Svařování otěruvzdorných a konstrukčních plechů

Otěruvzdorné a konstrukční plechy Hardox a Weldox lze svařovat standardní metodou obloukového svařování. Výrobce plechů, švédská firma SSAB Oxelösund, dosahuje při výrobě velmi malého podílu legovacích prvků, což významně ovlivňuje úroveň uhlíkového ekvivalentu. Jeho nízká hodnota umožňuje snadné svařování ke všem běžným konstrukčním plechům. 


Cíle svařování plechů:

Ocel s nízkým uhlíkovým ekvivalentem (CE) lze lépe svařovat než ocel s vysokou hodnotou CE. Obvyklé hodnoty CE pro konkrétní tloušťku plechu jsou uvedeny v snašich specifikacích. 

Abyste snadněji spočítali uhlíkový ekvivalent podle IIW použijte rovnici:

CE = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5  + (Cu + Ni)/15

Typ oceli Rozsah tloušťky [mm] Uhlíkový ekvivalent CE (IIW)*
S355 5 - 100 0,39 - 0,43
WELDOX 355 8 - 25 0,34 - 0,37
WELDOX 420 6 - 80 0,37 - 0,39
WELDOX 460 6 - 80 0,37 - 0,42
WELDOX 500 8 - 80 0,37 - 0,42
WELDOX 700 4 - 130 0,39 - 0,64
WELDOX 900 4 - 80 0,56
WELDOX 960 4 - 50 0,56 - 0,64
WELDOX 1100 5 - 40 0,68 - 0,72
HARDOX 400 4 - 130 0,36 - 0,70
HARDOX 450 4 - 80 0,41 - 0,62
HARDOX 500 5 - 80 0,58 - 0,68
HARDOX 600 5 - 80 cca 0,82
    *)Běžné hodnoty

Teplota výrobku během svařování

Vždy při svařování konstrukčních ocelových plechů, odolných vůči opotřebení, je důležité minimalizovat riziko vzniku trhlin ve studeném stavu (používají se termíny vodíkové trhliny). Hlavní příčinou vzniku těchto trhlin je výskyt vodíku a zároveň výskyt pnutí ve svaru. nebezpečí vzniku trhlin lze minimalizovat náledovně:

Předehřev

Předehřev je mimořádně důležitý při stehování a při svařování kořenových svárů. Čím je teplota během svařování a po svařování vyšší, tím snáz unikne vodík z oceli. Nutnost provést předehřev se zvyšuje s tloušťkou materiálu (viz náledující tabulka) tak, aby se kompenzovalo rychlejší ochlazování tluštšího plechu, a také proto, že tluštší plech má vyšší hodnotu CE než tenký plech.

Pokud je okolní vlhkost vysoká nebo pokud je teplota nižší než +5°C, měla by se hodnota dle tabulky zvýšit o 25°C. Obdobně by se měla zvýšit teplota, pokud svařovaný výrobek je pevně vetknutý.

Pokud se svařují různé typy oceli nebo pokud se ke svařování používají elektrody s vyšším uhlíkovým ekvivalentem CE než je ekvivalent základního materiálu, potřebný předehřev se stanoví podle oceli (nebo elektrody) s vyšším uhlíkovým ekvivalentem.

Doporučené teploty pro předehřev
pro různě kombinované (sumární) tloušťky plechu [mm]
Doporučené interpass teploty
t1+t2+t3= 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 [°C]
S355 (SS2132)               75°C 225 - 250
WELDOX 355                       225 - 250
WELDOX 420/460                 75°C 225 - 250
WELDOX 500                 75°C 200 - 225
WELDOX 700     75°C 100°C 150°C 200 - 225
WELDOX 900* 75 100°C 150°C 150 - 175
WELDOX 960* 75 100°C 150°C 150 - 175
WELDOX 1100* 100 125°C 150°C 175°C 150 - 175
HARDOX 400     75°C 100°C 175°C 150 - 175
HARDOX 500 100 125 150°C 175°C 150 - 175
*) Teplota předehřevu je dána přídavným materiálem, pokud uhlíkový ekvivalent tohoto materiálu je vyšší než uhlíkový ekvivalent plechu

Doporučené teploty výrobku vycházejí z předpokladu, že:

Kombinovaná (sumární) tloušťka plechu [mm]
t1 = střední tloušťka ve vzdálenosti 75 mm od svarovaného spoje
Teploty měřte v tomto místě

Dodatečný ohřev

Pokud se okamžitě po svařování provede ohřev svaru, také to usnadní únik vodíku z oceli. Teplota ohřevu po svařování by měla být stejná jako teplota předehřevu.

Doba ohřevu by měla být minimálně 5 minut na milimetr tloušťky plechu, avšak celkem nejméně jedna hodina.

Dodatečné zpracování

Žíhání ke snížení pnutí

Žíhání ke snížení pnutí se provádí za účelem snížení zbytkového pnutí po ukončení svařování. WELDOX lze za účelem snížení pnutí žíhat pouze v případě, že tento postup vyžadují konstrukční předpisy. HARDOX a WELDOX 1100 se za účelem snížení pnutí silně nedoporučuje žíhat k vůli snížení tvrdosti materiálu vlivem tepla.

Opatření pro zvýšení meze únavy

Mez únavy svaru lze zvýšit různým dodatečným zpracováním. Tímto se docílí plynulejší přechod mezi svarem a plechem a sníží se koncentrace pnutí.

Další informace jsou uvedeny v příručce Handbook on welding of Oxelösund steels.

Pro svařování materiálu HARDOX a WELDOX doporučujeme dodržovat níže uvedená omezení tepelného příkonu. Hodnoty tepelného příkonu pod níže uvedenými hodnotami zajišťují uspokojivou kombinaci houževnatosti, pevnosti a tvrdosti tepelně ovlivněné zóny (TOZ).

Doporučený maximální tepelný příkon při svařování ocelí HARDOX 400 a HARDOX 500

Doporučený maximální tepelný příkon při svařování ocelí WELDOX

Volba přídavného materiálu

Při svařování materiálu HARDOX a WELDOX lze použít veškeré obvyklé metody obloukového svařování, které jsou určeny pro svařování běžných plechů a plechů s vysokou pevností.Volba přídavného materiálu vychází z požadavků, které jsou pro jednotlivé případy kladeny na mechanické vlastnosti svaru. Pro svařování materálu HARDOX a WELDOX by se měly používat bázické elektrody. Zvolte přídavný materiál s obsahem vodíku <= 5ml/100g svarového kovu.Při volbě meze kluzu přídavného materálu jsou k dispozici tyto možnosti:

  1. svarový kov s nižší mezí kluzu*, než je mez kluzu základního materiálu 
  2. svarový kov se stejnou mezí kluzu* 
  3. svarový kov s vyšší mezí kluzu*, než je mez kluzu základního materálu

*) Vztahuje se ke jmenovité minimální hodnotě meze kluzu v tahu.

Při svařování ocelí v rozsahu WELDOX 700 až WELDOX 1100 doporučujeme kombinovat elektrody s odlišnou pevností, například měkké elektrody pro kořenový svar a elektrody s vyšší pevností pro zbývající část svaru.Hlavní výhody v případě, že zvolíme přídavný materiál s nízkou pevností (mez kluzu pod 500MPa) oproti přídavnému materiálu s vysokou pevností, jsou:

U koutových svarů doporučujeme vždy použít přídavný materál s nižší mezí kluzu

Doporučená pevnost při svařování oceli HARDOX a WELDOX 
WELDOX 355/420 Vyšší pevnost než základní materiál 
WELDOX 460/500 Vyšší nebo stejná pevnost než základní materiál
WELDOX 700 Stejná nebo nižší pevnost než základní materiál
WELDOX 900/960 Nižší pevnost než základní materiál 
WELDOX 1100 Nižší pevnost než základní materiál 
HARDOX 400/500 Nižší pevnost než základní materiál 

Použití měkkých elektrod při svařování materiálu HARDOX

HARDOX by se měl svařovat měkkými bazickými elektrodani. Měkká elektroda je přídavný materiál s mezí kluzu v tahu menší než 500 MPa. Tyto elektrody snižují úroveň zbytkového pnutí ve svaru a tím náchylnost materiálu na vznik trhlin ve studeném stavu.Pokud je svar umístěn tak, že je vystaven značnému opotřebení, lze pro krycí housenky použít tvrdé elektrody.V následujících případech lze HARDOX úspěšně svařovat pomocí austenitických nerezavějících přídavných materiálů:

Obecná doporučení pro volbu přídavného materiálu při svařování oceli HARDOX a WELDOX