Poruchy spôsobené nesprávnou prípravou hrán pred zváraním

Cieľom tohto článku je vysvetliť nedostatky, ktoré vyplývajú z nesprávnej prípravy zvaru a ako môže správna príprava pomôcť tieto nedostatky zmierniť alebo odstrániť.

Poruchy spôsobené nesprávnou prípravou hrán pred zváraním

Už asi 100 rokov sa na výrobu kovových spojov používajú zváracie procesy vo všetkých priemyselných odvetviach. Technológie a materiály sa z roka na rok zlepšujú a vedú k stále vyššej efektivite. Pokiaľ sa používa zváracie zariadenie stále vyššej kvality, pracovný krok pred zváraním, a to príprava koncov rúr, ktoré sa majú zvárať, sa často zanedbáva alebo sa vykonáva nevhodnými technikami. Ale jedným z mnohých faktorov, ktoré môžu negatívne ovplyvniť kvalitu zvárania, je zlá príprava, ktorá sa opakuje znova a znova. Cieľom tohto článku je vysvetliť tieto nedostatky a to, ako môže správna príprava pomôcť pri ich znižovaní alebo eliminácii.

Foto 1: rezanie rúrok pomocou brúsneho kotúča.

Praskliny

Praskanie je jednou z najbežnejších chýb pozorovaných pri zváraní. K tomu dochádza v dôsledku nadmerného mechanického zaťaženia zvarového švu. Tvorba horúcich a studených trhlín je jednou z najbežnejších trhlín.

Horúce praskanie

Ako už názov napovedá, k tomuto praskaniu dôjde, keď je kov ešte horúci a pomaly tuhne. Faktory, ktoré uprednostňujú takéto chyby, sú napríklad typ zvarového švu. Platí nasledujúce: čím užší šev, tým väčšie mechanické zaťaženie v dôsledku tuhnutia kovu. Ak sú zaťaženia príliš veľké, existuje riziko, že pri zmene stavu vzniknú trhliny. Preto je veľmi dôležité správne zvoliť uhol švu. Ak sa to robí ručne, šev sa nedá udržať na 100% presný. Preto by mali byť hrany opracované vhodným strojom, ktorý zabezpečí presné a stále uhly.

Praskanie za studena

Po zváraní (ihneď potom alebo niekoľko hodín alebo dokonca dní po ňom) dôjde k praskaniu za studena. Takýto nedostatok je spôsobený súčasnou kombináciou troch faktorov: typu kalenia (tvrdé a krehké), zvyškových mechanických napätí (napr. V dôsledku prírub) a šírenia vodíka vo zvarovom šve. Posledne uvedené môže byť dôsledkom nesprávnej prípravy okrajov. Pri zváraní zhrdzaveného alebo zle odmasteného obrobku sa totiž vodík prítomný v hrdzi alebo v uhľovodíkoch rozpadne vo zvarovom šve. Keď sa kov ochladí, vznikne napätie v atómovom rozmedzí. Ak je koncentrácia týchto napätí príliš vysoká, vytvárajú sa v kovu praskliny.

V spojení s ďalšími preventívnymi opatreniami, ako je temperovanie elektród alebo predhrievanie obrobkov, umožňuje opracovanie hrán (bez mazania) zvar na materiáli neobsahujúcom vodík, čo významne znižuje pravdepodobnosť praskania za studena.

Foto 2: Dvojitý uhol skosenia US40 bez mazania v jednom prechode

Pľuzgiere

Okrem tvorby studených trhlín môže zle pripravený povrch viesť aj k tvorbe bublín vo zvarovom šve. Voda, hrdza alebo mastnota na obrobku skutočne vedú k plynovým bublinám, ktoré sa potom zachytia vo zvarovom šve. Rovnako ako pri studenom praskaní umožňuje vhodné opracovanie (bez mazania) koncovky, ktorá sa má zvárať, zreteľné zníženie rizika vzniku takýchto chýb.

Znečistenie železom

Najmä nehrdzavejúce ocele môžu byť kontaminované železom. Ak dôjde k kontaktu nehrdzavejúcej ocele s časticami železa a elektricky vodivým médiom (napr. Vlhký vzduch), dôjde k galvanickej korózii. Pasívna vrstva nehrdzavejúcej ocele sa postupne poškodzuje, čo môže viesť k hrdzavým miestam.

Prítomné železné častice zvyčajne pochádzajú z použitia nevhodných zariadení. Týka sa to:

Formovacie stroje: lisy, ohraňovacie lisy atď.
Materiál na čistenie: kovové kefy, handry, ktoré sa predtým používali na mäkkú oceľ, atď.
Materiál na spracovanie: rezné nástroje, fazetovacie nástroje, upínacie čeľuste atď.

Táto kontaminácia môže pochádzať aj z operácií brúsenia mäkkej ocele, ktoré sa vykonávajú v blízkosti obrobkov z nehrdzavejúcej ocele.
Ak je obrobok pred zváraním opracovaný, je nevyhnutné zabezpečiť, aby použité upínacie čeľuste a rezné nástroje boli vhodné na obrábanie nehrdzavejúcej ocele (napr. Upínacie čeľuste z nehrdzavejúcej ocele alebo ľahkej zliatiny) a aby sa predtým nepoužívali na obrábanie nelegovanej ocele (alebo v takom prípade boli následne dôkladne vyčistené).

Foto 3: PROTEM SE90NG obkladací a zrazovací stroj Obrábanie U-švu na superduplexnej oceli v jednom priechode

Poruchy z hľadiska hĺbky prieniku

Nedostatočný alebo nadmerný prienik

Nedostatočná hĺbka penetrácie sa týka neroztavenej oblasti v koreni švu. Nadmerná hĺbka prieniku súvisí s prebytkom roztaveného zvarového kovu v spodnej časti zvaru. Tieto chyby sú spôsobené nesprávnymi parametrami zvárania (prúd, napätie a rýchlosť posuvu), ale tiež medzerami medzi obrobkami alebo nedostatočne regulovanou hrúbkou pásu.

Príliš malá medzera vedie k nedostatočnému prieniku, zatiaľ čo príliš veľká medzera vedie k nadmernému prieniku. Avšak veľmi presné umiestnenie obrobkov niekedy nie je vždy dostatočné na to, aby sa zabránilo tomuto druhu chyby. Ak obrobky, ktoré sa majú zvárať, nie sú kvôli nesprávnej príprave stopercentne rovnobežné, mohla by nepravidelná medzera viesť k miestnemu nedostatočnému alebo nadmernému prenikaniu. Presným naplánovaním koncov sa dá tomuto druhu chyby zabrániť.

Nedostatočnú alebo nadmernú hĺbku penetrácie môže spôsobiť aj skosenie s hrúbkou pásu, ktorá nie je vhodná pre parametre zvárania. Tieto parametre sú v skutočnosti definované vopred podľa materiálu, ktorý sa má zvárať, geometrie zvarového švu a zvoleného procesu zvárania. Jednoduché zvládnutie parametrov zvárania sa však nemôže úplne vyhnúť nesprávnej hĺbke prieniku. Aj nekonštantná hrúbka pásu v dôsledku nesprávnej prípravy môže zhoršiť kvalitu zvarového švu. Napríklad správne parametre pre hrúbku pásu 1,5 mm môžu viesť k nadmernej hĺbke prieniku pre hrúbku pásu 0,5 mm a nedostatočnej hĺbke prieniku pre hrúbku pásu 2,5 mm. Ak máte túto hrúbku pod kontrolou, napríklad vnútorným obrábaním alebo sledovaním profilu v oválnej trubici, je možné výrazne zvýšiť konečnú kvalitu zvarového švu.

Pri použití automatických procesov, ako je kruhové zváranie TIG alebo robotizované zváranie MIG, je najdôležitejšia správna príprava na zabezpečenie konštantnej medzery alebo pravidelného pásu. Pretože skúsený zvárač nezasahuje a neopravuje chyby v automatických a robotizovaných procesoch zvárania, majú chyby vyrovnania v procesoch riadených strojom vážne následky.

Foto 4: Rezačka rúr TTNG-1200Rezanie a skosenie konca rúrky Ø1026mm bez zóny ovplyvnenej teplom a bez mazania

Zlepenie alebo zlyhanie viazania

Poruchy sú charakterizované netavenou kontaktnou plochou medzi naneseným zvarovým kovom a základným kovom.
Aj tu je príprava hrán jednou z hlavných príčin tejto chyby. V prípade skosenia, ktoré je príliš úzke vzhľadom na priemer elektródy, môže byť oblúk priťahovaný k jednej zo stien. Vďaka tomu sa jeden z okrajov roztaví a skosenie sa vyplní zvarovým kovom. Pretože sa však oblúk nedostal priamo na koreň švu (alebo na predtým nanesený zvarový kov) a nedosiahla to ani strana oproti skoseniu, nie sú tieto zóny roztavené a sú pokryté iba zvarovým kovom. Aj keď aspekt zvarového švu možno považovať za adekvátny, v skutočnosti nie je vôbec zaručená požadovaná kontinuita kovu cez zvarový spoj. Pretože sa tieto chyby zvyčajne nachádzajú v samotnom zvare a je ich len zriedka možné vidieť voľným okom, je potrebné vykonať špeciálne kontrolné postupy ako napr B. Vyžaduje sa ultrazvuk a rádiografia.

Vhodná definícia uhla skosenia a presné obrábanie pod konštantným uhlom znižujú riziko zlyhania spoja.

Foto5: Stroj na fazetovanie koncov rúr PROTEM US2530 ° skosenie s konštantným profilom a vnútorným obrábaním

Zmena materiálových vlastností

Na rezanie kovového obrobku sa používajú dve hlavné techniky. Po prvé, rezanie pomocou dodávky tepla (rezací horák, plazmové rezanie, laser, atď.) A po druhé, rezanie na mieru pomocou mechanického spracovania (brúsky, píly, rezačky rúr atď.).
Dôsledky nepresnej prípravy v súvislosti s procesmi obrábania pomocou brúsok alebo píl už boli podrobne popísané.

V prípade rezania teplom môže byť kvalita rezania uspokojivá, ak ho vykoná skúsený pracovník alebo automatizovaný systém. Vo väčšine prípadov však tieto techniky vedú k tepelne ovplyvnenej zóne (HAZ) blízko rezu. V tejto zóne sú fyzikálne vlastnosti materiálu vážne narušené. Ak je zvar vyrobený priamo na poškodenom materiáli, môže sa poškodiť kvalita zvaru a jeho mechanické držanie. Aby sa vylúčil tento HAZ, je preto potrebné oblasť prepracovať, aby sa zaručila konečná kvalita zvaru.

Použitím strojov na rezanie rúr sa dá vyhnúť problémom s nepresnosťou brúsnych strojov alebo píl, ako aj obmedzeniam kvality na HAZ v súvislosti s technikami rezania prostredníctvom dodávky tepla. S týmito zariadeniami je možné dosiahnuť rezanie a skosenie naraz bez HAZ a s optimálnou a opakovateľnou kvalitou.

Špeciálny prípad procesov s vysokou hustotou energie

Laserové zváranie a zváranie elektrónovým lúčom sú známe ako procesy s vysokou hustotou energie. V tomto procese je koncentrovaný lúč (laserový alebo zväzkový elektrónový lúč) zviazaný takým spôsobom, že energia dopadajúca na zváraný obrobok spôsobí roztavenie zvarového kovu. Pomocou týchto techník sa dajú zvárať zvary hrubé niekoľko stoviek milimetrov iba jedným ťahom, ktorého šírka švu je zriedka viac ako 5 mm.

Takéto zvarové spoje nevyžadujú skosenie, ale skôr mimoriadne presné naplánovanie koncov obrobku. Napríklad príprava na zváranie laserom je prijateľná, ak je odchýlka vyrovnania menšia ako 1/10 milimetra. Tieto technológie, najmä zváranie elektrónovým lúčom, si vyžadujú absolútne nečistoty. Pretože zváranie elektrónovým lúčom prebieha vo vákuu, nemôžu sa do zváračskej miestnosti vnášať zvyšky vody alebo uhľovodíkov, pretože je inak ohrozené vytváranie vákua.

Aplikácia týchto mimoriadne zdokonalených metód si vyžaduje použitie vhodného spracovateľského zariadenia, ktoré umožňuje dokonalú prípravu zváraných koncov.

Zváranie je a zostane chúlostivým procesom. Pre optimálny výsledok musia byť známe početné parametre a musia byť splnené 100%. Pokiaľ to tak nie je, môžu sa počas a po uskutočnení zvarového švu vyskytnúť početné problémy a chyby, ktoré závažne zhoršujú kvalitu spojenia.
Napriek dokonalosti techník a znalostiam v tejto oblasti je priemysel pravidelne konfrontovaný s problémom nezhodných zvarov. Dôsledky nekvalitného zvaru môžu byť pre plynulý priebeh projektu katastrofické, pokiaľ ide o dodržanie termínov a nákladov na projekt. Odstránenie chybného zvaru a vytvorenie nového zvaru môže v prípade veľkých častí trvať niekoľko hodín alebo dokonca niekoľko dní.
Aj keď správna príprava okrajov, ktoré sa majú zvárať, nedokáže vylúčiť všetky príčiny vzniku chýb, v 100% prípadov umožňuje zvýšiť konečnú kvalitu zvarového spoja.