prace spawalników wybrzeżahosting2997635.az.pl/pliki/numery/201104_pspaw.pdf · 2014. 6. 16. ·...

przeglad

Welding Technology Review

Rok

założen

ia1928

PLIS

SN0033-2364

Inde

x37125

Cen

a17zł(wty

m5%Vat

)

Nr 2/2011

przeglad

Welding Technology Review

Rok

założen

ia1928

PLIS

SN0033-2364

Inde

x37125

Cen

a17zł(wty

m5%Vat

)

Nr 4/2011

Dystrybucja

.eu Serwis

Druty proszkowe

Inwertorowe urządzenia spawalnicze

Prace spawalników wybrzeża

1Przegląd sPawalnictwa 4/2011

rok założenia 1928dawniej

nr 4/2011 Pl issn 0033-2364 lXXXiii

F O R U M S P A W A L N I K Ó W P O L S K I C H

MIeSIęCzNIK NAUKOWO-teCHNICzNy AgeNdA WydAWNICzA SIMP

Spis treści – Contents

Czasopismo jest notowane na liście czasopism naukowych (6 pkt) i częściowo dotowane przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego

aBBSp.zo.o.04-713Warszawaul.Żegańska1www.abb.pl

CLOOSPolskaSp.zo.o.58-100Świdnicaul.Stawki5www.cloos.plEKODHurtownia

artykułówPrzemysłowych81-061Gdynia,ul.Hutnicza36www.ekod.com.pl

IdalHouse81-540GdyniaAl.Zwycięstwa250www.umds.idal.pl

InstytutSpawalnictwa44-100Gliwiceul.Bł.Czesława16/18www.is.gliwice.pl

KEMPPI03-565Warszawaul.Borzymowska32www.kempi.com

LindeGazPolska31-864KrakówAl.JanaPawłaII41awww.linde-gaz.pl

technikaSpawalnicza60–161Poznaniu,ul.Babimojska11www.techspaw.com.pl

RaPZ41-300DąbrowaGórniczaul.Sienkiewicza14www.rapz.com.pl

tECH-MIX–WiesławRymarczyk76-200Słupskul.Zielona7atechmix.com.pl

Firmy prezentujące się w numerze

PiotrFrankowskiAnalizarynkustoczniowegopokryzysie......................................................................2Krajowekonferencjeiseminariaspawalniczew2011roku...................................4tomaszKozak*SpawaniełukiemkrytymzezwiększonąwydajnościąSubmerged-arc welding with an increased efficiency ...................................................5RyszardPakos*OcenatechnologiispawaniastaliopodwyższonejwytrzymałościelektrodącelulozowąWelding technology of high strength steel by cellulose electrode assessment ......... 10IdalUMDS ................................................................................................................ 17SekcjaSpawalnicza................................................................................................. 17GrzegorzRogalski,JerzyŁabanowski*WpływparametrówspawaniapodwodąmetodąlokalnejkomorysuchejnastrukturęiwłaściwościzłączyThe effect of welding parameters by local underwater dry chamberon the structure and properties of joints .................................................................... 18Ekod.......................................................................................................................... 25CloosPolska............................................................................................................ 26tech-Mix................................................................................................................... 26LindeGazPolska...................................................................................................... 27aBBPrzemysłmetalowy–jedenzgłównychrynkówdlarobotówprzemysłowych.......... 28WydarzeniaKemppiwprowadzanowerozwiązaniadlaspawalnictwa......................................... 30ZwiązekZakładówDoskonaleniaZawodowegoProgramyszkoleniaspawaczywZakładachDoskonaleniaZawodowego................ 31RaPZ......................................................................................................................... 3253.KrajowaNaukowo-technicznaKonferencjaSpawalnicza............................. 32 JanuszKozak,KarolNiklas*OkreślanierozkładuodkształceńinaprężeńwspoinachstalowychpanelitypusandwiczmetodąMESFEM modeling model of welded distribution in the welds of steel sandwich............. 33andreasHolznerSpawaniewysokowytrzymałychdrobnoziarnistychstalikonstrukcyjnychmetodąMAGdrutamiproszkowymi......................................... 39OdeszliZbigniewSzefner....................................................................................................... 48JanuszKozak,ZbigniewGórski*ModelniszczeniazmęczeniowegospawanegopołączeniaprostopadłychpłytFatigue damage model of welded perpendicular plates ............................................ 49PosiedzenieRadyProgramowejPrzeglądSpawalnictwa.................................... 54IMiędzynarodowaKonferencjaNaukowo-techniczna–Napawanie ................. 54Recenzjarocznika2010PrzegląduSpawalnictwa................................................ 55Informacjewydawcy................................................................................................ 56

Numerwydanypodredakcjąmgrinż.WłodzimierzaJackaWalczaka* Artykuł recenzowany

Redakcja PRzegLĄd SPAWALNICtWAagenda wydawnicza siMPul. Świętokrzyska 14a, 00-050 warszawatel./fax: 22 827 25 42, 22 336 14 79e-mail: [email protected], www.pspaw.ps.plAdres do korespondencji: 00-950 warszawa 1, skr. poczt. 56

Wydawca

Redaktor naczelny

z-ca redaktora naczelnego ds. naukowych

z-cy redaktora naczelnego ds. wydawniczych

Redaktorzy działów

Sekretarz redakcji

Przewodniczący Rady Programowej

Rada Programowa

Skład, korekta, druk

Stała współpraca

Michał dudziński

skład i łamanie: redakcja Przegląd spawalnictwa aw siMPKorekta: mgr inż. Halina wierzbickadruk: edit sp. z o.o., warszawa

prezes Marek Bryś – Messer eutectic castolindr inż. Hubert drzeniek – euromatdyrektor eugeniusz idziak – KwB Bełchatówprof. dr hab. inż. andrzej Kolasa – Politechnika warszawskadr hab. inż. Jerzy Łabanowski prof. Pg – Politechnika gdańskaprezes Mirosław nowak – technika spawalnicza Poznańdyrektor zbigniew Pawłowski – lincoln electric Besterdr inż. Jan Plewniak – prezes zg sekcji spawalniczej, Pol. częstochowskadr inż. anna Pocica – Politechnika Opolskaprezes lesław Polak – esab Polskaprezes Jacek rutkowski – Kemppi Polskaprof. dr hab. inż. Jacek senkara – Politechnika warszawskaprezes andrzej siennicki – cloos Polskaprof. dr hab. inż. andrzej skorupa – akademia górniczo-Hutnicza Krakówprof. dr hab. inż. edmund tasak – akademia górniczo-Hutnicza Krakówmgr inż. włodzimierz Jacek walczak – linde gaz Polskaprezes Marek walczak – Urząd dozoru technicznegodyrektor Jan wójcik – Polski rejestr statków

prof. dr hab. inż. Jan Pilarczyk – instytut spawalnictwa

dr h.c. prof. dr hab. inż. leszek dobrzański – Politechnika Śląska (Materiały)

dr h.c. prof. dr hab. inż. władysław Karol włosiński – Polska akademia

nauk (zaawansowane technologie)

dr hab. inż. zbigniew Mirski prof. Pwr – Politechnika wrocławska

(lutowanie i klejenie)

dr hab. inż. Jacek słania – instytut spawalnictwa (Praktyka spawalnicza)

dr inż. Kazimierz Ferenc – Politechnika warszawska (Konstrukcje spawane)

mgr Janina Jackiewicz-sikorska – zarząd główny związku zdz (szkolenia)

prof. dr hab. inż. andrzej Klimpel – Politechnika Śląska

zastępca Przewodniczącego Rady Programowej

dr hab. inż. andrzej ambroziak prof. Pwr – Politechnika wrocławska

z-ca redaktora naczelnego ds. współpracy z przemysłem

mgr inż. włodzimierz Jacek walczak – linde gaz Polska

mgr inż. irena wiśniewska, mgr inż. lechosław tuz

prof. dr hab. inż. Jerzy nowacki zachodniopomorski Uniwersytet technologiczny w szczecinie

2 Przegląd sPawalnictwa 4/2011

KrajobrazpokryzysieWielki boom stoczniowy, trwający od 2003 r.

do 2008 r., zakończył się krachem w październiku2008 r. W 2009 r. liczba zamówień na nowe stat-ki spadła o 75%. Wcześniej systematycznie rosła–z93mlntw2005r.do282mlntw2007r.Wsu-mie,nakoniec2008 r., portfel zamówieńobejmowałjednostkionośności619mlnt,tzn.53%floty.Jednakw2009r.ipierwszych5miesiącach2010r.zakontrak-towanostatkiowielkościtylko46mlnt,cosprawiło,żeportfelzamówieńspadłdo489mlnt(38%światowejfloty).Europejskie stoczniemiaływ2009 r. ok. 12%rynku,ichudziałspadłwciągu2latok.6%.

Systematyczniemalałtakżeudziałpolskichstocz-ni w światowym portfelu zamówień. Pod koniec2009r.,podwzględemnośnościstatków,Polskamia-ła 0,04% udziałów w rynku i zajmowała 10 miejscew Europie. Nasz przemysł stoczniowy uzyskałw 2009 r. 2,27 mld zł przychodów ze sprzedaży(3,9mldzłwrekordowym2005r.).Jednakponad1/5przychodów, czyli 462 mln zł pochodziło ze sprze-daży jachtów i łodzi motorowych. Podobnej wielko-ści była produkcja kadłubów statkówpełnomorskich,którawciągu5latpotroiłaswojąwartość.

Polskie stocznie musiały zmierzyć się nie tylkoz kryzysem czy azjatycką konkurencją, ale równieżz unijnymi przepisami. Okazało się, że otrzymywałypo2004r.,poakcesjidoUniiEuropejskiej,niedozwo-lonąpomocpublicznązbudżetupaństwa,któratylkopodtrzymywała je, a nie przyczyniała się do ich roz-woju. Komisja Europejska zażądała więc zwrotu tejkwoty (wg UOKiK w latach 2004-2008 stocznie do-stały ponad 8,5 mld zł pomocy) lub restrukturyzacjistoczni.Powieluperturbacjach,w2009r.,rządprzy-stał na tendrugiwariant, który zakładałm.in. sprze-dażmajątkutrwałegowdrodzeotwartychprzetargów,spłatędługówiczęściowąlikwidacjęstoczni.Niezna-lazł się bowiem, poza enigmatycznym inwestoremz Kataru, chętny do nabycia całych zakładów, azresztą sprzedaż poszczególnych części także szłaopornie.WGdyniodbyłosięwsumie20przetargów,w ramachktórychudałosiępozyskaćzesprzedażymajątku416mlnzł,m.in.8haterenukupiłaPomor-ska Specjalna Strefa Ekonomiczna. Natomiast zesprzedażymajątkuStoczniSzczecińskiejNowauzy-skano107mlnzł.Niewystarczytonawetnapokry-ciewszystkichdługówobustoczni.SądywGdańskuiSzczecinie zatwierdziły listywierzytelności złożoneprzez zarządcę kompensacji. Wynika z niej, że za-dłużenie Stoczni Gdynia wynosi 1,7 mld zł, a SSN1,3mld zł. Oznacza to, że nie wszyscy wierzycieleodzyskająswojepieniądze.

W sumie, w ramach zaleconej przez Komisjęrestrukturyzacji przemysłu stoczniowego w Polsce,likwidacji uległy dwie duże stocznie produkcyjne,a pracę straciło ponad 9 tys. osób. Uratowała sięStoczniaGdańsk,którawcześniejznalazłanowegowłaściciela–ukraińskikoncernISDPolska,alerów-nieżmusiałazgodzićsięnaograniczenieprodukcjiiczęściowązmianęprofiludziałalności.

Przedstawiciele spółki DGA, która prowadziłaszkoleniadlazwalnianychstoczniowców,poinformo-wali, że pracę znalazło 56% byłych stoczniowców.Jednakokazujesię,żeobrazrodzimejbranżystocz-niowejniejestażtakczarny,jaksięgoprzedstawia,gdyż pomimo, że nie ma wielkich stoczni produk-cyjnych, zatrudniających kilka tysięcy ludzi, sektorstoczniowyistniejeidziała.Prymwiodąjednakmałe,prywatnestocznie,któremimowielukłopotówprze-trwałyokresnajwiększejzapaściwbranży.Ichkon-trahentamisągłówniefirmyzNiemieciSkandynawii.

Elektrowniewiatrowe,promyioffshore

Dzięki prywatnym firmom ponownie ruszyła pro-dukcjana terenieStoczniGdynia.Wskrzesiła ją1 lu-tego2011r.StoczniaCristzGdańska,którazakupiła,podkoniecub.r.,halędoprefabrykacjikadłubóworazserce stoczni – duży suchy dok. Zapłaciła za niegook. 175 mln zł, choć cena wywoławcza wynosiła96mlnzł.StoczniawspółpracujezarmatoramizNie-miec,Holandii,NorwegiiiFrancji.Specjalizujesięwbu-dowie statków rybackich, specjalistycznych konstruk-cji stalowych, wykorzystywanych m.in. w przemyśleoffshore,orazwremontachiprzebudowachkadłubów.

Dużydokbędziepotrzebnyfirmiedoprodukcjispe-cjalistycznychstatkówdoustawianianamorzuelektro-wniwiatrowych.ObecnieCristbudujetakąjednostkędlaniemieckiegoBelugaHochtiefOffshore,spółkiHochtiefConstruction i BelugaShipping. Statek powstaniewgprojektu opracowanego przezNiemców.Trafi do nichw2012r.,awartośćkontraktuopiewana200mlneuro.

To nie pierwsza tego typu jednostka zbudowa-na przez Crist.Wiosną 2010 r. stocznia przekazałaHochtiefConstructionplatformęThor,przystosowanądostawiania turbinwiatrowychnamorzu. Jej budo-wa kosztowała 70mln euro.Crist przebudował nie-dawnotakże4pełnomorskie jednostkidotransportumorskich siłowniwiatrowych dla duńsko-niemieckie-go koncernu Aarsleff. Ponadto Stocznia Gdańskpodjęławspółpracę zeStoczniąRemontowąNauta,która również zakupiła tereny po Stoczni Gdynia

Analiza rynku stoczniowego po kryzysie


–główniewydziaływyposażeniowewrazzhalamiina-brzeżami. Zamierza przenieść tam całą swoją działal-ność,którado tejporyprowadzona jestnaobszarachsąsiadującychzcentrumGdyni.Namocytegoporozu-mienia Stocznia Remontowa Nauta uzyskała wyłącz-nośćnakorzystaniezsuchegodokuiprzeprowadzaniawnimremontówiprzebudówzakontraktowanychjedno-stek.Cristprowadziteżrozmowyzkilkomaeuropejskimifirmami,dotyczącebudowy40jednostek.Jeślinegocja-cjezakończąsięsukcesem,toichprodukcjamożeod-bywaćsiętakżewGdyni.

Natomiast gdańska Maritim Shipyard, jednaznajwiększychprywatnychstoczniwPolsce,realizo-wała spektakularny kontrakt – wykonała kadłub sta-tkuRainbow Warrior III, budowanego dla organizacjiGreenpeace, który zwodowano 13 listopada 2010 r.wGdyni.Następniekadłubwrazzczęściowymwypo-sażeniem został odholowany do niemieckiej stoczniFassmer w Bremerhaven, która jest głównym wyko-nawcąjednostki.Tamzostanieonawpełniwyposażo-na.RainbowWarriorIIIwypłynienamorzewpaździer-niku2011r.Wiceprezesstoczni,AlbinBaran,podkreślił,że dla stoczni było to, zmarketingowego punktuwi-dzenia,bardzoprestiżowezamówienie,atakżepowóddodumy,gdyżorealizacjękontraktustarałosięwielestoczni.

Jednak po wodowaniu Stocznia Gdańsk sprze-dała pływający dok (o wymiarach: 165 m długości,31,2mszerokościwewnętrznej i10000 tnośności),wktórymwykonanokadłub,stoczniNauta,tymsamymNautazamierzawejśćnanowydlasiebierynek–re-montówdużychstatków.

MaritimShipyardwspółpracującazkontrahentamizNiemiec iNorwegiiw2010 r.podpisała list inten-cyjnyzklientemzBahrajnu,nabudowę10małych,luksusowychpromówpasażerskich,któremająkur-sowaćmiędzyBahrajnemaEmiratamiArabskimi.

Z budowy nowych statków, zarówno promów, jaki jednostek dla branży offshore, nie rezygnuje takżegdańskaGrupa„Remontowa”,specjalizującasięwre-montach statków. Jej stałymi klientami są armatorzynorwescy, którzy zamawiają przedewszystkim promy.W najbliższym czasie w Gdańsku powstaną 4 promypasażersko-samochodowe, zasilane skroplonym ga-zemziemnymLNG,dlaTorghattenNordAS.Jednostkizbuduje Stocznia Północna, a kontrakt opiewa na ok.410mlnzł.PierwszystatektrafidoNorwegóww2013r.

PromyzasilaneLNGbudowanewStoczniPółnoc-nejwGdańskuzyskałyjużuznanienarynku.Świadczyo tym nagroda, jaką Grupa „Remontowa” otrzymaław 2010 r. za dwustronny prom fiordowy Moldefjord,zbudowany dla norweskiego armatora Fjord1. Otrzy-mał on tytuł Ekologicznego Statku Roku. W sumieStoczniaPółnocnazbudowała jużdlanorweskichar-matorów13promów.

Drugim segmentem budowy nowych jednostek,wktórymspecjalizujesię„Remontowa”sąstatkidlabranży offshore. Obecnie powstają tam, na zamó-wienieLewekShipping,spółkizależnejsingapurskie-goEzraHoldings, dwie jednostki do zaopatrywania

platform wiertniczych. Do odbiorcy mają trafićwpierwszejpołowie2012r.Wcześniejstoczniapro-dukowałajednostkidoobsługiplatormwiertniczych,m.in.dlaarmatorówzUSA.

WSzczecinie działa obecnie ponad 20 zakładów,którebudująiremontująstatkipełnomorskie,rzeczne,barki,pontonytransportowe,jachtypełnomorskie,tan-kowce, statki rybackie. Produkują także kadłuby róż-nychjednostekpływającychicałesekcjeokrętowedlainnychstoczni orazelementydla segmentuoffshore,m.in.zbiorników,kotwic,tzw.SKID-ów(konstrukcjidoposadowienia platformy wiertniczej), elementów kon-strukcyjnych wież wiertniczych i wielkogabarytowychkonstrukcjistalowych.

Sektor ten tworzą główniemałe i średnie zakła-dy produkcji wielkogabarytowej, wysoko przetwo-rzonej, produkującej głównie na eksport. Potencjałtych firm,w okresie koniunktury, to zatrudnienie napoziomie ponad15000osóboraz obroty przewyż-szające4mldzłrocznie.Sątotakiefirmyjakm.in.:Stalkon, Finomar, Partner, Muhlhan, Zink Power,Navikon-Stal,Betamaritp.

Natomiast majątkiem po Szczecińskiej StoczniNowazainteresowałasięm.in.SzczecińskaStoczniaRemontowaGryfia,któranabyłazadługizestawste-rowydokontenerowcaB178-I/23,przejętegoodSSNprzezAgencjęRozwojuPrzemysłunaprzełomie2008i2009r.Abydokończyćbudowę,powołanospecjalnąspółkęAranda,lecz,zewzględunabrakfinansowaniastatekwdalszymciągustoiwGryfii–niezostałskoń-czonyiniewiadomokiedytonastąpi.Natomiastudałosięzrealizowaćstocznikontraktnabudowęserii7pa-trolowcówdlaNorwegii.Ostatnieopuściłyzakładpodkoniec2010r.PojawiłsiętakżepomysłprzeniesieniastoczninaterenypoSSN.Zakładjestjednakobecniew dosyć trudnej sytuacji i trwają rozmowyna tematprogramujegoratowania.Możetoniestetyoznaczaćzwolnienienawet1/3załogi.

Nie należy też zapominać o takich małychstoczniach jakDamenShipyardswGdyni,budującejholownikidlaarmatorówzRosji,WielkiejBrytaniiiHo-landiiorazgdańskiejStoczniSunreefYachts,specjali-zującejsięwbudowieluksusowychkatamaranów.

WiatrakizestoczniNowąformądziałalności,którapojawiłasięnatere-

nachstoczniowych,stałsięmontażwielkogabarytowychkonstrukcjidlaprzemysłu,wtymelementówwieżwiatro-wych.PrzodujewtymStoczniaGdańsk,którauniknęłalosuzakładówprodukcyjnychzGdyniiSzczecina.

Zgodnie z planem restrukturyzacji firmama opie-rać swoją działalność na trzech rodzajach produkcji:specjalistycznychstatkach,wieżachwiatrowych i róż-nego typu wielkogabarytowych konstrukcjach stalo-wych.Produkcjaokrętowapowinnaprzynosićok.40%przychodów,awież i konstrukcji po30%.Wpołowie2010r.otwartotamnajwiększąwPolscefabrykętych


elementów.Jestonawstaniewyprodukować100wieżrocznie,zaśdocelowoprzewidujesięrozszerzeniepro-dukcjido300szt.rocznie.Matonastąpićpodkoniec2012r.Potencjalnezapotrzebowanienawieżewiatro-wedo2020r.możewynieśćok.4,5tys.szt.

Obecnie powstają wieże na zamówienie niemiec-kiejfirmyNordex.Naraziestoczniamawyprodukować10 wież, ale kontrakt może zostać rozszerzony, gdyżNiemcy zainteresowani są stałymi dostawami.Nordexjestpotentatemwprodukcji turbin i kompletnychelek-trowni wiatrowych. Zainstalował ponad 4200 turbinomocyprzekraczającej6000MW.

Dodatkowo,napoczątku2011r.,StoczniaGdańskiGEHitachiNuclearEnergypodpisałyporozumienieo współpracy technologicznej. Amerykańsko-Japoń-skie konsorcjum zabiega o kontrakt na dostawę re-aktorów dla pierwszej polskiej elektrowni atomowej.Porozumienie daje możliwość dostarczania dużychkomponentówstalowychnapotrzebyprzyszłychkon-strukcjielektrowniatomowych.

Wielkogabarytowe konstrukcje dla przemysłu ener-getycznegomająpowstawaćtakżenatereniebyłejSto-czniGdynia.EnergomontażPółnoc,należącydogiełdo-wejgrupyPolimexMostostal,kupiłmniejszysuchydok,gdzie chce montować m.in. platformy wiertnicze, kon-strukcjeelektrowniwiatrowychczypiecetechnologicznedlaprzemysłunaftowegoipetrochemicznego.

Tego typudziałalnośćmożliwa jest takżena tere-nachpoSSN.Ostatniozainteresowałasięnimibelgij-sko-niemiecka firmaTeleskop, zajmująca się produk-cją dźwigów. Zamierza produkować tamwielkogaba-rytoweelementy,związanezprzemysłemokrętowymi konstrukcjami spawanymi. Spółkama już hale pro-dukcyjnewKostrzynienadOdrą.

O dzierżawę hal stoczniowych zabiega też byd-goska spółka Makrum, która zamierza przenieść doSzczecina ciężką obróbkęmechaniczną obecniewy-konywanąwBydgoszczy.FirmadziałajużnaterenachpoupadłejstoczniPomeraniawSzczecinie.

Stoczniowe„byćalboniebyć”NakrawędziupadkujestkolejnapaństwowaStocznia

MarynarkiWojennej(SMW)wGdyni.Niedawnowybuchłtamkonfliktmiędzyzarządemazwiązkamizawodowymi,dotyczącyrestrukturyzacji.Wedługplanu,zzakładuza-trudniającegoobecnieponad1000osób,będziemusiałaodejśćprzynajmniej1/3załogi.Odponadrokustoczniaznajdujesięwupadłościukładowej,anapoczątkukwie-tniasądogłosiłupadłośćlikwidacyjnązakładu.

WłaścicielemSMW jestAgencjaRozwoju Przemy-słu,któraposiadaponad99%akcjizakładu.PozostałepozostająwgestiiMinisterstwaObronyNarodowej,któ-regozamówieniastanowiłypodstawędziałalnościfirmy.Pokomercjalizacji,doktórejdoszłow2005r.,stoczniamożerealizowaćzlecenianie tylkodlawojska,ale teżdla kontrahentów cywilnych. Jednak w 2006 r. SMWdwukrotniestraciłapłynnośćfinansową.ARPtłumaczyławtedy,żepowodemkłopotówbyłozbytdużezatrudnie-nieoraznierentownekontrakty.Sytuacjapoprawiłasiępodkoniec2007r.,kiedyzwolnionoczęśćzałogi.Kolej-neproblemyfinansowepojawiłysięw2009r.itrwajądochwiliobecnej.MimotoARPchciałasprzedaćstocznięi prowadziła nawet rozmowy z francuskim koncernemzbrojeniowymDCNS,alezakończyłysięonefiaskiem.

Obecnie SMW ma zakontraktowany tylko 1 sta-tekdo remontu,uzyskanywaukcji elektronicznej,więcwmałoatrakcyjnejcenie.Dochodzidotegowciążniedo-kończonakorwetaGawron,w którą zainwestowano już500 mln zł, a końca jej budowy nie widać. Jednakw2011r.władzestocznizamierzają,wspólnezeStocz-nią Nauta, remontować okręty podwodne typu Koben,będącenastaniepolskiejMarynarkiWojennej.TrwająteżrozmowynatematbudowyżaglowcaszkolnegodlaWiet-namuorazwspólnego,zfrancuskimkoncernemDCNS,udziałuwprzetargunaokrętypodwodnedlapolskiejma-rynarkiwojennej.WplanachSMWjestteżbudowarepre-zentacyjnegożaglowcadlasiłmorskichIndonezji.

Piotr Frankowski

Krajowekonferencjeiseminariaspawalniczew2011rokupodpatronatemmedialnymPrzegląduSpawalnictwa

Tytułkonferencji Data Miejsce Organizator

XSzczecińskieSeminariumSpawalnicze

2czerwca

SzczecinZakładSpawalnictwaZachodniopomorskiegoUniwersytetuTechnologicznegoiLindeGazPol-skaSp.zo.o.Jednodniowewykłady,pokazysprzętuspawalniczego,spotkanietowarzyskie,zaświadczenieoszkoleniutel.: 91 46 24 451; e-mail: [email protected]

SeminariumZakładuInżynieriiSpajaniaPW

11czerwca

WarszawaZakładInżynieriiSpajaniaPolitechnikiWarszawskiejtel.: 22 234 84 02; e-mail: [email protected]

XVGdańskieSpotkanieSpawalnikówiXIIIPomorskieSympozjumSpawalnictwa

8września

GdańskZakładInżynieriiSpajaniaPolitechnikiGdańskiejiLindeGazPolskaSp.zo.o.Jednodniowewykłady,pokazysprzętuspawalniczego,spotkanietowarzyskie,zaświadczenieoszkoleniutel.: 58 511 28 00; e-mail: [email protected]

1.MiędzynarodowaKonferencjaNaukowo-TechnicznaNapawanie–postępizastosowania

19-21września

Wrocław

DolnośląskaSekcjaSpawalniczaSIMP;ZakładSpawalnictwaInstytutuTechnologiiMaszyniAutomatyzacji;WydziałMechanicznyPolitechnikiWrocławskiej;EUROMAT,Wrocławtel.: 71 720 20 74; e-mail: [email protected]

53.Naukowo-TechnicznaKonferencjaSpawalniczaNowekierunkiwprocesachspajaniaicięciametali

12-14października

PoznańSIMP–SekcjaSpawalniczawPoznaniu,TechnikaSpawalniczaPoznań,RywalRHCtel.: 602 118 401; e-mail: [email protected]

Lechosław Tuz


TomaszKozak

Spawanie łukiem krytym ze zwiększoną wydajnością

submerged-arc welding with an increased efficiency

Dr inż. tomasz Kozak, doc. PG – PolitechnikaGdańska.

StreszczenieWartykuleanalizowanometodyspawaniazezwiększo-

nąwydajnością.Wbadaniachzastosowanowybraną,zmo-dyfikowanąmetodęspawaniałukiemkrytym,umożliwiającązwiększeniewydajnościspawaniakonstrukcjistalowych.Mo-dyfikacjapolegałanawprowadzeniudodatkowego,zimnegodrutuelektrodowegodołukuelektrycznego.Określonowpływwarunków spawania na wydajność i opracowano wstępnątechnologięspawaniazłączadoczołowegoogrubości25mmzestaliokrętowejDH36.Zbadanozaproponowanątechnolo-gięiporównanojąztechnologiąkonwencjonalną,stwierdza-jąc,żemetodataumożliwiaspełnieniewymagańMorskichTowarzystw Klasyfikacyjnych przez złącza spawane zmo-dyfikowanąmetodązużyciemdodatkowego,zimnegodrutuelektrodowego.W artykule przedstawiono wybranewynikibadań,wnioski natomiast uwzględniają całość przeprowa-dzanychprac

abstractThepaperexaminesthemethodsofweldingwithanin-

creasedefficiency.Amodifiedmethodofasubmerged-arcwelding,whichallowsmoreefficientweldingofsteelstruc-turesisusedinthetests.Theadditionalcoldwireisinsertedtothearcinthemodifiedmethod.Theinfluenceofweldingparametersontheprocessefficiencyandthepreliminaryprocedure specification of 25mm thickDH36 steel buttjointsweldingaredeveloped.Theproposedtechnologyisexaminedandcomparedtotheconventionalsubmerged-arcwelding technology,whatshowsthat themethodofweldingwith additional coldwire fulfill the requirementsofMorskieTowarzystwaKlasyfikacyjne (MarineClassifi-cationSocieties).

Someresultsoftestesarepresentedinthepaper.Thewholeworkissummarizedintheconclusions.

WstępWwarunkachrosnącejkonkurencjiproducencipo-

winnicorazwiększąuwagęzwracaćnapotrzebyklien-ta, zapewniając sobie jednocześnie odpowiedni po-ziom zysków. Czas produkcji konstrukcji spawanychmożna skrócić m.in. przez zwiększenie wydajnościi prędkości spawania. Koszty operacji spawalni-czych są obarczone, w zależności od stopnia me-chanizacji i automatyzacji procesu, kosztami robo-cizny w zakresie 40÷80% [1]. Pomimo systematycz-nego wdrażania do przemysłu nowoczesnych me-tod spawania o najwyższej wydajności, jak: spawa-nie plazmowe, elektronowe i laserowe, nadal wśródmetod spawania zmechanizowanego dominują: spa-wanie łukiem krytym i spawanie metodą MIG/MAG[2÷12]. Prowadzone od lat modyfikacje tych me-tod, zmierzające do wzrostu prędkości i wydajności

spawania,znalazłyefektywnerozwiązaniedzięki:– regulacji parametrów spawania przez zmianę ro-dzajuprądu i biegunowości zasilającego łukelek-tryczny, długości wolnego wylotu elektrody, kątaustawieniaelektrodywzględemzłączaitd.,

– doprowadzeniudoobszaruspawaniadodatkowychilościspoiwawpostacizimnegolubgorącegodru-tu, proszkumetalicznegow topniku lub sproszko-wanegoczygranulowanegometaluzasypywanegoprzedgłowicąspawalniczą,

– spawaniuwieloelektrodowym.Wobecwielukierunkówdziałania,wydajesięcelo-

wedokonaniewyborułatwejdozastosowaniametody,umożliwiającejwzrostwydajnościspawaniakonstrukcjistalowych.Opracowanowielemetodumożliwiającychwzrostwydajnościspawania.Narysunku1przedsta-wiono zakresy wydajności spawania mierzone szyb-kością stapiania dla niektórych, wybranych metod.Widać na rysunku, że konwencjonalne spawanie au-tomatyczne łukiem krytym charakteryzuje się sto-sunkowo małą wydajnością przy znacznym zakre-sienatężeniaprąduspawania.Wydajesię,żew tymzakresie można podwyższyć efektywność stapiania.


Wydajność metody, mierzona szybkością stapiania,to jednaknie jedynekryteriumoceny jejprzydatnościprodukcyjnej.Wartykuleprzedstawionoróżnekryteriaumożliwiającewybórodpowiedniejmetodydowytwa-rzania elementów konstrukcji spawanych, takich jak:nowość,wydajnośćstapiania,stopieńskomplikowaniaurządzeń,właściwościspoin,współczynnikszybkościstapianiaimożliwośćaplikacji.

Branepoduwagęmetodypodzielononadwiegru-py,trudnedoporównaniazewzględunaróżnezasto-sowania.Wpierwszejznichznajdująsięmetodypo-dobnedometodyMAG,wdrugiej–podobnedospa-waniałukiemkrytym(SAW).

Dlakażdegokryteriumprzyjętosposóbrelatywiza-cjidanych.Kryteriaogólniemożnapodzielićna:mie-rzalne, nazywane często wielkościami, i niemierzal-ne, nazywane cechami [13]. Każde kryterium zosta-łoocenionewgprzyjętejskalipunktowej,adlakryte-rium możliwości aplikacji ustalono wartość przybie-rającą jeden z dwóch stanów, tj.: tak lubnie. Na ry-sunku 2 przedstawiono ocenę względną wybra-nych metod, przy zastosowaniu przyjętych kryte-riów.Zporównaniametodwynika,żeobiecującąme-todą jest spawanie automatyczne łukiem krytym

z zastosowaniem dodatkowego spoiwa podawanegodojeziorkaspawalniczegowpostacizimnegodrutu.

Celembadańbyłoprzedstawieniemetodyspawa-niaozwiększonejwydajności,którapowstaławwyni-kumodyfikacjispawaniaautomatycznego łukiemkry-tym.Przedstawionostanowisko,wynikibadańwydaj-nościstapiania i innychparametrówspawaniadla ta-kiejzmodyfikowanejmetodyorazmożliwościjejzasto-sowaniawpraktycedobudowyokrętów.Warunkispa-waniaiwłaściwościzłączyuzyskanychzmodyfikowanąmetodąporównanozmetodąkonwencjonalnegospa-waniaautomatycznegołukiemkrytym.

Charakterystykametody,stanowiskaimateriałów

Omówionametodapoleganaspawaniułukiemkry-tymjednymlitymdrutemelektrodowymzdodatkowymdrutem niepodłączonym do źródła prądu (zimnym).Realizacja metody polegała na zastosowaniu drutuo średnicy 1,2mmdodawanego do jeziorka spawal-niczego za pomocą podajnika i uchwytu urządzeniaMIG/MAG.Narysunku3przedstawionoschematpołą-czeniaautomatuzuchwytempółautomatuorazwidoksprzętuwczasiespawania.

Rys.1.Wydajnośćwybranychmetodspawania:1–metodaTIME,średnicadrutu1,2mm(poleograniczonedwiemakrzywymi);2–me-todaTANDEM;3–metodaspawaniaMAGdwomadrutamipodłą-czonymidojednegoźródłaprądu;4–procesyRapidArcTMiRapidMeltTM;5–spawaniełukiemkrytymelektrodątaśmową35x0,5mm;6–spawanie łukiemkrytymdrutemelektrodowymlitymośrednicy5mm;7–spawanie łukiemkrytymzwypełniaczem;8–spawaniedrutemproszkowymniskostopowymo średnicy 1,2mmwosłonieCO2;9–spawaniedrutemproszkowymniskostopowymsamoosło-nowymośrednicy3,2mm;10–spawaniedrutemproszkowymni-skostopowymośrednicy3,2mmwosłonieCO2Fig. 1. The efficiency of selected methods of welding: 1 – TIMEmethod–wirediameterof1.2mm(areaboundedby twocurves),2–TANDEMmethod,3–MAGweldingmethodwithtwowirescon-nectedtoonepowersource,4–RapidArcTMandRapidMeltTMpro-cesses;5–submergedarcweldingwith35x0.5mmstripelectrode,6–submergedarcweldingwithsolidwireelectrodewithadiame-terof5mm, 7–submergedarcweldingwithfiller,8– low-alloyedflux-cored wire with a diameter of 1.2 mm in the CO2 welding;9 – low-alloyed self-shielded flux-cored wire with a diameterof3.2mmwelding;10–low-alloyedflux-coredwirewithadiameterof3.2mmintheCO2welding

Rys.2.PorównaniemetodspawaniazezwiększonąwydajnościądlazałożonychkryteriówFig.2.Comparisonofweldingmethodswithanincreasedefficiencyfortheassumedcriteria

Rys. 3. Schemat połączenia i widok automatu z zamocowanymuchwytem półautomatu; 1 – automat spawalniczy ASG-1000,2–uchwytspawalniczyUSMGa-200,3–łącznikobuurządzeńFig.3.Theviewofautomaticweldingmachineandsemiautomaticwe-ldingtorchmounting,1–automaticweldingmachine–typeASG-1000,2–USMGa-200weldingtorch,3-bothdevicesconnector


Dowykonaniapróbzastosowanonastępującema-teriały:– stal:DH36wgwymagańMorskichTowarzystwKla-

syfikacyjnych,ogrubościt=20i25mm,– drut elektrodowy automatu: S2 wg PN-EN 756,

średnica4mm,– topnik:AAR/AB178ACH5wgEN780,ziarni-

stość2-20,– kombinację drut-topnik spełniającą wymagania kate-

gorii3YTMwgMorskichTowarzystwKlasyfikacyjnych,– drut dodatkowy: G3Si1 wg PN-EN 440, średnica

1,2mm.

BadaniaeksperymentalneDobadańwstępnychużyto 12 próbek owymia-

rach:długośćL=400mm,szerokośćW=55mm,grubość t=20mm,naktórychwykonanopojednejnapoinie.Wydajnośćprocesuokreślanoteoretycznieieksperymentalnie,mierzącprzyrostmasywczasienapawania, mierzony eksperymentalnie i wyrażonywkg/h,określanozzależności:

WM =(m2–m1)×3,6/t (1)

gdzie:m1–masapróbkiprzednapawaniem,g;m2–masapróbkiponapawaniu,g;t–czasnapawania,s.

Teoretycznawydajnośćnapawaniawzależnościodzużyciadrutuzostałaokreślonazewzoru:

WD=(M1A×VA +M1P×VP)×0,06 (2)

gdzie: M1A – masa 1 m drutu elektrodowego automatu (średnica4mm),g/m;M1P–masa1mdrutudodatkowego(średnica1,2mm),g/m;VA–prędkośćpodawaniadrutuelektrodowegoautomatu(śred-nica4mm),m/min;VP –prędkośćpodawaniadrutudodatkowego(średnica1,2mm),m/min.

Wzrostwydajności określonow stosunku do kon-wencjonalnej metody spawania łukiem krytym, tzn.WM0dlaVP=0,czyli:

ΔW=100×(WM–WM0)/WM0 (3)

ParametrynapawaniaprzedstawionowtablicyI,po-kazanowartościwydajnościokreśloneeksperymental-nieteoretycznie(rys.4).

Z tablicy I i rysunku 4 wynika, że wraz ze wzro-stem ilości dodatkowego drutu wydajność na-pawania rośnie. Dla małych wartości natężeniaprądu spawaniamożliwe jest uzyskanie wzrostu wy-dajności nawet ok. 90% w stosunku do napawa-nia bez dodatkowego drutu. Jednakże, praktyczniemożna oczekiwać wzrostu wydajności ok. 30÷40%dlawyższychwartościnatężeniaprąduspawania.

Badaniazmodyfikowanejmetodyspawania łukiemkrytym z dodatkowym drutem zimnym polegały rów-nież na określeniu: wpływu parametrów procesu na

tablicaI.ParametrynapawaniaiwzrostwydajnościΔWwstosunkudonapawaniabezużyciadrutudodatkowegotableI.Parametersofsurfacingandtheefficiencyincrease(ΔW)relativetosurfacingwithoutadditionalwire

Nrserii Nrpróbki

NapięciełukuU

PrądspawaniaI

Prędkośćpodawa-niadrutuautomatu

VA

Prędkośćpodawaniadrutudodatkowego

VP

Czasnapawaniat

Wzrostwydajnościnapawania

ΔW

V A m/min m/min s %

I

1 30 400 0,94 0,00 93 0,0

8 30 400 0,94 3,13 93 30,3

9 30 400 0,94 5,25 93 58,0

10 30 400 0,94 6,72 93 93,5

II

3 33 600 1,28 0,00 75 0,0

11 33 600 1,28 3,13 75 19,3

7 33 600 1,28 5,25 75 37,1

12 33 600 1,28 6,72 75 48,0

III

5 39 800 1,92 0,00 60 0,0

2 39 800 1,92 3,13 60 13,7

4 39 800 1,92 5,25 60 20,5

6 39 800 1,92 6,72 60 34,1

Rys.4.WydajnośćWprocesunapawaniaautomatycznego łukiemkrytymzzastosowaniemdodatkowegodrutupodawanegodojezior-kazprędkościąVpFig.4.TheautomaticsubmergedarcweldingefficiencyWwiththeadditionalwirefedintotheweldingpoolataspeedofVp


kształt uzyskanych napoin oraz wstępnej technolo-gii spawaniazłączadoczołowegoogrubości25mm,atakżewpływuzastosowaniadodatkowegodrutuzim-negonawłaściwościzłączaimożliwośćspełnieniawy-magańokreślonychdlakonstrukcjiokrętowej.

Badaniawpływuparametrówprocesunakształtuzyskanych napoin prowadzono na zgładach ma-kroskopowychprzekrojówpoprzecznych.Mierzonocechy: głębokośćwtopienia, szerokość lica,wyso-kośćnadlewuichropowatośćpowierzchnilica.

Zpomiarówtychwynika,że:– szerokość lica jest niezależna od ilości drutu dodatko-

wegoiwzrastawmiaręwzrostuparametrówprądowych;– wysokość nadlewu rośnie zewzrostem ilości dru-

tudodatkowego;wyraźniej jest to zauważalnedlamniejszychparametrówprądowych;

– zwiększenieilościdrutudodatkowegoniepowodujezwiększeniagłębokościwtopienia;

– gładkość powierzchni lica dla wszystkich próbek zezwiększonąwydajnościąnieróżnisięodpowierzchniuzyskanejwczasiespawaniabezdodatkowegodrutu.Można zatem stwierdzić, że zastosowanie drutu

dodatkowego powoduje wzrost wydajności spawaniaw wyniku wzrostu przekroju poprzecznego nadlewu,agłówniejegowysokości.

technologiaspawaniaNa podstawie uzyskanych wyników określo-

no wstępną technologię spawania złącza do-czołowego o grubości 25 mm ze stali DH36,spełniającego wymagania Morskich TowarzystwKlasyfikacyjnych. Założono wariant technologiispawania uwzględniający spawanie dwustronne,dwuściegoweprzywzrościewydajnościspawaniaook.35%wstosunkudospawaniarealizowane-go bez dodatkowego drutu. Badania założonejtechnologii prowadzono zgodnie z wymaganiamiPN-EN288-3nazłączachpróbnychwykonanychz dodatkowym drutem i bez dodatkowego drutudodawanegodojeziorkaspawalniczego.

Parametry spawania stosowane do wykona-niaobuzłączyprzedstawionowtablicy II.Wyko-nane złącza poddano standardowym badaniomwytrzymałościowym.Przeprowadzonepróbydałypozytywnewyniki,azatemobazłączaspełniływy-magania. Dotyczyło to zwłaszcza wytrzymałościnarozciąganie ipróbyzginaniazłączy.WtablicyIII przedstawiono wyniki próby udarności złączy,obrazującedobrąplastycznośćmetaluobuzłączyspawanych.

tablicaII.ParametryspawaniazłączypróbnychzestaliDH36ogrubości25mmtableII.WeldingparametersforjointswithDH36steelwith25mmthick

Metodaspawaniaautomatycznegołukiem

krytym

Ścieg PrądspawaniaINapięciełuku

UPrędkośćspawania

VPrędkośćposuwudrutudodatkowegoØ1,2mm

VD

- A V cm/min cm/min

Spawaniekonwencjonalne

1 740 32 30 0,00

2 800 32 30 0,00

Spawaniezezwiększonąwydajnością

1 800 34 41 7,06

2 800 34 41 7,06

tablicaIII.Wartościenergiiłamaniapróbekudarnościowychpobranychzezłączyspawanychautomatyczniełukiemkrytymzdodatkowymdrutemwporównaniuzmetodąkonwencjonalną.StalDH36,spawaniedwustronne,dwuściegowe.BadaniaprowadzonowgPN-EN875tableIII.Thevaluesofbreakingenergyoftheimpactresistancesamplesfromjointsbyautomaticallysubmergedarcweldingwithanadditio-nal wire in relation to the conventional method. DH36 steel, both-sides welding, two beads. The tests conducted acc. to PN-EN 875

ZłączeOznaczenieusytuowaniakarbu

wzłączuTemperaturabadania

TEnergiałamania

KVŚredniaenergiałamania

KVśr- ºC J J

Spawaneautomatyczniezdodatkowymdrutem

VWT0/2 -20

61

46,737

42

VHT1/2 -20

52

42,038

36

Spawaneautomatyczniemetodąkonwencjonalną

VWT0/2 -20

28

53,046

85


PodsumowanieNa podstawie przeprowadzonej analizy literatury

zaproponowanometodęspawaniazezwiększonąwy-dajnością.Metoda tapoleganazautomatyzowanymspawaniu łukiem krytymelektrodą o średnicy 4mmidodaniudojeziorkastopionegometaludodatkowego.

Proponowaną metodę badano, wykorzystującnapawaniedlanastępującegozakresuparametrów:Isrówny400,600,800A,drutelektrodowyośredni-cy4mm,drutdodatkowyośrednicy1,2mm.

Stwierdzono, że przy zastosowaniu drutu dodat-kowego podawanego z prędkością 3,13÷6,72 m/minwydajnośćmierzona ilością stopiwawzrastawza-kresie 13,7÷93,5%w stosunku do napawania bezużyciadrutudodatkowego.

Wydajnośćnapawaniazwiększasięzewzrostemstosowanegonatężeniaprąduiprędkościpodawa-niadrutudodatkowego.

Dlazakresuprąduspawania400÷800Amożnaotrzymaćdobrągładkośćlicaipoprawnewtopienie.

Szerokośćlicajestniezależnaodilościdrutudo-datkowego.Wzrastaonawmiaręwzrostuparame-trówprądowych.

Literatura[1] KlimpelA.:Nowoczesnetechnologiespajaniametali.WNT,

Warszawa1984.[2] KnapI.,BartosikM.:Badanianadmożliwościąspawania

metodąTIME.PrzeglądSpawalnicta3/1997.[3] KozakT.,SzmelterR.:EfektywnośćmetodyTIMEwbu-

downictwieokrętowym.PrzeglądSpawalnictwa9/1999.[4] EngindenizE.:DRAHTWARENFABRIKDRAHTZUGStein

GmbH&Co.KG.Materiałyinformacyjneniepublikowane.[5] PekkariB.:Spawaniełukiemkrytym–dalszywzrostwydaj-

ności.BiuletynInstytutuSpawalnictwa5/1997.[6] PakosR.:Zastosowanieelektrodytaśmowejdospawania

pod topnikiem złączy doczołowych. Przegląd Spawalnic-twa10-11/1999.

[7] JaraczJ.,KozakT.,BurczykJ.:Nagrzewnicadrutuelek-trodowego, szczególnie do spawania automatycznegołukiemkrytym.OpisPatentowyNr108690,opublikowany30.05.1981.

Wysokość nadlewu rośnie ze wzrostem ilościdrutu dodatkowego. Wyraźniej jest to zauważalnedlamniejszychparametrówprądowych.

Na podstawie badań opracowano technolo-gię spawania dwustronnego, dwuściegowego,me-todą spawania automatycznego łukiem krytymzpodawaniemdodatkowegodrutu(niepodłączone-go do źródła zasilania) do jeziorka spawalniczegoblachzestaliokrętowejDH36ogrubości25mm.

Przeprowadzonepróbywykazałyok.36%wzrostwydajności spawania badaną metodą w stosun-ku do tradycyjnej metody spawania łukiem kry-tym, przy następujących parametrach prądowych:I=800A,U=34V.

PrzeprowadzonebadaniawgPN-EN288-3,ma-jącenaceluzatwierdzenietechnologiispawaniaau-tomatycznego łukiemkrytymzpodawaniemdodat-kowegodrutudojeziorkaspawalniczego,daływynikpozytywny dla kryteriów oceny złączy określonychprzezMorskieTowarzystwaKlasyfikacyjne.

Zaproponowanametodaspawaniamogłabyzna-leźćzastosowaniedobudowystatków.

[8] RunnerstamO.,PerssonC.,CabajG.:Dobórgazuosłono-wegodlapoprawywydajności i jakościspawania.BiuletynInstytutuSpawalnictwa5/1995.

[9] HacklH.:“TwinPower”–dwuelektrodowespawaniemeto-dąMAGzdużąprędkością.BiuletynInstytutuSpawalnictwa5/1997.

[10] BorgoszB., SiennickiA.:Wysokowydajne spawanieTAN-DEM–przykładyzastosowania iefekty.Biuletyn InstytutuSpawalnictwa5/2000.

[11] PlatzJ.:Technikadwudrutowapodwyższaprędkośćspawa-niametodąMAG.BiuletynInstytutuSpawalnictwa5-6/1996.

[12] Bengtsson P., Skarin D.: Spawanie wysokowydajne przyużyciu systemu A400 HSW oraz wykorzystaniu proce-sów Rapid ArcTM i Rapid MeltTM. Przegląd Spawalnictwa5-6/1994.

[13] KolmanR.:Sterowaniejakościąwytwarzania.Gdańsk1994.


RyszardPakos

Ocena technologii spawania stali o podwyższonej wytrzymałości elektrodą celulozową

welding technology of high strength steel by cellulose electrode assessment

Dr inż. Ryszard Pakos – ZachodniopomorskiUniwersytetTechnologicznywSzczecinie.

StreszczenieWartykule przedstawiono wyniki badań otrzymane

przykwalifikowaniutechnologiispawaniastaliopodwyż-szonej wytrzymałości EH36 elektrodami celulozowymi.Badania technologii spawania wykonano wg wyma-gańPolskiegoRejestruStatkówzawartychwPublikacjiNr74/P:2007.Interpretacjeotrzymanychwynikówbadańpopartoizilustrowanobadaniamimetalograficznymi(mi-kroskopowymi)analizowanychstrefzłączaspawanego.

abstractThearticlepresentstheresultsobtainedinthequali-

fyingofhigh-strengthsteelEH36bycellulosicelectrodesweldingtechnology.Theweldingtestsarecarriedoutba-sedontherequirementsofthePolishRegisterofShippingincluded inPublicationNo.74/P: 2007. Interpretationofresultsof thewelding technology tests issupportedandillustrated by the metallographic tests (microscopic) ofanalyzedweldzones.

WstępSpawanie elektrodą otuloną jest stosowanewów-

czas,gdyutrudnione lubnieuzasadnioneekonomicz-nie jest zastosowanie spawania zmechanizowanego,półautomatycznego lub automatycznego. Metoda tadziękiswejuniwersalnościtechnicznejitechnologicz-nejumożliwiałączenieelementówwwarunkachwarsz-tatowych i montażowych, w dowolnych pozycjachi miejscach niedostępnych dla uchwytów spawalni-czychTIGczyMIG/MAG.Dużywybórgatunkówelek-trod otulonych o dobrych właściwościach spawalni-czychumożliwiałączeniewielugatunkówstaliimetalinieżelaznychorazichstopów[1].Elektrodacelulozowapo długim okresie nieobecności na rynku spawalni-czymzaczynapowoliznajdowaćzastosowaniewnie-którychpracachspawalniczych–szczególnieprzybu-dowierurociągów.Dostępnychjestjednakmałopubli-kacjinatematwłaściwościtechnologicznychpołączeńwykonanychtąelektrodą.Producencipodająjedynie,żesąoneprzydatnedościegówgraniowych,wytwa-rzają dobrze penetrujący łuk orazmałą ilość dobrzekrzepnącegoiłatwousuwalnegożużla.Wkatalogachpodanesąwprawdziewłaściwościwytrzymałościowe

stopiwa,brakujejednakinformacjinatematwłaściwo-ściwytrzymałościowychpołączeńspawanych.

Otulina celulozowa zawiera duże ilości organicz-nychczęścipalnych,najczęściejcelulozy[4].Wczasiespawaniaelektrodycelulozowewydzielajądużeilościgazówipowodująwytworzeniecienkiejwarstwyłatwousuwalnegożużla.Zewzględunatonienależyichsto-sowaćdospawaniawpomieszczeniachzamkniętycho słabejwentylacji.Nadają się onedo spawania za-równo prądem stałym, jak i przemiennym, powodujągłębokiewtopienieoraznadająpowierzchnispoinpła-skiwygląd.Sąstosowanedowykonywaniapracspa-walniczych imontażowych na zewnątrz, szczególniedospawaniarurociągówprzesyłowych.Zastosowanieelektrodcelulozowychw trudnychwarunkachmonta-żowychwynikaz:– możliwości spawania we wszystkich pozycjach,

szczególniepionowejzgórynadół,– łatwościwykonywaniawarstwygraniowej,– możliwościwykonaniaściegówprzetopowychelek-

trodamiośrednicy4mmiwiększej,– małej wrażliwości na dokładność przygotowania

złącza,– małejwrażliwościnawarunkiatmosferyczne,– dużejwydajnościspawania.

Elektrodcelulozowychniesuszysię,ponieważnaj-korzystniejszewłaściwościspawalniczeelektrodaosią-gaprzyzawartościwodywotulinieconajmniej3%.


BadaniawłasneCelem badań było określenie właściwości złączy

spawanych wykonanych ze stali EH36 o grubości16 mm elektrodą otuloną celulozową Fleetweld5P

(AWS A5.1:E6010). W tablicy I przedstawiono składchemiczny, a w tablicy II właściwości mechanicznemateriału podstawowego. Charakterystykę zastoso-wanejelektrodycelulozowejpodanowtablicyIII.

tablicaI.Składchemicznymateriałupodstawowego[5]tableI.Chemicalcompositionofthebasematerial[5]

Kategoriastali1)AH32DH32EH32AH36DH36EH36AH40DH40EH40

FH32FH36FH40

Metodaodtlenieniastali Uspokojonadrobnoziarnista

Składchemicznywganalizywytopowej,%5),7)CmaxMn

SimaxPmaxSmax

Almetalicznemin.NbV

TimaxCumaxCrmaxNimaxMomaxNmax

RównoważnikwęglaCEV6)

0,180,90÷1,602)

0,500,0350,035

0,0153),4)0,02÷0,054) razem0,05÷0,104) niewięcej0,02 niż0,12%

0,350,200,400,08-

0,160,90÷1,60

0,500,0250,025

0,0153),4)0,02÷0,054) razem0,05÷0,104) niewięcej0,02 niż0,12%

0,350,200,800,08

0,009(0,012wprzypadkuobecnościAl

Uwagi:1) StaleopodwyższonejwytrzymałościoznaczonesądodatkowoliterąH.2) Wwyrobachogruboścido12,5mmminimalnazawartośćMnmożebyćobniżonado0,70%.3) MożebyćokreślonacałkowitazawartośćAlzamiastokreśleniaAlmetalicznego.Wtymprzypadkuzawartośćtaniepowinnabyćmniejszaniż0,020%.4) Stalpowinnazawieraćaluminium,niob,wanadlubinnerozdrabniająceziarnopierwiastki,przyczymmogąonewystępowaćpojedynczolubłącznie.

Jeżelistosujesięjepojedynczo,tominimalnazawartośćtychpierwiastkówwstalipowinnaodpowiadaćwymaganiompodanymwtablicy.Jeżelipier-wiastkirozdrabniająceziarnowystępująłącznie,topodanewtablicyminimalnezawartościniesąwymagane.

5) Jeżelidowolnakategoriastalijestdostarczanawstaniepowalcowaniucieplno-mechanicznym(TM),PRSmożewyrazićzgodęnaskładchemicznyróżniącysięodpodanegowtablicy.

6) Jeżelijesttowymagane,równoważnikwęgla,CEV,dlastaliopodwyższonejwytrzymałościnależyobliczaćnapodstawieanalizywytopowej,wedługwzoru:

7) Jeżeliwytwórcawprocesiewytopustaliwprowadzainnepierwiastki,ichzawartośćpowinnabyćwykazanawateście.

tablicaII.Właściwościmechanicznestalikadłubowychopodwyż-szonejwytrzymałościtableII.Mechanicalpropertiesofthehigh-strengthsteels

Kategoria

stali

Próbarozciągania Próbaudarności

Re,MPa(m

in.)

Rm,M

Pa

A,%

(min.)

Temp.próby,°C Średniawartośćpracy

łamania,J,(min.)t ≤50 50< t≤70 70< t ≤100

L1) T1) L1) T1) L1) T1)

AH36DH36EH36FH36

355 490÷630 21

0-20-40-60

342)343434

242)242424

41414141

27272727

50505050

34343434

1) MinimalnaśredniawartośćudarnościCharpyVpowinnabyćokreślonanapróbkachpobranychwzdłużkierunkuwalcowa-nia(L).Określenieudarnościnapróbkachpoprzecznych(T)możebyćwymaganeprzezzamawiającego,jednakwynikibadańpowinnybyćgwarantowaneprzezwytwórcę.

2) DlastalikategoriiAH32iAH36liczbapróbekudarnościowych

możebyćzmniejszonapodwarunkiemuzyskaniapozytyw-nychwynikówpodczasbadańwyrywkowych.

tablicaIII.Charakterystykaelektrodycelulozowejużytejdobadań[10]table III. Characteristic of the cellulose electrode used in thetests[10]

KlasyfikacjaAWSA5.1:E6010ASMESFA-5.1:E6010

Lloyd’s:Grade3MABS:E6010CSAW48:E4310

Ogólnacharakterystyka

Elektrodaotulonacelulozowazalecanadospawaniarur.Charakteryzujesię

wysokątolerancjądlaspawaniabrudnych,malowanychlubpokrywanychstali,któreniemogąbyćcałkowiciewyczyszczone.

Pozycjespawania PA,PB,PC,PE,PF,PGPrądspawaniaibiegunowość stały(+)doelektrody

Typowyskładstopiwa

C 0,15%Mn 0,44%Si 0,2%

Typowewłaściwościmechaniczne

Re >420o

Rm 500-640o

A5 26%KVw-20J 60J

Dopuszczenia UDT,TÜV,LR:3

}}


tablicaIV.TechnologiaspawaniazłączypróbnychblachyzestaliEH36ogrubości16mmelektrodącelulozowąFleetweld5Pośrednicy3,25mmtableIV.WeldingtechnologyoftestjointsofEH36steelsheetwithathicknessof16mmbyaFleetweld5Pcelluloseelectrodewithdiame-terof3.25mm

1 Instrukcjatechnologicznaspawania:Weldingprocedurespecification:SpawanieręczneMMA(SMAW)ManualMMA(SMAW)welding 4

Towarzystwoklasyfikacyjne:ClassificationSociety:

2 Wytwórca:Manufacturer: 5Imięinazwiskospawacza:Welder’sdata:

3 Miejscowość:Place: Szczecin 6Dataspawania:Weldingdate:

7 Sposóbprzygotowaniaiczyszczenia:Edgepreparationandcleaning:

Cięciemechaniczne,ukosowaniekrawędzirury,szczotkadruciana

Machiningcutting,bevelingandbrushing11 Metodaspawania:Weldingmethod:

111(EN24063/ISO4063)

8 Specyfikacjamateriałupodstawowego:Parentmaterialspecification:

Stalekadłubowezwykłejipodwyższonejwytrzymałościgrupy1.1,1.2,kategoria:

A÷E,AH32÷EH36(PrzepisyPRScz.IX,Acc.PRSrulespartIX)

12 Rodzajspoiny:Typeofjoint:BWspoinyczołowe

Buttweld

9 Grubośćmateriałupodstawowego,mm:Parentmaterialthickness,mm: 12,0÷16,0 13Złączepróbne/Pozycjaspawania:Testjoint/Weldingposition:

PF–pionowawgórę(EN287-1)

PF–verticalup(EN287-1)

10 Średnicazewnętrznarury,mm:Outsidediameterofpipe,mm:Niedotyczy

None 14Prądspawania:Weldingcurrent:

Stały(DC)„+”naelektrodzieDirectcurrentwith„+”on

elektrode

15 Rysunekzłącza:Sketchofjoint: 16Kolejnośćspawania:Weldingsequence:

T,mm a,mm p,mm a,°10,0÷12,0 1÷3 1÷2 50÷60

17 Szczegółydotyczącespawania: Detailsofwelding:

ŚciegLayer

Wymiarspoiwa,mmDimensionoffiller

material

Natężenieprądu,ACurrent

Napięciełuku,VVoltage

Rodzajprądu/biegunowośćTypeofcurrent/polarity

Prędkośćprzesuwucm/min

Weldingspeed

EnergialiniowakJ/cm

Heatinput

1÷n 3,25 70÷90 23÷24 Prądstały/biegunowośćdodatniaDC+D.C.R.P. 8÷9 8,6÷13,0

18Rodzajspoiwa,oznaczeniewytwórcy:Typeoffillermaterial,manufacturer:

Celulozowa:E422C25(EN499)TypLincolnElectricFleetweld5P 26

Temperaturapodgrzaniawstępnego:Preheatingtemperature:

A÷E:niedotyczy(none)AH32÷EH36:150°C

19 Specjalnezaleceniasuszenia:Specialrecommendationofdrying:

Stosowaćbezpośredniozpojemników,zakazsuszenia

Usedirectlyfromcontainers,dryingprohibited

27 Temperaturamiędzyściegowa:Interpasstemperature: Max.250°C

20 Gazosłonowy/Topnik:Shieldinggas/Backing/Flux:Niedotyczy

None 28

Metodaobróbkicieplnejpospawaniu,temperatura,czas:Postweldheattreatmentmethod,temperature,time:

NiedotyczyNone

21Natężenieprzepływugazuosłonowego,l/min:Shieldinggasflowrate,l/min:

NiedotyczyNone 29

Szybkośćgrzaniaichłodzenia:Heatingandcoolingtime:

NiedotyczyNone

22 Gazformujący:Backing:Niedotyczy

None

30 Informacjedodatkowe:Additionalinformations:

Montażzłączaklamramimontażowymi.Klamryusunąćpo

wykonaniugranizłącza.Jointmustbeassemblebyassembleclamps(buckles).Removeclampsafterwelding

rootofweld.Ściegiwypełniającerozpocząć

niepóźniejniż5minpowykonaniuwarstwygraniowej

Fillrunsmustbestartedmaximum5minafterweldingroot

ofweld

23Natężenieprzepływugazuformującego,l/min:Backinggasflowrate,l/min:

NiedotyczyNone

24Rodzajelektrodywolframowej/średnica,mm:Typeoftungstenelectrode/diameter,mm:

NiedotyczyNone 31

Data,nazwiskoipodpisopracowującegotechnologię:Date,nameandsignaturepersonworkingouttechnology:

25 Żłobienie(szlifowaniegrani)Gouging(rootgrinding):Niedotyczy

None 32Data,nazwiskoipodpiszatwierdzającegotechnologię:Date,nameandsignaturepersonacceptingtechnology:


Złącze próbne wykonanio zgodnie z wstępnąinstrukcjątechnologicznąspawania(pWPS),którąprzedstawionowtablicyIV,natomiastrejestrpara-metrówspawaniaprzedstawionowtablicyV.

Ścieggraniowywykonanoprądemspawaniaona-tężeniu75÷85Ainapięciu25÷28V.Spawaniewyko-nano ściegiem zakosowym z przytrzymaniem końcaelektrodynaściankach rowkawceluuzyskaniapra-widłowego przetopu i wtopienia w materiał rodzimy.

tablicaV.RejestrparametrówspawaniaelektrodącelulozowąFleetweld5P(E422C25)tableV.RegisterofparametersofFleetweld5P(E422C25)celluloseelectrodewelding

ZACHODNIOPOMORSKI UNIWERSYTET TECHNOLOGICZNY W SZCZECINIE


Uzyskanopełenprzetopnacałejdługościpłyty,jednakścieggraniowycharakteryzowałsięgłębokimipodto-pieniamiścianki rowkanadużychdługościach,którenależałousunąć(rys.1).Nieusunięcietychpodtopieńskutkowało gromadzeniem się w nich żużli, a w na-stępstwieprzyklejeniaminakolejnejwarstwie(ściegu).Takawymuszonatechnologiaspawanianiekorzystnie

wpłynęła na geometrię rowka, powodując jego cy-kliczneposzerzanieażdowarstwylicowej.Wydłuża-łotoczaswykonaniaposzczególnychwarstw,wzrostplanowanej liczby ściegów i co później stwierdzono,nadmierną ilość ciepła wprowadzoną do złącza, po-mimoutrzymywaniatemperaturymiędzyściegowejnazałożonympoziomie250°C.Ściegiwypełniającewy-konano przy wyższych natężeniach prądu spawania85÷100 A i zachowaniu uprzednio opisanej technikiczyszczenia ściegów. Wykonane złącze charaktery-zowałosiędośćznacznymodkształceniemkątowym,wynikającymzdużej liczby ściegów (11) i polempo-wierzchniSWCrzędu171mm2.

Badania technologii spawania przeprowadzonowoparciu owymaganiaPolskiegoRejestruStatków,zamieszczonewPublikacjiNr74/P(tabl.VI).

Rozmieszczenie próbek do badań niszczącychprzedstawiononarysunku2.

Rys.1.WidokściegugraniowegoFig.1.Theviewofreverse-sidebead

tablicaVI.Badaniapłytpróbnych[6]tableVI.Testsofthejoinedsheets[6]

Metodybadań SpoinaczołowaBWSpoina

pachwinowaFWBadaniewizualne(VT)zgodniezPN-EN970

100%długościspoiny


Badaniapenetracyjne(PT)zgodniezPN-EN571-1lubbadaniamagnetyczno--proszkowe(MT)zgodniezPN-EN1290



Badanieradiograficzne(RT)zgodniezPN-EN14351)

100%długościspoiny niewymagane

PróbarozciąganiapróbekpoprzecznychzgodniezPN-EN895

2próbki niewymagane

PróbarozciąganiapróbekwzdłużnychzestopiwazgodniezPN-EN876

1próbka2) niewymagane

PróbazginaniazgodniezPN-EN910

próbazginaniapoprzecznego4próbki3)

niewymagane

PróbaudarnościsposobemCharpy’egozgodniezPN-EN10045-14)

3lub5zestawówpo3

próbki5)6lub10

zestawówpo3próbki6)7)

niewymagane

PróbałamaniazgodniezPN-EN1320 niewymagane wymagane

BadaniamakroskopowezgodniezPN-EN1321orazpróbatwardościmetodąVickersazgodniezPN-EN1043-18)

1próbka 2próbki

1) Dlamateriałówogrubościt≥8mmbadaniaradiograficznemogąbyćzastąpionebadaniamiultradźwiękowymiprzeprowa-dzanymizgodniezPN-EN1714.

2) Wymaganatylkowtedy,gdydopróbzostałzastosowanymate-riałdodatkowydospawaniastalinieuznanyprzezPRS.

3) Wkażdymprzypadkujednakowailośćpróbekdorozciąganiagraniidorozciąganialica.Dlamateriałuogrubościt≥12mmpróbęzginaniapoprzecznegomożnazastąpićpróbązginaniabocznego.

4) Próbaudarnościwymaganajestdlapłytpróbnychzestali.5) Gdyilośćciepławprowadzonegonieprzekracza50kJ/cm,

topróbęprzeprowadzasięna3zestawach,agdyprzekracza50kJ/cm,tona5zestawach.

6) Podwojenieliczbyzestawówwymaganejest,gdygrubośćmateriałut>50mm.Wtymprzypadkujednakowaliczbyze-stawówpróbekpobieranajestodstronylicaiodstronygrani.

7) Dlaspawaniajednostronnegoliczbydodatkowychzestawówpróbekpobieranychodstronygrani(miejscanacięciakarbu)powinnybyćzgodnezZałącznikiem2.

8) PróbatwardościwymaganajestdlapłytpróbnychzestalioReH>=355MPa

Rys.2.Rozmieszczeniepróbekdobadańniszczących[6]Fig.2.Arrangementofsamplesfordestructivetesting[6]


WynikibadańPrzeprowadzone badania wizualne oraz magne-

tyczno-proszkowe nie wykazały powierzchniowychniezgodności spawalniczych. Badania radiograficznewykazałyobecnośćniezgodności typu3012(wtrące-nie żużla odosobnione), które nie obniżyły ogólnegopoziomuakceptacji(poziom1),abyływynikiemniedo-kładnegooczyszczeniaposzczególnychściegów.

Badania makroskopowe przeprowadzono zgod-nie z PN-EN 1321. Wytrawiony odczynnikiem Adle-ra zgład makroskopowy ujawnił prawidłowy przetopiwtopmiędzyściegowyorazwściankirowka(rys.3).

Rys.3.PrzekrójmakroskopowypłytypróbnejFig.3.Macroscopiccross-sectionofthejoinedsheets

Rys.4.MiejscapomiarutwardościFig.4.Arrangementofhardnesstestpoints

Rys.5.Rozkładtwardościwzłączuwykonanymelektrodącelulozo-wą:a)1.liniapomiarowa,b)2.liniapomiarowaFig.5.Distributionofhardnessinthejointmadebycelluloseelectro-de:a)1.measurementline,b)2.measurementline

tablicaVII.WynikipróbyudarnościtableVII.Resultsoftheimpactresistancetest

Oznaczeniezłącza

próbnego

Nrpróbki

Wymiarymm

PracałamaniaKV,J

WartośćśredniaKV,J

1C-PF

1C2C3C

1F2F3F

1H2H3H

8,00x10,038,02x10,008,00x10,03

8,00x10,038,02x10,038,00x10,03

8,02x10,048,02x10,038,03x10,02

61,8058,8464,72

12,7423,5433,42

49,0552,9543,15

61,78

23,23

48,38

2BC-PF

1C2C3C

1F2F3F

1H2H3H

8,03x10,038,02x10,028,02x10,02

8,02x10,038,00x10,038,00x10,03

8,02x10,038,02x10,038,02x10,04

58,8468,6450,99

72,5760,8045,11

47,0751,9753,94

59,49

59,49

50,99

3B-PF

1C2C3C

1F2F3F

1H2H3H

8,00x10,038,00x10,038,00x10,03

8,00x10,038,00x10,038,00x10,03

8,00x10,038,00x10,038,00x10,03

64,7568,6561,78

61,7839,2239,22

49,0346,0949,03

65,06

46,74

48,05

Miejscanacięciakarbudlaposzczególnych3zestawówpróbek:C–środekspoiny,F–liniawtopienia,H–SWC.

Nieujawnionożadnychniedopuszczalnychniezgodno-ścispawalniczychpozaszerokąstrefąwpływuciepłaorazdużymodkształceniemkątowymzłącza,spowo-dowanymspawaniemwielościegowymwprowadzają-cymdużąilośćciepładozłącza.

Badania twardości przeprowadzono twardościo-mierzemLECOLV700ATzgodnieznormamiPN-EN1043-1 i PN-EN ISO 6507-1. Pomiary wykonano nadwóch liniach pomiarowych zgodnie z rysunkiem 4.Wyniki badań uznaje się za pozytywne, jeżeli uzy-skana twardość nie przekracza 350 HV10 dla stalioReh≤420MPai420HV10dlastalio Reh>420MPai Reh< 690MPa [6].Wyniki badańprzedstawiononarysunku5.

a)

b)


Stal EH36 jest stalą kadłubową o podwyższonejwytrzymałości, której minimalna granica plastyczno-ściReh=355MPa,stąd teżzgodniezwymaganiamimaksymalna twardośćwzłączuspawanymniemożeprzekroczyć350HV10[6].

Badania udarności przeprowadzono zgodnieznormąPN-EN10045-1napróbkachtypuCharpyVoszerokości10mm.Dopróbpobrano3zestawypo3 próbki, w których karb nacięto w środku spoinywliniiwtopieniaorazwstrefiewpływuciepławodle-głości2mmodliniiwtopienia.Próbęprzeprowadzonowtemperaturze–20°C.Wynikibadańzestawionowta-blicyVIIinarysunku6.

Z uwagi na obniżoną wartość pracy łamania napróbkachpobranychwliniiwtopienia,pobranododat-kowo zestawy próbek,w odległości 2mmod stronygrani.Wynikitychbadańprzedstawiononarysunku7.

PróbyrozciąganiawykonanozgodniezPN-EN895,natomiast próbę zginania przeprowadzono zgodniezPN-EN890.Wobuprzypadkachotrzymanowynikipozytywne.

Rys.6.Wartościśredniepracyłamania;c–spoina,f–liniawtopie-nia,h–SWCFig.6.Theaveragevaluesof fractureenergy;c–weld, f–fusionline,h–HAZ

Rys.7.Wartościpracyłamaniapróbekpobranychwodległości2mmodstronygrani:c–spoina,f–liniawtopienia,h–SWCFig.7.Theaveragevaluesoffractureenergyofsamplescut2mmfrombead;c–weld,f–fusionline,h–HAZ

Rys.8.Strefaprzegrzaniazsilnieuwidocznionymrozrostemziarna;trawienie:nital;pow.500xFig.8.Heataffectedzoneandgraingrowth;etching:nital;magnifi-cation500x

Rys.9.Strefakryształówdendrytycznych;trawienie:nital;pow.500xFig.9.Zonewithdendriticcrystals;etching:nital;magnification500x

BadaniadodatkoweZewzględunaniskąwartośćpróbyłamaniauzy-

skaną podczas badania technologii spawania (po-stanowionowykonaćdodatkowebadaniamikrosko-powe, które pozwoliłyby wyjaśnić przyczyny spad-ku udarności w linii wtopienia przy licu spoiny. Narysunku8przedstawionostrefęprzegrzanianawy-sokościgórnegościegu.Widocznyjestsilnyrozrostziarnazwiązanyzdużąilościąciepławprowadzone-gowtymmiejscu.

Narysunku9przedstawionoobrazstrefykryszta-łówdendrytycznych,którestykająsiębezpośredniozlinią stopienia.Słabo rozbudowanedendryty świad-czą o dużej ilości ciepła wprowadzonego w czasiespawania.


PodsumowaniePrzedstawiona procedura kwalifikowania tech-

nologii spawania stali o podwyższonej wytrzyma-łości (EH36) elektrodą celulozowądaławynik ne-gatywny. Decydujące były wyniki próby łamania,gdzie zaobserwowano duży spadek udarności napróbkachzkarbemnaciętymw liniiwtopienia.Byłon wynikiem dużej ilości ciepła wprowadzonegodo złącza.Koniecznegłębokie szlifowanie każde-gościegunadałostromyiszerokikształtSWC,cozwiększyło udział tej strefy o niekorzystnej struk-turze w przełomie próbek pobranych z karbemnaciętymw liniiwtopienia.Proces spawania elek-trodami celulozowymi wydaje się nieuzasadnionyrównież z ekonomicznego punktu widzenia, gdyż

Literatura[1] KlimpelA.:Technologiaspawania i cięciametali.Wydaw-

nictwoPolitechnikiŚląskiej,Gliwice1997.[2] Szustakowski J.: Poradnik spawacza elektrycznego,WNT,

Warszawa1985.[3] Praca zbiorowa: Poradnik inżyniera Spawalnictwo cz. I,

WNT,Warszawa2003.[4] Praca zbiorowa: Poradnik inżyniera Spawalnictwo cz. II,

WNT,Warszawa2005.

[5] PRS: Przepisy klasyfikacji i budowy statków morskich,CzęśćIX-Materiałyispawanie,2008.

[6] PRS: Publikacja P74-P: Zasady kwalifikowania technologiispawania,2007.

[7] PN-EN499:1997,Elektrodyotulonedoręcznegospawaniałukowegostaliniestopowychidrobnoziarnistych.

[8] http://www.spawalnicze.com.pl/,2009.[9] www.esab.pl,2009.[10]www.lincoln-electric.pl,2009.

wymaga dodatkowego nakładu pracy szlifierskiej,aponadto–zuwaginausuwaniedużejilościmate-riałuspoiny–zwiększazużyciemateriałówdodat-kowychiwydłużaczaswykonaniazłącza.

Zewzględunapewnezaletyelektrodcelulozo-wychnależyjestosowaćtylkodowarstwprzetopo-wych,gdyżkrótkiipenetrującyłukdajemożliwośćgłębokiegoipoprawnegoprzetopienia,szczególniewwarunkachpolowychiniepowodujespadkuwła-ściwościwytrzymałościowych(rys.6).Jakośćście-gu graniowegowykonanego elektrodą celulozowąmoże być porównywalna do jakości ścieguwyko-nanegometodąTIG,cowprzypadkunp. łączeniarurociągówmożebyćkorzystne.

GdańskieKołoSpawalnikówSIMP,istniejąceod1953roku(za-łożoneprzezAntoniegoBohdanowicza,wtedysekcjanaukowo-tech-niczna), przeżywa kolejną młodość. Pod światłym przywództwemPrezesaMichałaWińczy,nakażdymzebraniuprzybywaczłonków,jestnasjużponad50osób(płacącychskładki!).Obniżyłasięśred-niawieku– jesteśmy jużprzedczterdziestką,za tozwiększyłasięczęstotliwośćspotkań.Nagrudniowymspotkaniuwfirmie „CRIST”obecnychbyło90osób.Spotkaniepoświęconebyłospawaniusta-li wysokowytrzymałych. Wykłady i prezentacje prowadziły SSABEMEA (Szwecja), DRAHDZUG STEIN (Niemcy) KOBELCO WE-LDINGofEuropeB.V,IDALUMCS,VELTECH,EKOD.Kolejnespo-tkanieodbyłosię3marcawZakładzieInżynieriiSpajaniaPG.Miałobardziej humanistyczny i kameralny charakter: „Technikimenniczedawniejiobecnie”przedstawiłmgrinż.TomaszOlkowski,„Zagdanie-niakonserwatorskieBazylikiMariackiejwGdańsku”przedstawimgrTomaszKorzeniowskiDyrektorZbiorów,GłównyKonserwatorZabyt-kówBazylikiMariackiejwGdańsku,SpotkaniepoetyckiezKrzysz-tofemLesińskim,http://www.mojapoezja.pl.Drinż.KrzysztofLesiń-skizanimobjawiłnamsięjakopoeta,występowałwrolinaukowca,wykładowcy,kierownikazespołuspawaniapodwodąwPolitechniceGdańskiej.Tennumer „PrzegląduSpawalnictwa”a także inastęp-nypowstałydziękidużemuwsparciuGdańskiegoKołaSIMP,któreopróczambicjibycia„najliczniejszym”chcetakżebyćwidoczne.

Zapraszamyw2013 rokuna55krajowąSpawalnicząKonferencjęNaukowo-Techniczną.

Włodzimierz Jacek Walczak

SekcjaSpawalnicza


GrzegorzRogalskiJerzyŁabanowski

Wpływ parametrów spawania pod wodą metodą lokalnej komory suchej na strukturę i właściwości złączy

the effect of welding parameters by local underwater dry chamber on the structure and properties of joints

Dr inż. Grzegorz Rogalski, dr hab. inż. Jerzy Łabanowski prof. nadzw. PG – PolitechnikaGdańska.

StreszczenieWartykuleprzedstawionowynikibadańwpływupa-

rametrów spawania podwodąmetodą lokalnej komorysuchejnawłaściwościzłączy.Analizowanowpływilościwprowadzonego ciepła oraz rodzaju gazu osłonowegonastrukturęitwardośćnapoin.Opracowanozależnościanalityczneumożliwiająceoszacowanietwardościmak-symalnejwstrefiewpływuciepła.

abstractThearticlepresentstheresultsoftheinfluenceofwe-

ldingparametersunderwaterbyalocaldrychamberonthe properties of joints.The influence of heat input andthetypeofshieldinggasonthestructureandhardnessofweldoverlays.Thefunctionsforthemaximumhardnessintheheataffectedzoneanalyticalestimationarealsode-veloped.

WstępSpawaniepodwodąwykorzystywanejestnajczęściej

do prac remontowo-naprawczych, ale również do łą-czeniaelementównowych,np.spawaniazabezpieczeńantykorozyjnych (tzw. katod) czy elementównabrzeża.Najczęściejstosowanymrodzajemspawaniapodwodąjestspawaniemokre.Charakteryzujesięonostosunko-woniskimikosztami,łatwościąwoperowaniuuchwytemspawalniczym, ale ma też sporo wad. Do najważniej-szych zaliczyć trzeba zwiększoną prędkość stygnięciazłączaspawanego, zwiększone ilościwodorudyfundu-jącego oraz ograniczenie wykonywanych prac do głę-bokości ok. 50 m. Poziom jakości złączy spawanychwykonanychpodwodąwdużymstopniuzależyodumie-jętnościnurka-spawacza,któryodbywaspecjalistyczneszkolenie, co jednak nie gwarantuje uzyskania odpo-wiedniej jakości złączy spawanych.Opracowano tech-nologiespawaniasuchego,któreumożliwiająuzyskaniepołączeń charakteryzujących się właściwościami iden-tycznymijakpołączeniawykonanenapowietrzu,jednakmetody te są drogie. Koszty wynikają z koniecznościbudowy specjalnych komór roboczych sprzęgniętych zjednostkami głównymi.Alternatywą dla obu sposobów

spawaniapodwodnegojestmetodalokalnejkomorysu-chej,łączącejpewnecechyspawaniamokregoorazsu-chego[1÷6].Wmetodzietejnurek-spawaczznajdujesięwwodzie,aprocesspawaniaodbywasięwprzestrze-niodizolowanejodwodyzapomocąspecjalnychkomórstałychlubruchomych.Najprostszyminajtańszymroz-wiązaniemjestzastosowanielokalnejkomorysuchejza-montowanej bezpośrednio na uchwycie spawalniczym.Kosztjestznacznieniższyniżkosztspawaniasuchego,awłaściwościzłączyspawanychwykonanychwtenspo-sóbsązbliżonedowykonanychwwarunkachsuchych[7].Zasadęspawaniapodwodąmetodąlokalnejkomorysuchejprzedstawiononarysunku1.

Rys.1.Schematspawaniapodwodąmetodą lokalnejkomorysu-chej;1–drutelektrodowy,2–gazosłonowy, 3–dyszawewnętrzna,4–dyszazewnętrzna,5–woda,6–osłonaelastyczna,7–pęcherzegazowe,8–spawanyelement,9–łukelektryczny,10–spoina[8]Fig.1.Schematicofweldingunderwaterbythelocaldrychamber;1–wireelectrode, 2 –shieldinggas, 3–innernozzle,4–outernozzle,5–water,6–flexibleshield,7 –gasbubbles,8–weldedelement,9–electricarc,10–weld[8]


Przyspawaniupodwodąszczególnąuwagęnale-żyzwrócićnamożliwośćformowaniasiępęknięćzim-nych.Środowiskowodne jest źródłemwodorudyfun-dującego,akrótkieczasystygnięciawzakresietempe-ratury800÷500oC(t8/5)sprzyjająpowstawaniustrukturhartowniczychwobrębiezłączaspawanego.Stądtakistotnajestmożliwośćprzewidywaniastrukturpowsta-jących w czasie spawania pod wodą.Można to zre-alizowaćm.in. na podstawie analizy twardościw po-szczególnychobszarachzłączaspawanego.

Określenie wpływu rodzaju gazu osłonowego natwardośćnapoinjestbardzoważnenietylkozewzglę-dów metalurgicznych, ale również ekonomicznych.Gaz osłonowy CO2 jest tani, a dodatkowo spawaniemetodą MAG (135) uznawane jest za proces nisko-wodorowy, cowwarunkach spawania podwodąmaogromne znaczenie [9].Gaz osłonowy podczas spa-wania lokalnąkomorąsuchąspełniapodwójnezada-nie.Chronijeziorkociekłegometaluorazusuwawodęzobszaruspawania.Natężenieprzepływugazuosło-nowego jest wtedywiększeniżpodczaskonwencjo-nalnego spawania metodą MAG (135) na powietrzuizależyodgłębokościspawaniaorazwielkościlokalnejkomory.Nagłębokości1÷2mmieścisięwprzedziale30÷40l/min,anawiększychgłębokościachmożeprze-kraczać100 l/min.Wzwiązkuz tymkosztyzużytegogazuosłonowegopodczasspawanianadużychgłębo-kościachmogąbyćznaczne.

Celem badań było określeniewpływu ilości wpro-wadzonegociepła(energiiliniowejspawania)orazro-dzajugazuosłonowegonatwardośćistrukturęnapoinwykonanychpodwodą.Szukanozależnościanalitycz-nych umożliwiających przewidywanie twardościmak-symalnejzłączawykonanegopodwodąmetodąlokal-nejkomorysuchej.

WarunkirealizacjieksperymentuBadania zostały przeprowadzone na napoinach.

Stwierdzono,żeróżnicepomiędzyczasamistygnięciat8/5dlanapoinorazspoinwykonanychwzłączudoczo-łowymzukosowaniemnaVsąnieznaczne(rys.2)[10].

Można zatem wnioskować, że otrzymane strukturywobrębienapoinbędąodpowiadałystrukturomwzłą-czudoczołowymzespoinączołową.

Głębokośćspawaniaustalononapoziomie0,5m.Zasoleniewodybyłorówneśredniemuzasoleniumórzi oceanów (13‰). Ilośćwprowadzonego ciepła usta-lononapoziomieumożliwiającymwykonanieściegówprzetopowychorazwypełniających.Parametryprądo-we oraz pozostałe zmienne zasadnicze przedstawio-nowtablicyI.

.

MateriałyużytedobadańNapoiny zostały wykonane na płytach grubości

20mmzestaliniestopowejS235JR (grupamateriało-wa 1.1wgPNCR ISO15608) [12]. Stal ta charakte-ryzuje się bardzo dobrą spawalnością, również w po-wietrzu. Twardość ferrytyczno-perlitycznej struktury tejstali nie przekracza 180HV10. Dowykonania próbekzastosowano drut elektrodowy o oznaczeniu wg PN-ENISO14341-A:G382CG3Si1 iśrednicy1,2mm.

Rys.2.Wpływrodzajuzłączanawartośćczasówstygnięcia t8/5[10]Fig.2.Influenceofweldtypeonthevalueofcoolingtimet8/5[10]

tablicaI.ParametrywykonaniapróbektableI.Weldingparametersforsamples

Nrpróbki

Oznaczeniegazuosłonowego

wgPN-ENISO14175

NapięciełukuU,V

NatężenieprąduspawaniaI,A

PrędkośćspawaniaVsp,

m/min

NatężenieprzepływugazuWg,l/min

Ilośćwprowadzonegociepła*EL,kJ/mm

CI C1 30 155 0,305 35 0,91CII C1 38 170 0,305 35 1,27CIII C1 43 205 0,305 35 1,73MI M21 30,3 152 0,305 35 0,90MII M21 30,5 236 0,305 35 1,41MIII M21 30,8 236 0,245 35 1,78RI R1 30,8 132 0,245 35 0,99RII R1 31,8 204 0,305 35 1,27RIII R1 40,3 216 0,305 35 1,71*Ilośćwprowadzonegociepła(energialiniowaspawania)obliczonazgodniezwytycznymizawartymiwnormiePN-EN1011-1:2009[11].


Składchemicznystali orazmateriałudodatkowegodospawaniaprzedstawionowtablicyII.

Spawaniewykonanometodą135(MAG)wosłonietrzechogólnodostępnychgazówosłonowych:– CO2,wgPN-ENISO14175–C1(100%CO2),– MIX18,wgPN-ENISO14175–M21(18%CO2+

82%Ar),– H5,wgPN-ENISO14175–R1(5%H2+95%Ar).

Stanowiskodospawaniaicięciapodwodąnamałychgłębokościach

Napawanie wykonano na stanowisku badawczymdo spawania i cięcia pod wodą na małych głęboko-ściach (do 1m).Umożliwia ono spawanie lub napa-waniewróżnychpozycjachorazobserwacjęprocesu.StanowiskojestwyposażonewźródłospawaniaESABARISTO 400, które umożliwia rejestrację prądowychparametrówprocesu.Elementy składowe stanowiskaprzedstawiononarysunku3.

WynikibadańiichanalizaPomiary twardości wykonano metodą Vicker-

sa na przekrojach poprzecznych napoin. Próbę wy-konanozgodniezwytycznyminormyPN-EN1043-1.Siłę obciążającą wgłębnik F ustalono na poziomie98N (HV10).Pomiarywykonanowodległości2mm

Rys.5.RozkładtwardościHV10wnapoinach:a)CI,b)CII,c)CIII;MR–materiałrodzimy,SWC–strefawpływuciepła,LW–liniawto-pieniaFig.5.DistributionsofthehardnessHV10intheweldoverlay:a)CI,b)CII,c)CIII;MR–basematerial,SWC–heataffectedzone(HAZ),LW–lineoffusion

Rys.4.RozmieszczenieodciskówtwardościnaprzekrojunapoinyFig. 4.Distribution of hardness on the cross section fingerprint ofweldoverlay

Rys.3.Schematstanowiskadospawaniapodwodąnamałychgłę-bokościach;1–spawalniczeźródłoprądu,2–podajnikdrutuelektro-dowego,3–butlazosprzętem,4–zasilaczewózka,5–wózekspa-walniczy,6–odciągspawalniczy,7–zbiornik,8–uchwytzlokalnąkomorąsuchą,9–płytapróbna,10–stółFig.3.Thediagramof theweldingunderwateratshallowdepths;1–weldingpowersource,2–wirefeeder,3–cylinderwithaccesso-ries,4–powersourceoftrolley,5–weldingtrolley,6–weldingfumeextraction,7–tank,8–torchwiththelocaldrychamber,9–platetest,10–table

tablicaII.SkładchemicznymateriałówużytychdobadańtableII.Chemicalcompositionofmaterialsusedinthetests

OznaczenieSkładchemiczny,%

C Mn Si P S NStal

S235JR 0,17÷0,20max1,40 –

max0,045

max0,045

max0,009

DrutG382CG3Si1 0,10 0,88 0,26 0,013 0,010 –

odkrawędzipróbki(rys.4).Odległośćpomiędzyśrod-kamiodciskówbyłaniemniejszaniżL=1mm(HV10wprzypadkupróbekzestopówżelaza).Wynikibadańprzedstawiononarysunkach5÷7.


Rys.6.RozkładtwardościHV10wnapoinach:a)MI,b)MII,c)MIIIFig. 6. Distributions of the hardness HV10 in the weld overlay:a)MI,b)MII,c)MIII

Rys.7.RozkładtwardościHV10wnapoinach:a)RI,b)RII,c)RIIIFig. 7. Distributions of the hardness HV10 in the weld overlay:a)RI,b)RII,c)RIII

Analizarozkładówtwardościnaprzekrojachbada-nychnapoinpozwalastwierdzić,żenajwiększeutwar-dzeniewSWC(ok.400HV10)uzyskanowpróbkachoznaczonychMIiMII,spawanychwosłoniegazuM21(18%CO2+82%Ar).DużetwardościwSWCodnoto-wanorównieżnapróbkachspawanychwosłoniegazuC1 (100% CO2), natomiast próbki spawane w osło-niegazuR1(5%H2+95%Ar)niewykazujądużegoutwardzeniaSWC,aróżnicetwardościmetalunapoinyiSWCsąniewielkie(tabl.III).

Przyjmując jako kryterium akceptacji wytycznedotyczące twardości zawarte w normie PN-EN ISO15614-1(380HV10–bezobróbkicieplnej)próbkiMIorazMIIniespełniająjejwymagań(tabl.III).Obszaryodużejtwardościmogąwykazywaćstrukturęhartow-nicząprzyliniiwtopienia(dlastaliS235JRstrukturęba-inityczną).Wwarunkachspawaniapodwodąmożetobyćprzyczynąformowaniasiępęknięćzimnych.

tablicaIII.TwardościmaksymalnenapoiniSWCtableIII.MaximumhardnessoftheweldoverlaysandHAZ

NapoinaHV10max

SWC–L Napoina SWC–P

CICIICIII

333309279

230210200

285290281

MIMIIMIII

394401360

250260250

394398351

RIRIIRIII

268254264

260240240

272254258


Zwiększanieilościwprowadzonegociepłapodczasspawania w granicach 0,9÷1,7 kJ/mm spowodowa-łoobniżenietwardościmaksymalnychwSWCnapoin,jednakniezaobserwowanozależności liniowej.Twar-dościmaksymalnepróbekspawanychwosłoniegazo-wejM21iC1nieznacznieróżniłysiędlaenergiiliniowejspawania0,9i1,3kJ/mm.Dopierozastosowanieener-gii ok. 1,7 kJ/mm spowodowało zmniejszenie HVmaxwSWC.DlapróbekwykonanychwosłoniegazowejR1wpływenergii liniowej spawania na twardośćmaksy-malnąwSWCbyłnieznaczny.

Twardość metalu napoiny mierzona w środku jejszerokościwynosiłaok.240÷250HVdlapróbekspa-wanychwosłoniegazównabazieargonu–M21iR1,natomiasttwardośćnapoinywykonanejwosłonieCO2(gazC1)byłaniższaiwynosiła210÷230HV.

Zastosowanie różnychgazówosłonowychwpływana geometrię uzyskanych napoin, tj. ich kształt orazgłębokośćwtopienia.Widokiprzekrojówpoprzecznychuzyskanychnapoinprzedstawiononarysunku8.

Rys.8.Przekrojepoprzecznenapoin:a)CIII–gazosłonowyC1,b)RIII–gazosłonowyR1,c)MIII–gazosłonowyM21Fig.8.Cross-sectionsofweldoverlays:a)CIII–C1shieldinggas,b)RIII–R1shieldinggas,c)MIII–M21shieldinggas

Rys.9.MikrostrukturapróbkiMI(gazosłonowyM21,energialinio-wa0,90kJ/mm):strukturagruboziarnistaobszaruprzegrzaniaSWC,quasiperlitoraziglastestrukturybainityczne,drobnepasmaferrytuFig.9.MicrostructureofMIsample(M21shieldinggas,heatinput0.90kJ/mm):thestructureofcoarse-grainedintheoverheatingre-gion(HAZ),quasiperlitandconiferousbainiticstructure,smallbandsofferrite

Rys. 10.Mikrostruktura napoiny próbkiM III (gaz osłonowyM21,energialiniowa1,78kJ/mm):siatkaferrytunagranicachziarn,we-wnątrzziarn– ferrytoukładziekolumnowym,zarysstrukturyWid-mannstattänaFig.10.MicrostructureoftheMIIIweldoverlay(M21shieldinggas,heat input1.78kJ/mm):thegridofferriteonthegrainboundaries,insidethegrain–aferritecolumnlayout,outlinethestructureWid-mannstätten

Rys.11.MikrostrukturapróbkiRII(gazosłonowyR1,energialinio-wa1,27kJ/mm):gruboziarnistamikrostrukturaobszaruprzegrzaniaSWC,quasiperlitorazdrobnepasmaferrytusięgającewgłąbziarentworząceukładWidmannstättenaFig.11.ThemicrostructureoftheRIIsample(R1shieldinggas,heatinput1.27kJ/mm):coarse-grainedstructureintheoverheatingregion(HAZ), quasiperlit and a small band reaching deep into the ferritegrainsformingtheWidmannstättenstructure

Zwiększona twardość SWC napoin wskazuje namożliwość tworzenia się struktur hartowania w tymobszarze przy zastosowanych warunkach spawania.W celu ujawnienia mikrostruktury napoin przeprowa-dzono badania metalograficzne mikroskopowe napróbkach zawierających przekrój poprzeczny napoin.Badania wykonano za pomocąmikroskopu świetlne-goNEOPHOT32.Narysunkach9÷12przedstawionomikrostrukturywybranychpróbek.

Rys.12.MikrostrukturapróbkiCI(gazosłonowyC1,energialiniowa0,91 kJ/mm): struktura gruboziarnista obszaru przegrzania SWC,quasiperlitotoczonysiatką ferrytu,drobnepasmaferrytusięgającewgłąbziarentworząceukładWidmannstättenaFig.12.MicrostructureofCIsample(C1shieldinggas,heat input0.91 kJ/mm): coarse-grained structure in the overheating region(HAZ), quasiperlit surrounded by a mesh ferrite, small bands offerritegrainsreachingdeepformingtheWidmannstättenstructure

a)

b)

c)


Badaniametalograficznewykazały,żezastosowa-niegazuosłonowegoM21przyenergiiliniowejspawa-nia0,9kJ/mm i1,3kJ/mmpowoduje formowaniesięw strefie przegrzania struktury bainitycznej (rys. 9).Wpozostałychnapoinachwykonywanychnawetzni-skimi energiami liniowymi spawania nie stwierdzonoobecnościstrukturhartowaniczychwSWC.

Wwarunkachspawaniapodwodnegometodąlokal-nejkomorysuchejnależyspodziewaćsięwiększejniżnapowietrzuszybkościodprowadzaniaciepłazobsza-ruSWC.Pozaoddziaływaniemotaczającejwody,czyn-nikiem wpływającym na szybkość chłodzenia złączajestintensywnyprzepływgazuosłonowego.Gazwpro-wadzanyjestnietylkowceluosłonyłuku,leczrównieżwceluusunięciawodyzkomory.Intensywnośćodpro-wadzaniaciepłazależynietylkoodwielkościprzepły-wu,alerównieżodwłaściwościfizycznychgazu.

Zprzeprowadzonychobserwacji i pomiarówwyni-ka, że przy jednakowych warunkach spawania (gru-bość blachy, głębokości zanurzenia, energii liniowej,wydatkugazu)orazzastosowaniuróżnychgazówosło-nowychwystępująistotneróżnicewtwardościmaksy-malnejSWCnapoin.

Różnice te mogą być związane z różnym współ-czynnikiem przewodzenia ciepła zastosowanych ga-zówosłonowych,wpływemgazunaformowanieiwła-ściwości łukuorazreakcjamichemicznymizachodzą-cymiwwysokiejtemperaturzełukuwobecnościdużejilościparywodnej.

Zastosowanie mieszanki argonu z wodorem (R1)– gazem o wysokiej przewodności cieplnej – spo-wodowało uformowanie nieskoncentrowanego łuku

dającego szeroką napoinę o niewielkim wtopieniu(rys. 8b). Duże przewodnictwo cieplne wodoru niewpłynęło jednak na zwiększenie intensywności sty-gnięcia (chłodzenia) napoiny i zwiększenie twardościwSWC.

ZastosowaniemieszankiM21argonuzCO2–ga-zówoniskiejprzewodnościcieplnejdałoskoncentro-wany łuk,wwynikuczegopowstałcharakterystycznykielichowy kształt napoiny z głębokim wtopieniemw części środkowej (rys. 8c). Takie oddziaływaniełuku, przy intensywnym chłodzeniu płyty wodą, spo-wodowało powstanie struktur hartowniczych w SWCiznaczneutwardzenie.

SpawaniewosłonieCO2spowodowałoutworzenietzw.gorącego łuku, dającego szeroką napoinę o du-żejgłębokościwtopienia(rys.8a).ReakcjedysocjacjiCOorazrekombinacjiCO2mogąpowodowaćzjawiskawzrostuenergiispawaniaorazwypalaniapierwiastkówstopowychwstali.Temuostatniemuzjawiskumożnaprzypisaćobniżenie twardościwmetalunapoiny(wy-palenieMn).

Jednoznaczny opis sposobu oddziaływania po-szczególnych gazów osłonowych na intensywnośćnagrzewania i chłodzenia obszaruSWCnapoin jesttrudnymimowyraźnychefektów.Istotnajestświado-mośćomożliwościwystąpienianieszczelnościw lo-kalnej komorze suchej i pojawienia się wodyw ob-szarzespawania.Obecnośćwodypowodujepowsta-niepęcherzygazowychbliskolicanapoinorazporów.Pęcherzegazoweinicjujątworzeniemikropęknięć,coprzedstawiono na rysunkach 13 i 14. Niezgodnościtegorodzajudyskwalifikujązłącze.

WyznaczeniezależnościdookreślaniatwardościmaksymalnejwSWCzłączy

Wykonane badania umożliwiły wyznaczenie pro-stychzależności analitycznychdoszacowania twar-dościmaksymalnejwSWCzłączydlazastosowanych

Rys.13.LiconapoinypróbkiRIII.widoczneliczneporyFig.13.ThefaceoftheweldoverlayofRIIIsample.visiblepores

Rys.14.MikrostrukturapróbkiRIII.PęcherzgazowyzwidocznymimiejscamiinicjacjipęknięćFig.14.MicrostructureofR IIIsample.Gasbladderwithapparentcrackinitiationsites

Rys.15.TwardośćmaksymalnaSWCwzależnościodenergiilinio-wejspawaniaiużytegogazuosłonowegoFig. 15.HAZmaximumhardness depending on the linear energyofweldingandusedshieldinggas

↑

↑


tablica IV.Zależnościanalitycznedookreślania twardościmaksy-malnejSWCwzależnościodilościwprowadzonegociepłaorazro-dzajugazuosłonowegotable IV.The analytical functions to estimate themaximumhard-nessofHAZ,dependingontheamountofheat inputandthetypeofshieldinggas

Rodzajgazuosłonowego Postaćrównania

M21 HV10max=–35,356xEL+433,41

C1 HV10max=–25,014xEL+340,35

R1 HV10max=–8,3907xEL+274,81

EL–ilośćwprowadzonegociepła(energialiniowaspawania)

rodzajów gazów osłonowych oraz energii liniowychspawania (tabl. IV). Zależności uzyskane z badańpokazanonarysunku15.Linienarysunku15wyka-zująnieznacznyspadektwardościwrazzewzrostemenergiiliniowejspawania.Jesttozgodnezoczekiwa-niamiorazdoświadczeniemwynikającymzespawa-nianapowietrzu.Niemożna jednakstwierdzić,czyjest tospowodowanewpływemenergii liniowejspa-wania, gazu osłonowego, czy może interakcją obuczynników.

WnioskiTwardość maksymalna SWC złączy spawanych

wykonanychpodwodąmetodąlokalnejkomorysuchejzależyodrodzajuzastosowanegogazuosłonowego.

ZastosowaniegazuosłonowegoM21(18%CO2+82%Ar)przyilościwprowadzonegociepławzakre-sie 0,9÷1,3 kJ/mmspowodowało nadmiernywzrosttwardości w obszarze SWC. Stwierdzone wartościtwardościrzędu400HVsugerująpowstaniestrukturyhartowniczej,cozostałopotwierdzonewbadaniachmetalograficznych.

ZastosowaniegazuosłonowegoC1(100%CO2)orazR1(5%H2+95%Ar)dlailościwprowadzonego

Literatura[1] HamsakiM.,SakakibaraJ.:UnderwaterdryTIGweldingusing

wirebrushnozzle.ProceedingsoftheInternationalConferen-ce„UnderwaterWelding”,Trondheim,Norway1983.

[2] LesińskiK.,KiełczyńskiW.:Underwaterwelding technologybydry local cavitymethod.Proceedingsof the InternationalConference Joining of Metals, JOM3, Helsingor, Denmark,1986.

[3] MatsunawaA.,NishiguchiK.,Okamoto I.:PredictionofCo-olingrateandhardnessofbasemetalintheunderwaterwe-ldingbylocalcavityprocess.ProceedingsoftheInternationalConference„UnderwaterWelding”,Trondheim,Norway1983.

[4] ŁabanowskiJ.:Rozwójtechnikspawaniapodwodą,PrzeglądSpawalnictwa,Warszawa10,2008,s.55-58.

[5] ŁabanowskiJ.,FydrychD.,RogalskiG.:UnderwaterWelding,AReview//AdnancesinMaterialsScience,Gdańsk:Versita,Warsaw,8,3(17),2008,s.11-22.

[6] Lesiński K. i inni: Opracowanie technologii spawania podwodą złączy doczołowych wybranych połączeń konstrukcjipodwodnychzzastosowaniemsuchejlokalnejkomorydo200m(2MPa).PracabadawczanrSZA24a/87EtapI i II,Poli-technikaGdańska,Gdańsk1987.

[7] Puchaczewski N.: Spawanie podwodne – zakres stosowa-nia, wymagania, kryteria oceny. Materiały konferencji na-ukowo-technicznej „Problemy cięcia i spawania pod wodą”,ITMMiS,Gdańsk1985.

ciepławzakresie0,9÷1,7kJ/mmniepowodujenad-miernegowzrostutwardościSWCzłączy.

Wykonanebadaniapozwoliłynawyznaczenieza-leżności analitycznych do określania maksymalnejtwardościSWCprzyspawaniupodwodąmetodąlo-kalnejkomorysuchej.

Biorąc pod uwagę względy ekonomiczne orazograniczeniepowstawanianiezgodnościtypupęche-rze gazowe oraz pory, zaleca się stosowanie gazuosłonowegoC1podczasspawaniapodwodnegome-todąlokalnejkomorysuchej.

[8] Rogalski G.: Stanowiska badawcze spawania i cięcia podwodą.MateriałyVSeminariumNaukowegoŚrodowiskowegoStudiumDoktoranckiego,Gdańsk2002.

[9] PierożekB.,LasocińskiJ.:Spawaniełukowestaliwosłonachgazowych. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa1987.

[10] ChristensenN.:Themetallurgyofunderwaterwelding.Proce-edingsoftheInternationalConference„UnderwaterWelding”,Trondheim,Norway1983.

[11] PN-EN1011-1:2009.Spawanie.Wytycznedotyczącespawa-niametali.Część1.Ogólnewytycznedotyczącespawaniału-kowego.

[12] PN-EN10025-2:2007.:Wyrobywalcowanenagorącozesta-likonstrukcyjnych.Część2.Warunkitechnicznedostawysta-likonstrukcyjnychniestopowych.

[13] PN-ENISO14175:2009.Materiałydodatkowedospawania.Gazy imieszaninygazówdospawania iprocesówpokrew-nych.

[14] PN-EN 1043-1: Spawalnictwo. Badania niszczące metalo-wych złączy spawanych. Próba twardości. Próba twardościzłączyspawanychłukowo.


QIROX® – nowa linia robotów

spawalniczych CLOOs


Roboty przemysłowe jako urządzenia uniwersalne instalowa-ne sąwwielu zastosowaniach i różnych gałęziach przemysłu.Sąjednaktakiezadania,doktórychsąszczególnieprzydatne.JednymztakichzadańjestspawaniemetodamiMIG/MAGwprodukcjiwiel-koseryjnej. Proces tenwymaga odpowiedniejwydajności oraz du-żej precyzji i jakości produktu końcowego, którym są podzespoł

prace spawalników wybrzeżahosting2997635.az.pl/pliki/numery/201104_pspaw.pdf · 2014. 6. 16. ·...

Documents