TECHNOLOGIE
Relaxace při svařování
TECHNOLOGIE
Relaxace při svařování
Roland Steiner, Messer Austria
Svařování masivních kovových obrobků může vytvářet velké pnutí v materiálu. Předehřev snižuje riziko následného poškození. K urychlení tohoto procesu lze použít kyslík.
V rakouské společnosti Pototschnigg je práce s těžkými svařenci denním chlebem. Díly, které tato strojírenská firma zpracovává, váží až osm tun a na výšku měří až osm metrů. Jedná se například o turbínové hřídele pro elektrárny, které jsou obráběny nebo vybavovány dalšími díly. Ve společnosti Pototschnigg opracovávají hřídele do délky osmi metrů se soustředností menší než pět mikrometrů. Při svařování takových dílů je třeba mít vznikající teplotní rozdíly pod kontrolou.
Nebezpečí vytvrzení a popraskání V místě svařování se kov zkapalňuje přibližně při teplotě 1 700 stupních Celsia. Masivní obrobek je však výrazně chladnější, takže napětí v materiálu je nevyhnutelné. Pokud je příliš velké, mohou se objevovat praskliny. Svarový spoj a základní materiál se navíc nemusejí správně spojit, pokud se okraje svaru u studeného obrobku úplně neroztaví. Pokud se materiál ochladí příliš rychle, může dojít k nechtěnému vytvrzení. Zejména vysokopevné oceli vyžadují při svařování zvláštní péči, aby nedošlo ke snížení jejich pevnosti v tahu. Aby se minimalizovaly teplotní rozdíly, obrobky se před svařováním předehřívají na teplotu 100 až 300 stupňů Celsia. Přestože je teplota předehřevu stále podstatně nižší než extrémní teplota v místě svařování, je dostatečně vysoká na to, aby výrazně snížila teplotní gradient.
Předehřev rovněž zpomaluje chladnutí a zabraňuje potížím při svařování. Navíc pomáhá předcházet vodíkové křehkosti. Při svařování může do svaru proniknout vlhkost. Při vysoké teplotě se atomy vodíku uvolňují a jsou absorbovány kapalným kovem. Po ochlazování se snižuje rozpustnost vodíku v oceli. Pod tlakem začínají atomy vodíku v materiálu migrovat. Když se atomy setkají, spojí se a vzniknou molekuly – z H se stane H2 – a objem se tisíckrát zvětší. Tím může dojít k popraskání materiálu. Předehřev poskytuje potřebný čas k tomu, aby plyn z kovu unikl.
Dramatické zkrácení doby předehřevu Ve standardní předehřívací peci může několikatunový ocelový díl dosáhnout požadované teploty až za čtyři hodiny. Pece spalují propan a stlačený vzduch pomocí hořáků, které fungují jako jednoduché Bunsenovy kahany používané na hodinách chemie. Pracovníci společnosti Pototschnigg se zajímali o to, jak proces předehřevu urychlit a zefektivnit. Ve spolupráci se společností Messer Cutting Systems pak specialisté provedli řadu testů v St. Margarethen, kde studovali různé trysky a přidávání kyslíku.
Bylo zjištěno optimální uspořádání hořáku s rovnoměrně rozmístěnými tryskami. Místo propanu a stlačeného vzduchu je vhodné spalovat směs propanu a kyslíku. Společnost Messer v únoru vybavila pec upraveným liniovým hořákem s využitím této technologie. Doba předehřevu se tím zkrátila na 30-45 minut, čímž došlo k významnému zrychlení technologických postupů a zefektivnění využití zařízení.