Upload
others
View
13
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017
Drago Keše
PLAMENSKO VARJENJE
Strokovno področje: STROJNIŠTVO
Datum objave gradiva: Oktober 2017
»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017
KOLOFON
Avtorj: Drago Keše
Naslov: Plamensko varjenje
Lektoriranje: Barbara Škorc, prof.
Elektronska izdaja
Založil: Konzorcij šolskih centrov
Novo mesto, oktober 2017
url: http://www.razvoj-upd.si/wp-content/uploads/2017/07/9.-PLAMENSKO-VARJENJE.pdf
Kataložni zapis o publikaciji (CIP) pripravili v
Narodni in univerzitetni knjižnici v Ljubljani
COBISS.SI-ID=293617664
ISBN 978-961-7046-06-9 (pdf)
To delo je ponujeno pod Creative Commons
Priznanja avtorstva – Nekomercialno deljenje
pod enakimi pogoji 2.5 Slovenija licenco
»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017
KAZALO VSEBINE POVZETEK ............................................................................................................................................................... 1
1. O VARJENJU ................................................................................................................................................... 2
1.1. ZGODOVINA VARJENJA ............................................................................................................................... 3
1.2. VARIVOST ................................................................................................................................................ 3
2. VARILSKA TERMINOLOGIJA .......................................................................................................................... 7
3. VARNOST PRI VARJENJU ............................................................................................................................... 9
4. ZVARNI ŽLEB, SPOJ IN OZNAČEVANJE ZVAROV ........................................................................................... 9
5. LEGA VARJENJA ........................................................................................................................................... 16
6. OSNOVNE NAPAKE V ZVARIH ..................................................................................................................... 17
7. PREISKAVE IN PREIZKUŠANJE ZVAROV (ZVARNIH SPOJEV) ....................................................................... 18
7.1. NEPORUŠITVENE PREISKAVE ...................................................................................................................... 19
7.2. PORUŠITVENE PREISKAVE .......................................................................................................................... 20
7.3. KAKOVOST VARILSKIH DEL ......................................................................................................................... 21
8. PLAMENSKO VARJENJE ............................................................................................................................... 22
8.1. OPREMA ZA VARJENJE .............................................................................................................................. 23
8.2. PRAKTIČNE SMERNICE ZA PLAMENSKO VARJENJE ............................................................................................ 26
8.3. VARNOST PRI PLAMENSKEM VARJENJU ......................................................................................................... 30
LITERATURA .......................................................................................................................................................... 33
»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017
KAZALO SLIK Slika 1: Energija, potrebna za varjenje .................................................................................................................... 2
Slika 2: Parametri, ki vplivajo na varivost [7] .......................................................................................................... 4
Slika 3: Vpliv vsebnosti ogljika na trdoto pod navarkom [7] ................................................................................... 5
Slika 4: Dopustna trdota 350 HV kot funkcija povečanja debeline varjenca [7]...................................................... 6
Slika 5: Žilavost v zvaru in TVP [3] ........................................................................................................................... 7
Slika 6: Enosmerni tok in izmenični tok ................................................................................................................... 8
Slika 7: Pojmi v zvarnem spoju [12] ......................................................................................................................... 8
Slika 8: Elementi žleba pri varjenju V-vara [10] ..................................................................................................... 10
Slika 9: Poimenovanje varov, oznak in grafični prikazi [5] ................................................................................... 12
Slika 10: Oblike zvarnih spojev [12] ....................................................................................................................... 12
Slika 11: Dodatni simboli za stanje temena in korena zvara [11] ......................................................................... 13
Slika 12: Označevanje zvarov [11] ......................................................................................................................... 13
Slika 13: Označevanje položaja zvara glede na kazalno črto [11] ......................................................................... 14
Slika 14: Primer označevanja prekinjenega vara [11] ........................................................................................... 14
Slika 15: Različno označevanje debeline kotnega zvara [11] ................................................................................ 15
Slika 16: Dodatne oznake (levo - varjeno po celotnem obodu, sredina - varjeno pri montaži, desno - varjeno s
poljubnim varilnim postopkom) [11] ..................................................................................................................... 15
Slika 17: Lege varjenja na pločevini in cevi [6] ...................................................................................................... 16
Slika 18: Razpoke v sočelnem zvaru [8] ................................................................................................................. 17
Slika 19: Vključek v zvaru [8] ................................................................................................................................. 17
Slika 20: Zlep in neprevarjen koren [4] .................................................................................................................. 18
Slika 21: Oblikovne napake (zamaknitev, zajeda, previsoko teme) [4] ................................................................. 18
Slika 22: Ugotavljanje višine temena zvara ........................................................................................................... 19
Slika 23: Penetrantska preiskava (napaka desno) ................................................................................................. 19
Slika 24: Razvit film pri RTG preiskavi ................................................................................................................... 20
Slika 25: Obrus pri metalografski preiskavi [13] .................................................................................................... 21
Slika 26: najpogosteje uporabljene plamenske tehnike ........................................................................................ 22
Slika 27: Oprema za plamensko varjenje .............................................................................................................. 23
Slika 28: Manometri za plamensko varjenje ......................................................................................................... 24
Slika 29: Suha varovalka........................................................................................................................................ 25
Slika 30: Plamenski gorilnik ................................................................................................................................... 25
Slika 31: Vrste plamena (z leve proti desni: nevtralni, reduktivni, oksidativni) ..................................................... 26
Slika 32: Področja plamena ................................................................................................................................... 27
Slika 33: Tehnika varjenja v levo [1] ...................................................................................................................... 27
Slika 34: Tehnika varjenja v desno [1] ................................................................................................................... 28
Slika 35: Lege plamenskega varjenja [1] ............................................................................................................... 29
Slika 36: Zaščitne rokavice pri varjenju ................................................................................................................. 32
Slika 37: Obutev za varjenje .................................................................................................................................. 32
Slika 38: Očala za plamensko varjenje in brušenje ................................................................................................ 32
KAZALO TABEL Tabela 1: Priprava žleba in parametri za plamensko varjenje [1]…………………………………………………………………… 30
»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017
1
POVZETEK
Gradivo je nastalo zaradi potrebe po kadrih v gospodarstvu v okviru projekta »Razvoj UPD
2017« z namenom usposabljanja odraslih oseb s področja varjenja.
Vključuje tako strokovno teoretične vsebine kot praktične napotke pri usposabljanju varilcev s
področja plamenskega varjenja. V uvodnem delu so podane splošne vsebine varilskega
področja, kamor sodijo definicije, pojasnila osnovnih varilskih pojmov, vsebine s področja
zagotavljanja kakovosti varilskih del in specifični ukrepi za zagotavljanje varnosti in zdravja pri
delu ter varovanja pred požarom. V nadaljevanju so podani praktični napotki za varjenje,
kamor sodi tako priprava, kot varjenje samo. Gradivo vključuje tudi elemente t.i. e-gradiva,
kot so povezave na svetovni splet in video predstavitve strokovnih vsebin.
Ključne besede: varjenje, acetilen, kisik, napake v zvarih, preiskave zvarov, varnost pri
varjenju, plamenski gorilnik
»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017
2
Postopek varjenja
glede na energijo
1. O VARJENJU
Definicija varjenja pravi, da je varjenje spajanje materialov: trdnih, omehčanih ali raztaljenih
na mestu varjenja s pomočjo različnih virov energije, z uporabo pritiska ali brez njega. [2]
V uporabi je veliko varilnih postopkov, ki se med seboj zelo razlikujejo. Za nobenega izmed
njih ne moremo trditi, da je kateri boljši, saj se skoraj vsak uporablja pri različnih pogojih dela.
Postopke varjenja torej delimo na tiste s taljenjem ali s pritiskom, ki ga lahko dosežemo na
različne načine. Ena izmed možnosti za delitev varilnih postopkov pa je tudi delitev glede na
energijo, ki je potrebna pri postopku varjenja, kar prikazuje spodnja slika.
Za posamezne varilske postopke se uporabljajo številske oznake in mednarodne kratice, ki jih
opredeljuje standard EN ISO 4063. V nadaljevanju je predstavljena številska oznaka z evropsko
kratico najpogosteje uporabljenih načinov varjenja:
– 111, ročno obločno varjenje z oplaščeno elektrodo, MMA; – 135, varjenje po MAG postopku, MAG; – 136, varjenje po MAG postopku s stržensko žico, MAG; – 131, varjenje po MIG postopku, MIG;
Slika 1: Energija, potrebna za varjenje
»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017
3
– 137, varjenje po MIG postopku s stržensko žico, MIG; – 141, varjenje po TIG postopku, TIG; – 311, plamensko varjenje s kisikom in z acetilenom, OFW;
1.1. Zgodovina varjenja
Začetki varjenja segajo v stari vek, ko so Sumerci že poznali način kovaškega varjenja, a se je
razvoj varjenja v pravem pomenu besede, s pomočjo električne energije, začel šele ob koncu
19. stoletja. [7]
Ruska raziskovalca Bernados in Oliševski sta z grafitno elektrodo vzpostavila električni oblok,
izkoristila nastalo toploto za varjenje ter postopek patentirala. Zvar je bil zaradi vdora zraka
ter ogljikovih delcev, ki so izhajali iz elektrode, oksidiran in nekakovosten. Za očeta sodobnih
varilnih postopkov štejemo Slavjanova, ki je namesto ogljikove elektrode uporabil kovinsko
palico in tako rešil težavo z ogljikovimi delci. Leta 1907 pa je švedski metalurg Kjellberg
izboljšal postopek varjenja s plaščem na elektrodi, ki je ščitil pred vdorom zraka na zvarno
mesto, izboljšal pa je tudi stabilnost in vžig obloka. Razvoj se je nadaljeval do leta 1941, ko se
je začelo pojavljati varjenje v zaščitnem plinu, najprej z netaljivo volframovo elektrodo, leta
1948 pa še s taljivo elektrodo v zaščiti aktivnega plina CO2 . Tudi postopek plamenskega
varjenja je star že več kot 100 let. Postopek se uporablja tudi danes, čeprav ga izpodrivajo
modernejši in bolj avtomatizirani postopki varjenja, saj je plamensko varjenje vsestransko in
energetsko neodvisno, zato se je postopka prijel izraz »avtogeno varjenje«. [7, 9]
1.2. Varivost
Varivost materiala pomeni sposobnost materiala, da se da variti. Definicija mednarodnega
varivostnega inštituta pravi, da je kovinski material variv po nekem postopku za določeno
rabo, če lahko dosežemo kontinuiteto materiala med elementi konstrukcije s takšnimi
zvarnimi spoji, da s svojimi trajnimi karakteristikami in globalnimi posledicami zadovoljujejo
predvidene zahteve. Skrajšano bi torej lahko rekli, da varivost pomeni obnašanje materiala
med varjenjem (operativna varivost) in po varjenju (globalna ali konstrukcijska varivost), saj
pri varjenju v materialu nastanejo določene spremembe, ki so posledica toplotnih vplivov. [2]
Če kovino varimo brez bojazni, da bi v materialu nastale spremembe, ki bi porušile
homogenost zvarnega spoja, rečemo, da je kovina neomejeno variva. Na varivost vpliva več
dejavnikov, kar prikazuje slika 2. Varivostna lastnost je odvisna od kemijske sestave materiala,
metalurških lastnosti, ki jih določa postopek pridobivanja materiala, in fizikalnih lastnosti, kot
so razteznost, toplotna prevodnost, tališče, modul elastičnosti … Možnost izvajanja varjenja je
Varjenje pomeni
»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017
4
odvisna od priprave, izvedbe in obdelave po varjenju. Varnost varjene konstrukcije je
zagotovljena, če konstrukcija v svoji življenjski dobi pri normalni uporabi ne spremeni
predvidenih lastnosti. Odvisna je od konstrukcijske zasnove, stanja in vrste obremenitve,
debeline materiala, obratovalne temperature in podobno. [2, 7]
Slika 2: Parametri, ki vplivajo na varivost [7]
Kljub dokazani sposobnosti za varjenje se lahko zgodi, da se konstrukcija ob obratovanju
poruši. Vzrok za to so razpoke ali lomi. Temu se izognemo tako, da se preprečijo ostri prehodi
pri spajanju različnih debelin (zvare lahko konkavno zaoblimo), izogibamo pa se tudi
konstrukcijskim koncentracijam napetosti. Dober konstruktor se mora s svojo konstrukcijo
znati izogniti prevelikim notranjim napetostim, ki bi porušile zavarjeno konstrukcijo. [7]
Osnovni pogoj za kakovostno varjenje je kakovosten material, kar mora proizvajalec
zagotavljati s potrdili, certifikati ali atesti. Treba se je zavedati, da popolnega jamstva varivosti
ne more zagotoviti niti najboljši proizvajalec materiala, saj na varivost poleg sestave materiala
vplivajo tudi tehnološki pogoji. Osnovo za izbiro ustreznega osnovnega in dodajnega materiala
dajejo varivostni preizkusi. Glede na obseg in zahtevnost govorimo o treh vrstah preizkusov
varivosti:
- Smallscale test (majhni preizkušanci) se uporablja za določanje posameznih lastnosti
materiala in spoja ter za določanje nagnjenosti k razpokam.
- Largescale test (večji preizkušanci) simulira dejansko stanje v bodoče obremenjeni
konstrukciji, pri katerem zasledujemo numerične vrednosti, ki dajejo kritično velikost napake,
ter določamo kritično temperaturo obratovanja konstrukcije ali stroja.
»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017
5
- Fullscale test (veliki preizkušanci) se izvaja na resnični velikosti, lahko tudi v
pomanjšani velikosti na modelu, kjer pod dejanskimi pogoji merimo obnašanje konstrukcije ali
stroja v obratovanju. To testiranje zaradi velikih stroškov redkeje uporabljamo, upravičeno pa
pri zahtevnih projektih, ko uvajamo novo varilno tehnologijo. [7]
Delež ogljika v jeklu je za oceno varivosti najpomembnejši, ta za oceno dobre varivosti ne sme
presegati 0,22 %, ker je to meja kaljivosti, v TVP (toplotno vplivano področje) nastajajo
mehkejše in bolj žilave mikrostrukture. Na spodnji sliki je razvidno, kako ogljik vpliva na trdoto
pod navarkom v TVP. Po standardu IIW (Mednarodni inštitut za varilstvo) je najvišja dopustna
trdota v TVP za nosilne konstrukcije iz fino zrnatih jekel 350 HV (trdota, merjena po Vickersu).
[7]
Slika 3: Vpliv vsebnosti ogljika na trdoto pod navarkom [7]
Na oceno varivosti vplivajo tudi drugi parametri (debelina, ostali legirni elementi, nečistoče
…). Za ugotavljanje varivosti je IIW predpisal način, kako na splošno ocenimo varivost jekla. To
naredimo tako, da izračunamo ogljikov ekvivalent po enačbi:
𝐶𝑒𝑞 𝐼𝐼𝑊 = 𝐶 +𝑀𝑛
6+
(𝐶𝑟 + 𝑀𝑜 + 𝑉)
5+
(𝑁𝑖 + 𝐶𝑢)
15
PRAVILA:
Če je 𝐶𝑒𝑞 𝐼𝐼𝑊 < 0,45, je jeklo dobro varivo, dovoljena je uporaba poljubnega
dodajnega materiala.
Če je C𝐶𝑒𝑞 𝐼𝐼𝑊 = 0,45 − 0,60, je potrebno predgrevanje med 100 in 200 oC in uporaba
bazičnega dodajnega materiala.
»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017
6
Če je 𝐶𝑒𝑞 𝐼𝐼𝑊 > 0,60, je potrebno visoko predgrevanje od 250 do 350 oC, uporaba
nizkovodičnih elektrod ter termična obdelava po varjenju [2].
Slika 4 prikazuje zniževanje 𝐶𝑒𝑞 ob naraščanju debeline materiala.
Slika 4: Dopustna trdota 350 HV kot funkcija povečanja debeline varjenca [7]
Na varivost vplivajo tudi drugi legirni elementi. Silicij deluje dezoksidacijsko, saj veže kisik in ga
odplavlja v žlindro. Povečuje tudi odpornost proti staranju. Jeklo ga mora vsebovati med 0,15
in 0,45 %. Kljub znižanju vsebnosti ogljika z manganom povečujemo trdnost jekla, saj tako
izboljšamo varivost in žilavost. Mangan veže nase žveplo in tako niža občutljivost za nastanek
razpok v vročem stanju. Žveplo v jeklu ni zaželeno, saj povzroča krhkost v toplem in pri
varjenju razpokljivost v vročem stanju. Običajno ga je v jeklu manj kot 0,035 %. Tudi fosfor
pospešuje krhkost v hladnem, sicer pa dviguje natezno trdnost ter mejo tečenja. Količine so
primerljive z žveplom. [7]
Pri varjenju, torej pri segrevanju in ohlajanju, pri materialu prihaja do sprememb
mikrostrukture, s tem pa tudi do sprememb lastnosti varjenega materiala. Slika 5 kaže različno
strukturo materiala v TVP pri sočelnem enovarkovnem varjenju pločevine. Zaradi različne
strukture je v TVP tudi različna žilavost. Najmanjša žilavost pri konstrukcijskem jeklu je
dosežena v področju grobozrnate strukture. Problematično je tudi medkritično področje, kjer
nastajajo MA-strukture (martenzitno-avstenitne), ki so za žilavost neugodne, ter ugodnejše
MB-strukture (martenzitno-bainitne). Po nekaterih teorijah naj bi bile ravno MA-strukture
povzročitelji krhkega loma. Krhkost povzročata prisilno raztopljeni ogljik v martenzitu in
elastične napetosti v zaostalem avstenitu. Pri večvarkovnem varjenju nastajajo MA in MB-
strukture v vseh medkritično segretih delih zvara. Zaradi večkratnega segrevanja in ohlajanja
»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017
7
MA in MB-strukture popustijo, s tem pa se spreminja tudi njihov vpliv. Pričakovati je ugodnejši
vpliv na žilavost kot pri enovarkovnem varjenju. [3]
Slika 5: Žilavost v zvaru in TVP [3]
2. VARILSKA TERMINOLOGIJA
– Osnovni material - je material, ki ga želimo variti. – Dodajni material - je material, ki ga pri varjenju dodajamo. Lahko ga dodajamo ročno
ali pa se dodaja avtomatsko. To so lahko taljive elektrode, varilne žice v obliki palice ali žice, navite na kolut.
– Oblok - je četrto agregatno stanje zraka, ko zrak zaradi ionizacije postane prevoden. Oblok zagotavlja energijo, ki je potrebna za taljenje osnovnega in dodajnega materiala. Nastane torej zaradi prehoda električnega toka skozi plinasti medij.
– Var - je material, ki je bil med varjenjem raztaljen (lahko tudi omehčan) in sestoji iz osnovnega, lahko pa tudi dodajnega materiala. Var je lahko skupek več posameznih varkov, ki nastanejo v eni potezi varjenja.
– Zvar - je var, ki spaja dva ali več elementov v nerazstavljivo celoto. – Uvar - je tisti del vara, ki sega v globino osnovnega materiala. – Navar - je var na površini osnovnega materiala z namenom dimenzijskega popravka
strojnega elementa ali z namenom spremeniti mehanske lastnosti površine osnovnega materiala.
– Teme vara - je del varka, ki nastane na tisti strani, na kateri varimo. – Koren vara - je tisti del varka, ki nastane na nasprotni strani varjenja. – Zvarni spoj - sestoji iz vsaj dveh elementov za varjenje. Oblike zvarnih spojev so
odvisne od medsebojnih leg elementov za varjenje.
»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017
8
– Toplotno vplivano področje/toplotno vplivana cona (TVP/TVC) - je področje osnovnega materiala ob varu, kjer ni prišlo do taljenja, je pa bila temperatura tako visoka, da so nastale strukturne spremembe v materialu.
– Napetost varjenja - je potencialna razlika med negativnim in pozitivnim polom na varilnem aparatu med varjenjem, ko je vzpostavljen varilni oblok. Meri se v voltih [V].
– Napetost praznega teka - je napetost, ki se pojavi takrat, ko je varilni aparat priklopljen na omrežno napetost, z njim pa ne varimo. Ta je navadno višja od napetosti pri varjenju.
– Varilni tok - steče skozi varilni oblok in ustvarja toploto za taljenje osnovnega in dodajnega materiala. Varilni tok je lahko enosmerni ali izmenični, kar prikazuje slika 6.
– Predgrevanje - je segrevanje pred varjenjem. S tem se lahko izognemo težavam med samim varjenjem ali pa preprečimo nastanek razpok po varjenju. Pri večvarkovnem varjenju je pomembna tudi vmesna temperatura med posameznimi varki (medvarkovna temperatura).
– Lega varjenja - je položaj varjenca med postopkom varjenja.
Spodnja slika predstavlja primere nekaterih pojmov v zvezi s sočelnim zvarnim spojem.
Slika 7: Pojmi v zvarnem spoju [12]
ELEK
TRIČ
NI T
OK
[A]
ČAS
ENOSMERNI TOK
-
+
ELEK
TRIČ
NI T
OK
[A]
+
-
ČAS
IZMENIČNI TOK
Slika 6: Enosmerni tok in izmenični tok
»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017
9
3. VARNOST PRI VARJENJU
Pri izvajanju varilskih del je zelo pomembno, da ne pozabimo na ustrezno izvajanje ukrepov, ki
zagotavljajo varno in zdravo delo. Pomembni so tako ukrepi kolektivne varnosti kot uporaba
osebne varovalne opreme, ki mora ustrezati posameznemu varilnemu postopku. Žal pa varilci
prepogosto pozabljajo tudi na zahtevano požarno varnost. Do največ požarov zaradi varjenja
pride na t.i. začasnih varilskih deloviščih, ko izvajalci varilskih del ne odstranijo gorljivih snovi iz
okolice varjenja (vsaj 5 metrov). Po varjenju je potrebno zagotoviti tudi požarno stražo.
Pri varilnem postopku so varilci izpostavljeni sledečim nevarnostim:
– nevarnost udara električnega toka; – opekline zaradi dotika z vročim predmetom; – opekline oziroma poškodbe zaradi sevanja obloka (obločni postopki varjenja); – zaslepitve zaradi močne svetlobe (plamenske tehnike); – zastrupitve in zadušitve; – poškodbe zaradi prekomernega hrupa; – poškodbe zaradi neergonomičnih delovnih mest; – mehanske poškodbe pri pripravi varjencev ter obdelavi zvarov …
Ukrepi za varno in zdravo delo pri varjenju so opisani v poglavjih, ki opisujejo posamezne
varilne postopke.
4. ZVARNI ŽLEB, SPOJ IN OZNAČEVANJE ZVAROV
Pred varjenjem je pomembno pripraviti osnovni material za varjenje, kot so: priprava
zvarnega žleba ter čiščenje in razmaščevanje. Za kakovostno izvedbo varjenja mora biti
varjenec na mestu varjenja očiščen oksidov, barve, cinka, maščob in ostalih nečistoč. Postopek
lahko izvedemo mehansko (peskanje, ščetkanje, brušenje …) in/ali kemično.
Pri varjenju tankih osnovnih materialov posebne priprave zvarnega žleba (razen čiščenja) ni
potrebno izvajati, kar pa ne velja za varjenje debelejših varjencev, saj moramo poskrbeti za
dobro prevaritev korenskega varka. Koti posnetja zvarnega žleba ne smejo biti preveliki, saj se
tako povečajo stroški pri pripravi žleba in tudi varjenja samega (večja poraba energije, časa in
dodajnega materiala). Oblika zvarnega žleba je odvisna od tega, ali bomo varili enostransko ali
dvostransko, pa tudi od same oblike zvarnega spoja. Elemente žleba prikazuje spodnja slika.
Vedno pazi na
svojo varnost!
»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017
10
Slika 8: Elementi žleba pri varjenju V-vara [10]
Glede na obliko priprave zvarnega žleba v varjeni konstrukciji nastajajo različni zvari.
Prikazovanje spojev na risbah je določeno s standardom SIST EN ISO 2553. Nekaj oblik zvarnih
spojev z oznakami in s poimenovanji zvarov je prikazanih na naslednji sliki.
»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017
11
Vzemi si čas in dobro pripravi
zvarni rob, obrestovalo se bo.
»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017
12
Slika 9: Poimenovanje varov, oznak in grafični prikazi [5]
Najpogosteje uporabljena zvarna spoja sta sočelni zvarni spoj in T-spoj (v slednjem nastaja
kotni zvar), pojavljajo pa se še vogelni, prekrovni, robni in križni spoj. Shematsko jih prikazuje
slika 10.
Slika 10: Oblike zvarnih spojev [12]
Poleg omenjenega pa standard SIST EN 22553 določa tudi dodatne simbole za stanje korena
in temena zvara, kar prikazuje slika 11.
»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017
13
Slika 11: Dodatni simboli za stanje temena in korena zvara [11]
Omenjeni standard določa tudi označevanje zvarov v tehnološki dokumentaciji. Uporablja se
poenostavljeno označevanje zvarov in zvarnih spojev. Poleg poenostavljenega označevanja
lahko za »pomembnejše« zvare podrobne informacije o posameznem spoju in zvaru najdemo
v opisu varilnega postopka (WPS).
Slika 12: Označevanje zvarov [11]
Slika 13 prikazuje označevanje zvara na delovni risbi s kazalno črto s puščico. Kadar je črtkana
referenčna črta pod polno referenčno črto oziroma na nasprotni strani polne referenčne črte,
»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017
14
kot je simbol za zvar, pomeni, da mora biti teme zvara na tisti strani, kot prikazuje kazalna črta
s puščico. V nasprotnem primeru, ko je črtkana referenčna črta nad polno referenčno črto
oziroma na isti strani polne referenčne črte, kot je simbol za zvar, mora biti teme zvara na
nasprotni strani, kot jo označuje puščica.
Slika 13: Označevanje položaja zvara glede na kazalno črto [11]
Slika 14 prikazuje primer označevanja zvara, ko ta ni varjen po celotni dolžini varjenca.
Slika 14: Primer označevanja prekinjenega vara [11]
Označevanje debeline kotnega zvara lahko izvedemo na več različnih načinov. Nekaj primerov
ponazarja slika 15. Običajna zahteva za izvedbo kotnega zvara znaša:
𝒂 = (𝟎, 𝟓 − 𝟎, 𝟕) 𝒕𝒎𝒊𝒏
𝑎 – dimenzija kotnega zvara
𝑡𝑚𝑖𝑛 – debelina tanjše pločevine
»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017
15
Slika 15: Različno označevanje debeline kotnega zvara [11]
Poleg vsega naštetega lahko že omenjenim načinom označevanja zvarov dodamo še simbole
za dodatno oznako, kot prikazuje slika 16.
Slika 16: Dodatne oznake (levo - varjeno po celotnem obodu, sredina - varjeno pri montaži,
desno - varjeno s poljubnim varilnim postopkom) [11]
V nadaljevanju lahko prikazanemu simbolu (sliki 16, desno) dodamo pomembne
parametre zvara, kot so: kakovostni razred, vrsta varilnega postopka, lega varjenja, vrsta
dodajnega materiala … Primer dodatne oznake za označevanje zvara, kot ga opredeljuje
standard SIST EN 287-1, je podan v nadaljevanju.
– 111; MMA, ročno obločno varjenje z oplaščeno elektrodo
– P; pločevina
– FW; kotni zvar – W01; skupina materiala
– RR; vrsta oplaščene elektrode
– t08; debelina varjenca
– PA; lega varjenja
– ss; enostransko varjenje
– nb; varjenje brez podložke
– nl; enovarkovno varjenje
»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017
16
5. LEGA VARJENJA
Standard SIST EN ISO 6947 definira delovne lege varjenja v prostoru glede na smer varjenja.
Vsako varilno lego standard poimenuje z dvočrkovno oznako. Prva oznaka »P« pomeni
pozicijo, druga črka pa ponazarja posamezno lego, začenši z »A«, ki označuje vodoravno lego.
Tipične varilne lege na pločevini in cevi ponazarja slika 17. [6]
Slika 17: Lege varjenja na pločevini in cevi [6]
»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017
17
6. OSNOVNE NAPAKE V ZVARIH
Lahko bi rekli, da popolnega zvara skoraj ni. Nepravilnosti se lahko pojavijo tako v zvaru kot v
TVP. Zato moramo ločiti med nepravilnostmi in napakami. Nepravilnosti so odstopanja od
idealnega stanja, ki so običajno še sprejemljiva, napake pa presegajo nivo sprejemljivosti
nepravilnosti v zvaru. Tako kot smo v prejšnjem poglavju govorili, da je varivost odvisna od
mnogih dejavnikov, je tudi pri napakah zelo podobno. Pojavijo se lahko zaradi slabo izbranega
postopka varjenja glede na osnovni in dodajni material, neustrezne toplotne obdelave pred in
po varjenju, slabe priprave varjencev … Pogosto se napake pojavijo zaradi neupoštevanja
predpisanega postopka varjenja. Nepravilnosti v zvarih podaja standard SIST EN ISO 6250. V
tem standardu je vsaka napaka označena s štirištevilčno oznako. Prva številka pomeni skupino
napake, ostale tri pa klasifikacijo napake znotraj skupine. Napake so v osnovi razdeljene v šest
skupin. [8]
V prvo skupino spadajo razpoke, ki jih štejemo med najbolj nevarne napake v zvaru ali v TVP,
prikazuje jih slika 18. Pojavijo se pri hitrem ohlajevanju zvarjenca. Pogoste so pri materialu z
večjo vsebnostjo ogljika, lahko pa nastanejo tudi nekaj dni po varjenju, če je v zvaru večja
količina vodika. [8]
Slika 18: Razpoke v sočelnem zvaru [8]
V drugi skupini se nahajajo tako imenovane votlinice. Te se pojavljajo v zvaru zaradi ujetega
plina, ki ni uspel priti na površje pred strditvijo taline. Navadno so črvaste oblike, pri dinamični
obremenitvi obstaja nevarnost pojava razpoke [8].
V tretji skupini se nahajajo trdni vključki, ki se v zvaru lahko pojavijo kot ostanki žlindre ali pa
so posledica odtaljevanja volframove elektrode oziroma bakrene podložke. Napako prikazuje
slika 19. [8]
Slika 19: Vključek v zvaru [8]
Zelo pogosta napaka je pomanjkljivost zvarnega spoja, ki jo uvrščamo v četrto skupino napak.
Med najbolj pogoste napake te skupine štejemo slabo prevarjen koren tako na sočelnem kot
na kotnem zvaru. Napaka je prikazana na sliki 20. Pomanjkljivost se lahko pojavlja med samimi
»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017
18
varki ali med varkom in osnovnim materialom. Tej napaki z drugo besedo rečemo tudi zlep in
jo štejemo med zelo nevarne varilske napake. Vzrok je pogosto nepravilna drža gorilnika ali
elektrode, lahko tudi nezadostna jakost varilnega toka pri obločnih postopkih varjenja. [8]
Slika 20: Zlep in neprevarjen koren [4]
Peto skupino varilskih napak imenujemo oblikovne napake, ki so v veliki meri odvisne od
varilca samega. Pojavijo se zaradi nepravilnega naklona gorilnika ali elektrode, slabe priprave
varjenca in varilnega aparata ipd. Mednje uvrščamo previsoko ali prenizko teme,
nesimetričnost zvara, zajede ob zvaru na osnovnem materialu, zamik varjenca, slabo
nadaljevanje zvara in podobno. Nekaj vrst oblikovnih napak prikazuje slika 21. [8]
Slika 21: Oblikovne napake (zamaknitev, zajeda, previsoko teme) [4]
V šesti skupini se nahajajo varilske napake, ki jih še nismo omenili. Zelo pogosta napaka je
čezmerno brizganje, vžig obloka izven zvarnega žleba, oksidirana površina zvara, napake
zaradi prevelikih spenjalnih zvarkov, zabrusi in zaseki ter podobno. [8]
7. PREISKAVE IN PREIZKUŠANJE ZVAROV (zvarnih
spojev)
Nepravilnosti oziroma napake v zvarih lahko ugotavljamo na več različnih načinov. V osnovi
lahko ugotavljamo napake tako, da varjenca ne poškodujemo (neporušitvene preiskave), ali
tako, da varjenec oziroma zvar uničimo (porušitvene preiskave oziroma preizkusi).
Napaka je prekomerna
nepravilnost v zvaru.
»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017
19
7.1. Neporušitvene preiskave
Na ta način preiskujemo nepravilnosti in napake v zvarih oziroma neposredni okolici na
površini in v notranjosti. Ugotavljamo razpoke, pore, vključke …
Med najbolj razširjene metode štejemo t.i. VT (visual testing oz. vizualna kontrola). S to
metodo lahko seveda ugotavljamo le nepravilnosti na površini zvara. Izvaja se tako, da
pogledamo zvar z oddaljenosti največ 600 mm pod kotom največ 30°. Pomagamo si z merilniki
za ugotavljanje dimenzijske ustreznosti zvara, raznimi lupami, po potrebi pa tudi z dodatnimi
osvetlitvami.
Slika 22: Ugotavljanje višine temena zvara
Zelo razširjena in relativno poceni je tudi metoda uporabe penetrantov. Preiskava poteka
tako, da varjenec najprej mehansko očistimo. Po mehanskem čiščenju na zvar nanesemo
čistilo. Ko se ta popolnoma posuši, nanj nanesemo še drugo komponento, navadno rdeč
penetrant, ki ga pustimo pronicati v morebitne nepravilnosti približno 15 min. Rdeč penetrant
s krpo in z uporabo čistila rahlo obrišemo in na zvar nanesemo še bel razvijalec, ki iz
površinske napake potegne rdeč penetrant in tako na mestu napake nastane rdeč madež na
beli podlagi. Najpogosteje penetrante najdemo v obliki spreja. Če so penetranti fluorescentni,
moramo za ugotavljanje napak uporabiti ultravijolično svetilko. S to metodo je mogoče
preiskovati tudi površinske napake na drugih materialih, ne le na zvarjencih.
Slika 23: Penetrantska preiskava (napaka desno)
»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017
20
Z radiografsko preiskavo, to je preiskava z RTG (rentgenskimi) in ϒ- žarki (gama žarki), ki
prodrejo skozi trdna telesa in tam oslabijo. Napake lahko preiskujemo na celotnem prerezu.
Na mestu napake na materialu je intenzivnost sevanja skozi material manjša. Na filmu, ki ga
pri tej preiskavi posnamemo, se napaka pokaže kot začrnitev. Za ugotavljanje položaja napake
moramo preizkušanec presvetliti z dveh smeri. Spodnja slika prikazuje napako slabe prevaritve
korena na 2 mm debeli pločevini.
Slika 24: Razvit film pri RTG preiskavi
Za materiale, debele nad 8 milimetrov, lahko uporabimo tudi ultrazvočno preiskavo. S to
preiskavo lahko napako najdemo, jo natančno lociramo in ugotovimo velikost napake v
notranjosti preizkušanca. Metoda spada med akustične metode in je primerna za preiskave
materialov, ki prevajajo zvok. Pri tej metodi napake odkrivamo tako, da s sondami vzbujamo
ultrazvočno valovanje, ki deluje na principu piezo-električnega elementa. Ob napaki se zvok v
sprejemnik vrne nekoliko oslabljen. Z analizo zvoka določimo karakteristike napake v
materialu.
Ena izmed možnosti ugotavljanja napak je tudi preiskava z magnetnimi delci. S to metodo
poiščemo napake na površini preizkušanca ali tik pod njegovim površjem. Slabost metode pa
je, da lahko preiskujemo le feromagnetne materiale. Na površino, ki jo želimo preizkusiti, se
nanese tekočina z magnetnim prahom, ta se pri vzpostavitvi magnetnega polja okoli napake
odzove drugače kot pri homogenem materialu. Tako se locira in določi velikost površinske
napake na zvarjencu.
Pri varjenju cevovodov in tlačnih posod navadno izvedemo kontrolo tesnosti zvarov oziroma
celotnega elementa. Izvajanje te metode je zelo odvisno od vrste materiala in namembnosti
cevovoda. Ta preizkus lahko izvajamo s posebnimi črpalkami z uporabo tekočega ali plinastega
medija.
7.2. Porušitvene preiskave
Napaka pri varjenju
je lahko življenjsko
nevarna.
»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017
21
Bistvo teh preiskav je, da se zvarjenec oziroma zvar poruši, s tem pa se ugotavljajo mehanske
lastnosti zvarjenca oziroma zvara. Seveda končni izdelek po preizkusu ni več uporaben. Lahko
pa se izdelajo varilski vzorci, ki so varjeni pod enakimi pogoji kot zvari v realni zvarni
konstrukciji. Tako lahko preizkušamo ustreznost varilskega postopka oziroma usposobljenost
samega varilca.
Med porušitvene preiskave spadajo:
- Natezni preizkus, ki ga izvajamo na posebnih trgalnih strojih, v katere vpnemo etalone
(narejene iz čistega vara oz. osnovnega materiala), ki jih raztegujemo do pretrganja. Pri tem
spremljamo posebni diagram napetosti v odvisnosti od raztezka.
- Tlačni preizkus, ki ga uporabljamo za krhke materiale oziroma za elemente, ki so večinoma
obremenjeni na tlak. V stiskalnici stiskamo vzorec do nastanka prvih razpok.
- Upogibni preizkus, s katerim lahko ugotovimo zlepe varjencev ali razpoke. Izdelek na
podporah s posebnim valjastim pestičem upogibamo do porušitve.
- Prelomni preizkus je zelo priročna metoda. V tem primeru zvar na določenem mestu
nekoliko oslabimo (lahko zarežemo z rezalko) in ga prelomimo. Ugotavljamo stanje ustrezne
prevaritve korena zvara, prisotnost por, vključkov in razpok.
- Metalografska preiskava je ena izmed možnosti za ugotavljanje strukture zvarnega spoja.
Potrebno je izdelati prerez varjenca, ki ga spoliramo in jedkamo. Pokaže se struktura površine,
ki jo lahko opazujemo s prostim očesom ali pa pod mikroskopom. Primer vzorca (obrusa)
prikazuje slika 25.
Slika 25: Obrus pri metalografski preiskavi [13]
7.3. Kakovost varilskih del
Za kakovost opravljenih varilskih del je potrebno upoštevati več dejavnikov. Zavedati se je
treba, da so slabo opravljena dela lahko zelo draga in velikokrat tudi življenjsko nevarna. Na
končno kakovost imajo zagotovo velik vpliv že sama izbira ustreznega varilskega postopka,
izbira osnovnega in dodajnega materiala ter ustrezna tehnologija dela.
Zagotavljanje kakovosti se začne že pri načrtovanju izdelka in se nadaljuje do končne kontrole.
V pomoč nam je standard ISO 9001, ki temelji na načelih vodenja kakovosti nenehnih izboljšav
»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017
22
in s tem povečanja zadovoljstva strank. Zahteve po kakovosti pri varjenju pa določa standard
SIST EN 729.
Natančna navodila za varjenje so praviloma podana v popisu varilnega postopka (WPS –
Welding Procedure Specification), ki izhaja iz standarda EN 288. V dokumentu najdemo
navodila za izbiro varilskega postopka, vrsto zvara in lego varjenja, podatke o osnovnem in
dodajnem materialu, pripravi zvarnih robov ter podatke o ostalih varilnih parametrih. Kadar
se varilska dela opravljajo na terenu, je potrebno voditi varilski dnevnik, kamor se vpisujejo
podatki o izvedbi del. Sem sodijo tudi zapisi o kontroli.
Pri zagotavljanju kakovostne izvedbe varilskih del ne moremo govoriti le o preiskavah in
preizkušanju varjencev, ampak tudi o zagotavljanju sposobnosti in preizkušanju varilcev. Varilci
se morajo usposabljati za varilska dela in za varjenje zahtevnih zvarov, periodično pa tudi
preverjati usposobljenost za opravljanje varilskih del. V procesu preverjanja (certificiranja)
morajo varilci dokazati ustrezni nivo teoretičnega in praktičnega znanja. Praktična znanja se
preverjajo z varjenjem predpisanih testnih varilskih vzorcev, ki se skladno s standardi tudi
preiskujejo in/ali preizkusijo. Varilcu, ki izpolnjuje pogoje, akreditirani certifikacijski organ izda
certifikat kvalifikacije varilca, na katerem so podatki njegove kvalifikacije. Kvalifikacijo mora
varilec periodično potrjevati vsakih šest mesecev pod pogojem, da je varilec v preteklem
obdobju opravljal varilska dela, skladna z njegovo kvalifikacijo. Kvalifikacija se podaljša za dve
leti, če sta v zadnjem šestmesečnem obdobju potrjevanja sprejemljivo ocenjena dva zvara (RT
ali UT). Kvalifikacija je pod posebnimi pogoji (zagotavlja jih proizvajalec) veljavna toliko časa,
dokler je potrjena. Potrjuje se vsakih šest mesecev. Varilec lahko podaljša kvalifikacijo tudi s
ponovnim opravljanjem celotnega postopka na vsaka tri leta. Eden izmed certifikatov, ki
dokazuje usposobljenost za varjenje, je certifikat nacionalne poklicne kvalifikacije, ki ima trajno
veljavo, velja pa za določen način varjenja (MIG/MAG varilec, TIG varilec, plamenski varilec …).
8. PLAMENSKO VARJENJE Med pogosteje uporabljane plamenske tehnike, kamor sodi tudi plamensko varjenje, sodijo
še:
Slika 26: najpogosteje uporabljene plamenske tehnike
»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017
23
Z razvojem sodobnejših načinov za varjenje plamensko varjenje počasi izgublja na veljavi,
uporaba postopka je v zatonu. Potrebno pa se je zavedati, da je varjenje energetsko
neodvisno od električne energije in ima zato še vedno nekaj prednosti. V preteklosti so se po
tem postopku varili skoraj vsi kovinski materiali: od splošnega konstrukcijskega in legiranega
jekla do neželeznih kovin in različnih litin. V današnjem času sta postopek plamenskega
varjenja izpodrinila predvsem MIG/MAG in TIG postopek. Še vedno se uporablja plamensko
rezanje, ki pa ga že izpodrivata plazemsko in lasersko rezanje, vedno aktualno pa je ogrevanje.
Slednje se uporablja za predgrevanje varjencev, ki se varijo z drugimi varilnimi postopki, ali za
ogrevanje pri preoblikovanju v vročem, pa tudi pri vzdrževalnih delih na strojih ali za toplotno
obdelavo (kaljenje, žarjenje …).
Postopek spada med varjenja s taljenjem, kjer toploto, ki je potrebna za taljenje osnovnega in
dodajnega materiala, dobimo s kemičnim procesom gorenja plina acetilena (C2H2) in plina, ki
pospešuje gorenje, to je kisik (O2).
8.1. Oprema za varjenje
Osnovni del opreme za plamensko varjenje sta torej jeklenki s plinom. Prvi plin je gorljiv, drugi
gorenje pospešuje.
Slika 27: Oprema za plamensko varjenje
Acetilen je zelo vnetljiv in eksplozivni plin, ki lahko pri visoki koncentraciji povzroči tudi
zadušitev. Je nekoliko lažji od zraka in je brez barve. Pridobiva se iz kalcijevega karbida s
pomočjo vode. Značilnost plina je, da se pri povišanem tlaku nad 1,5 bara vname. Zato je v
jeklenki, v kateri je porozna snov, raztopljen v acetonu. Najpogosteje je acetilen shranjen v
rdeče-rjavi 40- litrski jeklenki, v kateri je med 7 do 8 kg plina pod tlakom 18 barov. Zaradi
»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017
24
vsebnosti acetona mora jeklenka med uporabo stati oziroma je lahko tudi nagnjena, nikakor
pa ne sme ležati. Čistost za varjenje je 99 %.
Kisik je plin brez barve, vonja in okusa, ki pri plamenskih tehnikah pospešuje gorenje.
Pridobiva se iz zraka, katerega koncentracija je 21 %. V jeklenki je shranjen v plinastem stanju
pod tlakom okoli 200 barov, pri novih jeklenkah pa lahko tudi več. Vrat jeklenke je bele barve,
v 40-litrski jeklenki pa je približno 10 kg plina.
Na jeklenko so montirani manometri, ki služijo za kontrolo vsebnosti plina v jeklenki in za
pomoč pri nastavljanju delovnega tlaka acetilena in kisika. Garnitura je sestavljena iz
visokotlačnega in nizkotlačnega manometra, reducirnega ali nastavnega ventila in pritrdilne
matice (kisik) oziroma pritrdilne objemke (acetilen). Različna načina pritrjevanja na jeklenko
sta potrebna zaradi tega, da ne zamenjamo manometrov, saj so grajeni za različne tlake.
Slika 28: Manometri za plamensko varjenje
Reducirni ventili so narejeni iz medenine in morajo zagotavljati konstantni delovni tlak ali
pretok plina ne glede na vsebnost plina v jeklenki. Delujejo na principu nasprotnih tlakov, ki ga
ustvarjata plin na elastično membrano in nasproti delujoča vzmet. Delovni tlak povečujemo
tako, da nastavni vijak privijamo (v smeri urinega kazalca), v obratni smeri pa delovni tlak
zmanjšamo. Pri zmanjševanju tlaka je potrebno le-tega iz cevi izpustiti, saj se v nasprotnem
primeru zmanjševanje tlaka na nizkotlačnem manometru ne pozna. Pred montažo garniture
na jeklenko je potrebno razbremeniti reducirni ventil.
Za manometri so nameščene suhe varovalke, ki imajo nalogo ugasniti morebitni povratni udar
plamena v jeklenko. Delujejo na principu zaklopk. V preteklosti so se uporabljale mokre
varovalke, to so posodice, ki so bile napolnjene z vodo in montirane na steni, skozi katere je
potoval plin. Pri povratnem udaru je plin v vodi ugasnil. Te varovalke so v današnjem času
prepovedane, saj so odvisne od človeškega faktorja in torej nevarne.
»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017
25
Slika 29: Suha varovalka
Poleg naštetega in gumijastih cevi je pomemben del opreme tudi gorilnik s plamenicami.
Gorilniki imajo nalogo pripraviti ustrezno plinsko mešanico, ki bo primerna za varjenje,
rezanje, spajkanje ali zgolj za ogrevanje. Najpogosteje uporabljen je injektorski gorilnik, v
katerega teče kisik pod tlakom od 2 do 4 bare. V injektorski šobi se zaradi velike hitrosti plina
ustvari podtlak, ki sesa gorljivi plin. Na gorilniku sta dva ventila, s katerima uravnavamo
razmerje plinov. Gorilnik se zaključi s plamenicami, ki so oštevilčene s številkami od 1 do 8.
Poleg številke na plamenici je zapisana tudi debelina materiala, ki ga varimo s posamezno
plamenico (npr. s plamenico številka 3 varimo pločevine, debele od 2 do 4 mm).
Slika 30: Plamenski gorilnik
Varimo lahko brez dodajanja, tako da enostavno pretalimo zvarne robove varjencev, ali z
dodajanjem materiala v obliki varilne palice (žice). Dodajni material za varjenje v Sloveniji
izdeluje podjetje Elektrode Jesenice, d. o. o. Nabor varilne žice je dosegljiv na povezavi
proizvajalca:
http://sij.elektrode.si/sl/produkti/zica-za-plamensko-varjenje/zica-za-plamensko-varjenje/.
Pri izbiri premera varilne žice si lahko pomagamo tudi z napotkom, da vzamemo polovico
osnovnega materiala in dodamo še 1 mm.
Nekaj praktičnih napotkov za pripravo opreme in plamena pri plamenskem varjenju je
predstavljeno v video predstavitvi:
TUKAJ!
»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017
26
8.2. Praktične smernice za plamensko varjenje
Pri plamenskem varjenju torej varimo tako, da v eni roki držimo gorilnik z ustrezno plamenico
glede na debelino materiala, v drugi pa dodajni material, ki ga točkasto dodajamo v zvarno
talino. Pred samim varjenjem si moramo nastaviti ustrezne tlake plinov in ustrezni plamen. To
storimo tako, da najprej odpremo glavna ventila na jeklenkah, šele nato na reducirnem ventilu
nastavimo delovni tlak (pri acetilenu pod 1,5 bara). Na gorilniku nato najprej do polovice
odpremo kisikov ventil in prav tako do polovice acetilenskega. Po prižiganju plamena
nastavimo ustrezni plamen za varjenje. V osnovi ločimo tri vrste plamena, ki so odvisni od
razmerja acetilena in kisika.
Najpogosteje za varjenje uporabimo nevtralni plamen, kjer je razmerje plinov 1:1.
Prepoznamo ga po valjastem jedru z ostrimi mejami. Poleg nizkolegiranih jekel z njim varimo
tudi baker, plamen pa je primeren tudi za spajkanje.
Reduktivni plamen nastane takrat, ko je razmerje plinov v korist acetilena, spoznamo ga po
jedru plamena s pahljačasto obliko, plamen gori mehko, primeren pa je za varjenje jekel z več
ogljika. Včasih se je na takšen način varil tudi aluminij. Danes za varjenje aluminija uporabimo
sodobnejše varilne postopke (MIG/MAG ali TIG postopek).
Oksidativni plamen načeloma ni primeren za varjenje. Plamen gori trdo, spoznamo ga po jedru
kratke stožčaste oblike in modrikaste barve. V plinski mešanici je več kisika kot acetilena. Z
njim bi lahko celo rezali. Različne vrste plamenov so shematsko prikazane na spodnji sliki.
Slika 31: Vrste plamena (z leve proti desni: nevtralni, reduktivni, oksidativni)
Plamen delimo na tri področja. V prvi coni je jedro plamena, ki ima svetlejšo barvo od ostalega
plamena, s tem delom se ne vari. Jedro plamena naj bo od varjenca umaknjeno za nekaj
milimetrov. Če se z jedrom plamena preveč približamo varjencu ali se ga celo dotaknemo,
pride do povratnega udara plamena. Varimo v drugi coni, to je cona delnega zgorevanja, v
kateri je v okolici jedra približno 3100 °C. V tej coni plamen iz zvarne taline odvzema kisik, kar
preprečuje oksidacijo. Tretjo cono imenujemo tudi cona popolnega zgorevanja, zato je v tej
coni zelo malo kisika, kar je dobro za zvar.
»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017
27
Slika 32: Področja plamena
Seveda tudi pri plamenskem varjenju velja, da si je potrebno pred varjenjem poleg delovnega
mesta pripraviti tudi varjenec. Sem spada obdelava zvarnega roba in čiščenje področja
varjenja. Izvajamo lahko dve različni tehniki varjenja. Najpogosteje se poslužujemo tehnike
varjenja v levo, ki je primerna za varjenje tanjših materialov. Gorilnik in dodajni material ležita
v isti ravnini vzdolž varjenja, žico pa dodajamo v talino pred gorilnik, kar prikazuje naslednja
slika.
Slika 33: Tehnika varjenja v levo [1]
Debelejše materiale običajno varimo v desno, kar pomeni, da žico v talino dodajamo za
gorilnikom, z njo pa rahlo krožimo. Nagib gorilnika prikazuje spodnja slika.
plamenica prva cona - jedro plamena
druga cona – mesto varjenja
tretja cona - popolno zgorevanje
druga cona – mesto spajkanja
»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017
28
Slika 34: Tehnika varjenja v desno [1]
Na sliki, ki sledi, so prikazani napotki za plamensko varjenje v različnih varilskih legah. [1]
Kotni zvar - levo
a=45°
b=60°-80°
d <4mm
Kotni zvar - desno
a=45°
b=60°-80°
d >4mm
V var, navpično navzgor - levo
a=30°
b=75°
d <4mm
»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017
29
V var, navpično navzgor - desno
a=60°
b=90°
d >4mm
V var, varjenje v steni - levo
a=30°
b=90°
d <4mm
V var, varjenje v steni - desno
a=30°
b=90°
d >4mm
V var, varjenje nad glavo - levo
a=30°
b=90°
d <4mm
V var, varjenje nad glavo - desno
a=60°
b=90°
d <4mm
Slika 35: Lege plamenskega varjenja [1]
Pri varjenju cevi veljajo praktično enake zakonitosti kot pri varjenju sočelnega ali kotnega
zvara na pločevini. Glede nagiba gorilnika in dodajnega materiala v smeri varjenja moramo
imeti v mislih tangento na krožnico v točki varjenja.
»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017
30
Tabela 1: Priprava žleba in parametri za plamensko varjenje [1]
8.3. Varnost pri plamenskem varjenju
Pri vsakem delu je potrebno upoštevati navodila za varno in zdravo delo, saj vsako delo za
delavca predstavlja določeno mero tveganja za nastanek poklicnih bolezni ali poškodb pri
delu. Pri plamenskem varjenju so tveganja nekoliko specifična, saj imamo opravka z
eksplozivnimi plini pod visokim tlakom. Kisik sam po sebi ni eksploziven, v jeklenki pa se
nahaja pod visokim tlakom. Pri poškodbi ventila na jeklenki bi plin izstopal z veliko hitrostjo,
kar bi jeklenko pognalo v rušilno gibanje. Zato morajo biti vse jeklenke pri transportu pokrite z
zaščitnim pokrovom, pri delu pa pritrjene na stenska držala ali nameščene v posebne vozičke.
Ker kisik ne sme priti v stik z maščobami, gibljivih delov reducirnega ventila in matic nikoli ne
mažemo z mastmi ali olji. Jeklenke na delovno mesto transportiramo s posebnimi vozički
oziroma jo vedno prenašata dva. Zelo pomembno je, kako ravnamo z acetilensko jeklenko,
kjer lahko že padec jeklenke povzroči reakcijo, ki ima za posledico eksplozijo. Vedno moramo
skrbno pregledati tesnost jeklenke oziroma napeljave. To storimo z milnicami oziroma s
posebnimi spreji za kontrolo tesnosti plinske inštalacije. Na delovnem mestu naj bodo
»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017
31
jeklenke odmaknjene najmanj 3 m ter odmaknjene od neposrednega vira ogrevanja.
Prižganega gorilnika nikoli ne usmerjamo v jeklenke, gumijaste cevi ali ljudi.
Pri plamenskem varjenju obstaja povečana požarna ogroženost tako pri varjenju kot pri
pripravi zvarnih robov ali obdelavi zvarov. Iz prostora, kjer se vari, je torej potrebno umakniti
vnetljive snovi ter zagotoviti prisotnost gasilnih sredstev na mestu varjenja. Po varjenju na
premičnih gradbiščih je potrebno zagotoviti požarno stražo, ki jo opredeljuje Zakon o varstvu
pred požarom (Uradni list RS, št. 3/07). Požarna straža se začne izvajati pred pričetkom del,
trajati pa mora, dokler traja povečana požarna nevarnost oz. vsaj pol ure po končanem delu.
Izvajajo jo gasilci. Priporočljivo jo je izvajati do 24 ur po zaključku varilskih del.
Majhnih dimnih in prašnih delcev ne moremo videti s prostim očesom, predstavljajo pa
določeno tveganje za nastanek zdravstvenih težav, povezanih z varjenjem. Zaradi poškodb z
dimnimi in ostalimi plini se je potrebno izogibati nevarnostim varjenja v zaprtih in utesnjenih
prostorih. Če se temu ne moremo izogniti, je potrebno zagotoviti nadzor nad varjenjem ter
prostor intenzivno prezračevati. Tudi sicer velja pravilo, da varilec v varilnici nikoli ni sam. Za
zaščito pred dimnimi plini lahko uporabljamo respiratorje, še boljše pa je, če na stalnih varilnih
mestih dimne pline odsesavamo. Pri nepopolnem zgorevanju plina prihaja do ogljikovega
monoksida CO, ki je strupen, za razliko ogljikovega dioksida CO2, ki je zadušljiv. CO se v krvi
hitro veže s hemoglobinom, negativno deluje na centralni živčni sistem in je zato smrtno
nevaren.
Zaradi tega je potrebno upoštevati določene varnostne ukrepe, da tveganja ne povzročijo
poškodb ali bolezni. Kot najpomembnejši ukrep za varovanje zdravja je zmanjšanje tveganja
oziroma nevarnosti na mestu samem. Kljub ukrepom, ki zmanjšujejo tveganje, je potrebno
uporabljati ustrezno osebno varovalno opremo, ki je posebej prilagojena za varjenje. Sem
sodijo:
– Varilska delovna obleka je skladna s standardom varilne (EN ISO 11611) in toplotne zaščite (EN ISO 11612). Seveda pa ne smemo pozabiti tudi na zaščito rok, uporabljati moramo varilske rokavice v skladu z EN 12477, EN 388 in EN 407.
Tesnosti NIKOLI ne preverjaj z
vžigalnikom!
»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017
32
Slika 36: Zaščitne rokavice pri varjenju
– Zelo pomembni so tudi varovalni delovni čevlji, ki morajo ustrezati standardom CE EN ISO 20345:2011 S3 SRC HRO. Priporočljivo je, da je obutev iz usnja in da ima temperaturno obstojni podplat, ki ne drsi, prav tako je priporočljivo, da je obutev nekoliko višja, s pokritimi vezalkami, z možnostjo hitrega sezuvanja ter da ima kovinsko ali kompozitno kapico za zaščito prstov.
Slika 37: Obutev za varjenje
– Pri plamenskem varjenju mora varilec nositi zaščitna očala z ustrezno zatemnitvijo.
Priporočljiva zatemnitev je med 5 in 7, odvisno od jakosti plamena. Če je plamen močnejši, pomeni, da moramo uporabiti zatemnitev z višjo številko. Pri pripravi zvarnega robu oziroma pri obdelavi zvarov z brušenjem pa ne smemo pozabiti na zaščito oči. V tem primeru uporabimo prosojna varovalna očala.
Slika 38: Očala za plamensko varjenje in brušenje
– Za zaščito sluha pred prekomernim hrupom, zlasti pri pripravi zvarnega robu in obdelavi zvarov z brušenjem, je potrebno uporabljati opremo za varovanje sluha. Sem sodijo ušesni čepki ali naušniki.
»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017
33
LITERATURA
[1] Begeš J. (1989). Tehnologija spajanja in rezanja. Ljubljana: Tehniška založba Slovenije. [2] Čretnik D. (2003). Tehnologija spajanja in preoblikovanja. Ljubljana: Tehniška založba
Slovenije. [3] Gruden V., Godec B. (2002). Neugodne mikrostrukturne sestavine v zvarnih spojih
konstrukcijskih jekel. Materiali in tehnologije. [4] Köveš A. (2009). Osnovne napake v zvarih. Varilna tehnika (vol 59, 2010-3. str. 20-23).
Glasilo društev za varilno tehniko. [5] Köveš A. (2008). Varilna tehnika (vol 57, 2008-4). Glasilo društev za varilno tehniko. [6] Köveš A. (2009). Varilna tehnika (vol 58, 2009-1). Glasilo društev za varilno tehniko. [7] Rak I. (2008). Tehnologija varjenja. Ljubljana: Modrijan. [8] Šprajc P. (2009). Napake pri varjenju ter njihovo ugotavljanje. Varilna tehnika (vol 58,
2009-4. str. 21-23). Glasilo društev za varilno tehniko.6 [9] Splet Pridobljeno 1. 8. 2017 iz http://www2.sts.si/arhiv/tehno/varjenje/var17.htm [10] Splet Pridobljeno 3. 8. 2017 iz http://egradivo.ecnm.si/SIV/varjenje.html [11] Splet Pridobljeno 3. 8. 2017 iz
http://studentski.net/gradivo/ulj_fst_st2_ogt_vaj_risanje_varjencev_01?r=1 [12] Splet Pridobljeno 7. 8. 2017 iz
http://studentski.net/gradivo/ulj_fgg_gr1_jkk_sno_sola_varjenja_01?r=1 [13] Splet Pridobljeno 12. 8. 2017 iz
http://www.imk.si/dejavnosti/preskusanje/metalografske-preiskave/