ulricha Dilthey z
Nemecka
– Komisia I Tepelné delenie a naváranie (Thermal Cutting and Surfacing) – Prof. Veli Kujanpää z Fínska bol
opätovne zvolený na druhé funkčné obdobie.
– Komisia III Odporové zváranie, zváranie v tuhom stave a príbuzné procesy (Resistance Welding, Solid State Welding and Allied Joining Processes) – Dr. Miro
Uran zo Slovinska bol opätovne zvolený na druhé
funkčné obdobie.
– Komisia IV Procesy využívajúce koncentrované energie (Power Beam Processes) – Jens Klaestrup Kristensen z Dánska bol zvolený prvýkrát, keď nahradil
Ernesta D. Leverta z USA.
– Komisia V NDT a zabezpečenie kvality zváraných výrobkov (NDT and Quality Assurance of Welded Products) – Philippe Benoist z Francúzska bol opätovne
zvolený na druhé funkčné obdobie.
– Komisia VI Terminológia (Terminology) – Dr. H.
Glenn Ziegenfuss z USA bol zvolený prvýkrát a nahradil Dietmara Rippegathera z Nemecka, ktorý
ukončil tri po sebe nasledujúce funkčné obdobia,
Sheila Thomasová bola opätovne zvolená za podpredsedkyňu.
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 7-8 / 2 0 1 1
A KC I E
– Komisia IX Správanie sa kovov vystavených zváraniu
(Behaviour of Metals Subjected to Welding) – Prof. Dr.-Ing. Thomas Böllinghaus z Nemecka bol opätovne
zvolený na tretie funkčné obdobie.
– Komisia XII Oblúkové spôsoby zvárania a výrobné
systémy (Arc welding Processes and Production Systems) – Prof. John Norrish z Austrálie bol zvolený za
podpredsedu.
– Komisia XVII Spájkovanie a difúzne spájanie (Brazing,
Soldering and Diffusion Bonding) – Dr. Warren Miglietti z USA bol opätovne zvolený na druhé funkčné obdobie.
– SC-AUTO Zvláštny výbor (Select Committee – Automotive and Road Transport) – Univ. Prof. Dr.-Ing. Michael Rethmeier z Nemecka bol opätovne zvolený na
druhé funkčné obdobie.
– SC-SHIP Zvláštny výbor (Select Committee – Shipbuilding) – Mr. Harold Sadler z USA bol navrhnutý,
aby nahradil zosnulého pána Richarda Boekholta zo
Španielska.
– SG-212 Zvláštny výbor (Study Group – The Physics of
Welding) – Prof. Dr.-Eng. Yoshinori Hirata z Japonska
bol opätovne zvolený na tretie funkčné obdobie.
– IAB-Group A Vzdelávanie, školenia a kvalifikácie
(Education, Training and Qualification) – Henk J. M.
Bodt z Holandska bol prvýkrát zvolený, nahradil pána
Christiana Ahrensa z Nemecka.
– IAB-Group B Implementácia a autorizácia (Implementation and Authorization) – Dr. Stefano Morra z Talianska bol prvýkrát zvolený, nahradil pána Jamesa Guilda z Južnej Afriky.
Experti a delegáti pracovných skupín IIW prijali spolu
133 rozhodnutí, vrátane odporúčaní na publikovanie 77
dokumentov v časopise IIW Welding in the World.
Bolo dohodnuté, že oficiálny názov Komisie I sa zmenil
z pôvodného názvu Tepelné rezanie a príbuzné procesy
(Thermal Cutting and Allied Processes) na Tepelné rezanie a naváranie (Thermal Cutting and Surfacing).
Medzinárodná konferencia IIW pod názvom Globálne
trendy v technológii spájania, rezania a povrchovej
úpravy (Global Trends in Joining, Cutting and Surfacing
Technology) sa konala 21. a 22. júla 2011 v Obchodnom
centre (Chennai Trade Center). Začala sa tzv. Portevinovou prednáškou, Vývoj technológie zvárania a navárania pre program indického rýchleho reaktora (Development of Science-based Technology of Welding and
Hardfacing for Indian Fast Reactor Program), ktorú predniesol nastupujúci prezident IIW, Dr. Baldev Raj.
Portevinovu plaketu odovzdal autorovi prednášky Abdelkrim Chehaibou, vedúci francúzskej delegácie.
Na konferencii účastníci predniesli 113 prednášok v 24
sekciách, vrátane prezentácií 21 pozvanými prednášateľmi a bolo vystavených 28 posterov.
Slovenskí delegáti na konferencii prezentovali nasledovné dokumenty:
– P. Bernasovský, P. Mráz, R. Kostuň: Laserová ablácia
Al-Si pokovenia a zváranie ultra-vysokopevných ocelí
výstrižkov,
– P. Brziak, P. Zifčák, P. Bernasovský, Ľ. Mráz: Diagnostika raného poškodenia ORL rúr prevádzkovaných
v petrochemickom priemysle pomocou Eddy current.
Ako je každoročným zvykom, aj toho roku boli udelené
pamätné plakety tým delegátom a expertom pracovných
skupín, ktorí významne prispeli k aktivitám IIW a zúčastnili sa 10-, 20- a 30-tich výročných zasadnutí IIW. Boli
udelené 2 plakety za účasť na desiatich výročných zaZ VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 7 -8 /2 0 1 1
sadnutiach IIW a 2 plakety za účasť na dvadsiatich výročných zasadnutiach IIW.
Prvýkrát v histórii IIW bola pamätná plaketa udelená
za účasť na 40-tich výročných zasadnutiach jednému
z podpredsedov IIW, Ray W. Shookovi zo Spojených štátov amerických.
V priebehu slávnostného galavečera, ktorý sa konal 20.
júla 2011 v Obchodnom centre, R. Ravi, predseda Indického organizačného výboru, oficiálne odovzdal vlajku
IIW Damianovi J. Koteckimu a Thomasovi M. Mustaleskimu, organizátorom 65. výročného zasadnutia a Medzinárodnej konferencie, ktorá sa bude konať v coloradskom Denveri, v USA, 8. – 13. júla 2012.
Budúce výročné zasadnutia sa uskutočnia nasledovne:
2012 USA (Denver, Colorado)
8. – 13. júla
2013 Nemecko (Essen)
11. – 17. septembra
2014 Kórea (Jeju Island)
13. – 18. júla
2015 Fínsko (Helsinki)
28. júna – 3. júla
Budúce medzinárodné kongresy
mínoch:
2011 Austrália (Cairns)
2011 Turecko (Antalya)
2012 Mexiko (Saltillo)
2012 Južná Afrika
(Johannesburg)
2013 Singapúr
2014 India (Kolkata)
sa uskutočnia v ter25. – 27. september
24. – 25. október
september
október
8. – 10. júla
Ing. Viera Hornigová
Chrám Kapaleeshwarar v Chennai
Le Royal Méridien Hotel Chennai
177
Odhalenie plakety profesora Jozefa Čabelku
v rodnom Holíči
Stredná odborná škola (SOŠ) v Holíči zmenila meno. Od 5. septembra nesie
čestný názov SOŠ Jozefa Čabelku. Prihlásila sa tak k odkazu významného
holíčskeho rodáka, popredného vedca, vysokoškolského pedagóga, akademika
SAV, člena korešpondenta ČSAV, zakladateľa a prvého riaditeľa Výskumného
ústavu zváračského.
Na slávnostnom otvorení nového školského roka 2011/2012, počas ktorého bola odhalená plaketa
profesora Jozefa Čabelku za účasti predsedu Trnavského samosprávneho kraja Tibora Mikuša, sa zúčastnili aj podpredseda Trnavského
samosprávneho kraja (TTSK), primátor mesta Holíč, Zdenko Čambal, generálny riaditeľ Výskumného
ústavu zváračského – Priemyselného inštitútu SR, Peter Klamo a dvaja žiaci profesora Čabelku – rektor
Vysokej školy v Sládkovičove, Karol
Polák, a dekan Materiálovotechnologickej fakulty Slovenskej technickej
univerzity v Trnave, Oliver Moravčík.
Predseda TTSK Tibor Mikuš vyzdvihol v príhovore žiakom aj iný, ako len
pracovný rozmer života tohto vedca
Rodný dom profesora Jozefa Čabelku v Holíči
Zľava: Dušan Čabelka (syn prof. J. Čabelku), primátor mesta Holíč Zdenko Čambal, riaditeľ SOŠ Jozefa Čabelku Marián Honza, prednosta Obvodného
úradu Senica Štefan Huťťa, predseda Trnavského samosprávneho kraja Tibor Mikuš
178
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 7-8 / 2 0 1 1
A KC I E
SOŠ Jozefa Čabelku
V pôvodne poľnohospodárskej škole sa
začalo vyučovať v roku 1923, v súčasnosti teda existuje už takmer 90 rokov.
Škola okrem vzdelávania študentov poskytovala aj poradenskú činnosť pre roľníkov a organizovala rôzne prednášky
a kurzy. Postupne usporadúvala výstavy,
rozširovala okruh odborov od pestovateľsko-chovateľského aj na mechanizačný a ekonomický, neskôr na manažment regionálneho cestovného ruchu a ďalšie. V súčasnosti sa v škole pripravujú študenti v rámci odborov: Ekonomika pôdohospodárstva, Manažment regionálneho
cestovného ruchu, Sociálno-výchovný pracovník, Tlačiar na polygrafických strojoch a v školskom roku 2012/2013 chystá škola rozšírenie
ponuky o študijný odbor zameraný na životné prostredie.
Jeden zo zrekonštruovaných priestorov areálu zámku – vínna pivnica
Odhaľovanie pamätnej tabule prof. J. Čabelku na budove školy
Holíčsky zámok a okolie
– „nech je nám príkladom, že človek aj zo skromných
pomerov sa môže vlastným úsilím a rozvíjaním talentu
stať odborníkom, ktorý je uznávaný nielen v našich podmienkach, ale aj vo svetovom meradle.“ Študentom poprial aj pocit hrdosti, že ich škola môže niesť meno takejto významnej osobnosti. Prítomní potom v ekoparku
školy zasadili lipu, ktorá ponesie meno tohto nielen významného zváračského odborníka, ale aj človeka. Následne sa všetci zúčastnení premiestnili do zrekonštruovanej časti areálu holíčskeho zámku – vínnej pivnice,
kde ich čakalo občerstvenie a zároveň mohli vidieť príklad toho, že kultúrne pamiatky u nás nemusia chátrať,
ale dajú sa aj zmysluplne využiť, napríklad – alebo skôr
predovšetkým, na cestovný ruch.
Ing. Tibor Zajíc
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 7 -8 /2 0 1 1
Zámok v Holíči
Jeho najstaršie časti sa datujú do konca 12. storočia a strategická poloha na obchodnej ceste spájajúcej Čechy a Uhorsko mu zaručila neutíchajúci politický i vojenský záujem. Bojoval oň Matúš Čák Trenčiansky, vlastnil ho Stibor zo Stiboríc a keď sa predajom dostal do
rúk manžela cisárovnej Márie Terézie, Františka Lotrinského, stal sa
majetkom a letným sídlom Habsburgovcov, ktorým zostal až do roku
1918. Vzácnym interiérovým prvkom v ňom je tzv. Čínska sála s koženými maľovanými tapetami, exteriérovým zase hviezdicové opevnenie
s nárožnými bastiónmi budovanými na obranu proti Turkom. Súčasťou areálu je aj budova niekdajšej manufaktúry, ktorú nechal v polovici
18. storočia postaviť František Lotrinský. Vyrábala sa v nej keramika –
fajansa, známa v celej Európe. Od roku 1970 je zámok národnou kultúrnou pamiatkou a čaká na svoju rekonštrukciu.
179
Konferencia Príklady dobrej praxe
výskumnej spolupráce akademickej
a priemyselnej sféry
V priestoroch Centra vedecko-technických informácií SR v Bratislave
sa 14. septembra 2011 uskutočnila konferencia Príklady dobrej praxe
výskumnej spolupráce akademickej a priemyselnej sféry. Organizovala ju
Slovenská obchodná a priemyselná komora (SOPK, Sekcia výskumu a vývoja)
ako partner projektu Enterprise Europe Network v spolupráci s Výskumným
ústavom zváračským – Priemyselným inštitútom SR a s Centrom vedeckotechnických informácií SR v Bratislave.
Motivácia k spolupráci
Cieľom tejto konferencie bolo motivovať podniky k spolupráci vo výskume s výskumnými organizáciami a povzbudiť ich k účasti na
výskumných projektoch prostredníctvom príkladov dobrej praxe
a praktických informácií od organizácií, ktoré sa už na realizácii takýchto projektov podieľajú.
Prednášky začali všeobecnou časťou, počas ktorej odzneli viaceré
strategické informácie zamerané na
podporu výskumu a vývoja všeobecne (stratégia Fénix), informácie o finančnej podpore spolupráce v rámci
výskumno-vývojových centier (Operačný program Výskum a vývoj) a informácie týkajúce sa podpory medzinárodnej spolupráce vo výskume
a vývoji a príslušnej národnej infraštruktúry (Enterprise Europe Network,
Národná infraštruktúra pre podporu
transferu technológií).
Ing. Juraj Paľa, riaditeľ útvaru EÚ Slovenskej obchodnej a priemyselnej
komory najprv predstavil možnosti
siete Enterprise Europe Network na
podporu medzinárodnej spolupráce malých a stredných podnikateľov
(MSP) v oblasti podnikania, inovácií a technológií a výskumu a vývoja. Následne príspevok na tému
systému národnej podpory transferu poznatkov nadobudnutých výskumno-vývojovou činnosťou do
hospodárskej a spoločenskej praxe
– Národná infraštruktúra pre podporu transferu technológií na Slovensku (NITT SK) – predniesol vedúci
Odboru transferu technológií CVTI
SR, Mgr. Miroslav Kubiš. Úvodnú
časť uzavrel poradca ministra školstva, doc. RNDr. Peter Mederly, CSc.,
180
Generálny riaditeľ VÚZ – PI SR, Ing. Peter Klamo, otvára konferenciu
Každý príspevok sprevádzala živá diskusia
s témou Prečo má štát podporovať
výskum a vývoj, v ktorej predstavil Aktualizáciu dlhodobého zámeru
štátnej vednej a technickej politiky
do roku 2015. Jej mottom je, že „po-
litika financovania výskumu a vývoja štátom nesmie mať charakter poskytovania sociálnych dávok, musí
to byť alokácia zdrojov zameraná na
výsledok“.
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 7-8 / 2 0 1 1
A KC I E
lov pre energetické zariadenia budúcnosti. Dôraz v týchto príkladoch
bol kladený najmä na osobnú skúsenosť prezentujúcich s projektmi
7. RP, ktoré sú na Slovensku ešte
stále pomerne vzácne, ale zároveň predstavujú významný zdroj finančných prostriedkov na výskum
a spoluprácu na medzinárodnej
úrovni na projektoch, ktoré sú na
hranici výskumného a technologického poznania súčasnosti.
Bc. Anna Hambálková
vedúca Úseku projektového
manažmentu
Množstvo účastníkov odzrkadlilo záujem o danú problematiku
Príklady dobrej praxe
Počas bloku I. boli prezentované
praktické skúsenosti s riadením
a riešením projektov zo strany rôznych podnikov, ktoré implementujú projekty v rámci Operačného
programu Výskum a vývoj (OPVaV)
v spolupráci s výskumnými organizáciami. Za poskytovateľa finančných prostriedkov zo štrukturálnych
fondov, Ing. Katarína Kellenbergerová, riaditeľka Sekcie implementácie OPVaV z Agentúry Ministerstva školstva, vedy, výskumu
a športu (MŠVVaŠ) pre Štrukturálne fondy EÚ v rámci prednášky
Podpora výskumno-vývojových
centier z OPVaV predstavila možnosti financovania projektov spolupráce výskumnej a podnikateľskej
sféry spolu s mnohými praktickými
radami a upozorneniami, týkajúcimi
sa prípravy a implementácie projektov. S príkladmi dobrej praxe následne vystúpili: Dr. Ing. František
Simančík, riaditeľ Ústavu materiálov
a mechaniky strojov SAV (ÚMMS
SAV) s prezentáciou Od výbuchu
k sériovej výrobe komponentov pre
BMW – spolupráca ÚMMS SAV so
SAPA Profily, a. s., Žiar nad Hronom
v oblasti vývoja lisovaných profilov
z práškového hliníka. Ing. Peter Brziak, PhD., riaditeľ divízie výskumu
a vývoja Výskumného ústavu zváračského – Priemyselného inštitútu SR vystúpil s príspevkom Vďaka
štrukturálnym fondom Slovensko na
špici aplikovaného výskumu v oblasti materiálov pre ultrasuperkritické zariadenia klasických elektrární.
Mgr. Dušan Kočický prezentoval za
firmu ESPRIT, spol. s r. o., Banská
Štiavnica, projekt Integrovaný systém pre simuláciu odtokových procesov. Ing. Jana Sedláková predstavila projekt Priemyselný výskum
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 7 -8 /2 0 1 1
nových liečiv na báze rekombinantných proteínov, na ktorom sa podieľala firma hameln rds, a.s., Modra, Ing. Jozef Šesták, CSc., riaditeľ
VÚTCH-CHEMITEX, spol. s r. o., informoval o projekte Inteligentné textílie. Išlo o projekt výskumnej spolupráce medzi VÚTCH-CHEMITEX,
spol. s r. o., Žilina a Elektrotechnickou fakultou Žilinskej univerzity v Žiline.
Siedmy rámcový program
V rámci uvedených prezentácií boli
nastolené a diskutované konkrétne
problémy, ktoré súvisia s riešením
a riadením projektov OPVaV a zároveň prínosy, ktoré tieto projekty jednotlivým subjektom priniesli.
Počas II. bloku konferencie odzneli strategické informácie o možnosti
účasti slovenských inštitúcií v Siedmom rámcovom programe (7. RP),
ktorý je hlavným nástrojom EÚ na
podporu výskumu, vývoja a technologického rozvoja. Za národný
kontaktný bod pre Siedmy rámcový
program, oblasť NMP (nanomateriály, nové materiály, výrobné technológie) prednášal na tému Postavenie Slovenska v 7. RP EÚ RNDr.
Dušan Janičkovič, ktorý predstavil
(nevyužité) možnosti účasti slovenských subjektov na 7. RP.
Nasledovali príklady dobrej praxe
inštitúcií, ktoré projekty 7. RP implementujú, či už ako členovia medzinárodných konzorcií alebo ako
jeho koordinátori. Prednášali: Ing.
Daniela Pavlanská na tému Ako na
financovanie inovácií v FP7 z firmy
ARDACO, a. s., Bratislava, Dr. Ing.
František Simančík z ÚMMS SAV
na tému Netreba sa báť koordinácie
projektu 7. RP! a Ing. Peter Brziak,
PhD., z VÚZ – PI SR o projekte Demonštrácia žiarupevných materiá-
Prednáša Ing. Katarína Kellenbergerová,
riaditeľka Sekcie implementácie OPVaV
z Agentúry MŠVVaŠ pre Štrukturálne fondy EÚ
Prednáša Ing. Peter Brziak, PhD., riaditeľ Divízie
výskumu a vývoja vo VÚZ – PI SR
181
Národné dni zvárania 2011
Výskumný ústav zváračský – Priemyselný inštitút SR Bratislava usporiadal v dňoch 12. až 14. októbra
2011 v Piešťanoch v hoteli Sĺňava 3.
ročník Národných dní zvárania. Konferencie sa zúčastnilo 52 účastníkov
a bolo prednesených 18 príspevkov.
Konferenciu otvoril svojim príhovorom generálny riaditeľ VÚZ – PI SR,
Ing. Peter Klamo, vzápätí po ňom
predniesol prvý príspevok Ing. Peter Brziak, PhD., z VÚZ – PI SR na
tému Aplikácia viacerých NDT metód pri hodnotení prevádzkového
poškodenia odstredivo liatych rúr
prevádzkovaných v reformingových
systémoch. V príspevku sa zaoberal
správaním sa odstredivo liatych rúr
prevádzkovaných vo viacerých kombináciách tlaku, teploty a pracovných médií a definoval hlavné degradačné mechanizmy odstredivo
liatych rúr pracujúcich vo vybraných
petrochemických procesoch pri vysokých teplotách. Druhý príspevok
na tému Off-line programovanie robotov pri zváraní a naváraní prezentoval Jiří Netopil z firmy SONETECH
s. r. o. Zlín z Českej republiky, v ktorom ukázal, ako jednoducho sa dajú
programovať roboty pomocou simulácií, ktoré vopred odhalia problémy,
ktoré by mohli nastať v praxi. Veľmi
zaujímavú prezentáciu predniesol
Ing. Peter Brziak, PhD., z VÚZ – PI
SR o trecom zváraní s premiešaním,
v ktorej predstavil aj nové laboratórium vo VÚZ – PI SR, zaoberajúce
sa týmto spôsobom zvárania a poznamenal, že v súčasnosti prebiehajú skúšky na zváranie nielen hliníka ale aj ocelí. O virtuálnej realite
vo vzdelávaní zváračov prednášal
Ing. Ľuboš Mráz, PhD., z VÚZ – PI
SR. Hovoril o možnostiach využitia
trenažérov na vzdelávanie zváračov
v praxi, hlavne však vo zváračských
a stredných školách.
Daniela Širáňová zo Slovenskej obchodnej a priemyselnej komory
v Bratislave predstavila projekt Enterprise Europe Network, ktorý ponúka
podporu medzinárodnej spolupráce
malých a stredných podnikov v oblasti podnikania, inovácií, technológií, vedy a výskumu. O postavení
zváračského dozoru v súčasných výrobných firmách hovoril v ďalšom príspevku doc. Ing. Július Hudák, PhD.,
zo ŽOS Trnava, a. s. Poukázal hlavne
na to, že koordinátor zvárania nemá
ovládať len problematiku zvárania po
technologickej stránke, ale musí byť
súčasne aj manažérom a kontrolórom, čo v praxi nie je jednoduché.
182
Pohľad na plénum, prednáša Ing. Beáta Machová, riaditeľka Divízie vzdelávania vo VÚZ – PI SR
Počas konferencie sa predstavila firma JKBOZ s. r. o. z Prievidze s novinkami z oblasti osobných ochranných
pracovných pomôcok, ktoré sa používajú pri zváraní. Renovačné centrum zvárania laserom, ako spoločné pracovisko firmy Blumenbecker
a VÚZ – PI SR, predstavil Ing. Bohumil
Filo z firmy BLUMENBECKER SLOVAKIA, s. r. o., Bratislava. Veľmi zaujímavú prednášku doplnenú fotkami
z praxe predniesol Ing. Marian Bartoš z firmy SAG ELV Slovensko a. s.,
na tému Mechanizované a robotizované spôsoby zvárania oceľových
výstuží. V prednáške zdôraznil zodpovednosť investora za kvalitu oceľových konštrukcií a dôležitosť prísnej
kontroly dodávateľov pre energetický
sektor. O skúsenostiach so zváraním
stavebných a podporných konštrukcií z výstužovej ocele na dostavbe 3.
a 4. bloku v Jadrovej elektrárni Mochovce sa podelil v prednáške Ing.
Peter Žúbor, PhD., z INWELD CONSULTING, s. r. o., Trnava. V príspevku poukázal na niektoré aspekty
súvisiace s výrobným, resp. montážnym, zváraním stavebných konštrukcií z výstužových betonárskych ocelí
na dostavbe JE Mochovce. Poukázal
tiež na to, že na základe ISO noriem
sa vyžadujú vyššie nároky nielen na
zváračský personál, ale aj koordinátorov zvárania, ktorí musia preukázať
v systéme kvality zvárania technickú znalosť o zváraní výstužovej ocele, zistiť a správne ohodnotiť nedokonalosti zvarových spojov, vykonávať
a vyhodnocovať kvalifikačné skúšky
zváračov.
Tému Špecifiká tepelného spracovania zvarových spojov tlakových
zariadení prezentoval doc. Ing. Jozef Pecha, CSc., zo spoločnosti
Generálny riaditeľ VÚZ – PI SR, Ing. Peter Klamo, s oceneným Ing. Marianom Bartošom
Energoinvest, a. s., Bratislava, pracovisko Mochovce. V prednáške sa
zameral na niektoré špecifiká tepelného spracovania zvarových spojov
z pohľadu súčasných predpisov pre
tlakové zariadenia. Keďže pracovníci obsluhujúci zariadenia na tepelné spracovanie (žíhači) majú veľkú
zodpovednosť za konečnú kvalitu
zvarových spojov, musia mať k tomu
príslušnú kvalifikáciu kompatibilnú
so stupňami zváračských kvalifikácii
v medzinárodnom meradle.
Praktické príklady nasadenia zváracích OTP robotov v technickej praxi predstavil Ing. Jozef Nagy z firmy
robotec, s. r. o., Sučany. Dve predZ VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 7-8 / 2 0 1 1
A KC I E
nášky prezentoval Ing. Peter Lakatoš, CSc. zo SÚTN Bratislava. Bližšie sa v nich zameral na nové normy
z oblasti mechanických skúšok
zvarov a z oblasti polôh zvárania.
O skúsenostiach zo vzdelávacieho
procesu a certifikácie osôb v katódovej ochrane hovoril Ing. Attila Tarcsi z VÚZ – PI SR Bratislava. V príspevku poznamenal, že životnosť
katódovou ochranou chránených
objektov sa účinne predlžuje, čo prináša nemalé ekonomické úspory
pre prevádzkovateľov potrubí, ktoré v konečnom dôsledku pociťuje i spotrebiteľ a tiež, že kurzy katódovej ochrany pomáhajú dosiahnuť
ešte vyššiu kvalitu odborníkov v tejto oblasti. O nových kvalifikačných
stupňoch pri vzdelávaní v systéme
EWF/IAB – tepelné spracovanie zvarových spojov a zváranie oceľových
výstuží hovoril v ďalšom príspevku
Ing. Jozef Hornig z VÚZ – PI SR Bratislava, ktorý sa zameral hlavne na
minimálne požiadavky na vzdelávanie, skúšanie a certifikáciu. V nadväznosti na predchádzajúcu prednášku Ing. Beáta Machová ozrejmila
bližšie vo svojom príspevku rozsahy,
spôsob skúšania a certifikáciu zváračov oceľových výstuží. Informácie
o nových slovenských technických
normách z oblasti zvárania a nedeštruktívneho skúšania vydané v období január 2011 až október 2011
podala Ing. Beáta Machová z VÚZ –
PI SR a touto prednáškou ukončila
odborný program konferencie.
Veľmi príjemnou súčasťou tohtoročných Národných dní zvárania 2011
sa stalo odovzdávanie ocenení niekoľkým účastníkom. Vladimír Duffek
z firmy Volkswagen, a. s., Bratislava bol Výskumným ústavom zváračským – Priemyselným inštitútom SR
ocenený za mimoriadne úsilie vo
vzdelávaní zváračského personálu,
ocenenie VÚZ – PI SR za prezentáciu odborných a vysoko podnetných
príspevkov z oblasti zvárania na konferenciách a kurzoch VÚZ – PI SR
získal Ing. Marian Bartoš a ocenenie časopisu Zváranie-Svařování autorovi za výrazný prínos pri transfere
nových odborných a praktických vedeckých poznatkov v oblasti zvárania získal doc. Ing. Jozef Pecha, PhD.
Oceneným srdečne blahoželáme.
Na základe vysokej miery spokojnosti účastníkov Národných dní
zvárania si Vás týmto dovoľujeme
pozvať na budúcoročný 4. ročník
Národných dní zvárania 2012. Na
stretnutie s Vami sa tešia pracovníci
VÚZ – PI SR Bratislava.
Ing. Beáta Machová
riaditeľka Divízie vzdelávania
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 7 -8 /2 0 1 1
Ing. Peter Klamo udeľuje ocenenie pánovi Vladimírovi Duffkovi
Prednáša Ing. Peter Brziak, PhD., riaditeľ Divízie výskumu a vývoja vo VÚZ – PI SR
Šéfredaktor časopisu Zváranie-Svařování, Ing. Tibor Zajíc, udeľuje ocenenie časopisu
doc. Ing. Jozefovi Pechovi, CSc.
183
Celoživotné vzdelávanie
koordinátorov zvárania
Európska únia je nesmierne dôležitá pre oblasť vzdelávania a odbornej prípravy
všetkých jej členov a jej cieľom je zabezpečenie vzdelania pre všetkých jej
občanov. Celoživotné vzdelávanie má zásadný význam pre spoločnosť ako celok,
ako aj pre ľudí všetkých vekových kategórií, ktorým prinesie len výhody. Na
dosiahnutie týchto cieľov musí byť vzdelávanie a odborná príprava poskytnutá
nielen v ranej mladosti, ale po celý život, a to na základe osobných
a profesionálnych potrieb.
Celoživotné vzdelávanie je činnosť a proces, ktorý zahŕňa všetky formy vzdelávania, či formálne alebo neformálne, náhodné alebo príležitostné. Uskutočňuje sa
v rôznych vzdelávacích situáciách, koná sa od narodenia počas raného detstva a dospelosti až do konca života, s cieľom zlepšiť individuálne znalosti a zručnosti.
Učíme sa získať záujmy, charakterové vlastnosti, hodnoty, postoje voči sebe a ostatným a ďalšie osobnostné
vlastnosti.
Na dosiahnutie týchto cieľov bolo založené združenie
troch partnerov – IZV – Zváračský ústav z Ľubľany, VÚZ –
PI SR – Výskumný ústav zváračský – Priemyselný inštitút
SR z Bratislavy a EWF – Európska federácia pre zváranie, spájanie a rezanie z Lisabonu. V dvojročnom projekte s názvom Certifikácia koordinátorov zvárania v súvislosti s LLP (Lifelong Learning Programme – Program
celoživotného vzdelávania) sme navrhli systém celoživotného vzdelávania koordinátorov zvárania pomocou
odborných seminárov.
Je postavený na organizovaní seminárov, ktoré budú
184
zastrešované jednotlivými zváračskými ústavmi. Odporúča sa každoročná účasť na minimálne jednom odbornom seminári v priebehu roka a majú sa zameriavať
predovšetkým na normy, nové materiály, nové metódy
zvárania, zvariteľnosť, koróziu, WPS, NDT metódy atď.
Koordinátori zvárania budú zaradení do programu celoživotného vzdelávania aj ako lektori. Tento systém
celoživotného vzdelávania je uvedený v smernici EWF
Program pre semináre (EWF-649-09 z decembra 2009),
Pracovná skupina Management of Welding Fabrications.
Poznámka:
Článok vznikol s podporou projektu Certifikácia zváračských koordinátorov podľa LLP (Certification of Welding
Coordinators related with LLP), kód projektu 2009-1-SI1-LEO05-01001, realizovaného v rámci Programu celoživotného vzdelávania (Lifelong Learning Programme) a programu Leonardo Da Vinci – Transfer inovácie
(Transfer of Innovation), s podporou Národnej agentúry
SI1 LLP (CMEPIUS).
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 7-8 / 2 0 1 1
I N FO R M ÁCI E CE R TI FI KA ČN ÝCH O R G Á NOV
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 7 -8 /2 0 1 1
185
Obsah časopisu WELDING Journal 2010
W. Jack Couch, Oceaneering International, Inc., Morgan City, La.
(4 str., 6 obr.)
Č
Časopis
WELDING Journal patrí medzi najvýznamnejšie zváračské časopisy. Vydáva ho Americká zváračská spoločnosť (American Welding
Society – AWS) a v roku 2010 je to už
89. ročník. Vychádza v anglickom jazyku, 12x ročne, vo formáte A4. Každé číslo obsahuje 4 – 5 odborných
článkov z výrobnej praxe a 3 – 5
článkov z oblasti výskumu vo zváraní. Okrem nich prináša časopis správy a informácie Americkej zváračskej spoločnosti o novej literatúre,
zoznam odborných akcií na najbližšie obdobie, prihlášky na odborné
akcie a veľké množstvo drobných
správ z rôznych organizácií a podnikov a inzerátov. Rozsah jednotlivých
čísel aj s prílohami je minimálne 86
strán, za rok 2010 to bolo viac ako
1 500 strán. Kontakt: www.aws.org.
V ďalšom texte je uvedený stručný zoznam odborných článkov a výsledkov výskumu vo zváraní, publikovaných za rok 2010, vrátane autorov,
ich pracovísk (za názvom amerických pracovísk je skratka príslušného štátu USA), počtu strán, obrázkov,
tabuliek a literárnych zdrojov.
Január 2010
Odborné články
Correcting Thin-Plate Distortion in
Shipbuilding
Oprava deformácie tenkých plechov pri stavbe lodí
N. A. McPherson, BVT Surface Fleet
Ltd., Glasgow, Scotland, UK (4,5 str.,
9 obr., 1 tab., 11 liter.)
Options for Making Underwater
Repairs to Offshore Platforms
Možnosti opráv morských vrtných
plošín pod vodou
186
How Can Computational Weld Mechanics Help Industry?
Ako môže počítačom riadené zariadenie zvarov pomôcť priemyslu?
S. Suresh Babu, The Ohio State University, Columbus, Ohio – G. Sonnenberg, Northrop Grumman Shipbuilding, Newport News, Va. – Ch.
Schwenk, BAM Federal Institute for
Materials Research and Testing. Berlin, Germany – J. Goldak, Mechanical
& Aerospace Engineering, Carleton
University, Ottawa, Canada – H. Porzner, Welding & Heat Treatment Center of Excellence, ESI North America,
Bloomfield Hills, Mich. – S. P. Khurana, Edison Welding Institute, Columbus, Ohio – W. Zhang, Oak Ridge National Laboratory, Tenn. – J. L. Gayler,
American Welding Society, Miami,
Fla. (6 str., 9 obr., 1 tab., 7 liter.)
Laser Beam Welding Process Automates Underwater Repairs
Automatizácia opráv pod vodou
pomocou zvárania laserom
R. Bucurel – G. Hlifka, VEC Welding
and Machining, LLC, Lake Bluff, Ill.
(3 str., 6 obr., 2 tab.)
Výsledky výskumu vo zváraní
Cathodic Cleaning of Oxides from
Aluminum Surface by Variable-Polarity Arc
Katódové čistenie oxidov z hliníkového povrchu pomocou oblúka
s meniacou sa polaritou
R. Sarrafi – R. Kovacevic, Research
Center for Advanced Manufacturing,
Southern Methodist University, Dallas, Tex. (9,5 str., 17 obr., 1 tab., 33 liter.)
Double-Sided Arc Welding of
AA5182-O Aluminum Sheet for Tailor Welded Blank Applications
Obojstranné oblúkové zváranie
hliníkového plechu typu AA5182-O pre zvárané konštrukcie vyrobené na mieru
J. A. Moulton – D. C. Weckman, Department of Mechanical & Mechatronics Engineering, University of
Waterloo, Ont., Canada (12,5 str.,
19 obr., 2 tab., 51 liter.)
Frebruár 2010
Odborné články
BP Modernizes U. S. Refinery
BP modernizuje americkú rafinériu
S. Disbrow – Ch. Kramer, BMW Con-
structions, Inc., Indianopolis, Ind.
(4 str., 5 obr.)
Special Report on the 2009 AWS
Show
Špeciálna správa z výstavy Americkej zváračskej spoločnosti
AWS 2009
K. Campbell – A. Cullison – M. R.
Johnsen, Welding Journal – C.
Guzman, Welding Journal Español
(6,5 str., 17 obr.)
Copper Contamination Cracking
in Austenitic Stainless Steel Welds
Praskanie zvarov z austenitickej
nehrdzavejúcej ocele v dôsledku
kontaminácie meďou
S. Rao – A. Y. Al-Kawaie, Consulting
Services Department, Saudi Aramco, Saudi Arabia (4 str., 12 obr.,
2 tab., 9 liter.)
Oil Industry Challenges for the
21st Century
Úlohy ropného priemyslu v 21.
storočí
H. H. Campbell III, Pazuzu Engineering, Houston, Tex. (3 str., 3 obr.)
What Caused Corrosion in a Refinery's Sour Water Unit?
Čo spôsobilo koróziu v jednotke
na kyslú vodu v rafinérii?
J. J. Perdomo, CITGO Petroleum Corp., Lake Charles, La. (3 str.,
7 obr., 1 tab., 4 liter.)
Výsledky výskumu vo zváraní
Characterization of Welding Fume
Generated by High-Mn Consumables
Charakteristika zváracích dymov
vyvolaných prídavnými materiálmi
s vysokým obsahom Mn
M. J. Gonser – J. C. Lippold – D. W.
Dickinson, Welding & Joining Metallurgy Group, Ohio State University,
Columbus, Ohio – J. W. Sowards,
National Institute of Standards and
Technology, Boulder, Colo. – A. J.
Ramirez Brazilian Synchrotron Light
Laboratory, Campinas, SP. Brazil.
(9 str., 11 obr., 5 tab., 8 liter.)
Welding of Hydrogen-Charged
Steel for Modification or Repair
Zváranie vodíkom nasýtenej ocele
pre modifikáciu alebo opravy
R. J. Pargeter, TWI Ltd., Granta Park,
Great Abington, Cambridge, UK –
M. D. Wright Atomic Energy Canada
Ltd., Chalk River Laboratories, Chalk
River, Ont., Canada (9 str., 7 obr.,
6 tab., 9 liter.)
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 7-8 / 2 0 1 1
PR E D S TAV U JE M E Z VÁR AČS KÉ ČA S OP I S Y
Marec 2010
Odborné články
Choosing a Shielding Gas for FCAW
Výber ochranného plynu pre oblúkové zváranie rúrkovou elektródou
T. Myers, Lincoln Electric Co, Cleveland, Ohio (4 str., 3 obr.)
New Welding Wire for Thin Steel
Sheet
Nový zvárací drôt pre tenké oceľové plechy
Y. Umehara – R. Suzuki – T. Nakano,
Kobe Steel, Ltd., Kanagawa, Japan
(4,5 str., 9 obr., 5 liter.)
Argon/Oxygen Shielding Gases
Improve Carbon Steel GMAW
Ochranné plyny argón/kyslík zlepšujú oblúkové zváranie uhlíkovej ocele taviacou sa elektródou
v ochrannom plyne
S. Laymon – C. Chritz – F. Schweighardt, Air Liquide Industrial US LP,
Houston, Tex. (3,5 str., 5 obr., 2 liter.)
Maximizing Your Investment in
Welding Automation
Maximalizovanie vašich investícií
pri automatizácii zvárania
R. Ryan – T. Jaeger, R&D Tregaskiss,
Windsor, Ont., Canada (2 str., 1 obr.)
Novinky v spájkovaní a letovaní
Measuring Contact Angles on Sessile Drop Test Samples
Meranie kontaktných uhlov na
skúšobných telesách pre skúšky
zmáčavosti povrchu
D. G. Stroppa – J. Unfried S. – T. Hermenegildo – A. J. Ramirez, Brazilian
Synchrotron Light Laboratory, LME-LNLS, Campinas, SP, Brazil (3 str.,
4 obr., 2 tab., 8 liter.)
Direct Brazing of Sapphire to Niobium
Priame tvrdé spájkovanie safíru
s nióbom
C. A. Walker – F. R. Trowbridge – A.
R. Wagner, Sandia National Laboratories, Albuquerque, N. Mex. (6 str.,
8 obr., 2 tab., 15 liter.)
Brazing Metal to Ceramic in an
Oxygen-Containing Atmosphere
Tvrdé spájkovanie kovu s keramikou v atmosfére s obsahom kyslíka
M. S. Reichle – T. Koppitz, Forschungzentrum Jülich, ZAT, Jülich, Germany – U. Reisgen, RWTH Aachen
University, Welding and Joining Institute, Aachen, Germany (6,5 str.,
6 obr., 5 liter.)
Výsledky výskumu vo zváraní
Effect of Pulse Current on ShrinkaZ VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 7 -8 /2 0 1 1
ge Stress and Distortion in Multipass GMA Welds of Different Groove Sizes
Vplyv pulzného prúdu na zmŕšťovacie napätie a deformáciu
viacvrstvových MIG zvarov s rôznymi veľkosťami drážky
P. K. Ghosh – K. Devakumaran – A.
K. Pramanick, Metallurgical & Materials Engineering, Indian Institute of
Technology Roorke, India (11 str.,
23 obr., 2 tab., 25 liter.)
SMAW, FCAW, and SAW High-Strength Ferritic Deposits: The
Challenge Is Tensile Properties
Vysokopevné feritické návary zhotovené oblúkovým zváraním obalenou elektródou, oblúkovým zváraním rúrkovým drôtom a ZPT
– problémom sú ťahové vlastnosti
E. S. Surian, Faculty of Engineering, National University of Lomas
de Zamora, Buenos Aires, – N. M.
Ramini De Rissone, Regional Faculty San Nicolás, National Technological University, San Nicolás,
Buenos Aires – H. G. Svoboda, University of Buenos Aires – R. Rep,
Conarco-ESAB, Buenos Aires –
L. A. De Vedia, National University San Martín-CNEA, CIC, Buenos
Aires, Argentína (11 str., 10 obr., 7
tab., 38 liter.)
Apríl 2010
Odborné články
Welding and Postweld Heat Treatment of P91 Steels
Zváranie a dodatočné tepelné
spracovanie ocelí P91
W. F. Newell Jr., Euroweld, Ltd., W. F.
Newell & Associates, Inc., Mooresville, N. C. (4 str., 4 obr., 1 tab., 6 liter.)
Selecting an Engine-Driven Welding Machine
Výber motorom poháňanej zváračky
E. Snyder, Lincoln Electric Co., Cleveland, Ohio (4 str., 10 obr.)
Best Practices for GTAW 4130
Chrome-Moly Tubing
Najosvedčenejšie metódy TIG zvárania potrubia z 4130 CrMo ocele
T. Bevis, Cagnazzi Racing, Mooresville, N. C. – A. Weyenberg, Miller Electric Mfg. Co., Appleton, Wis.
(4 str., 7 obr., 1 tab.)
Techniques for Joining 1 1/4 Cr-1/2Mo Steels
Techniky spájania 1 1/4 Cr-1/2Mo
ocelí
J. Brennan, Corporate Welding
Technology Group – B. Pletcher,
CB&I Steel Plate Structures, Plainfield, Ill. (3,5 str., 4 obr., 3 liter.)
Weld Integrity Critical to Tower
Cranes
Kritická integrita zvarov u vežových žeriavov
G. Trommer, editor Gernsheim, Germany (2 str., 3 obr.)
Using Competency Models to
Build a Career Ladder in Welding
Využitie modelov spôsobilosti pri
budovaní profesionálneho postupu vo zváraní
D. W. Dickinson, Dickinson Consulting LLC, Columbus, Ohio (6 str.,
14 obr., 9 liter.)
Výsledky výskumu vo zváraní
Microstructural Changes in Grade
22 Ferritic Steel Clad Successively
with Ni-Based and 9Cr Filler Metals
Zmeny mikroštruktúry feritickej
ocele akosti 22 úspešne povlakovanej prídavnými materiálmi na
báze Ni a 9Cr
R. Anand – C. Sudha – V. T. Paul –
S. Saroja – M. Vijayalakshmi, Metallurgy and Materials Group, Indira
Gandhi Centre, Atomic Research,
Kalpakkam, India (10 str., 15 obr.,
2 tab., 40 liter.)
Development of a Time-Resolved
Energy Absorption Measurement
Technique for Laser Beam Spot
Welds
Vývoj techniky merania absorpcie
energie s časovým rozlíšením pre
laserové bodové zvary
J. T. Norris – C. V. Robino – M. J.
Perricone, Sandia National Laboratories, Albuquerque, N. Mex. – D.
A. Hirschfeld Institute of Mining and
Technology, Socorro, N. Mex. (7 str.,
15 obr., 1 tab., 18 liter.)
Characterization of Welding Fume
from SMAW Electrodes – Part II
Charakteristika zváracieho dymu
z elektród na oblúkové zváranie
obalenou elektródou – časť II
J. W. Sowards – D. W. Dickinson – J.
C. Lippold, Welding & Joining Metallurgy Group, Ohio Stete University,
Columbus, Ohio – A. J. Ramirez Brazilian Synchrotron Light Laboratory,
Campinas, SP, Brazil (8,5 str., 8 obr.,
5 tab., 17 liter.)
Máj 2010
Odborné články
A Most Challenging Project: Repair of the Sophia D
Najodvážnejší projekt: oprava nákladnej lode Sofia D
U. W. Aschemeier, H. C. Nutting
a Terracon Co., Cincinnati, Ohio – K.
S. Peters, Miami Diver, Inc., Subsea
Solutions Alliance, Miami, Fla. (5 str.,
12 obr.)
187
Obsah časopisu WELDING Journal 2010
Tips for Welding Stainless Steel
Tipy na zváranie nehrdzavejúcej
ocele
B. Villiams, Weldcraft, Appleton,
Wis. (2,5 str., 1 obr., 1 tab., 1 liter.)
Winds of Opportunity
Perspektívy výroby veternej energie v Severnej Amerike
D. W. Reckman, Field Services,
Great Lakes WIND Network, Cleveland, Ohio (2,5 str., 4 str.)
Floating Turbine Captures Wind
Energy in Deep-Water Environment
Plávajúca turbína zachytáva veternú energiu v prostredí hlbokej
vody
V. I. Moe, Statoil, Oslo, Norway
(5 str., 8 obr.)
Automating Field Welding for New
Nuclear Construction
Automatizácia montážneho zvárania vo výrobe nových nukleárnych
zariadení
G. R. Cannell, Fluor Enterprises,
Inc., Richland, Wash. – E. Arms –
N. Chaubey, Fluor Power Group,
Greenville, S. C. (2,5 str., 2 obr.)
Výsledky výskumu vo zváraní
Effects of Baking on the Structure
and Properties of Resistance Spot
Welds in 780 MPa Dual-Phase and
TRIP Steels
Vplyv dohrevu na štruktúru a vlastnosti odporových bodových zvarov v 780 MPa duálnych oceliach
a TRIP oceliach
M. Tumuluru, Research and Technology Center, United States Steel
Corp., Munhall, Pa. (10 str., 13 obr.,
5 tab., 24 liter.)
Spot Resistance Welding of a Titanium/Nickel Joint with Filler Metal
Odporové bodové zváranie spoja
titánu/niklu použitím prídavného
materiálu
H. Zuhailawati – A. M. Saeed –
A. B. Ismail, School of Materials &
Mineral Resources Engineering –
Z. Samad, School of Mechanical
Engineering, Engineering Campus,
Universiti Sains Malaysia – T. Ariga,
Department of Materials Science,
School of Engineering, Tokai University, Japan (4 str., 7 obr., 1 tab.,
14 liter.)
Microstructural Characterization
of Bonding Interfaces in Aluminum 3003 Blocks Fabricated by Ultrasonic Additive Manufacturing
Charakteristika mikroštruktúry fázových rozhraní blokov z hliníka
3003 zhotovených ultrazvukom
s pridávaním prísad
D. E. Schick – S. S. Babu J. C. Lip-
188
pold, Materials Science and Engineering – Welding Engineering
Program – R. M. Hahnlen – M. J. Dapino, Mechanical Engineering, Ohio
State University, Columbus, Ohio
– R. Dehoff, Materials Science and
Engineering, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, Tenn. –
P. Collins, Material Science and Engineering, Quad Cities Manufacturing Laboratory, Rock Island, Ill.
(11 str., 12 obr., 5 tab., 34 liter.)
New Code Requirements for Calculating Heat Input
Nové požiadavky normy na výpočet tepelného príkonu
T. Melfi, Lincoln Electric Co., Cleveland, Ohio (3 str., 3 obr.)
Americký zvárač
(The American Welder)
Odborné články
Monitoring Heat Treatment to Improve Weld Quality
Monitorovanie tepelného spracovania na zlepšenie kvality zvarov
P. Desai, Tempil, Illinois Tool Worsk
company, South Plainfield, N. J.
(2,5 str., 3 obr.)
Quality Assurance in Field Heat
Treatment
Zabezpečenie kvality tepelného
spracovania v montážnych podmienkach
G. Lewis, Superheat FGH, Mooresville, N. C. (4 str., 7 obr.)
Welded Creatures Decorate Canadian Water Park
Zvárané postavy skrášľujú kanadský vodný park
S. Y. Tremblay, Mecanarc, Inc., Portneuf, Quebec City, Canada (3 str., 15 obr.)
Jún 2010
Induction Heating Delivers Production Benefits
Indukčný ohrev zvýhodňuje výrobu
A. Sherrill, Pipe Welding Products,
Miller Electric Mfg. Co., Appleton,
Wis. (3 str., 4 obr.)
Competition Is a Family Affair
Konkurencia je rodinnou záležitosťou
M. R. Johnsen, editor Welding Journal (4 str., 8 obr.)
Preparing for Nuclear Power –
Round Two
Príprava nukleárnej energie –
druhé kolo
M. Cox, Fluor Construction Technology, Greenville, S. C. – G. R. Cannell, Fluor Enterprises Inc., Richland,
Wash. (3 str., 2 obr.)
Measurement and Estimation of
Weld Pool Surface Depth and
Weld Penetration in Pulsed Gas
Metal Arc Welding
Meranie a odhad hĺbky povrchu
zvarového kúpeľa a prievaru zvaru
pri pulznom MIG zváraní
Z. Wang – Y. M. Zhang,– L. Wu, State
Key Laboratory of Advanced Welding Production Technology, Harbin
Institute of Technology, Harbin, China (9,5 str., 18 obr., 8 tab., 22 výpočt.
rovníc, 19 liter.)
Kentucky Power Plant Turns to Orbital Pipe Welding for Expansion
Rozšírenie elektrárne Kentucky
pomocou orbitálneho zvárania rúr
L. Brioux, Lizard Communications,
Ont., Canada (2 str., 3 obr.)
Výsledky výskumu vo zváraní
Residual Stresses in Weld TherZ VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 7-8 / 2 0 1 1
PR E D S TAV U JE M E Z VÁR AČS KÉ ČA S OP I S Y
mal Cycle Simulated Specimens
of X70 Pipeline Steel
Zvyškové napätia vo vzorkách zvarov potrubárskej ocele X70 so simuláciou tepelného cyklu zvárania
M. I. Onsøien – M. M´Hamdi – O. M.
Akselsen, Materials and Chemistry,
Trondheim, Norway (6 str., 13 obr.,
27 liter.)
Júl 2010
Odborné články
Artists “Think” in Metal
Umelci „uvažujú“ o kove
K. Campbell – M. R. Johnsen – H.
Woodward, editors Welding Journal
(10 str., 31 obr.)
Precision Laser Welding of Thin
Structures
Presné laserové zváranie tenkých
konštrukcií
A. Deceuster – G. Stewardson – L.
Li, Utah State University, Logan,
Utah (4 str., 7 obr., 8 liter.)
Tips to Improve GTAW Arc Starts
Tipy na zlepšenie zapaľovania TIG
zváracieho oblúka
J. Luck, Miller Electric Mfg. Co., Appleton, Wis. (3,5 str., 15 obr.)
A Summary of Revisions in the
New D1.1:2010, Structural Welding
Code – Steel
Prehľad revízií novej normy zo zvárania konštrukcií D1.1:2010 – Oceľ
J. L. Gayler, American Welding Society, Miami, Fla. – D. D. Rager, Rager Consulting Inc., Coles Point, Va.
(2,5 str., 4 obr.)
Homes for Haiti
Domovy pre Haiti
K. Campbell – H. Woodward, editors
Welding Journal (3 str., 4 obr.)
Výsledky výskumu vo zváraní
Effects of Nb, V, and W on Microstructure and Abrasion Resistance
of Fe-Cr-C Hardfacing Alloys
Vplyv Nb, V a W na mikroštruktúru
a odolnosť Fe-Cr-C zliatin na naváranie tvrdých vrstiev proti opotrebeniu
Q. Wang, MCC Welding Science
& Technology Co. Ltd. – X. Li, SAS
Global Corp., Warren, Mich. (6,5 str.,
8 obr., 4 tab., 15 liter.)
Hybrid Laser Arc Welding Process
Evaluation on DH36 and AH36 Steel
Vyhodnotenie hybridného laserového oblúkového zvárania ocele
DH36 a AH36
C. Roepke – S. Liu, Center for Welding Joining, Coatings Research, Colorade School of Mines, Golden,
Colo. – S. Kelly – R. Martukanitz, ApZ VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 7 -8 /2 0 1 1
plied Research Laboratory, Pennsylvania State University, State College, Pa. (10,5 str., 23 obr., 2 tab.,
29 liter.)
Effect of Continuous Cooling
Transformation Variations on Numerical Calculation of Welding-Induced Residual Stresses
Vplyv odchýlok
transformácie
plynulého ochladzovania na numerický výpočet zvyškových napätí zo zvárania
J. Caron – S. S. Babu – J. Lippold,
Welding Engineering Program, The
Ohio State University, Columbus,
Ohio – C. Heinze – C. Schwenk – M.
Rethmeier, Safety of Joined Components, Federal Institute for Materials
Research and Testing (BAM), Berlin, Germany (10 str., 12 obr., 7 tab.,
41 liter.)
August 2010
Odborné články
Selecting SAW Consumables for
Low-Alloy Steels
Voľba prídavných materiálov na
ZPT nízkolegovaných ocelí
K. Packard, Hobart Brothers Co.,
Troy, Ohio (2 str., 1 obr.)
Adaptive Control Techniques
Advance Automatic Welding
Techniky adaptívneho riadenia
prispievajú k pokroku automatického zvárania
P. Sagues, Moog Industrial Group,
Richmond, Calif. (2,5 str., 2 obr.)
Novinky ASME v sekcii IX
W. J. Sperko, Sperko Engineering
Services, Inc., Greensboro, N. C.
(3,5 str.)
Výsledky výskumu vo zváraní
Evaluation of Amplitude Stepping
in Ultrasonic Welding
Vyhodnotenie odstupňovania amplitúdy pri zváraní ultrazvukom
M. Baboi – D. Grewell (5 str., 11 obr.,
2 tab., 14 liter.)
Robotic Shielded Metal Arc Welding
Robotické oblúkové zváranie obalenou elektródou
E. J. Lima II – A. Q. Bracarense, Mechanical Engineering Department,
Universidade Federal de Minas
Gerais, Belo Horizonte, Brazil. (6 str.,
13 obr., 13 liter.)
Materials Transfer in Electro-Spark Deposition of TiCp/Ni Metal-Matrix Composite Coating on
Cu Substrate
Prenos materiálov pri elektro-iskrovom nanášaní kompozitného
povlaku s kovovou matricou TiCp/
Ni na Cu substrát
S. K. Tang – Y. Zhou, Centre for
Advanced Materials Joining, University of Waterloo, Waterloo, Ont.,
Canada – T. C. Nguyen, School
of Engineering and Information
Technology, Conestoga Polytech,
Kitchener, Ont., Canada (9 str.,
15 obr., 1 tab., 18 liter.)
September 2010
Optimizing Welding and Cutting
for Wind Tower Production
Optimalizácia zvárania a rezania
vo výrobe veterných stožiarov
T. Finndin, ESAB AB, Gothenburg,
Sweden (4 str., 6 obr.)
Automation: Opportunities for Increased Efficiency and Savings
Automatizácia: Možnosti zvýšenia
účinnosti a úspor
D. Steadham, Tweco a Thermadyne
brand (3,5 str., 4 obr.)
Implementing Robots into a Submerged Arc Welding Operation
Použitie robotov na zváranie pod
tavivom
Ch. E. Boyer, Wolf Robotics, LLC,
Fort Collins, Colo. (2,5 str., 3 obr.)
The Use of Crushed Slag as Submerged Arc Welding Flux
Použitie drtenej trosky ako taviva
na zváranie pod tavivom
D. Murlin, Lincoln Electric Co.,
Cleveland, Ohio (3 str., 2 obr., 2 tab.)
What´s New in ASME Section IX
Odborné články
Railroad Welding: Stringently Regulated for Safety
Zváranie železničných tratí: prísna
regulácia bezpečnosti
M. Untermeyer, UTLX Manufacturing, Inc., Chicago, Ill. (2,5 str., 3 obr.)
An Alternative Solution for Sputtering Targets for High-Volume Thin-Film Deposition
Alternatívne riešenie pokovovania rozprašovaním pri nanášaní
vysoko objemových tenkých povlakov
J. Villafuerte, R&D, CenterLine
Windsor Ltd., Windsor, Ont., Canada – D. Wright, Accuwright Industries, Phoenix, Ariz. (3 str., 4 obr., 3
liter.)
Pokračovanie v budúcom čísle.
Poznámka: Časopis možno študovať v knižnici
Výskumného ústavu zváračského – Priemyselného inštitútu SR v Bratislave, kontakt: tel.: +421/
(0)2/492 46 827, e-mail: [email protected]
189
S P OM Í N AM E
Za Dr. Augustínom Mrázikom
Augustín Mrázik sa narodil 16. decembra 1928 v Dolnej Súči. Bol vynikajúcim žiakom a na odporúčanie
učiteľky ho matka napriek veľmi ťažkej rodinnej situácii dala do Trenčína
do meštianskej školy a neskôr do I.
štátneho gymnázia a s vyznamenaním ukončil v roku 1954 aj štúdium
na Stavebnej fakulte SVŠT v Bratislave. Po ukončení VŠ štúdií nastúpil v roku 1954 do novozaloženého
Ústavu stavebníctva a architektúry
Slovenskej akadémie vied v Bratislave, kde pracoval celý svoj život,
takmer päťdesiat rokov. Po ukončení VŠ štúdia absolvoval tiež postgraduálne štúdium, vtedajší Inžiniersky
zváračský náukobeh, v oblasti ocele a jej spracovania vo Výskumnom
ústave zváračskom v Bratislave.
Kandidátsku dizertačnú prácu obhájil 15. mája 1958. Jeho výsledky
smerovali k vylepšeniu Smernice
pre navrhovanie spriahnutých oceľobetónových konštrukcií. Publikoval viac ako 100 článkov vo vedeckých časopisoch a zborníkoch a bol
riešiteľom viac ako 50 výskumných
správ domáceho výskumu a medzinárodne koordinovaného výskumu RVHP. Dr. Mrázik bol jeden
z prvých, ktorý koncom päťdesiatych a začiatkom šesťdesiatych rokov využíval v svojej práci samočinné počítače, chodil dokonca na kurz
programovania v Prahe. Výsledky
svetového významu sa mu podarilo dosiahnuť, keď ako prvý na svete odvodil trojkoeficientový vzorec
na určenie hodnoty kritického momentu pri strate stability ohýbaných
nosníkov, ktorý sa dnes v literatúre
nazýva Clark-Mrázikov vzorec. Hod-
190
noty koeficientov do tohto vzorca,
ktoré v správe tiež stanovil, sa používali v československých, českých
a slovenských normách pre navrhovanie oceľových konštrukcií v období 1968 – 2010. Vzorec je zároveň
základom vzorca, ktorý sa teraz používa v spoločných európskych normách v Eurokódoch.
Ďalšia vedecká činnosť Dr. Mrázika
je zameraná na teóriu spoľahlivosti a plasticitný výpočet konštrukcií.
Bol vedúcou osobnosťou na Slovensku a jedným z niekoľkých odborníkov v bývalom Československu,
ktorí majú najväčšiu zásluhu na zavedení metódy medzných stavov do
noriem navrhovania konštrukcií založenej na teórii pravdepodobnosti
a matematickej štatistike. Československo sa tak v rokoch 1966 – 1967
zaradilo medzi prvé krajiny, ktoré
pravdepodobnostný prístup v normách navrhovania konštrukcií uplatnili. V bývalých západonemeckých
normách sa metóda medzných stavov zaviedla do noriem o 22 rokov
neskôr a do predbežných európskych noriem o 25 rokov neskôr. Kriticky sa vyjadroval k hodnotám súčiniteľa spoľahlivosti Mi = 1 prijatým
v Eurokódoch, čo sa stalo v súčasnosti predmetom kritických diskusií
aj v pracovných skupinách CEN TC
250 SC3. Zavádzanie novej metódy
výpočtu konštrukcií do inžinierskej
praxe si vyžiadalo aj intenzívnu publikačnú, prednáškovú a normalizačnú činnosť. Bol autorom alebo spoluautorom 8 knižných publikácií a 2
VŠ skrípt, monografia Navrhování
ocelových konstrukcí podle teórie
plasticity boli v rozšírenej a prepracovanej verzii preložené do ruštiny
a angličtiny. Rozsiahla je aj jeho pedagogická a odborná činnosť. Pôsobil na Stavebnej fakulte STU, bol
členom štátnych skúšobných komisií na záverečných skúškach (aj na
Stavebnej fakulte VUT Brno), členom komisií pre obhajoby kandidátskych, doktorských dizertačných prác a pod. Na požiadanie bol
Dr. Mrázik vždy ochotný predniesť
prednášky pre riadnych študentov
alebo pre účastníkov postgraduálnych kurzov organizovaných SvF
SVŠT. Jeho odborná činnosť sa zameriavala najmä na normalizáciu.
Bol členom stálych normalizačných
komisií pre základné otázky projektovania, pre zaťaženie stavebných
konštrukcií a pre oceľové konštruk-
cie. Dr. Mrázik dosiahol významné
výsledky pri výskume skutočného
pôsobenia oceľových konštrukcií
v pružnoplastickom stave, a to najmä pri opakovanom zaťažení a málocyklovom únavovom porušení,
kombinovanom namáhaní prierezov
a stabilite pretvorení. Najvýznamnejšie výsledky do r. 1977 zhrnul v doktorskej dizertačnej práci z vedného
odboru Teória a konštrukcie pozemných stavieb, ktorú obhájil v r. 1979.
Dr. Augustín Mrázik bol vynikajúcim
predstaviteľom vedeckého pracovníka – technika, ktorý zmysel svojho teoretického a experimentálneho
výskumu videl vo využití výsledkov v praxi. Hospodárnejšie a bezpečnejšie navrhovanie konštrukcií, ktoré bolo prínosom jeho prác,
ovplyvnilo novú generáciu inžinierov – konštruktérov a prispelo k hospodárskemu rozvoju krajiny. Predsedníctvo SAV ocenilo Dr. Mrázika
v roku 1988 udelením zlatej čestnej plakety Aurela Stodolu za zásluhy o rozvoj technických vied. Dr.
Mrázik pravidelne každý rok oponoval študentom bakalárske, diplomové a doktorandské záverečné práce až do roku 2010. Jeho posudky
boli vysoko odborné, pritom láskavé
a mierne v hodnotení. Svoj posledný
článok publikoval 29. októbra 2010.
Dr. Mrázik bol vzorom seriózneho
vedca a pedagóga, ktorý v rôznych
obdobiach svojho života riešil aktuálne problémy a ktorého výsledky
majú trvalú hodnotu. Jeho knihy sa
dodnes používajú v pedagogickom
procese a pri riešení VÚ. Možno je
to aj preto, že ich nepísal kvôli bodovacím systémom, karentovaným časopisom a ich impaktom a nestaral
sa o to do akej z množstva kategórií
budú jeho publikácie zaradené. Poznal len jednu kategóriu: užitočné
publikácie. Mal minimum možností
predniesť svoje výsledky v zahraničí. Bol skromný, priateľský, nekonfliktný a hlboko veriaci človek, čo
neprajníci v minulom režime využívali ako jeho „achilovu pätu“.
Žijeme v krízovom období, pričom
ide hlavne o krízu morálky a charakterov. Dr. Mrázik svoj život prežil takým spôsobom, že je možné konštatovať, že zmyslom jeho života boli
zmysly života tých druhých. Odišiel
od nás 23. augusta 2011.
Prof. Ing. Ivan Baláž, PhD.
KKDK SvF STU v Bratislave
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 7-8 / 2 0 1 1
ýasopis Transfer
Infolinka
+421 02 49 212 474
[email protected]
STU Scientific, s.r.o.
Pionierska 15
831 02 Bratislava
Zváranie nás spája
VÝSKUM A VÝVOJ
ZVÁRACIE MATERIÁLY
TECHNOLÓGIE A ZARIADENIA
CERTIFIKÁCIA A SKÚŠOBNÍCTVO
VZDELÁVANIE
Račianska 71, 832 59 Bratislava 3
tel.: +421/2/49 246 111
fax: +421/2/49 246 341
www.vuz.sk
Download

Nová metóda zvárania vo VÚZ – PI SR Nová metóda zvárania vo