5. Spojování prvků z nerezových ocelí Mechanické spoje, svařování, materiály na spoje. Návrh spojů. Provádění spojů.

Transkript

1 5. Spojování prvků z nerezových ocelí Mechanické spoje, svařování, materiály na spoje. Návrh spojů. Provádění spojů. Šroubové spoje Materiály nerezové šrouby a matice (podle ČSN EN ISO 3506), použít stejnou ocel: (značí se A2 =oceli , , , A3 =1.4541, A4 =1.4401, , A5 =1.4571) třída 50 f yb = 210 MPa f ub = 500 MPa třída 70 f yb = 450 MPa f ub = 700 MPa třída 80 f yb = 600 MPa f ub = 800 MPa min. hodnoty (např. A2-70) Pozn.: Šrouby z jiných materiálů (obyčejná ocel, pozinkovaná ocel) je nutno odizolovat, jinak vzniká (bimetalická koroze), viz dále. podložky nerezové (podle ČSN EN ISO 7089 a 7090), mají větší rozměr, časté jsou závitořezné šrouby (pro přípoj plošných prvků), (jejich únosnost se určuje zkouškou), předpjaté šrouby se nepoužívají (popř. prokázat zkouškami). Nerezové konstrukce 1

2 Navrhování šroubových spojů Postupuje se stejně jako u spojů obyčejných ocelí (ČSN EN ). Rozdíly: třídy 50, 70, 80 se považují za třídy pevnosti 4.6, 5.6, 8.8 (v ČSN EN ), únosnost ve střihu: plocha v rovině střihu: α fuba α = 0,6 F v,rd = α = 0,5 (závit ve střihu) γ M2 únosnost v otlačení: obvyklý výpočet, tj.: pro běžné rozteče k 1 = 2,5 otlačovaná plocha F = b, Rd k1αb fud t / γ M2 ale místo pevnosti f u se bere snížená hodnota: f u,red = 0,5 f y + 0,6 f u ale f u Nerezové konstrukce 2

3 Svarové spoje Lze používat běžné způsoby svařování bez předehřevu (nikoliv MAG: rozklad C0 2 a zvyšování obsahu uhlíku) a nerezové přídavné materiály. Pozn.: Ochranné plyny jsou směsí Ar, He, H 2, (popř. C0 2 max. do 3%). Pro duplexní oceli se nesmí používat H 2. Elektrody pro běžné korozivzdorné oceli (podle EN 1600, EN 12072, EN 12073): obalená elektroda E 19 9 drát G 19 9 L obalená elektroda E drát G L obalená elektroda E N L drát G L U nerezových svarů hrozí rozpad materiálu (snížení korozní odolnosti v důsledku změny mikrostruktury) vyžaduje se řádná elektroda, technologie, zkušený svářeč. Při svaření nerezové a obyčejné oceli je nutné svar a část nerezové oceli opatřit nátěrem jako u obyčejné oceli. Nerezové konstrukce 3

4 Popisy metod svařování a jejich značení: Svařování elektrickým obloukem: 1. GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) (= TIG): vždy stejnosměrným proudem, tloušťka svarku 0,5 až 4 mm. Plyny Ar+H 2. Výborná kvalita svaru. 2. PAW (Plasma Arc Welding): oproti GTAW je plazmový oblouk usměrněn v trysce, teplota až ºC, tloušťka svarku 0,1 mm až 3,5 mm (10 mm automatem "tzv. metodou klíčové dírky). Plyny Ar, Ar+H 2, Ar+He. Mimořádná stabilita oblouku. 3. GMAW (Gas Metal Arc Welding) (= MIG): Plyny Ar+ 2 3%C0 2. Záleží na zručnosti svářeče. 4. FCAW (Flux Cored Arc Welding), svařování plněnou elektrodou: varianta GMAW, drát plněn tavidlem. Velká produktivita, tloušťka svarku 1 až 5 mm. 5. SMAW (Shielded Metal Arc Welding) (= MMA): ruční svařování obalenou elektrodou (rutilový nebo bazický obal). Tloušťka svarku jedné vrstvy 1 až 2,5 mm. 6. SAW (Submerged Arc Welding): speciální tavidlo pro korozivzdorné ocele. Hlavně pro silné plechy (10-80 mm), silný proud (až 2000 A), proto pozor na tvoření sigma fáze (nejlépe následně žíhat při 1050 ºC). Svařování odporové: Obvyklými způsoby, obdobně lze přivařovat též spřahovací trny (od Ø 6 mm obloukové přivařování, do Ø 9 mm lze kondenzátorové přivařování) Nerezové konstrukce 4

5 Konečné zpracování svarů Oblast svarů vykazuje často "náběhové barvy". Obvykle je nutné odstranit zbytkový svarový kov a vyleštit oblast svaru. Provádí se: - Mechanické oklepání (překování), kartáčování (nerezovým kartáčem), broušení a leštění. -Moření v kyselině s následnou pasivací a umytím. Praktický postup: - Při odstraňování strusky a rozstřiku postupovat opatrně (hrozí poškození prvku), rozstřiku nejlépe zabránit umělohmotným potahem. - Při broušení (kotouče s korundem nebo karborundem) nepřekročit teplotu povrchu 200 ºC (jinak vzniká zabarvení povrchu). - Při leštění použít jemné brusivo, netlačit (hrozí lokální přehřátí). - Moření v lázni (kyselina dusičná + fluorovodíková + voda), popř. pastou. Kov je potom bez ochrany pasivní vrstvou, ta se vytváří sama, nebo lze urychlit pasivací: - Pasivace ponořením do lázně (52 % kyselina dusičná + voda, v poměru 1:3) na min., poté omýt vodou. Nerezové konstrukce 5

6 Svařitelnost korozivzdorných ocelí - austenitické oceli: nenáchylné k trhlinám za tepla, po dlouhém vystavení teplu ºC se může vyskytnout křehnutí, - duplexní oceli: náchylné k trhlinám za tepla, při vystavení teplotě ºC se může vyskytnout křehnutí. Navrhování svarů Postupuje se stejně jako u obyčejných ocelí (ČSN EN ). Návrhová pevnost svaru ve smyku (pro obvyklou zjednodušenou metodu): fu / 3 f vw,d = β γ w M2 Rozdíl: korelační součinitel pro korozivzdorné oceli β w = 1,0. Tzn. uvažuje se horší únosnost svaru ve smyku než u běžných uhlíkových ocelí, pro které je svar ve smyku oproti základnímu materiálu zvýhodněn součinitelem β w = 0,8 0,9. Nerezové konstrukce 6

7 Další typy spojů nerezových ocelí Pro tenké plechy (trubky, žlaby apod.) lze použít pájení pájkou: - z čistého cínu (teplota 230 C), - stříbrno-cínové a olověno-cínové pájky ( C), - použít změkčovadlo na bázi kyseliny fosforečné, - při větším namáhání je nutné navíc provést spoj nýty nebo bodovými svary. Spojení tenkých (0,4 0,5 mm) plechů na drážku (lemem): - jednoduchý nebo dvojitý ohyb, ručně nebo strojně (obdobně jako u běžné oceli). Odporové švové svařování (běžně pro ocel ): - svaření střešních plechů pomocí strojku s kotoučovými elektrodami. Plazmové a laserové svařování: - nabývá na významu pro průmyslovou výrobu profilů I, L a dalších (viz další strana), - plazma = ionizovaný plyn (Ar nebo jeho směsi s H, He; výborně vede elektrický proud); teplota ºC (v hubici ochlazován vodou), úzký paprsek horké plazmy je dále v místě svaru veden pod štítem z ochranného plynu. Nerezové konstrukce 7

8 Laserové svařování (popř. řezání) Soustředěný paprsek (kolem 0,5 1,0 mm), vysoká energie vedoucí k úzkému a hlubokému svaru (v jedné vrstvě až 12 mm). Vysoká kvalita (homogenní svar bez pórů), malé reziduální pnutí a deformace. Hlavně pro podélný svar trubek. Obvykle v ochranné atmosféře směsi N 2, Ar, CO 2, He. Svar bez přídavného drátu nebo s drátem (pro širší mezeru). Lasery: pevnolátkové (Nd:YAG laser - izotropní krystal Yttrium Aluminium Granátu jako tyč Ø 6 10 mm, paprsek buzen diodou nebo výbojkou). plynové (např. CO 2 laser: směs He - 80%, CO 2 - do 10%, N 2 -do 10%, v trubici s plynem se tvoří el. výboj budícími elektrodami). polovodičové (diodové) (používají se polovodičové sloučeniny např. galium arsenid, tj. lasery DH, QV apod.). Nerezové konstrukce 8