10 критичних проблема са заваривањем челичних конструкција и потпуно решавање проблема

1. Предности и недостаци заварених челичних спојева

Спој за заваривање је најраспрострањенији облик споја за модерне челичне конструкције, али има своје предности и недостатке које се морају у потпуности узети у обзир при пројектовању:

Цоре Адвантагес

1. Једноставан структурални распоред, без сечења рупа за вијке, потпуно задржавање попречног пресека, већа стопа искоришћења челика

2. Висока укупна крутост и добре херметичке перформансе, погодне за контејнере, цевоводе и запечаћене структурне делове

3. Различити процеси заваривања, укључујући САВ, МИГ/МАГ и ММА, лако реализовати аутоматско роботско заваривање за масовну производњу

4. Флексибилан облик везе, способан за сложено неправилно структурно спајање

Кључни недостаци и скривени ризици

1. Неравномерно загревање формира зоне под утицајем топлоте (ХАЗ), мењајући структуру металних зрна и изазивајући локално крхкост

2. Велико заостало затезно напрезање и трајна деформација након хлађења, смањење носивости компресионих елемената

3. Висока осетљивост на пукотине; ситне унутрашње пукотине се лако шире под оптерећењем, што доводи до укупног квара конструкције

4. Очигледан ризик од хладноће ломљивости на ниским температурама, неприкладан за спољне структуре са ултра ниским температурама без оптимизације процеса

2. Стандард за заваривање челика и еквивалента угљеника

Заварљивост челика одређује да ли се могу добити висококвалитетни завари без дефеката у нормалним условима конструкције, на које углавном утичу хемијски састав, технологија ваљања и дебљина плоче.

Еквивалент угљеника (Цек) је основни индекс евалуације:

• Ниска вредност Цек: Ниска тенденција очвршћавања, одлична заварљивост, није потребно предгревање за танке плоче

• Висока вредност Цек: Озбиљна опасност од очвршћавања, склона хладним пукотинама; обавезно предгревање и споро хлађење потребно за дебеле плоче

Пројектанти морају израчунати еквивалент угљеника пре него што формулишу процедуре заваривања како би се ускладиле са одговарајућом температуром предгревања, жицом за заваривање и материјалима флукса.

3. Заостали напон и деформација заваривања: Генерациони механизам и контролне мере

Заваривање је неуједначен брзи циклус загревања-хлађења: зона завара се нагло шири под високом температуром док основни метал остаје хладан, спутан околним челиком током хлађења, формирајући уздужни и попречни заостали напон скупљања и структурну деформацију савијања/увртања.

Мере оптимизације дизајна

1. Дисперзни распоред завара, избегавајте тродимензионални пресек са више завара да бисте спречили концентрацију напона

2. Смањите вишак величине завара, разумно контролишите оптерећење завара

3. Поставите рупе за растерећење на положајима укрштања укрућења да бисте одвојили секундарне заваре и избегли напон скупљања

Методе контроле процеса на лицу места

1. Оптимизујте секвенцу заваривања: прескакање заваривања, сегментно задње заваривање, слојевито заваривање у више пролаза да бисте уравнотежили силу скупљања

2. Унапред подешено померање реверзне деформације да би се спречило природно скупљање завара

3. Спроведите предгревање пре заваривања и накнадно каљење да бисте ослободили унутрашње заостало напрезање

4. Три главна процеса заваривања за израду челичних конструкција

1) Ручно електролучно заваривање (ММА)

Ниска цена опреме, флексибилан рад у пуној позицији за сложене мале компоненте. Премаз за заваривање ствара заштитну шљаку и гас за изолацију ваздуха. Недостаци: ниска ефикасност, нестабилно ручно обликовање, углавном се користи за монтажу и заваривање на лицу места.

2) Заваривање под водом (САВ)

Лук гори под гранулираним флуксом, концентрисаном топлотом, дубоком пенетрацијом, минималном деформацијом, ултра-високом ефикасношћу за дебеле равне дугачке заваре. Широко примењена за Х-греде, спајање великих челичних плоча у фабрикама, погодно само за равно/хоризонтално заваривање са помоћним елементима.

3) Електролучно заваривање метала гасом (ГМАВ/МИГ/МАГ)

Заштитни гас изолује растопљени базен, стабилан лук, глатку површину заваривања, подржава заваривање у свим позицијама. Два режима рада:

• Заваривање потиском (напред): плитко продирање, широка равна перла, прелепо обликовање

• Заваривање повлачењем (назад): Дубоко продирање, уско високо ојачање, за заваривање корена дебеле плоче

5. Стандардни симболи за заваривање и правила кода спојева/џепова

Уједињени међународни симболи за заваривање обједињују комуникацију између дизајнера, техничара и инспектора, покривајући положај заваривања, облик споја и тип жлеба:

1. Шифра позиције заваривања: Ф (равно), Х (хоризонтално), В (вертикално), О (надземно)

2. Шифра главног зглоба: Б (гужњак), Т (Т-зглоб), Ц (угао), Л (круг), Кс (крст)

3. Шифра жлеба: И, В, Кс, К, У, Ј (У/Ј жлеб за плоче дебљине преко 50 мм)

6. Шест главних категорија грешака у заваривању челика, узроци и решења за поправку

Сви дефекти завара директно смањују сигурност конструкције; у наставку су најчешћи кварови у челичарским радионицама:

1) Пукотине (врућа и хладна пукотина)

• Врућа пукотина: Прекомерна топлота заваривања, висок садржај нечистоћа, концентрисано напрезање скупљања

• Хладна пукотина: Челик еквивалентан високом угљенику, недовољно претходно загревање, велика брзина хлађења

• Поправка: Избушите рупе за заустављање пукотина на оба краја, потпуно уклоните напукли метал, а затим поново заварите

2) Празнине (порозност и шупљина скупљања кратера)

Узрок рђе/уља на површини радног предмета, влажног потрошног материјала за заваривање, превелике брзине кретања. Уклоните порозни слој и извршите заваривање.

3) Чврсте инклузије (укључивање шљаке и укључивање волфрама)

Вишеслојно заваривање без чишћења шљаке, премала струја заваривања. Ископајте подручје укључивања пре поновног заваривања.

4) Недостатак фузије / Недостатак продора

Превелика брзина кретања, узак зазор у жљебовима, низак унос топлоте заваривања. Позадинско урезивање и двострано заваривање за критичне спојеве.

5) Дефекти облика (подрезивање, преклапање, неусклађеност)

Неправилан угао пиштоља, неусклађена струја/напон. Брусите неисправну област и заварите козметичке поправке.

6) Прогорети, заварити преливање

Превелика струја заваривања, танка основна плоча, сувише мала брзина кретања. Напуните и полирајте након уклањања вишка метала.

7. Мере превенције ламеларног кидања дебелих челичних плоча

Ламеларно кидање се јавља на Т/попречним спојевима са дебљином плоче ≥20 мм, изазвано затезним напоном скупљања у правцу дебљине. Стандардне шеме оптимизације:

1. Усвојите уски В/К жлеб да смањите запремину пуњења завара и силу скупљања

2. Користите симетрични двострани жлеб уместо једностраног асиметричног жлеба

3. Извуците крај напрегнутог челика ван зоне заваривања да бисте пренели затезни напон

4. Замените попречне спојеве са прелазним сегментима од ливеног челика да бисте избегли суперпозицију напрезања у више смерова

8. Две главне технологије за контролу квалитета завара

1) Визуелна инспекција (ВТ)

Инспекција у првом кораку: голим оком или лупом проверите величину шава, подрезане површине, пукотине, порозност, неусклађеност. Сви пројекти морају проћи пре интерне детекције грешака.

2) Испитивање без разарања (НДТ)

1. Ултразвучно тестирање (УТ): Уобичајена унутрашња инспекција дефеката, брзо откривање, ниска цена, процењује положај и дубину дефекта преко таласног облика, широко се користи за инспекцију челичне конструкције на лицу места

2. Радиографско тестирање (РТ): Кс/γ зраци продиру у шав да би се формирале слике дефекта на филму, тачна идентификација типа дефекта. Рендген за плоче испод 30 мм; γ-зрака за супердебеле компоненте.

9. Стандард прихватања за инспекцију насумичних узорака завара

Инжењеринг челичних конструкција прати јединствена правила о процени узорковања:

1. Неквалификована стопа <2%: Целокупна серија пролази прихватање

2. Неквалификована стопа ＞5%: Цела серија је одбијена, потребна је потпуна инспекција

3. Неквалификована стопа 2%~5%: Тест двоструког узорковања; укупно неквалификованих ≤3% пролаза, у супротном одбија

4. Било каква откривена пукотина: Двострука поновна провера; пронађена секундарна пукотина → потпуни преглед свих заварених спојева

10. Закључак

Заваривање челичних конструкција укључује систематску контролу од нацрта дизајна, избора материјала, процеса заваривања до накнадне инспекције. Циљана оптимизација распореда завара, параметара предгревања, редоследа заваривања и стандарда инспекције може елиминисати преко 95% уобичајених дефеката укључујући деформације, пукотине и кидање ламела. Стандардизоване грађевинске процедуре су основна гаранција дугорочне сигурности конструкције.

Ако су вам потребне прилагођене шеме процеса заваривања, отклањање кварова или роботска трансформација заваривања за производњу челика, контактирајте професионалне инжењере на хеавтх.цом за комплетну техничку подршку.