zastosowanie izolacji cieplnej przy wykonywaniu złączy w warunkach spawania izobarycznego



Podobne dokumenty
... Definicja procesu spawania łukowego elektrodą topliwą w osłonie gazu obojętnego (MIG), aktywnego (MAG):...

... Definicja procesu spawania łukowego w osłonie gazu obojętnego elektrodą nietopliwą (TIG):...

... Definicja procesu spawania łukowego ręcznego elektrodą otuloną (MMA):... Definicja - spawalniczy łuk elektryczny:...

... Definicja procesu spawania gazowego:... Definicja procesu napawania:... C D

SPRAWOZDANIE ĆWICZENIE NR SP

SPRAWOZDANIE ĆWICZENIE SP-1. LABORATORIUM SPAJALNICTWA Temat ćwiczenia: Spawanie gazowe (acetylenowo-tlenowe) i cięcie tlenowe. I.

Zastosowanie techniki ściegu odpuszczającego do spawania mokrego

Właściwości stali S460M napawanej pod wodą

spawalność stali o podwyższonej wytrzymałości w warunkach podwodnych

Skłonność do tworzenia pęknięć zimnych złączy ze stali S420g2+M spawanej pod wodą metodą mokrą

BADANIE WPŁYWU NA SPAWALNOŚĆ, NIE USUWANYCH FARB GRUNTOWYCH

WPŁYW SPAWANIA NA ROZKŁAD TWARDOŚCI W ZŁĄCZU SPAWANYM NA PRZYKŁADZIE STOPU AW-7020

PRZEPISY PUBLIKACJA NR 74/P ZASADY KWALIFIKOWANIA TECHNOLOGII SPAWANIA

SPAWANIE ELEKTRONOWE I SPAWANIE TIG BLACH Z TYTANU TECHNICZNEGO

Porównanie właściwości złączy spawanych ze stali Domex 700 MC i Alform 700 M

Odporność na zimne pękanie złączy spawanych ze stali P460NL1

The project "TEMPUS - MMATENG"

Walidacja procesu spawania jako narzędzie zarządzania jakością

POŁĄCZENIA SPAWALNICZE ELEMENTÓW NADWOZIA WYKONYWANE PODCZAS NAPRAW POWYPADKOWYCH POJAZDÓW SAMOCHODOWYCH

KURS SPAWANIA HARMONOGRAM ZAJĘĆ SZKOLENIA PODSTAWOWEGO. Spawacz metodą MAG Termin realizacji:

Eliminacja odkształceń termicznych w procesach spawalniczych metodą wstępnych odkształceń plastycznych z wykorzystaniem analizy MES

HARMONOGRAM SZKOLENIA: Spawanie metodą TIG 141

Wpływ kierunku walcowania blach ze stali obrobionej termomechanicznie na jakość złączy spawanych

PRZEPISY PUBLIKACJA NR 74/P ZASADY KWALIFIKOWANIA TECHNOLOGII SPAWANIA marzec

NAPRĘŻENIA ŚCISKAJĄCE PRZY 10% ODKSZTAŁCENIU WZGLĘDNYM PRÓBEK NORMOWYCH POBRANYCH Z PŁYT EPS O RÓŻNEJ GRUBOŚCI

ORZECZENIE Nr ZT/281/10

Wpływ niezgodności spawalniczych na właściwości mechaniczne złączy spawanych pod wodą metodą mokrą

1. Harmonogram. Data realizacji. Godziny realizacji zajęć od-do. Miejsce realizacji zajęć/nazwa instytucji (miejscowość, ulica, nr lokalu, nr sali)

Proces spawania POLETYLENU

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 342

OPIS PRZEDMIOTU ZAMÓWIENIA 3. CPV Wymogi techniczne Zgodnie z załącznikiem nr 1

POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA

Przygotowanie złączy dla spoin

HARMONOGRAM ZAJĘĆ NA KURSIE SPAWANIE PACHWINOWE BLACH I RUR METODĄ MAG

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY PROJEKT DYPLOMOWY INŻYNIERSKI

Spawanie tłoczyska siłowników hydraulicznych

ZAPYTANIE OFERTOWE - ZAŁĄCZNIK NR 1 Polska Akademia Jakości Cert Sp. z o.o.

Przedmiotowy system oceniania

Normy przywołane do norm zharmonizowanych do. Dyrektywa 87/404/EWG

Wpływ techniki ściegu odpuszczającego na spawalność stali S355G10+N pod wodą

Wymagania wg PN-EN

STRESZCZENIE ABSTRACT. Wstęp. Jerzy Nowacki Maciej Urbański Piotr Zając

NIEKTÓRE WŁASNOŚCI SPAWANYCH ZŁĄCZY MIESZANYCH STALI P91 ZE STALĄ 13HMF W STANIE NOWYM I PO DŁUGOTRWAŁEJ EKSPLOATACJI

Badania spoin wykonanych metodą MAg w różnych osłonach gazowych

Naprężenia i odkształcenia spawalnicze

PROCEDURY POMIARÓW PARAMETRÓW KONSTRUKCYJNYCH, MATERIAŁOWYCH KOMBAJNOWYCH NOŻY STYCZNO-OBROTOWYCH

PROCEDURY POMIARÓW PARAMETRÓW KONSTRUKCYJNYCH, MATERIAŁOWYCH I SZYBKOŚCI ZUśYCIA KOMBAJNOWYCH NOśY STYCZNO-OBROTOWYCH

ZASTOSOWANIE OCHŁADZALNIKA W CELU ROZDROBNIENIA STRUKTURY W ODLEWIE BIMETALICZNYM

ĆWICZENIE SP-2. Laboratorium Spajalnictwa. Akceptował: Kierownik Katedry prof. dr hab. B. Surowska

NIENISZCZĄCE BADANIA GAZOCIĄGÓW PRZESYŁOWYCH - ZAŁOŻENIA DO PROCEDURY BADANIA OBIEKTU - WYMAGANIA NORMY WYROBU EN 12732

ORZECZENIE Nr ZT/282/11

Pękanie zimne stali spawanej w środowisku wodnym

Instytut Spawalnictwa SPIS TREŚCI

wpływ liczby napraw na właściwości złączy spawanych ze stali drobnoziarnistych

WPŁYW SZYBKOŚCI STYGNIĘCIA NA WŁASNOŚCI TERMOFIZYCZNE STALIWA W STANIE STAŁYM

Wytwarzanie i przetwórstwo polimerów!

Właściwości i struktura złączy spawanych stalowych belek stropowych z lat 30. XX w. ze wzmocnieniami z niestopowej stali konstrukcyjnej

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY PROJEKT DYPLOMOWY INŻYNIERSKI

RMD Boats, Robert Draszyński Tel: ,

SPAWANIE RUR W GATUNKU GR. C/6/X52 DRUTEM PROSZKOWYM M. STANKIEWICZ 1, H. JONDERKO 2, D. KIJOWSKI 3, W. PSONKA 4

43 edycja SIM Paulina Koszla

Wpływ obróbki cieplnej po spawaniu na własności i strukturę złączy ze stali 4330V

Trwałość eksploatacyjna złączy spawanych z nadmierną szerokością spoiny

KLASYFIKACJI I BUDOWY STATKÓW MORSKICH

NAPAWANIE TECHNOLOGIĄ TIG JAKO SPOSÓB NAPRAWY WAD ODLEWNICZYCH W ŻELIWIE CHROMOWYM

OZNACZENIE EGZAMINU KWALIFIKACYJNEGO SPAWACZA WEDŁUG PN-EN I PN-EN ISO

KOŁEK N AKRON SD1 - A CONECTOR SD1 - A WELDING STUD SHEAR CONNECTOR CONECTORES DE ANCORAGEM GOUJON D ANCRAGE CONNETTORE

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 342

WPŁYW ODKSZTAŁCENIA WZGLĘDNEGO NA WSKAŹNIK ZMNIEJSZENIA CHROPOWATOŚCI I STOPIEŃ UMOCNIENIA WARSTWY POWIERZCHNIOWEJ PO OBRÓBCE NAGNIATANEM

Mgr inż. Jan Patocki (EWE,IWE) Zespół Szkół w Działoszynie. Zmiany zasad egzaminowania spawaczy

Rozwój metod spawania łukowego stali nierdzewnych w kierunku rozszerzenia możliwości technologicznych i zwiększenia wydajności procesu

ROZKŁAD TWARDOŚCI I MIKROTWARDOŚCI OSNOWY ŻELIWA CHROMOWEGO ODPORNEGO NA ŚCIERANIE NA PRZEKROJU MODELOWEGO ODLEWU

Stop AW-7075, którego polskim odpowiednikiem

Kryteria odbiorowe złączy spawanych w gazociągach przesyłowych

Spawalność tytanu Grade 2 na przykładzie płaszczowo-rurowego wymiennika ciepła

NAPAWANIE ELEMENTÓW SPIEKANYCH MATERIAŁÓW KONSTRUKCYJNYCH

Konstrukcje spawane : połączenia / Kazimierz Ferenc, Jarosław Ferenc. Wydanie 3, 1 dodruk (PWN). Warszawa, Spis treści

IZOTOPOWE BADANIA RADIOGRAFICZNE ZŁĄCZY SPAWANYCH O RÓŻNYCH GRUBOŚCIACH WEDŁUG PN-EN 1435.

ER 146 SFA/AWS A5.1: E 6013 EN ISO 2560-A: E 38 0 RC 11. rutylowa

ANALIZA TECHNICZNO-EKONOMICZNA POŁĄCZEŃ NIEROZŁĄCZNYCH

BADANIA URZĄDZEŃ TECHNICZNYCH ELEMENTEM SYSTEMU BIEŻĄCEJ OCENY ICH STANU TECHNICZNEGO I PROGNOZOWANIA TRWAŁOŚCI

PORÓWNANIE KRYTERIÓW JAKOŚCI BADAŃ RADIOGRAFICZNYCH RUR METODĄ PROSTOPADŁĄ I ELIPTYCZNĄ WG NORMY PN-EN 1435

Rys. 1 Zasada spawania łukiem krytym

Właściwosci złącza spawanego szyny podsuwnicowej spawanej metodą 111


Metody łączenia metali. rozłączne nierozłączne:

Streszczenia / Abstracts 7/ 2012

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 608

Wpływ energii liniowej na skłonność powstawania pęknięć gorących w procesie spawania stali S355J2WP metodą 135

OK Tubrod SFA/AWS A5.18: E70C-GM EN ISO A: T 42 2 Z M M 2 H10

Normy przywołane do norm zharmonizowanych do. Dyrektywa 97/23/WE

Wpływ obróbki cieplnej na właściwości spawanych austenitycznych rur wymienników ciepła

Konstrukcje spawane Połączenia

Badania złączy spawanych bimetalu zgrzewanego wybuchowo stali niestopowej grade 60 ze stopem Monel 400

Krzepnięcie Metali i Stopów, Nr 26, 1996 P Ai'l - Oddział Katowice PL ISSN POCICA-FILIPOWICZ Anna, NOWAK Andrzej

Ocena możliwości spawania stali wysokowytrzymałych ulepszanych cieplnie

wymagania techniczne?

Właściwości mechaniczne niejednorodnego złącza spawanego stali VM12/X20 po wyżarzaniu

Ocena jakości złączy spawanych ze stali x6cr17 i x5crni18-10 stosowanych w wymiennikach ciepła

Transkrypt:

Dariusz Fydrych Grzegorz Rogalski Arkadiusz Kunowski Dariusz miś zastosowanie izolacji cieplnej przy wykonywaniu złączy w warunkach spawania izobarycznego application of thermal insulation for carrying out welded joints under isobaric welding conditions Streszczenie Artykuł dotyczy badań nad zastosowaniem izolacji cieplnej jako metody ograniczenia chłodzącego wpływu wody, na spawalność stali o podwyższonej wytrzymałości. Wykazano, że odizolowanie płyty spawanej w warunkach izobarycznych od wody warstwą izolatora w postaci styropianu, powoduje znaczący spadek twardości maksymalnej badanych złączy ze spoiną czołową i pachwinową. Wskazano kierunki dalszych badań, które mogą przyczynić się do poprawy spawalności stali spawanej w rozpatrywanych warunkach. abstract The article concerns investigations on the application of thermal insulation as a method of limitation of cooling effect of water on weldability of high strength steel. It was found that under isobaric conditions, isolation of welded plate from water by a layer of styrofoam results the significant reduction of maximum hardness of examined welded joints for both, butt and fillet welds. Directions of future researches, which can contribute to improvement of weldability of steel welded in considered conditions were indicated. Wstęp Spawanie izobaryczne jest jedną z metod spawania suchego pod wodą, charakteryzującą się wartością ciśnienia identyczną z ciśnieniem atmosferycznym (rys. 1). W porównaniu ze spawaniem mokrym podstawowymi zaletami tej metody jest brak szkodliwego wpływu zwiększonego ciśnienia oraz chłodzące oddziaływanie wody tylko z jednej strony spawanych elementów [1 3]. niemniej jednak wpływ ten jest przyczyną zwiększonej twardości złączy w porównaniu ze spawaniem w środowisku powietrznym. Tego rodzaju spawanie np. poszycia kadłuba poniżej linii wodnej statków, czy innych obiektów pływających znajdujących się w wodzie, jest jednak często nie do uniknięcia Dr inż. Dariusz Fydrych, dr inż. Grzegorz Rogalski Politechnika Gdańska, mgr inż. arkadiusz Kunowski Gdańska Stocznia Remontowa, mgr inż. Dariusz Miś Vistal mosty. podczas prac remontowych w przypadku braku możliwości ich zadokowania. Podstawowymi rodzajami takich prac jest wymiana skorodowanych lub uszkodzonych usztywnień dennych, jak wzdłużniki i denniki, czy elementów konstrukcji grodzi wzdłużnych lub poprzecznych. Woda znajduje się po stronie zewnętrznej, a proces spawania realizowany jest w środku jednostki. Istnieje więc ryzyko wystąpienia wyjątkowo niekorzystnych zmian właściwości strukturalno-mechanicznych w obszarze wykonywanych złączy spawanych, co może doprowadzić do awarii jednostki. Głównymi czynnikami decydującymi o zmianach strukturalnych, poza składem chemicznym stali, jest prędkość stygnięcia oraz czas stygnięcia t 8/5 [4, 5]. Zmniejszenie prędkości stygnięcia można uzyskać m.in. przez zwiększenie ilości wprowadzonego ciepła (wzrost energii liniowej spawania), jednak możliwość ta jest ograniczona wymaganiami dotyczącymi uzyskania złączy spawanych na określonym poziomie jakości, a także obawą przed przetopieniem (przepaleniem) blach poszycia, często w znacznym stopniu skorodowanych. 29

do zmiany twardości w strefie wpływu ciepła do poziomu zapewniającego zmniejszenie ryzyka wystąpienia pęknięć zimnych. Obecność niezgodności spawalniczych w złączach próbnych odnotowana podczas oceny wyników badań niszczących (makroskopowych) była w tej pracy nieistotna. Badania własne Plan badań Rys. 1. Klasyfikacja metod spawania pod wodą Fig. 1. Classification of underwater welding methods Inną metodą poprawy spawalności stali w środowisku wodnym jest zastosowanie izolacji cieplnej [6, 7]. Zastosowanie tego rodzaju zabiegu pozwala na korzystną zmianę warunków stygnięcia, co prowadzi do wydłużenia czasu stygnięcia t 8/5. Wymagania dotyczące spawania poszycia kadłuba poniżej linii wodnej statków znajdujących się w wodzie zostały określone przez morskie Towarzystwa Klasyfikacyjne zrzeszone w IACS w dokumencie Recommendation 47. Shipbuilding and Repair Quality Standard, rev. 6, w pkt. 5.3 cz. B [8]. Stanowią one, że spawanie takie dopuszczalne jest tylko dla stali o zwykłej i podwyższonej wytrzymałości o granicy plastyczności R e nieprzekraczającej 355 mpa i tylko dla napraw miejscowych. W pozostałych przypadkach technologia spawania musi podlegać rozpatrzeniu i akceptacji przez Towarzystwo Klasyfikacyjne. Dodatkowo wymaga się stosowania niskowodorowych procesów spawania i materiałów spawalniczych, a także podgrzewania wstępnego przed spawaniem do temperatury minimum 5 o C lub określonej w instrukcji spawania WPS w celu zmniejszenia prędkości stygnięcia oraz zapewnienia osuszenia rejonu spawania. Po analizie czynników determinujących niepożądane właściwości złączy spawanych, wpływających m.in. na formowanie się pęknięć zimnych oraz możliwości ich zapobiegania, ustalono następujący plan badań: Ustalenie warunków realizacji eksperymentu. Zaprojektowanie i wykonanie stanowiska umożliwiającego wykonanie złączy próbnych. Wykonanie dwóch złączy teowych ze spoiną pachwinową oraz czołową z zastosowaniem izolacji termicznej od strony wody. Wykonanie dwóch złączy teowych ze spoiną pachwinową oraz czołową bez zastosowania izolacji termicznej. Badania wizualne (VT). Badania magnetyczno-proszkowe (mt). Badania ultradźwiękowe (UT). Badania metalograficzne makroskopowe. Pomiary twardości metodą Vickersa HV10. Realizacja badań Doświadczenie zostało przeprowadzone na pochylni Gdańskiej Stoczni Remontowej. Spawanie odbywało się w warunkach suchych izobarycznych a) b) Cel i zakres pracy Celem pracy była ocena skuteczności zastosowania izolacji cieplnej do zmniejszenia prędkości stygnięcia, a tym samym twardości maksymalnej SWC złączy spawanych w warunkach suchych izobarycznych. Oczekiwano, że zabieg ten doprowadzi do zmniejszenia prędkości stygnięcia i w konsekwencji Rys. 2. Stanowisko badawcze do spawania suchego: a) bez izolacji termicznej, b) z izolacją termiczną Fig. 2. Test stand for dry welding: a) without thermal insulation, b) with thermal insulation tablica I. Skład chemiczny stali o podwyższonej wytrzymałości EH36 wg atestu hutniczego table I. Chemical composition of EH36 steel from mill certificate Skład chemiczny, % mas. C Si mn P S Cr mo ni Al Cu nb Ti V n 0,16 0,38 1,43 0,018 0,005 0,07 0,005 0,02 0,037 0,03 0,027 0,004 0,004 0,006 30

tablica II. Właściwości mechaniczne stali EH36 wg atestu hutniczego table II. mechanical properties of EH36 steel from mill certificate Właściwości mechaniczne R e, mpa R m, mpa A 5, % 394 537 25 tablica III. Skład chemiczny stali A o zwykłej wytrzymałości wg wymagań IACS table III. Chemical composition of grade A steel from mill certificate Skład chemiczny, % mas. C Si mn P S max. 0,21 max. 0,50 min. 2,5 C 0,035 0,035 tablica IV. Właściwości mechaniczne stali A o zwykłej wytrzymałości gatunku wg wymagań IACS table IV. mechanical properties grade A steel from mill certificate Właściwości mechaniczne R e, mpa R m, mpa A 5, % 235 400/520 22 na otwartym powietrzu (rys. 2). W tym celu wykonano dwie skrzynie o wymiarach 500 500 1000 mm. Dno obu skrzyń wykonane zostało z blachy ze stali kadłubowej o podwyższonej wytrzymałości EH36 i grubości 15 mm. Skład chemiczny i właściwości mechaniczne stali EH36 przedstawiono w tablicach I i II. Wewnątrz obu skrzyń przyspawano usztywnienia łebkowe (typu HP) ze stali kadłubowej A o zwykłej wytrzymałości, której skład chemiczny i właściwości mechaniczne, wg wymagań IACS, zestawiono w tablicach III i IV. Do dna jednej skrzyni od zewnętrznej strony przyklejono izolację termiczną (styropian o grubości 50 mm) (rys. 2b). Przygotowane skrzynie zainstalowano na stanowisku badawczym, tzn. zanurzono je na ok. 300 mm w wodzie basenu portowego, w taki sposób, że woda nie miała możliwości przedostania się do wnętrza skrzyń. na rysunkach 3 i 4 przedstawiono stanowisko badawcze. Do spawania zastosowano drut proszkowy rutylowy ESAB OK Tubrod 15.14 (En ISO 17632-A T 46 2 P m 2 H5) o średnicy 1,2 mm. Skład chemiczny materiału dodatkowego do spawania przedstawiono w tablicy V. Złącza teowe ze spoinami czołowymi i pachwinowymi wykonano w pozycji nabocznej PB metodą 136 (FCAW) w osłonie mieszaniny gazowej m21 wg Pn-En ISO 14175. Do wykonania złączy wykorzystano źródło prądu KEmPOmIG 4000 oraz podajnik drutu KEmPOmIG Feed 400. Złącza spawane wykonano zgodnie z procedurami obowiązującymi w przypadku spawania elementów jednostek Rys. 3. Schemat stanowiska badawczego: 1 źródło prądu KEm- POmIG 4000; 2 butla z mieszanką gazową m21; 3 reduktor; 4 podajnik drutu KEmPOmIG Feed 400; 5 uchwyt spawalniczy; 6 skrzynia z izolacją; 7 skrzynia bez izolacji; 8 blacha ze stali EH36; 9 izolacja; 10 i 11 usztywnienia łebkowe ze stali A; 12 żelbetonowa kładka; 13 nabrzeże; 14 balustrada Fig. 3. Scheme of test station: 1 welding current source KEmPOmIG 4000; 2 gas cylinder with gas mixture m21; 3 gas regulator; 4 welding wire feeder KEmPOmIG Feed 400; 5 welding gun; 6 box with insulation; 7 box without insulation; 8 steel sheet EH36; 9 insulation; 10, 11 steel grade A head profiles; 12 concrete footbridge; 13 wharf; 14 banister Rys. 4. Widok z góry na skrzynie zamontowane na stanowisku badawczym: 1 żelbetonowa kładka; 2 skrzynia z podklejoną do dna izolacją; 3 usztywnienia łebkowe; 4 skrzynia bez izolacji Fig. 4. Top view of test station: 1 concrete footbridge; 2 box with insulation; 3 head profiles; 4 box without insulation pływających. Temperatura powietrza podczas spawania wynosiła 10 C, natomiast wody 4,5 C. Do cięcia i ukosowania brzegów usztywnień łebkowych na ½V wykorzystano palnik acetylenowo-tlenowy. miejsca, w których ułożono spoiny, oczyszczono z tlenków i innych zanieczyszczeń. W przypadku złączy ze spoinami czołowymi po wykonaniu ściegów wypełniających oraz licowych usunięto grań spoiny metodą żłobienia elektropowietrznego, a następnie wykonano podpawanie. W tablicy VI przedstawiono parametry wykonania złączy próbnych. tablica V. Skład chemiczny drutu ESAB OK Tubrod 15.14 (En ISO 17632-A T 46 2 P m 2 H5) table V. Chemical composition of ESAB OK Tubrod 15.14 (En ISO 17632-A T 46 2 P m 2 H5) welding wire Skład chemiczny, % mas. C Si mn P S Cr mo ni Al Cu nb Ti V n 0,053 0,48 1,21 0,015 0,016 0,02 0,02 0,03-0,02 0,01-0,02-31

tablica VI. Parametry technologiczne spawania złączy teowych ze spoinami czołowymi (BW) i pachwinowymi (FW) table VI. Welding parameters of T-joints with butt and fillet welds nr i rodzaj złącza nr ściegu Średnica drutu d mm Temp. podgrzewania wstępnego T C natężenie przepływu gazu Wg l/min Średnie natężenie prądu spawania I A Średnie napięcie łuku U V Ilość wprowadzonego ciepła El* kj/cm 1 1,2 40 50 20 220 29,4 6,81 2 1,2 110 140 20 220 29,4 4,56 3 1,2 120 150 20 220 29,4 3,86 1BW Po usunięciu grani spoiny 4 1,2 40 50 20 220 29,4 7,59 5 1,2 30 40 20 220 29,4 4,71 6 1,2 40 50 20 220 29,4 6,04 2FW 1 1,2 45 55 20 220 29,4 8,85 2 1,2 150 160 20 220 29,4 7,24 3FW 1 1,2 30 40 20 220 29,4 8,71 2 1,2 40 50 20 220 29,4 8,90 1 1,2 40 50 20 220 29,4 5,70 2 1,2 40 60 20 220 29,4 4,71 3 1,2 50 70 20 220 29,4 4,64 4BW Po usunięciu grani spoiny 4 1,2 40 50 20 220 29,4 7,45 5 1,2 35 40 20 220 29,4 4,92 6 1,2 30 40 20 220 29,4 6,04 El* obliczono zgodnie z wytycznymi zawartymi w Pn-En 1011-1 Z izolacją Bez izolacji Wyniki badań Badania nieniszczące Zakres badań nieniszczących ndt obejmował 100% złączy próbnych i zakładał przeprowadzenie badań wizualnych (VT) oraz magnetyczno-proszkowych (mt). Badania wizualne wykonano zgodnie z wytycznymi normy Pn-En ISO 17637, natomiast magnetyczno- -proszkowe zgodnie z Pn-En ISO 17638. na podstawie badań stwierdzono występowanie podtopień oraz nierównomierności lica spoiny. Ustalono, że złącza spawane dla niezgodności zewnętrznych spełniają wymagania określone dla poziomu jakości C wg Pn-En ISO 5817. na rysunkach 5 i 6 przedstawiono wybrane złącza próbne po wykonanych badaniach ndt. Badania niszczące Badania niszczące wykonano w celu określenia geometrii spoin złączy próbnych, identyfikacji ewentualnych niezgodności spawalniczych oraz wyznaczenia rozkładów twardości w poszczególnych obszarach. Zakres badań obejmował: badania makroskopowe, pomiar twardości metodą Vickersa. na rysunku 7 przedstawiono sposób pobierania próbek do badań niszczących. Rys. 5. Złącze próbne 1BW. Widoczne podtopienie i nierówne lico spoiny Fig. 5. Test joint 1BW. Apparent undercut and irregularity of weld surface Rys. 6. Złącze próbne 3FW. Widoczne nierówne lico spoiny Fig. 6. Test joint 3FW. Apparent irregularity of weld surface Rys. 7. Schemat pobierania próbek do badań niszczących Fig. 7. Scheme of sampling of tested joints for destructive testing 32

Badania makroskopowe Badania makroskopowe przeprowadzono zgodnie z wymaganiami Pn-En 1321. Z każdego złącza próbnego pobrano dwie próbki do wykonania zgładów metalograficznych makroskopowych. Próbki do badań poddano szlifowaniu i polerowaniu, a następnie trawieniu 5% nitalem. Umożliwiło to określenie w złączach spawanych charakterystycznych obszarów, tj. strefy wpływu ciepła (SWC), materiału spoiny (ms) oraz geometrii uzyskanych spoin i niezgodności spawalniczych. Wyniki badań przedstawiono na rysunkach 8 15. Rys. 8. Próbka 1BW/a, spawanie z izolacją. Złącze teowe ze spoiną czołową. Widoczny brak przetopu Fig. 8. Sample 1BW/a, welded with insulation. T-joint with butt weld. Apparent lack of fusion Rys. 12. Próbka 3FW/a, spawanie bez izolacji. Złącze teowe ze spoinami pachwinowymi. nie stwierdzono niezgodności Fig. 12. Sample 3FW/a, welded without insulation. T joint with fillet welds. Defects not found Rys. 9. Próbka 1BW/b, spawanie z izolacją. Złącze teowe ze spoiną czołową. Widoczny brak przetopu Fig. 9. Sample 1BW/b, welded with insulation. T-joint with butt weld. Apparent lack of fusion Rys. 13. Próbka 3FW/b, spawanie bez izolacji. Złącze teowe ze spoinami pachwinowymi. Widoczny brak przetopu w spoinie pachwinowej (nieprzetopienie krawędzi) Fig. 13. Sample 3FW/b, welded without insulation. T-joint with fillet joints. Apparent lack of fusion Rys. 10. Próbka 2FW/a, spawanie z izolacją. Złącze teowe ze spoinami pachwinowymi. Widoczny brak przetopu w spoinie pachwinowej (nieprzetopienie krawędzi) Fig. 10. Sample 2FW/a, welded with insulation. T-joint with fillet welds. Apparent lack of fusion Rys. 14. Próbka 4BW/a, spawanie bez izolacji. Złącze teowe ze spoiną czołową. nie stwierdzono niezgodności Fig. 14. Sample 4BW/a, welded without insulation. T-joint with butt weld. Defects not found Rys. 11. Próbka 2FW/b, spawanie z izolacją. Złącze teowe ze spoinami pachwinowymi. nie stwierdzono niezgodności Fig. 11. Sample 2FW/b, welded with insulation. T-joint with fillet welds. Defects not found Rys. 15. Próbka 4BW/b, spawanie bez izolacji. Złącze teowe ze spoiną czołową. Widoczny brak przetopu Fig. 15. Sample 4BW/b, welded without insulation. T-joint with butt weld. Apparent lack of fusion 33

Pomiar twardości metodą Vickersa Pomiary twardości zostały wykonane zgodnie z zasadami zawartymi w normie Pn-En 1043-1:2000. Badania te pozwoliły na wyznaczenie i porównanie rozkładów twardości wykonanych złączy próbnych. Badanie twardości wykonano dla czterech próbek, po jednej dla każdego złącza. na każdej próbce zostały naniesione dwie linie pomiarowe I oraz II, wzdłuż których wykonano odciski. Każdą z linii pomiarowych usytuowano w odległości 2 mm od powierzchni badanej próbki. na rysunku 16 przedstawiono schemat złącza z zaznaczeniem linii pomiarowych oraz rozmieszczeniem odcisków wgłębnika. Do badań wykorzystano twardościomierz Vickersa VEB. W przypadku stali EH36 ustalono kryterium akceptacji na poziomie 350 HV10 (zgodnie z wymaganiami kwalifikowania technologii spawania wg IACS). Wyniki pomiarów twardości przedstawiono na rysunkach 17 24. na podstawie przedstawionych rozkładów twardości dla poszczególnych złączy próbnych można wnioskować, że próbki spawane bez izolacji termicznej (3FW/a, 4BW/a) charakteryzują się większą Rys. 16. Schemat pomiaru twardości złączy próbnych Fig. 16. Scheme of measurement of test joint s hardness Rys. 19. Rozkład twardości. Próbka 2FW/a, spawana z izolacją, linia pomiarowa I, HV10 max = 339 Fig. 19. Hardness distribution across 2FW/a sample, welded with insulation, measurement line I, HV10 max = 339 Twardość HV10 Twardość HV10 Rys. 17. Rozkład twardości. Próbka 1BW/a, spawana z izolacją, linia pomiarowa I, HV10 max = 373 Fig. 17. Hardness distribution across 1BW/a sample, welded with insulation, measurement line I, HV10 max = 373 Twardość HV10 Twardość HV10 Twardość HV10 Rys. 20. Rozkład twardości. Próbka 2FW/a, spawana z izolacją, linia pomiarowa II, HV10 max = 340 Fig. 20. Hardness distribution across 2FW/a sample, welded with insulation, measurement line II, HV10 max = 340 Rys. 18. Rozkład twardości. Próbka 1BW/a, spawana z izolacją, linia pomiarowa II, HV10 max = 360 Fig. 18. Hardness distribution across 1BW/a sample, welded with insulation, measurement line II, HV10 max = 360 Rys. 21. Rozkład twardości. Próbka 3FW/a, spawana bez izolacji, linia pomiarowa I, HV10 max = 429 Fig. 21. Hardness distribution across 3FW/a sample, welded without insulation, measurement line I, HV10 max = 429 34

twardością maksymalną strefy wpływu ciepła w porównaniu z próbkami spawanymi z izolacją termiczną. największą twardość stwierdzono w próbce 3FW/a spawanej bez izolacji termicznej wynosiła ona 429 HV 10. Uzyskana wartość świadczy o formowaniu się w tym obszarze struktur hartowniczych, w tym przypadku prawdopodobnie martenzytu. Tego rodzaju struktura oraz zwiększona zawartość wodoru dyfundującego i naprężenia spawalnicze sprzyjają formowaniu się pęknięć zimnych [9]. Twardość HV10 Twardość HV10 Twardość HV10 Rys. 22. Rozkład twardości. Próbka 3FW/a, spawana bez izolacji, linia pomiarowa II, HV10 max = 413 Fig. 22. Hardness distribution across 3FW/a sample, welded without insulation, measurement line II, HV10 max = 413 Rys. 23. Rozkład twardości. Próbka 4BW/a, spawana bez izolacji, linia pomiarowa I, HV10 max = 413 Fig. 23. Hardness distribution across 4BW/a sample, welded without insulation, measurement line I, HV10 max = 413 Podsumowanie Uzyskane wyniki badań potwierdziły początkowe przypuszczenia, że zastosowanie izolacji termicznej pozwoli na zmniejszenie prędkości stygnięcia złączy spawanych, co korzystnie wpłynie na wartości twardości maksymalnej w obszarze SWC. Badania wykazały, że nastąpił spadek twardości maksymalnej w SWC o 50 60 HV10, co świadczy o pozytywnym wpływie zastosowanej warstwy izolującej na prędkość stygnięcia. na rysunku 25 przedstawiono zestawienie zmierzonych wartości twardości maksymalnej dla poszczególnych złączy i linii pomiarowych. W odniesieniu do wyników pomiarów twardości należy zaznaczyć, że wskutek zastosowania izolacji termicznej nastąpił spadek jej wartości poniżej 350 HV10 dla próbki 2FW/a, odpowiednio 339 HV10 na linii pomiarowej I oraz 340 HV10 na linii pomiarowej II. Jednocześnie można stwierdzić, że wszystkie złącza wykonane przy zastosowaniu izolacji cieplnej spełniają wytyczne Pn-En ISO 15614-1 dla złączy spawanych bez obróbki cieplnej z grup materiałowych 1 oraz 2 wg CR ISO 15608 (380 HV10), jednak częściowo nie spełniają wymagań przepisów IACS (350 HV10). W celu uzyskania mniejszych wartości twardości można zastosować następujące zabiegi technologiczne: zwiększenie ilości wprowadzonego ciepła, zastosowanie spawania wielościegowego oraz zwiększenie grubości izolacji termicznej. możliwe jest również zastosowanie materiału o mniejszym współczynniku przewodzenia ciepła, choć zjawiska termodynamiczne zachodzące na styku dwóch różnych stanów skupienia (ciało stałe/ciecz) są bardzo złożone i zastosowanie tego rodzaju materiału może nie dać zadowalających wyników. Wszystkie omówione metody powinny zostać zweryfikowane eksperymentanie, co pozwoli na określenie ich skuteczności. twardości HV10 max Rys. 24. Rozkład twardości. Próbka 4BW/a, spawana bez izolacji, linia pomiarowa II, HV10 max = 390 Fig. 24. Hardness distribution across 4BW/a sample, welded without insulation, measurement line II, HV10 max = 390 Rys. 25. maksymalne twardości HV10 max w SWC złączy próbnych Fig. 25. maximum hardness values HV10 max of HAZ of tested joints 35

Wnioski na podstawie analizy wyników badań sformułowano następujące wnioski: Potwierdzono skuteczność zastosowania izolacji termicznej jako metody poprawy spawalności stali wyrażonej twardością złączy w warunkach spawania suchego izobarycznego. Badania nieniszczące nie wykazały znaczących niezgodności w żadnym ze złączy, ale badania metalograficzne makroskopowe wykazały braki przetopu zarówno dla próbek spawanych z izolacją, jak i bez niej. Zakres pomierzonych twardości dla stali o podwyższonej wytrzymałości wynosi od 339 HV10 (złącze 2FW) do 429 HV10 (złącze 3FW). W większości próbek spawanych stwierdzono przekroczenie dopuszczalnej w przepisach IACS (350 HV10) twardości w SWC wynoszącej 350 HV10 z wyjątkiem próbki 2FW. Wszystkie złącza wykonane z izolacją cieplną spełniają wymagania Pn-En ISO15614-1, chociaż częściowo nie spełniają wymagań przepisów. Badania można kontynuować w następujących kierunkach: zwiększenia ilości wprowadzonego ciepła, zastosowania spawania wielościegowego (np. techniki ściegu odpuszczającego), zwiększenia grubości izolacji, Zastosowania materiału izolacji o mniejszym współczynniku przewodzenia ciepła. Literatura [1] Cotton H.C.: Welding underwater and in the splash zone a review. Proceedings of the International Conference Underwater Welding, Trondheim, norway 1983. [2] Christensen n.: The metallurgy of underwater welding. Proceedings of the International Conference Underwater Welding, Trondheim, norway 1983. [3] Łabanowski J., Fydrych D., Rogalski G.: Underwater Welding a review. Advances in materials Science 3/2008. [4] Łomozik m.: metaloznawstwo i badania metalograficzne połączeń spawanych. Instytut Spawalnictwa. Gliwice 2005. [5] Tasak E.: Spawalność stali. Wyd. Fotobit. Kraków 2002. [6] Keenan P. J.: Thermal insulation of wet shielded metal arc welds. massachusetts Institute of Technology 1993. [7] Chigariev V.V., Ustinov A.V.: Design-experimental estimation of the possibility of reduction of the HAZ metal cooling rate in wet underwater welding. The Paton Welding Journal 5/2000. [8] Recommendation 47. Shipbuilding and Repair Quality Standard, rev. 6. IACS may 2012. [9] Fydrych D.: Pękanie zimne stali spawanej w środowisku wodnym. Przegląd Spawalnictwa 10/2012. W następnym numerze tomasz Babul, Sylwester Jończyk Pewne aspekty badania kół zębatych metodą prądów wirowych. Leszek Piotrowski, Bolesław augustyniak, Marek Chmielewski Stan zaawansowania metody diagnozowania materiałów z wykorzystaniem efektu emisji magnetoakustycznej. Paweł Grzywna, Dominik Kukla, Lech Dietrich Wykorzystanie optycznych metod do lokalizacji uszkodzeń zmęczeniowych. Marcin Lewandowski nowa architektura i możliwości przetwarzania sygnałów w systemach defektoskopowych. Maciej Roskosz Kryteria oceny w metodzie magnetycznej pamięci metalu. Maciej Roskosz, Krzysztof Fryczkowski Porównanie szumu Barkhausena i własnego magnetycznego pola rozproszenia w odkształconych plastycznie próbkach ze stali S235 i P265GH. Bolesław augustyniak magnetyczne metody diagnozowania stali napromieniowanych neutronami. 36