Hladne pukotine Seminarski TS2 Berina Mahir Benjamin Adis

Mainski fakultet Sarajevo

Tehnike spajanja 2

Berina Brdari Mahir Lepi Benjamin Musa Adis Ibrahimspahi

od max 25 (pisanje 15,

prezentacija+kolokvij 10)

Ime i Prezime Rev. Datum Ime i Prezime / Datum Ukupno bodova

Kolokvij i/ili Prezentacija Pregledao Asistent Datum izdavanja 12.01.2015

Naziv seminarskog rada Hladne pukotine uzroci nastanka i tehnoloke mjere za izbjegavanje

Mainski fakultet Sarajevo | Katedra za mainski proizvodni inenjering | Tehnike spajanja 2

Seminarski rad

Hladne pukotine - Uzroci nastanka i tehnoloke mjere za izbjegavanje -

str. 2 / 20

Sadraj seminarskog rada

1 Saetak ............................................................................................................................................3 2 Uvod.................................................................................................................................................4 3 Opte o hladnim pukotinama ............................................................................................................5 4 Metode za odreivanje sklonosti ka hladnim pukotinama .................................................................6 5 Uzroci i mehanizam nastajanja hladnih pukotina ..............................................................................9 6 Materijali skloni nastanku hladnih pukotina.....................................................................................10 7 Izbjegavanje hladnih pukotina prema EN 1011-2, Aneks C ............................................................11 8 Zavrni komentar............................................................................................................................19 9 Literatura ........................................................................................................................................20

str. 3 / 20

1 Saetak U predstojeem radu smo pokuali da na najjednostavniji nain opiemo hladne pukotine, njihov nastanak, uzroke i tehnoloke mjere za izbjegavanje. Objasnili smo openito ta su hladne pukotine, kako se dijele, gdje se javljaju, kako ih otkriti i na kraju prema preporuci standarda kako ih izbjei.

Kljune rijei: hladne pukotine, zona uticaja toplote, vodik, ugljikov ekvivalent

str. 4 / 20

2 Uvod Pukotine nastaju kao posljedica toplotnih i metalurkih procesa i najopasnije su greke u zavarenim spojevima. Pukotine se u zavarenim spojevima elika dijele na:

Tople (vrue) pukotine, Hladne pukotine, Lamelarne pukotine i Pukotine usljed ponovnog arenja.

Terminom pukotina se definie greka razdvajanja materijala, na mikrostrukturnom nivou, putem otvaranja ili klizanjem (smicanjem), pri emu je udaljenost strana materijala koje se razdvajaju znatno manja u odnosu na duinu pukotine. Prema standardu EN ISO 6520-11 osnovni kod (oznaka) pukotina je 1000. Udaljenost razdvajanja je esto uporediva sa odreenim dimenzijama duine komponenti mikrostrukture, kao npr. sa udaljenou izmeu veih materijalnih nehomogenosti, kao to su ukljuci. U ekstremnim sluajevima udaljenost razdvajanja moe biti reda veliine meuatomske udaljenosti, dok duina pukotine moe biti reda veliine kristalnog zrna. Ovakve pukotine se otkrivaju metodama ispitivanja bez razaranja i za njih se koristi pojam mikro-pukotine [1].

Ukoliko je nakon zavarivanja utvrena prisutnost pukotina, postoji vie naina da se razlue hladne od toplih pukotina. Razlikuju se od toplih u prvom redu time to su manje razgranate i manje otvorene. Ako se radi o otvorenim pukotinama, s pristupom zraka, onda su to tople pukotine tamnije boje zbog povrinske oksidacije na visokim temperaturama pri kojima nastaju tople pukotine. Kod hladnih pukotina prelomna povrina je svjetlija, naime debljina oksidnog sloja je vrlo mala [2].

1 EN ISO 6520-1, eng Welding and allied processes Classification of geometric imperfections in metallic materials Part 1:

Fusion welding Zavarivanje i srodni postupci klasifikacija geometrijskih nedostataka u metalnim materijalima Dio 1. Zavarivanje topljenjem.

str. 5 / 20

3 Opte o hladnim pukotinama Hladne pukotine nastaju pri hlaenju zavarenog spoja na temperaturi ispod 300 C, a ak mogu nastati i nekoliko dana nakon zavarivanja, pa su tako u tom sluaju dobile naziv "zakanjele" hladne pukotine [1]. Hladne pukotine nastaju u metalu ava ili ZUT-u2. Prema pravcu u odnosu na osu ava hladne pukotine se dijele na poprene i podune, pa se tako obzirom na smijer rasprostiranja govori o longitudionalnim (L) i transferzalnim (T) pukotinama. Po pravilu su unutar - kristalne, iako njihov rast esto poinje po granicama zrna. Takoer, mogu biti vidljive na povrini zavarenog spoja, ali i nevidljive u zavarenom spoju. Po veliini mogu biti mikropukotine za oko nevidljive i makropukotine koje su vidljive ili se nekom od metoda lako otkrivaju. Prelomna povrina je svijetla, za razliku od toplih pukotina gdje dolazi do povrinske oksidacije koje nastaju na povienim temperaturama. Hladne pukotine su najopasnije za sigurnost zavarenih konstrukcija jer ih je teko otkriti. Glavni uzronici nastajanja hladnih pukotina su:

strukture metala ava te ZUT-a, koje su osjetljive na djelovanje vodika, prisutnost vodika u metalu ava, metal sklon otvrdnjavanju, naroito u ZUT-u, djelovanje naprezanja nastalih skupljanjem zavara, nepovoljan poloaj ukljuaka u zavaru [2].

Slika 3-1. Lokacije i orjentacije hladnih pukotina prema IIW3 [2]

Slika 3-2. Karakteristine hladne pukotine u podruju zavarenog spoja; A - sueoni spoj, pukotina u ZUT-u; B -ugaoni spoj, pukotina u ZUT-u; C - sueoni spoj, pukotina u ZUT-u; D - ugaoni kruni spoj, pukotina u zavaru, polazi iz kratera; E - sueoni spoj, pukotina iz neprovarenog korijena zavara; F - ugaoni spoj, pukotina u korijenu zavara [3]

2 ZUT, eng. The heat input zone - Zona uticaja toplote

3 IIW, eng. International Institute for Welding - Meunarodni Institut za zavarivanje

str. 6 / 20

4 Metode za odreivanje sklonosti ka hladnim pukotinama Sklonost ka hladnim pukotinama procjenjuje se analitiki na osnovi razliitih formula za ugljikov ekvivalent, a za eksperimentalno istraivanje postoji itav niz laboratorijskih i pogonskih metoda. U nastavku e biti prikazane ee koritene eksperimentalne laboratorijske i pogonske probe zavarljivosti za procjenu sklonosti materijala prema nastajanju hladnih pukotina, opisane u ISO 17642-2:20054 standardu.

Implant metoda - daje kvantitativne pokazatelje, odnosno kritina implantacijska naprezanja. Kada se optereenje podijeli sa povrinom poprenog presjeka implanta - epruvete, dobiju se vrijednosti implantacijskog naprezanja. Ono naprezanje kod kojega dolazi do loma implanta - epruvete naziva se kritino implantacijsko naprezanje. Poeljno je da je ono to vie, jer je tada bolja zavarljivost materijala. Kako se poveava sadraj difuzijskog vodika, razina zaostalih napona i zakaljivost materijala, do loma epruvete dolazi ranije i kod niih naprezanja. U tim je sluajevima kritino implantacijsko naprezanje nie, to je nepovoljno jer znai slabiju zavarljivost [2].

.

Slika 4-1. ematski prikaz ureaja za ispitivanje po Implant metodi [2]

Slika 4-2. Dijagram optereenja implant epruveta tokom vremena do loma [2]

4 ISO 17642-2:2005 eng Destructive tests on welds in metallic materials -- Cold cracking tests for weldments -- Arc welding

processes -- Part 2: Self-restraint tests - Ispitivanje razaranjem zavarenih spojeva na metalnim materijalima - Ispitivanje zavarenih uzoraka na hladne pukotine - Elektroluni postupci zavarivanja - Dio 2: Ispitivanje samo-ukruivanjem

str. 7 / 20

Tekken metoda daje kvalitativne pokazatelje odnosno ima ili nema pukotina uz odreenu tehnologiju i uvjete zavarivanja.

Slika 4-3. Priprema spojeva po Tekken metodi [2]

Procedura izvoenja Tekken testa: prvo se zavare pomoni zavari, a tek onda ispitni zavar, pomonim zavarima ploa je ukruena. Epruveta se ostavi 48 sati i zatim se ispituje. Ispitivanja se vre prvo vizuelnim pregledom a zatim penetrantima i na kraju se zavar izrezuje na tri mjesta, rade se makroizbruci te provodi makroanaliza. U zavisnosti o visini i duini pukotina zakljuuje se sklonost prema hladnim pukotinama [2].

Slika 4-4. Prikaz ispitivanja sklonosti hladnim pukotinama po Tekken metodi [2]

str. 8 / 20

CTS5 je metoda praktina za pogonska ispitivanja sklonosti ugaonih zavarenih spojeva prema hladnim pukotinama. Ova metoda simulira razliite modele voenja toplote (zavar uz rub ploe se bre hladi od onog koji je vie udaljen od ruba ploe). Mogue je izmeu ploa postaviti podlonu ploicu, pa se osjetljivost metode na hladne pukotine znaajno poveava. Prvo se izvode zavari za ukruenje (boni zavari) koji su neto deblji od ispitnih. Ispitni su debljine 4 6 mm, duine 75 mm. Nakon zavarivanja i hlaenja (uvaavajui inkubacijski period od 48 sati nakon zavarivanja), vri se odgovarajue isjecanje uzoraka i mikroskopska analiza zavarenih spojeva. Ovo je takoer kvalitativna metoda ispitivanja zavarljivosti [2].

Slika 4-5. Shematski prikaz ispitivanja sklonosti hladnim pukotinama po CTS metodi [2]

Lehigh metoda je jo jedna od metoda koje daju kvalitativnu ocjenu zavarljivosti.

Slika 4-6. Shematski prikaz ispitivanja sklonosti hladnim pukotinama po Lehigh metodi [2]

Na slici 4-6 dat je primjer primjene Lehigh metode na jednom uzorku. Ova metoda je razvijena na univerzitetu Lehigh i koristi plou s prorezima kao uzorak. Lehigh metoda daje stepen ogranienja kada e se javiti pukotina tokom hlaenja. Stepen ogranienja se mijenja promjenom duine proreza [2].

5 CTS, eng. Control Thermal Severity - Kontrola toplotne jaine

str. 9 / 20

5 Uzroci i mehanizam nastajanja hladnih pukotina Uzroci odnosno tri bitna faktora nastanka hladnih pukotina su prikazani u sljedeoj tabeli.

Tabela 3-1. Uzroci nastanka hladnih pukotina (IWE6 skripta) [1] Mikrostruktura (tvrdoa) Zaostali vodik Naponsko stanje

Hemijski sastav Ugljikov ekvivalent CE

Vlanost OM i DM Zaostali naponi

Brzina hlaenja Vrijeme t8/57

Brzina hlaenja Vrijeme t8/18

Dodatni naponi Uslovi proizvodnje

Za nastanak hladnih pukotina moraju biti prisutna sva tri faktora.

Slika 5-1. Prikaz faktora nastanka hladnih pukotina [2]

Sa slike 3-1 vidimo uticaj pojedinih faktora na mikrostrukturu, zaostali vodik i naponsko stanje. Tako naprimjer mikrostruktura direktno zavisi od: hemijskog sastava, debljine materijala, unosa toplote i procesa zavarivanja. Ostale zavisnosti se vide sa slike. Za nastajanje hladnih pukotina potrebno je da su prisutni, na slici 3-1, navedeni faktori, a nastajanje je vee ukoliko je vei njihov uticaj. Mehanizam nastajanja hladnih pukotina vrlo je sloen. Vodik dospijeva u metal ava, ali i u ZUT, uslijed prisustva vlage u okolnom vazduhu, dodatnom materijalu ili usljed neadekvane zatite tokom zavarivanja. Takva mikropukotina moe da raste zbog djelovanja napona zatezanja, nastalnog neravnotenim skupljanjem pojedinih oblasti metala ava i ZUT-a. Pri tome na nastanak mikropukotine i njen rast bitno utie plastinost materijala, koja je tim manja, to je sklonost martenzitnoj transformaciji vea. Tako je sutinski vaan parametar za nastanak hladnih pukotina koliina zaostalog vodika, koji dolazi u zavar razlaganjem vlage (u oblozi elektrode ili praka ili u zatitnom plinu) na visokim temperaturama, te iz drugih neistoa kao to su hra, ljaka, masnoa, vlaga, koje se nalaze na povrini mjesta zavarivanja. Ukoliko vodika nema u dovoljnoj koliini hladne pukotine ne mogu da nastanu. Brzina hlaenja je jedan od kljunih parametara na koji moe da se utie da bi se izbjegao nastanak hladnih pukotina. Naime, ako je brzina hlaenja manja od kritine dobija se materijal koji ima dovoljnu otpornost na nastanak i rast pukotina [1].

6 IWE, eng. Internacional Welding Engineer - Meunarodni ininjer zavarivanja

7

t8/5 vrijeme potrebno da se materijal ohladi sa 800 na 500C. 8 t8/1 - vrijeme potrebno da se materijal ohladi sa 800 na 100C.

str. 10 / 20

6 Materijali skloni nastanku hladnih pukotina Materijale koji su skloni hladnim pukotinama predstavit emo pomou Graville-ovog dijagrama koji prikazuje sklonost pojedinih grupa elika ka nastanku hladnih pukotina induciranih vodikom. Objasniti emo i gdje se te pukotine javljaju kod pojedinih elika. Graville je predloio da se sklonost ka nastanku hladnjih pukotina induciranih vodikom moe ocijeniti na osnovu usporedbe vrijednosti ugljikovog ekvivalenta sa sadrajem ugljika u eliku.

Slika 5-1. Graville-ov dijagram [4] Na slici 5-1 data je zavisnost ugljikovog ekvivalenta od sadraja ugljika za: HSLA9 elike, TMCP elike (elici proizvedni termo-mehaniki kontrolisanim procesima), niskougljenine, Cr-Mo, poboljane i HTLA10 elike.

U zoni I elici posjeduju nizak sadraj ugljika te nemaju sklonost ka nastanku hladnih pukotina, a to su termomehaniki ojaani elici. U zoni II se u najveoj mjeri nalaze niskougljenini i niskolegirani elici visoke vrstoe i kod njih se pukotine javljaju u ZUT-u ali i u metalu ava. U cilju izbjegavanja pukotina ovi elici se zavaruju sa strogo kontroliranim unosom toplote. elike u zoni III visok ugljikov ekvivalent i visok sadraj ugljika ini izuzetno sklonim otvrdnjavanju, te svi uslovi zavarivanja daju mikrostrukturu veoma osjetljivu na nastanak hladnih pukotina. I kod ove vrste elika pukotine se mogu javiti u ZUT-u i u metalu ava. Kod ugljeninih elika u veini sluajeva pukotine se javljaju u ZUT-u [1].

9 HSLA, eng. High Stength Low-Alloy steel - Sitnoznati mikrolegirani elik poviene vrstoe

10 HTLA, eng. Heat Treatable Low Alloy - Poboljani niskolegirani elik

str. 11 / 20

7 Izbjegavanje hladnih pukotina prema EN 1011-2, Aneks C Metode za izbjegavanje hladnih pukotina prema EN 1011-211 su: Metod A - (prema Aneksu C.2, EN 1011-2) uzima u obzir kombiniranu debljinu, za sitnozrnaste,

nelegirane i CMn elike, Metod B - (prema Aneksu C.3, EN 1011-2) za visokovrste niskolegirane (HSLA) elike i Metod C - (prema Aneksu C.4, EN 1011-2) za toplootporne i kriogene elike.

7.1 Metod A, EN 1011-2, Aneks C.2, za izbjegavanje hladnih pukotina Ova metoda je ograniena na elike sljedeeg hemijskog sastava:

Tabela 7-1. Hemijski sastav elika prema EN 1011-2 C Si Mn Cr Cu Ni Mo V

0,05 - 0,25 Max. 0,8 Max. 1,7 Max. 0,9 Max. 1,0 Max. 2,5 Max.0,75 Max.0,2

Metoda uzima u obzir ugljikov ekvivalent, CE12, koji se rauna prema:

6.1 Primjena metode ograniena je na elike sa 0,30

str. 12 / 20

Sadraj zaostalog vodika se uzima na osnovu podataka proizvoaa dodatnog materijala, ili prema tabeli.

Tabela 7-3. Skala zaostalog vodika prema EN 1011-2 Sadraj

difuzionog vodika [ml/100g] unutar zavarenog spoja

Vodikova skala

>15 A 1015 B 510 C 35 D 3 E

Kombinirana debljina osnovnog materijala se odreuje na osnovu smjernica datih na slici 6-1.

Slika 7-1. Smjernice za odreivanje kombinirane debljine prema EN 1011-2

Konano, temperatura predgrijavanja se odreuje na osnovu dijagrama iz EN 1011-2, Aneks C. Primjeri dijagrama su dati na slikama 6-2 i 6-3.

str. 13 / 20

Slika 7-2. Primjer dijagrama za odreivanje temperature predgrijavanja prema EN 1011-2, Aneks C.2 [5]

Slika 7-3. Primjer dijagrama za odreivanje temperature predgrijavanja prema EN 1011-2, Aneks C.2 [5]

str. 14 / 20

7.2 Metod B, prema EN 1011-2, Aneks C.3, za izbjegavanje hladnih pukotina Ova metoda je ograniena na elike iz grupa od 1 do 4 prema CR ISO 1560814 standardu (Aluminij i njegove legure, nikl i njegove legure, bakar i njegove legure i titan i njegove legure). Ti elici imaju hemijski sastav:

Tabela 7-4. Hemijski sastav elika prema EN 1011-2 C Si Mn Cr Cu Mo Nb Ni Ti V B

0,05-0,35

Max. 0,8

0,5-1,9

Max. 1,5

Max. 0,7

Max. 0,75

Max. 0,06

Max. 2,5

Max. 0,12

Max. 0,18

Max. 0,005

Vrlo efikasan nain da se izbjegnu hladne pukotine je predgrijavanje zavarenog spoja na viim temperaturama da bi se odloilo hlaenje podruja zavarenog spoja i na taj nain ubrzalo izluivanje vodika u kraem vremenu i u veoj mjeri nakon zavarivanja. Predgrijavanje smanjuje unutranje napone. Za vieslojne zavare mogue je poeti bez predgrijavanja ako je dovoljno visoka temperatura meuprolaza.

Osnova ove preporuke je opsean pregled ponaanja hladnih pukotina elika u zavarivanju, obavljen na samom zavarenom spoju ili pomou posebnih testova za hladne pukotine. Eksperimentima je utvreno da je jedan sloj ugaonih varova imao nie unutranje napone nego sueoni varovi. Temperatura predgrijavanja odreena za sueone varove stoga moe biti za oko 60 C vea u odnosu na ugaone varove. Ovisno o svom iskustvu, to je do proizvoaa da koriste ove prednosti. U pogledu odreivanja temperature predgrijavanja za ugaone i sueone varove sa razliitim debljinama ploa, temperatura predgrijavanja izraunava se na osnovu deblje ploe. Ugaoni varovi sa vie prolaza i sueoni varovi imaju sline uvjete naprezanja. Stoga, ista temperatura predgrijavanja kao i za sueone spojeve e se koristiti da se izbjegnu hladne pukotine. Ponaanje hladnih pukotina zavarenih spojeva je pod uticajem hemijskog sastava osnovnog metala i metala ava, debljine ploe, sadrajem vodika u metalu ava, unosa toplote za vrijeme zavarivanja, i nivoa naprezanja. Poveanje sadraja legure, debljine ploe i sadraja vodika poveava se rizik od hladnih pukotina. Poveanje unosa toplote, smanjuje rizik od nastanka hladnih pukotina.

Utjecaj hemijskog sastava na ponaanje hladnih pukotina kod elika je karakterizirano pomou ugljikovog ekvivalenta (CET) odakle direktno vidimo u kojoj mjeri pojedini legirajui elementi utiu na sadraj ugljika.

6.2 Linearni odnos postoji izmeu ugljikovog ekvivalenta, CET, i temperature predgrijavanja, Tp, kao to je prikazano na slici 6-4. Moe se vidjeti da je poveanje od oko 0,01% u ugljikovom ekvivalentu, CET, dovodi do poveanja od oko 7,5 C u temperaturi predgrijavanja [5].

TpCET = 750 CET - 150 (C) 6.3

Slika 7-4. Temperatura predgrijavanja u funkciji ugljikovog ekvivalenta, CET [5]

14 CR ISO 15608, eng. Welding. Guidelines for a metallic material grouping system Smjernice za grupisanje materijala za

zavarivanje, termiku obradu i ispitivanje bez razaranja.

str. 15 / 20

Odnos izmeu debljine ploe, d, i temperature predgrijavanja, Tp, moe se vidjeti na slici 6-5. Vidi se da za tanji materijal, promjena debljine ploe uzrokuje veu promjenu temperature predgrijavanja. Meutim, s poveanjem debljine materijala efekat se smanjuje i veoma je mali iznad 60 mm.

TPD = 160 tanh (d/35) - 110 (C) 6.4

Slika 7-5. Temperatura predgrijavanja u funkciji debljine ploe, d [5]

Efekat sadraja vodika, HD15, u metala ava u skladu sa ISO 369016 za temperaturu predgrijavanja prikazan je na slici 6-6. Moe se vidjeti da poveanje sadraja vodika zahtijeva poveanje temperature predgrijavanja. Promjene u sadraju vodika ima vei utjecaj na temperaturu predgrijavanja za nie koncentracije nego za visoke [5].

TpHD = 62 x HD0,35 - 100 (C) 6.5

Slika 7-6. Temperatura predgrijavanja u funkciji zaostalog vodika, HD [5]

15 HD, eng, Diffusible hydrogen - Zaostali vodik

16 EN ISO 3690, Welding and allied processes - Determination of hydrogen content in ferritic arc weld metal - Zavarivanje i

srodni postupci - Odreivanje sadraja vodika u metalu ava kod elektroluno zavarenih feritnih elika.

str. 16 / 20

Uticaj unosa toplote, Q, na temperaturu predgrijavanja moe se vidjeti na slici 6-7. Vidi se da poveani unos toplote tokom zavarivanja dozvoljava smanjenje temperature predgrijavanja. Vrijednost temperatura predgrijavanja dobiju se na osnovu izraza 6.6. Nadalje, utjecaj ovisi o sadraju legirajucih elemenata i izraeniji je za niskougljenini ekvivalent nego za visoki.

TPQ = (53 CET - 32) Q - 53 CET + 32 (C) 6.6

Slika 7-7. Temperatura predgrijavanja u funkciji unosa toplote [5]

Efekti hemijskog sastava, karakterisitika ugljikovog ekvivalenta (CE), debljina ploe, (d), sadraja vodika u zavarenom spoju (HD), i unos toplote (Q), koriste se za izraunavanje temperature predgrijavanja.

Tp = TpCET +Tp d + TpHD + TpQ (C) 6.7

Temperatura predgrijavanja se moe izraunati i prema sljedeem izrazu:

6.8

Ovaj odnos vrijedi za: Strukturne elika sa granicom razvlaenja do 1000 N/mm2 i CET = 0,2% na 0,5% d = 10 mm do 90 mm HD = 1 ml / 100g do 20 ml / 100g Q = 0,5 kJ / mm do 4,0 kJ / mm

Za proraun temperature predgrijavanja po ovoj metodi neophodno je poznavati i pogonsku energiju [5].

str. 17 / 20

7.3 Metod prema Aneksu C.4, EN 1011-2 za izbjegavanje hladnih pukotina Osnovni elici obuhvaeni ovim aneksom su toplootporni i kriogeni elici17 koji pripadaju grupama 4, 5, 6 i 7 u CR ISO 15608. Ogranienja za predgrijavanje i temperature meuprolaza koje se primjenjuju za ploe, trake, cijevi i otkivke, dati su u tabeli 6-5 za toplootpone elike i u tabeli 6-6 za kriogene elike. Izmjene ce moda biti potrebne s obzirom na posebne zahtjeve, iskustva ili primjene kao to su ugaoni varovi, djelomino navarivanje, reperaturna zavarivanja. Procedura zavarivanja odobrava ispitivanja koja treba izvriti ak i ako ne postoji zahtjev u specifikaciji dizajna [5].

Tabela 7-5. Toplootporni elici - minimalna temperatura predgrijavanja i meuprolaza [5] Minimalna temp.predgrijavanja i meuprolaza

Tip elika prema hem. sastavu

Debljina mm

D klasa Zaostali vodik

5 ml/100g

C klasa Zaostali vodik 510ml/100g

A klasa Zaostali vodik >15 ml100g

Max. temp. meuprolaza

C

0,3Mo 15

>1530 >30

20 75 75

20 75 100

100 100

Neprimjenjiva

250 1Cr0,5Mo

1,25Cr0,5Mo 15 >15

2 100

100 150 Neprimjenjiva 300

0,5Cr0,5Mo0,25V

15 >15

100 100


2,25Cr1Mo 15 >15

75 10


5Cr0,5Mo 7Cr0,5Mo 9Cr1Mo

Sve

150

200

Neprimjenjiva

350

12CrMo V 8 >8

150 200a) 350b)

Neprimjenjiva

Neprimjenjiva

350a) 450b)

a)Marteznzitni metod gdje je temperatura predgrijavanja ispod temperature poetka martenzitne transformacije (Ms-linije) pri emu se transformacija martenzita odvija u toku zavarivanja b)Austenitni metod gdje je temperatura predgrijavanja iznad temperature poetka martenzitne transformacije, pri emu se omoguuje da se zavar ohladi ispod Ms, odnosno da se martenzitna transformacija desi prije primejne bilo kakve termike obrade nakon zavarivanja

Tabela 7-6. Kriogeni elici - minimalna temperatura predgrijavanja i meuprolaza [5] Minimalna temperatura predgrijavanja i

meuprolaza, C Tip elika prema hemijskom

sastavu

Debljina mm D klasa

Zaostali vodik 5 ml/100g

C klasa Zaostali vodik 510 ml/100g

Max.temperatura meuprolaza

C

3,5Ni 5,0Ni 5,5Ni 9,0Ni

preko 10 preko 10 preko 10 preko 10

100a) 100b) 100b) 100b)

150a) Neprimjenjiva Neprimjenjiva Neprimjenjiva

250 250 250

a) Vrijednosti za minimalnu temperaturu predgrijavanja su tipine za zavarivanje pri koritenju dodatnog materijala slinog osnovnom materijalu b) Nivo temperature predgrijavanja se odnosi na zavarivanje uz koritenje dodatnog materijala koji je slian osnovnom materijalu pri emu se dodatni materijal runo dostavlja u podruje elektrinog luka (TIG18). 5% Ni i 9 % Ni elici se obino zavaruju koritenjem dodatnog materijala legiranog sa Ni, pri emu se ne zahtijeva predgrijavanje do 50 mm debljine osnovnog materijala.

17 Kriogeni elici, eng. Cryogenic steels - elici za rad na niskim temperaturama

18 TIG, eng. Tungsten Inert Gas elektroluno zavarivanje netopivom elektrodom u zatiti inertnog gasa

str. 18 / 20

Minimalna temperatura predgrijavanja i meuprolaza ovisi od: hemijskog sastava osnovnog metala i metala ava; debljine zavara i vrste spoja; procesa zavarivanja i parametara; sadraja vodika.

Maksimalna temperatura meuprolaza treba da bude kao to je dato u tabelama 6-5 i 6-6. U predgrijavanju i temperaturi meuprolaza tabele 6-5 i 6-6 vae za sueone spojeve. Ugaoni spojevi ponekad zahtijevaju vee minimalne temperature. Zavarivanje ugaonih spojeva moe zahtijevati dodatne mjere opreza. Da bi se izbjegle hladne pukotine preporuljivo je: da se dre minimalne temperature date u tabelama tokom cijelog procesa zavarivanja; da se hlaenje vri polahko; da se razmotri da li da se odmah izvri termika obrada nakon zavarivanja [5].

Takoer postoje neke tehnike kako izbjei hladne pukotine: oistiti spojeve i ukloniti zagaivae kao sto su boja,ulje od rezanja ili masnoa, koristiti nisko - vodoniki postupak ako je mogue, suiti elektrode (MMA19) ili prah (FCAW20 zavarivanje) i potom ili skladititi u toplom ili ograniiti

vrijeme izlaganja uticajima okoline, sve u skladu sa preporukama proizvoaa, reducirati napone u zavarenom spoju izbjegavanjem velikih razmaka u korijenu prilikom pripreme, ako je predgrijavanje naglaeno u proceduri zavarivanja, takoe bi trebalo biti primijenjeno

prilikom heftanja predgrijavati spoj na udaljenost od najmanje 75 mm od linije spoja, osiguravajui ravnomjerno

zagrijavanje kroz debljinu materijala, pridravati se pravila o predgrijavanju i minimalnoj temperaturi meuprolaza kao i potrebnom

temperaturom zagrijavanja, odravati toplotu otprilike 2 do 4 sata od zavarivanja, zavisno od osjetljivosti na pojavu pukotina, u situacijama gdje je predgrijavanje nepraktino ili se pojava pukotina ne moe izbjei,

austenitna elektoda se moe uzeti u obzir [6].

19 MMA, eng. Manual Metal ArcWelding elektroluno zavarivanje obloenom elektrodom

20 FCAW, eng. Flux-Cored Arc Welding elektroluno zavarivanje pod zatitnim prakom

str. 19 / 20

8 Zavrni komentar Hladne pukotine su najopasnije za sigurnost zavarenih konstrukcija jer ih je teko otkriti. Ako hladne pukotine nisu otkrivene pri kontroli nakon zavarivanja, odnosno zavareni spojevi nisu popravljeni, pukotine e se dalje iriti, pa mogu dovesti do loma zavarenog spoja ve tijekom izrade, a vrlo vjerojatno tokom eksploatacije. Hladne pukotine se mogu javiti u ZUT-u ili u metalu ava, odnosno i u ZUT-u i u metalu ava. Pojavljuju se u veoj mjeri u ZUT-u u odnosu na metal ava. Da bi dolo do pojave hladnih pukotina moraju biti prisutna tri faktora koji su preduvjet za nastanak hladnih pukotina, a to su mikrostruktura, zaostali vodik i naponsko stanje. Na cilj jeste taj da ne doe do nastanka hladnih pukotina, odnosno da se izbjegnu. Postoji vie naina kako se izbjegavaju hladne pukotine, naravno prema standardu. Pa tako ih moemo izbjei upotrebom termike obrade nakon zavarivanja, temperaturom predgrijavanja, smanjivanjem sadraja vodika, hlaenje vriti polahko, suenjem dodatnog materijala, odravanjem zahtijevane minimalne temperature meuprolaza. Ovo su samo neki naini da se izbjegnu hladne pukotine, svi ostali su opisani u seminarskom radu. Ovim seminarskim radom potrudili smo se da Vam pribliimo problematinost nastanka hladnih pukotina, kod kojih materijala se javljaju, kako utiu na razne vrste zavarenih spojeva, kao i kako da ih izbjegnemo jer je to oigledno cilj svih onih koji se bave problematikom zavarivanja.

str. 20 / 20

9 Literatura [1] Hajro, O. Pai, Skripta za predmet - Tehnike spajanja 2, Mainski fakultet Sarajevo, Sarajevo

2013. [2] Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb, Greke u zavarenim spojevima u izradi i eksploataciji,

https://www.sfsb.hr/kth/zavar/tii/greske.pdf , datum pristupa 30.12.2014 [3] U. Dilthey, Lecture Notes: Welding Tehnology 2 - Welding Metallurgy, ISF - Welding Institute,

RWTH - Aachen University, 2005. [4] IHS Engineering 360,

http://www.globalspec.com/learnmore/manufacturing_process_equipment/welding_equipment_supplies/welding_brazing_soldering_equipment , datum pristupa 30.12.2014

[5] British standard, Welding - Recommendations for welding of metallic materials - Part 2: Arc welding of ferritic steels http://research.irantvto.ir/uploads/83_151_EN%2010112,%202003,%20Recommendations.pdf, datum pristupa 23.12.2014

[6] Wilhemsen ship services, Welding issues: Hydrogen cracking - Cold Cracks (Hydrogen embrittlement), http://www.wilhelmsen.com/services/maritime/companies/buss/BUSS_Pressroom/Documents/Hydrogen%20cracking.pdf , datum pristupa 15.12.2014