23 października 2017

Na dzisiejszym rynku prawie wszyscy światowi producenci materiałów spawalniczych sprzedają te same materiały pod innymi nazwami handlowymi. Aby móc porównywać materiały spawalnicze wykorzystuje się normy europejskie EN, amerykańskie i normy światowe ISO. Każdy producent ma obowiązek wpisać na opakowaniu oznaczenie wg norm, dostarczyć atest, protokół zgodności z normą,  protokół badania technologii, nadać wyrobowi znak CE. W poniższym artykule chcemy opisać jak dobierać materiały dodatkowe do spawania na podstawie adoptowanych przez Polski Komitet Normalizacyjny norm EN i ISO.

Ryszard Jastrzębski

System oznaczania materiałów dodatkowych do spawania
W naszym zestawieniu staraliśmy się umieścić najbardziej istotne informacje pozwalające rozszyfrowywać oznaczenia EN i ISO materiałów spawalniczych. Jest to przydatne przy poszukiwaniu zamienników lub szybkim porównywaniu własności materiałów różnych producentów.
Na następnych stronach omówimy zasady tworzenia europejskich symboli materiałów spawalniczych, pokażemy jak dobierać symbole dla konkretnej metody spawania, konkretnej stali i konkretnego zastosowania. Oczywiście nie każdy producent wytwarza dokładnie taki materiał, o jaki nam chodzi. Wtedy jednak dobieramy materiał o lepszych lub akceptowalnych własnościach.
Na str. 58-59 podano przykładowe oznaczenia materiałów spawalniczych dla rożnych metod spawania – dla stali konstrukcyjnych, energetycznych, nierdzewnych i kwasoodpornych.
Metody spawania można podzielić na takie, w których kropla ciekłego metalu przechodzi z elektrody otoczona żużlem chroniącym ciekły metal przed wypalaniem węgla (111,136,137) i takie, w których metal z kropli paruje (wpływając na parametry spawania) i reaguje z nie idealną osłoną (wypalanie węgla w metodach 135, 311), oraz metody spawania w osłonie gazów szlachetnych ( 141 i 131), w których w zasadzie nie są wypalane pierwiastki stopowe. W pierwszej metodzie producent może gwarantować skład chemiczny spoiny, a w pozostałych – skład chemiczny drutu. Ze zrozumiałych względów przy spawaniu w osłonie gazów szlachetnych nie podaje się pozycji spawania (w metodzie 131 zależy ona od oprogramowania spawarki, a w metodzie TIG spawa się we wszystkich pozycjach spawania z wyjątkiem pozycji z góry na dół).
Jeżeli chodzi o stale, to w stalach konstrukcyjnych podaje się parametry wytrzymałościowe, a nie podaje się ich w stalach energetycznych i wysokostopowych, bo ich własności, takie jak odporność korozyjna czy odporność na pełzanie – gwarantuje skład chemiczny.
spawanie_kolan_sNa początku oznaczenia podaje się numer normy. Oczywiście tych norm jest więcej niż podaje nasze zestawienie. Normy można odszukać na stronie www.pkn.pl lub w katalogach firmowych.
Symbol metody spawania dobiera się z tabeli 1. Przy czym G oznacza drut pełny, zarówno do spawania elektrodą topliwą w osłonie gazów aktywnych MAG (135), jak też drut do spawania w osłonie gazów szlachetnych MIG.
W tabeli 2 podano parametry wytrzymałościowe, jak granica plastyczności stopiwa, wytrzymałość na rozciąganie i minimalne wydłużenie. Granicę plastyczności w zależności od hartowania spoiny (grubości spawanych materiałów) dobieramy o 1 lub 2 rzędy wyżej aby złącza pękały poza spoiną. Oczywiście do spawania dużych grubości lepiej jest wybrać materiał producenta gwarantującego lepszą rzeczywistą plastyczność spoiny.
W tabeli 3 podano temperaturę, przy której pęknięcie nie rozprzestrzenia się w krysztale spoiny z prędkością dźwięku, pod wpływem energii fali ultradźwiękowej uwalniającej się podczas pękania, lecz się zatrzymuje. W czasie II wojny światowej uczelnie USA określiły, że temperaturę powyżej przejścia w stan kruchy gwarantuje energia łamania stopiwa 47 J. Stal 18G2 (z dodatkiem manganu nie normalizowana) w temperaturze +20⁰C ma większą udarność od stali St3S, natomiast w temperaturze –10⁰C jest odwrotnie. Dopiero rozdrobnienie ziarna przez dodanie śladowych ilości 0.02% glinu  i w wyniku obróbki cieplnej w 920⁰C  powoduje, że stal 18G2A jest lepsza od stali St3S i może bezpiecznie pracować w temperaturze -30⁰C. Stopiwo musi tu mieć co najmniej równą temperaturę pracy jak stal. Im ta temperatura jest mniejsza, tym mniej problemu jest ze spawaniem grubych materiałów, przesztywnieniem konstrukcji w czasie spawania i mniej problemów z wytrzymałością zmęczeniową.
W tabelach 4a i 4b podano skład chemiczny stopiwa. W przypadku stali konstrukcyjnych drobnoziarnistych, powyżej wytrzymałości 355 MPa, tylko zawartość niklu jest powiązana z temperaturą pracy, a parametry wytrzymałościowe stopiwa poszczególnych grup zależą bardziej od tajemnic technologicznych producenta (kompozycja nie podawanych w ateście mikrododatków i czystość materiału). Swego czasu, Urząd Dozoru Technicznego (UDT), chcąc być poważną instytucją europejską życzył sobie, aby ich inspektorzy wizytowali fabryki. Firma Bochler z Austrii nie zgodziła się na szpiegowanie więc UDT zabronił stosować ich materiały. Okazało się jednak, że nikt poza tą firmą nie produkuje drutu do spawania stali 13HMF, stosowanej na kolektory parowe w elektrowniach. UDT musiał więc przymykać oko na stosowanie nowych przepisów, bo zatrzymałoby to remonty elektrowni. Wśród materiałów uznanych przez UDT po prostu nie było innych materiałów do spawania przetopów metodą TIG dla tych stali. Później już ucywilizowano przepisy dopuszczania materiałów przez UDT.
W tabeli 5 podano typy żużla chroniącego kroplę ciekłego metalu przechodzącą w łuku.