ZVÁRANIE NÁS SPÁJA - Výskumný Ústav zváračský

ODBORNÉ ČLÁNKYho medzného stavu porušenia materiálov.Aj niektoré požiadavky na voľbukonštrukčného materiálu a konštrukčnéhoriešenia sú protichodné: vysoképevnostné charakteristiky a vysokáhúževnatosť, vysoká spoľahlivosťa ekonomickosť. Preto projektantmusí zvoliť kompromisné riešenie,musí uprednostniť rozhodujúce požiadavkya v prijateľnej miere zohľadniťostatné.2.1 Stanovenie tvarukonštrukcie a detailovTvar konštrukcie má významný vplyvna tvar konštrukčných detailov a detailyna tvar a kvalitu zvarových spojov.Pre únavovo namáhané konštrukciesú výhodné tupé zvarovéspoje zhotovené z dvoch strán.Kútové zvary možno použiť namenej namáhané časti. Pri namáhanívalcovaných plechov kolmo napovrch (v smere hrúbky) môžuvzniknúť v plechu lamelárne trhliny,ktoré postupne preniknú na povrcha môžu spôsobiť porušenie celejkonštrukcie.Príklad zlého koncepčného riešeniakonštrukčného detailu je na obr. 1.Obr. 1 Nevhodné pripojenie steny vratneplavebnej komory k rúre pantového stĺpaFig. 1 Not suitable plate to pivot cennectionof chamber gatePredstavuje spoj „pantovej rúry“ sostenou vratne (ide o riešenie na starýchvratniach Vodného diela Gabčíkovo).Rúra mala priemer D = 2,0 m,hrúbku steny t = 36 mm. Vratne, tedaaj zvarové spoje sú výrazne namáhanéna únavu. Pri použití rúry má spojso stenou nevhodný tvar (obr.1). Jehozhotovenie je prácne, v stene rúrymôžu vzniknúť lamelárne trhliny. Zvarsa nedá spoľahlivo kontrolovať nedeštruktívnymimetódami skúšania.Zmena tvaru pantového stĺpa vratníz rúry na tvar U (obr. 2) umožnilapoužiť tupé zvary a takýto stĺp má ajvyššiu ohybovú tuhosť.Na zhotovenie kvalitného zvarovéhospoja je dôležité zvoliť vhodné tvaryzvarových plôch (úkosov). Odporúčanétvary spojov pri zváraní ocelí súv STN EN 1708-1/A1 [6] pre tlakovézariadenia a v STN EN 1708-2 [7]pre netlakové konštrukčné časti.3 VOĽBA KONŠTRUKČNÝCHMATERIÁLOVVýroba ocele zaznamenala za uplynulédesaťročia veľké kvalitatívnezmeny. Rozšírila sa výroba a použitieocelí so zvýšenou medzou klzu, pevnostnejtriedy S420 a S460 (P460),tak v stave normalizovanom – N akoaj termomechanicky valcovanom –M. Zlepšila sa zvariteľnosť ocelí,výrazne sa znížil obsah nečistôtv oceli. Skutočný obsah síry S saznížil 5 až 10 krát. Znížil sa aj obsahostatných škodlivých prvkov: P, As,Sb, Sn, Pb. Podstatne sa zvýšilahúževnatosť ocelí.Ešte výraznejšie zmeny nastali v oblastivýroby zváracích prídavnýchmateriálov. Výrazne sa zvýšila húževnatosťzvarového kovu. Výrobcoviaprídavných materiálov udávajúokrem minimálnych zaručených charakteristíkR e , R m , KV, aj tzv. typické,štatisticky pravdepodobné charakteristiky.Má to veľký význam pri výberenajvhodnejších prídavných materiálovs najvýhodnejším pomerommedze klzu zvarového kovu a ocele:R w e / R s e [8].Zvýšenie požiadaviek na húževnatosťzvarového kovu, zavedením kritériovejhodnoty nárazovej práce preklasifikáciu KV = 47 J, má aj negatívnydopad na vlastnosti zvarovéhokovu. Zvýšila sa reálna medza klzuObr. 2 Správne riešenie pantového stĺpa vratneplavebnej komory VD GabčíkovoFig. 2 Correct solution of pivot column shapeof chamber gate in Gabčíkovozvarového kovu. V súčasnosti sanevyrábajú dostatočne mäkké prídavnémateriály na zváranie ocelítypu S235 (P235) [8].3.1 Požiadavky na konštrukčnémateriály podľa noriemPožiadavky na konštrukčné materiálymusia byť určené v projektovejšpecifikácii. V technických normáchpre navrhovanie bývajú uvedenéznačky ocelí podľa sústavy noriemSTN EN 10025 [9] pre oceľovékonštrukcie, STN EN 10028 [10] pretlakové zariadenia, EN 10208 [11]pre rúry diaľkových rúrovodov atď.Vlastnosti konštrukčných materiálovuvádzané v materiálových normáchpredstavujú najnižšiu zaručenú kvalitu.Ocele a zváracie materiály dosahujúspravidla podstatne lepšie – priaznivejšiecharakteristiky než sú v normáchEN. Na výrobu oceľovej konštrukciemosta Apollo sa na viac namáhanéčasti použila oceľ S420ML.V tab. 1 sú porovnané vybrané charakteristikyoceľových plechov. „Skutočné“hodnoty zahrňujú charakteristiky169 plechov, teda veľkého súboru.Priemerné hodnoty sú označenéznačkou ∅; hodnoty označené „4. ex“predstavujú 4-tú minimálnu aleboTab. 1 Vybrané charakteristiky ocele S420ML, hrúbka plechu 40 mmTab. 1 Selected characteristics of S420ML steel, 40 mm plate thicknessCharakteristika / CharacteristicsHodnota / Value CEV S R eH R eH /R m KV L (J) KV T (J) KV W (J)(%) (ppm) (MPa) – – 30 °C – 30 °C – 30 °CZaručená podľa EN 10025-4Guaranted acc. to EN 10025-4Požadovaná v projekte mostaRequired – Tender document0,450 250 400 – 40 230,430 100 400 0,90 60/45 *) 45/34 *) 55/40Skutočná (169 plechov) ∅ **) 0,363 33 463 0,832 213 161 112/150Real (169 plates) 4. ex ***) 0,388 60 403 0,89 68 67 –Legenda: *) TS = – 40 °C, **) priemerná hodnota, ***) 4-tá minimálna alebo maximálna hodnota*)Legend: TS = – 40 °C, **) mean value, ***) 4 th minimum or maximum valueZVÁRANIE-SVAŘOVÁNÍ | 2/ 2007 57