SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 4 [628571]
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 4
Cuprins
Cuprins………………………………………………………………………………………………………………………. 4
Introducere…………………………………………………………………………………………………………………. 6
Capitolul 1. Analiza îmbinărilor sudate ………………………………………………………………………….. 8
1.1.Inventarierea îmbinărilor sudate ……………………………………………………………………….. 8
1.2.Clasa de execuție a îmbinărilor sudate …………………………………………………………….. 12
Capitolul 2. Analiza procedeelor de sudare posibile ……………………………………………………….. 17
2.1. Studiu privind procedeele de sudare posibile ………………………………………………………. 17
2.2. Selec ia procedeului de sudare ț …………………………………………………………………………… 23
Capitolul 3. Studiul materialelor de bază i de adaos ș……………………………………………………… 29
3.1. Studiul materialelor de bază ………………………………………………………………………………. 29
3.2. Comportarea la sudare a materialelor de bază ……………………………………………………… 31
3.3.Studiul materialelor de adaos …………………………………………………………………………. 35
3.4. Lucrări pregătitoare în vederea realizării produsului sudat ……………………………………. 39
Capitolul 4. Tehnologia de execu ie prin sudare ț…………………………………………………………….. 41
4.1. Prezentarea criteriilor de alegere a rosturilor ……………………………………………………….. 41
4.2. Modalități de prelucrare a rosturilor …………………………………………………………………… 42
4.3. Analiza cordoanelor de sudură …………………………………………………………………………… 43
4.3.1. Compoziția chimică medie a cusăturii și determinarea caracteristicilor mecanice ale
cusăturii………………………………………………………………………………………………………………… 43
4.3.2. Duritatea maximă în ZIT ……………………………………………………………………………….. 48
4.3.3. Determinarea caracteristicilor mecanice în ZIT ………………………………………………… 48
4.4. Analiza ZIT-ului ………………………………………………………………………………………………. 53
4.4.1. Duritatea maximă în ZIT ……………………………………………………………………………….. 53
4.4.2. Determinarea caracteristicilor mecanice în ZIT ………………………………………………… 53
4.4. Analiza ZIT-ului ………………………………………………………………………………………………. 58
4.4.1. Duritatea maximă în ZIT ……………………………………………………………………………….. 58
4.4.2. Determinarea caracteristicilor mecanice în ZIT ………………………………………………… 58
Capitolul 5. Alegerea echipamentelor de sudare …………………………………………………………….. 60
Capitolul 6. Controlul produsului după sudare ………………………………………………………………. 65
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 5
6.1. Prezentarea metodelor de control nedistructiv i a tipurilor de defecte ș …………………….65
6.2. Avantaje ale controlului nedistructiv …………………………………………………………………… 68
6.4. Defecte ale îmbinărilor sudate …………………………………………………………………………… 69
Capitolul 7 Considerații teoretice privind tensiunile interne și deformațiile ……………………….79
7.1. Generalități……………………………………………………………………………………………………… 79
7.2. Cauzele producerii tensiunilor și deformațiilor la sudare ………………………………………. 80
7.3. Măsuri pentru reducerea tensiunilor și deformațiilor la sudare ………………………………. 81
Capitolul 8. Welding Procedure Specifications (W.P.S.) …………………………………………………. 83
Bibliografie………………………………………………………………………………………………………………. 85
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 6
Introducere
Avansul tot mai rapid al industriei a dus la evoluția accentuată a tehnologiilor de
sudare. Indiferent că vorbim despre oțeluri slab aliate și nealiate, despre oțeluri inox sau
aluminiu și alte aliaje, există o metodă de sudare adaptată necesităților.
La momentul actual există sudarea ca procedeu în aproape toate domeniile de
construcții, atât în cele civile cât și la nave, o întâlnim chiar și în domeniul aerospațial. Deci
cu atât mai mult va reprezenta procedeul de bază pentru construcția unui separator de abur.
În lucrarea de față voi prezenta fabricarea de la stadiul de desen și până la finalizare a
unui separator de abur. Pe etape voi realiza identificarea tuturor sudurilor în conformitate cu
desenul de ansamblu, alegerea materialelor de bază și de adaos, voi încerca sa evit apariția
unor posibile defecte (cum ar fi fisurile la cald și cele la rece, prezența tensiunilor remanente,
dar și a defectelor ce ar putea sa apară din cauza unor parametrii neadecvați ai regimurilor de
sudare utilizate) și voi prezenta metodele de control nedistructiv utilizate pentru a putea
asigura calitatea produsului întocmit, voi vorbi despre tratamentul termic postsudare și despre
tensiunile interne ce se îndepartează cu ajutorul acestuia și voi întocmi WPS-urile (welding
procedure specification) ce reprezintă piatra de temelie fără de care nu se pot realiza sudurile.
Ținând cont de faptul că în prezent peste 90% din totalul construcțiilor sudate se
realizează utilizând ca material de bază oțelurile. La alegerea materialelor necesare
confecționării unei construcții sudate se au în vedere următorii factori: presiunea și
temperatura la care va fi supus produsul; dimensiunile construcției, în special grosimea
pereților; mediile de lucru ale construcției, natura lor și eventualul caracter agresiv al
acestora.
Știm că executarea corectă a unei îmbinări sudate depinde în mare măsură de calitatea
pregătirii componentelor înainte de sudare. Timpul consumat pentru pregătirea în condiții cât
mai bune a materialelor fiind recuperat în timpul executării produsului, calitatea sudurii este
net superioară. Suprafețele de îmbinat ale pieselor sunt acoperite de rugină, vopsea, grăsimi,
zgură etc. din acest motiv, pentru a asigura puritatea metalului depus prin sudare este necesară
atât curățirea suprafeței rostului cât și a suprafețelor învecinate viitoarei suduri.
În timpul sudării, piesa este supusă în mod succesiv încălzirilor locale pe linia de
sudură, după care urmează răcirea zonelor încălzite. Datorită încălzirilor locale, până la
starea de topire sau la starea plastică, zonele învecinate sunt sunt mai puțin încălzite, iar cele
mai îndepărtate de linia de sudură rămân chiar reci. Creșterea de volum în zona încălzită fiind
mai mică decât contracția ce urmează după racire, din cauza zonelor învecinate, va rezulta o
scurtare a liniei de sudură față de lungimea inițială a marginilor de la începutul operației.
Marginile de sudură trec și ele succesiv din starea deformațiilor elastice în starea
deformațiilor plastice și invers la răcire. Efectul produs este cel de apariție a deformațiilor la
sudare și al apariției tensiunilor interne. Pentru ameliorarea și chiar eliminarea tensiunilor
interne remanente ce pot cauza deformarea sau chiar fisurarea materialului, am aplicat
detensionarea ca tratament termic. Principiul detensionării constă în descărcarea tensiunilor
interne prin realizarea curgerii sau deformării plastice în masa corpului tensionat, la nivelul
rețelei cristaline, fără a-i distruge integritatea fizică. Acest lucru se realizează prin încălzirea
materialului, când se mărește plasticitatea și tensiunile se consumă prin efectuarea de mici
deformări plastice locale.
Pentru examinarea defectelor de suprafață am realizat un control defectoscopic
nedistructiv cu lichide penetrante, el se bazează pe proprietatea unor lichide de a umecta
suprafețele corpurilor solide și de a pătrunde în cavitățile defectelor acestor suprafețe.
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 7
Controlul cu lichide penetrante nu relevează și defectele de profunzime ale îmbinărilor
sudate, din acest motiv trebuie sa realizez un control suplimentar cu radiații penetrante sau cu
ultrasunete. Controlul cu radiații penetrante pune în evidență aproape toate tipurile de
defectele îmbinărilor sudate, iar controlul cu ultrasunete este un control volumic, acesta este
utilizat pentru a identifica defecte ascunse ce pot aparea in cusatura. Controlul cu ultrasunete
mai este utilizat si pentru a controla posibilele defecte ale table, defecte ce apar in urma
laminarii.
Procedurile de sudare au fost realizate în conformitate cu standardele în vigoare și
sunt susținute de calculele efectuate pentru a vedea veridicitatea grupării materialelor de baza
cu cele de adaos.
Toate acestea vor fi detaliate în capitolele ce urmează.
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 8
Capitolul 1. Analiza îmbinărilor sudate
1.1.Inventarierea îmbinărilor sudate
Am realizat inventarierea îmbinărilor sudate ce apartin separatorului de abur, aceasta
poate fi observată în tabelul următor ( identificarea cordoanelor de sudură poate fi găsită în
Anexa 1):
Inventarierea îmbinărilor sudate
Tabel 1.1.
Nr.
Crt.Simbol
sudurăTip de
îmbinareS1
(mm)S2
(mm)Lc
(mm)Poziția de
sudareClasa de
execuție
1T1.1cap la cap22221275PA
B2T1.2cap la cap22221990PA
3T1.3cap la cap22222490PA
4T1.4cap la cap22222490PA
5T1.5cap la cap22222490PA
6T1.6cap la cap22221990PA
7T1.7cap la cap22221275PA
8T2.1cap la cap222210048PA
9T2.2cap la cap222210048PA
10T2.3cap la cap222210048PA
11T2.4cap la cap222210048PA
12T2.5cap la cap222210048PA
13T2.6cap la cap222210048PA
14T2.7cap la cap2525270PA
15T2.8cap la cap2525270PA
16T2.9cap la cap2525270PA
17T2.10cap la cap2525270PA
18T3.1cap la cap1515300PA
19T3.2cap la cap1515300PA
20T3.3cap la cap1515300PA
21T3.4cap la cap15151030PA
22T4.1cap la cap15153190PA
23T5.2cap la cap12.5222553PA
Nr.
Crt.Simbol
sudurăTip de
îmbinareS1
(mm)S2
(mm)Lc
(mm)Poziția
de
sudareClasa de
execuție
24T5.3cap la cap12.5222553PAB
25T5.4cap la cap5.6467PA
26T5.5cap la cap3.2467PA
27T5.6cap la cap4484PA
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 9
28T5.7cap la cap44189PA
29T5.8cap la cap44189PA
30T5.9cap la cap5.65.6279PA
31T5.10cap la cap5.65.6279PA
32T5.11cap la cap55528PA
33T5.12cap la cap44189PA
34T5.13cap la cap44189PA
35T5.14cap la cap4484PA
36T5.15cap la cap44189PA
37T5.16cap la cap44189PA
38T5.17cap la cap3.23.267PA
39T5.18cap la cap5.65.6279PA
40T5.19cap la cap5.65.6279PA
41T5.20cap la cap45163PA
42T5.21cap la cap44528PA
43T5.22cap la cap12.512.51595PA
44T6.1colt22228516PB
45T6.2colt22228516PB
46T6.3colt22224823PB
47T6.4colt22223171PB
48T6.5colt22223171PB
49T6.6colt22223171PB
50T6.7colt512377PB
51T6.8colt512377PB
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 10
Nr.
Crt.Simbol
sudurăTip de
îmbinareS1
(mm)S2
(mm)Lc
(mm)Poziția
de
sudareClasa de
execuție
52T6.9colt22224186PB
B53T6.10colt22224823PB
54T6.11colt22224186PB
55T7a.1colt22223190PB
56T7a.2colt22222553PB
57T7a.3colt22223190PB
58T7a.4colt22222553PB
59T7b.1colt15221915PB
60T7b.2colt15221915PB
61T7b.3colt15221915PB
62T8.1colt1022279PB
63T8.2colt1022279PB
64T8.3colt1015528PB
65T8.4colt1510279PB
66T8.5colt1510279PB
67T8.6colt1512.51595PB
68T8.7colt1212.51595PB
69T8.8colt12152003PB
70T9.1cap la cap22221004
8PA
71T9.2cap la cap22221004
8PA
72T10.1
73T11.1colt4584PB
74T11.2colt3.2567PB
75T11.3colt45189PB
76T11.4colt3.2567PB
77T11.5colt45189PB
78T11.6colt3.2567PB
79T11.7colt4584PB
80T11.8colt45189PB
Nr.
Crt.Simbol
sudurăTip de
îmbinareS1
(mm)S2
(mm)Lc
(mm)Poziția
de
sudareClasa de
execuție
81T12.1colt45189PBB
82T12.2colt45189PB
83T12.3colt45189PB
84T13.1cap la cap1010279PA
85T13.2cap la cap1010279PA
86T13.3cap la cap1010279PA
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 11
87T13.4cap la cap1010279PA
88T13.5cap la cap1010528PA
89T13.6cap la cap44189PA
90T13.7cap la cap45.6189PA
91T13.8cap la cap45.6189PA
92T13.9cap la cap44189PA
93T13.10cap la cap44189PA
94T13.11cap la cap44189PA
95T13.12cap la cap44189PA
96T13.13cap la cap5.64189PA
97T13.14cap la cap45.6279PA
98T13.15cap la cap45.6189PA
99T13.16cap la cap45.6189PA
100T13.17cap la cap45.6189PA
101T13.18cap la cap44189PA
102T13.19cap la cap44189PA
103T13.20cap la cap5.64189PA
104T13.21cap la cap44189PA
105T13.22cap la cap3.2567PA
106T13.23cap la cap15151915PA
107T13.24cap la cap15151915PA
108T13.25cap la cap15151915PA
Nr.
Crt.Simbol
sudurăTip de
îmbinareS1
(mm)S2
(mm)Lc
(mm)Poziția
de
sudareClasa de
execuție
109T13.26cap la cap2222781PAB110T13.27cap la cap2222781PA
1.2.Clasa de execuție a îmbinărilor sudate
În conformitate cu SR EN 25817-1993, limitele defectelor admise pentru nivelul de
acceptare se încadrează în clasa B.
Nr.
Crt
.Denumire
defectNr.
referință
ISO 6520ObservațiiLimite de
acceptare
pentru defect
clasa B – sever
1Fisuri100Toate tipurile de fisuri cu excepția
microfisurilor: fisuri în crater (a se vedea nr. 2)Nu
se admit
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 12
2Fisuri în crater 104 Nu se admit
3Sufluri și sufluri
sferoidale2011
2012
2014
2017Trebuie îndeplinite următoarele condiții și limite
ale defectelor:
-Dimensiunea maximă a întregii arii a
proiecției sau a întregii arii de rupere
cu defecte
-Dimensiunea maximă a unei sufluri
izolate pentru suduri cap la cap și de
colț
-Dimensiunea maximă pentru o suflură
izolată1 %
d ≤ 0,3∙s
0,3∙ a
3 mm
4Sufluri grupate 2013Aria totală a suflurilor dintr-un grup trebuie să
fie calculată în procente din cea mai mare dintre
următoarele arii: aria circumscrisă tuturor
suflurilor sau aria cercului cu diametrul egal cu
lățimea sudurii. Zona poroasă admisă trebuie sa
fie localizată.4 %
d ≤ 0,3∙s
0,3∙a
2 mm
5Sufluri alungite
și tubulare2015
2016Defecte lungi pentru:
-Suduri cap la cap
-Suduri în colț
În ambele cazuri dimensiunea maximă
pentru suflurile alungite și suflurile
tubulare.Nu se admit
6Incluziuni
solide
(exceptând Cu)300Defecte lungi pentru:
-Suduri cap la cap
-Suduri în colț
În ambele cazuri dimensiunea maximă pentru
suflurile alungite și suflurile tubulare.2 mm, dar nu
mai lungi decât
grosimea
7Incluziuni de Cu 3042 Nu se admit
8Lipsă de topire 401 Nu se admite
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 13
9Lipsă de
pătrundere402
Nu se admite
10Poziționare
greșită și lipsă
de pătrundere la
sudură în colțUn rost excesiv sau insuficient între piesele de
îmbinat și lipsă de pătrundere.
h≤ 0,5 mm +
0,1∙a
max. 2 mm
11Crestătură
continuă sau
crestătură
intermitentă5011
5012Se admit numai cu treceri line.
h ≤ 0,5 mm
12Supraînălțare
excesivă502Se admit numai cu treceri line.
h≤ 1 mm + 0,1∙b
max. 5 mm
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 14
13Concavitate
excesivă503
h≤ 1 mm + 0,1∙b
max. 3 mm
14Sudură în colț
cu grosimea
totală mai mare
decât grosimea
nominalăÎn multe aplicații grosimea totală efectivă mai
mare decât grosimea nominală poate să nu fie o
cauză pentru respingere.
h≤ 1 mm +
0,15∙a
max. 3 mm
15Sudură în colț
cu grosimea
totală mai mică
decât grosimea
nominalăO sudură în colț cu grosimea totală mai mică
decât cea prescrisă nu este considerată ca fiind
defectă dacă adâncimea de pătrundere este
superioară, compensând grosimea efectivă
pentru a obține grosimea nominală.
Nu se admite
16Exces de
pătrundere504
h≤ 1 mm + 0,3∙b
max. 3 mm
17Picătură 5041Se admit
picături
ocazionale
18Defect de
aliniere 507Limitele se referă la abaterile de la poziția
corectă. Dacă nu se specifică altfel, poziția
corectă este aceea în care axele coincid.h≤ 0,1 t
max. 3 mm
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 15
19Subțiere
Supratopire511
509
Defecte lungi nu
se admit
max. 0,5 mm
20Defect de
simetrie a
sudurii în colț512Se presupune că nu s-a prescris în mod expres o
sudură de colț asimetrică.
h≤ 1,5 mm +
0,15∙a
21Retasură la
rădăcină
Crestătură la
rădăcină515
5013Se admit numai cu treceri line.
h≤ 0,5 mm
22Scurgere de
metal506
Nu se admite
23Reluare
defectuasă517 Nu se admite
24Arsură601Acceptarea
poate fi
influențată de
un tratament
termic ulterior
25Stropi602Acceptarea
depinde de
aplicație
26Defecte
multiple într-o
secțiunePentru grosimi s≤ 10 mm sau a= 10 mm sau mai
mici este necesar uneori un studiu speciaValoarea
maximă a sumei
înălțimilor
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 16
transversală
defectelor este
Σh: 0,15∙s sau
0,15∙a
max. 10 mm
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 17
Capitolul 2. Analiza procedeelor de sudare posibile
2.1. Studiu privind procedeele de sudare posibile
Pentru fabricarea separatorului de abur, posibilele procedee de sudare ce se pot aplica
sunt următoarele:
Sudarea cu arc electric cu electrozi inveli i: ț
1.Aplicabilitate: sudarea manuală cu electrozi inveli i se utilizează în industria ț
de fabrica ie, între inere, repara ii i în domeniul construc iilor sudate. ț ț ț ș ț
Sudarea manuală se folose te pentru sudarea o elurilor carbon, slabe i înalt ș ț ș
aliate, o eluri inoxidabile i fonte. Mai rar, procedeul poate fi aplicat i la ț ș ș
sudarea nichelului, a fontelor, a cuprului i a aluminiului. Se pot suda ș
materiale începand cu grosimi de 1,5 mm i, in func ie de îndemânarea ș ț
sudorului, procedeul poate fi aplicat în toate pozi iile de sudare. ț
2.Avantaje i dezavantaje ale procedeului de sudare manuală cu electrozi ș
înveliți:
Avantajele procedeului:
cea mai mare accesibilitate;
se pot suda toate metalele i aliajele metalice începând cu ș
grosimi de 1,5 mm până la 6 mm;
se sudează în orice pozi ie; ț
cost redus;
Dezavantajele procedeului:
factor operator sub 25%;
grad de utilizare al materialului de adaos sub 65%.
3.Parametrii de sudare:
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 18
de=1,6…6 mm;
Is=25…400 A;
Va=15…35 V;
vs=10…50 cm/min.
Sudarea sub strat de flux:
1.Aplicabilitate: Se pot suda o eluri carbon obi nuite, o eluri slabe i înalt ț ș ț ș
aliate. Sudarea multistrat sub strat de flux se utilizează la îmbinarile cu
grosime relativ mare si cu acces usor la locul imbinarii. Se utilizează în
diferite domenii industriale: fabricarea de instrumente sub presiune i ș
conducte, industrie navală, construc ii metalice. Cu ajutorul acestui procedeu ț
se sudează îmbinari de formă liniară sau circulară, de lungimi relativ mari, în
pozi ie orizontală.ț
Fig. 2.1. Schema de principiu a sudãrii sub strat de flux
(1-buncãr flux; 2-tub flexibil; 3-sârmã de sudurã; 4-contact electric; 5-tijã conducere ce
pãstreazã constantã distanța capului de sudare de piesã; 6-casetã sârmã ; 7-mecanism avans;
8-role de antrenare.)
Procedeul de sudare se desfășoară complet acoperit. De aceea impune prin esența sa
un grad de automatizare, cele două mișcãri de avans ale sârmei de sudura și de deplasare
longitudinala a arcului neputându-se realiza manual. Avansul materialului de adaos se face
întotdeauna automat cu ajutorul unor instalații speciale de sudurã care avanseazã sârma prin
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 19
intermediul unor role de antrenare. Totodatã instalația menține constantã lungimea arcului de
sudare.
2.Avantaje i dezavantaje ale sudării sub strat de flux: ș
Avantajele procedeului:
cusatura este mai uniformă i omogenă decât în cazul altor procedee; ș
nu există pierderi de material prin stropi;
cantitatea de fum degajată este minima;
gradul de folosire al materialului este de aproape 100%;
productivitate ridicată.
Dezavantajele procedeului:
sudarea se face numai in pozitie orizontală, respectiv la sudurile de
col în lateral;ț
se pot suda numai rosturile drepte i circulare a căror lungime este ș
mai mare de 1 mm.
3.Parametrii regimului de sudare:
Is= 400…1200 A;
Va= 25…42 V;
vs= 80…200 cm/min.
Sudarea MIG/MAG:
1.Aplicabilitate: se poate utiliza la sudarea o elurilor nealiate i slab aliate, ț ș
o elurilor inoxidabile, a aluminiului i a cuprului.ț ș
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 20
Fig. 2.2. Schema de principiu a instalației de sudare MIG și MAG
Arcul electric 1 amorsat între sârma electrod 2 și materialul de bază 3 produce topirea
acestora formând baia de metal 4. Protecția arcului electric și a băii de metal topit se
realizează cu ajutorul gazului de protecție 5, adus în zona arcului prin duza de gaz 6 din
butelia 7. Sârma electrod este antrenată prin tubul de ghidare 13 cu viteză de avans constantă,
va, de către sistemul de avans 8 prin derularea de pe bobina 9. Alimentarea arcului cu energie
electrică se face de la sursa de curent continuu 10, prin duza de contact 11 și prin cablul de
masă 12. Tubul de ghidare a sârmei electrod 13, cablul de alimentare cu curent 14 și furtunul
de gaz 15 sunt montate într-un tub flexibil de cauciuc 16 care împreună cu capul de sudare 17
formează pistoletul de sudare.
2.Avantaje i dezavantaje ale procedeului de sudare MIG/MAG: ș
Avantajele procedeului:
productivitate ridicată;
facilitatea mecanizării, automatizării i robotizării; ș
grad înalt de universalitate a procedeului;
posibilitatea sudării în orice pozi ie; ț
excluderea opera iei de eliminare a zgurei; ț
grad înalt de utilizare a materialului de adaos;
cantitate redusă de fum.
Dezavantajele procedeului:
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 21
echipamentele de sudare sunt mai costisitoare i mai complexe; ș
flexibilitate mai mică decât la sudarea manuală;
pierderi de material de adaos prin stropi de aproximativ 5-10%;
sensibilitate la curen i de aer (se vor evita spa iile deschise); ț ț
limitare la grosimi de peste 1 mm.
3.Parametrii regimului de sudare:
de= 0,6…2,4 mm;
Is= 60…500 A;
Va= 15…35 V;
vs= 15…150 cm/min;
Q= 8…20 l/min.
Sudarea WIG/TIG:
1.Aplicabilitate: procedeul WIG se utilizează la scară largă în industria
aerospatială, la fabricarea bicicletelor, pentru sudarea componentelor cu
diametru mic, evi cu grosimea peretelui mică, lucrări de între inere i repara ia ț ț ș ț
uneltelor i sculelor. Procedeul este utilizat pentru sudarea o elurilor i a ș ț ș
materialelor neferoase, cum ar fi aluminiul i manganul; poate fi aplicat la ș
sudarea aproape a tuturor materialelor metalice.
Fig.2.3. Schema de principiu la sudarea prin procedeul WIG
(1 – electrod de W; 2 – material de bază; 3 – ajutaj;
4 – vergea de metal de adaos; 5 – butelie de gaz;
6 – sursa de curent; 7 – panou de comandă)
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 22
2. Avantaje i dezavantaje ale sudării prin procedeul WIG ș :
Avantajele procedeului:
se poate suda orice metal i aliaj metalic, având un grad mare de ș
puritate;
arcul electric i baia de sudura sunt vizibile, deci procesul se poate ș
controla;
după sudare nu este necesară cura irea zonei; ț
nu se produc stropi i împro cări de material; ș ș
se poate controla cu u urin ă cantitatea de căldură introdusă în zona ș ț
de sudare.
Dezavantajele procedeului:
este un procedeu manual i ca urmare depinde în mare masură de ș
calificarea sudorului;
productivitatea este relativ mică;
echipamentele de sudare sunt costisitoare;
sudarea pieselor cu grosimi de peste 10 mm decurge foarte lent din
cauza productivita ii mici. ț
3.Parametrii procedeului de sudare:
de= 2…6 mm;
Is= 25…800 A;
Va= 44 V;
Gazul de protecție: A=99,6 % Ar; B=99 % Ar.
Sudarea cu sârmă tubulară (ST). Sudarea cu sârmă tubulară în mediu de gaz de
protec ie (STG). ț
1.Aplicabilitate: sudarea cu sarmă tubulară prezintă urmatoarele deosebiri fa ă ț
de cea în medii de gaze protectoare:
Pistoletul este mai simplu, iar cablul este mai suplu deoarece nu există
tuburi pentru gazul de protec ie; ț
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 23
Protec ia băii de sudare este mai slabă; ț
Pătrunderea cusăturii este mai mică.
2.Avantajele i dezavantajele procedeelor STG și ST: ș
Avantajele procedeului:
depune un material de calitate cu costuri i eforturi mai mici decât la ș
celelalte procedee;
este mai flexibil decât sudarea sub strat de flux;
arcul electric se vede (deci se poate controla u or); ș
se poate suda în orice pozi ie. ț
Dezavantajele procedeului:
se aplică numai la o elurile nealiate sau slab aliate, foarte rar la o eluri ț ț
aliate i fonte; ș
sârma tubulară este mai costisitoare decât cea plină;
echipamentele sunt mai complexe;
apare necesitatea îndepărtării stratului de zgură.
3.Parametrii procedeului de sudare:
De= 1,2…3,2 mm;
Is= 150…650 A (STG);
Is= 100…600 A (ST);
Va= 25…35 V (STG);
Va= 20…36 V (ST);
vs= 3…150 cm/min (STG);
vs= 20…150 cm/min (ST).
2.2. Selec ia procedeului de sudare ț
Pentru a alege metoda optimă de sudare se va utiliza metoda factorilor tehnici. Factorii
tehnici sunt următorii:
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 24
T.1. lungimea cusăturii L c, cu nivelele:
T.1.1. cusături scurte cu L c≤ 200 mm;
T.1.2. cusături medii cu 200≤ L c ≤ 1000 mm;
T.1.3. cusături lungi cu L c> 1000 mm.
T.2. grosimea componentelor ce se sudează δ, cu patru nivele:
T.2.1. componente subțiri cu δ≤ 5 mm;
T.2.2. componente medii cu 5≤ δ ≤ 30 mm;
T.2.3. componente groase cu 30≤ δ ≤ 60 mm;
T.2.4. componente foarte groase cu δ> 60 mm.
T.3. pozițiile în care se pot face suduri cu procedeul respectiv, cu trei nivele:
T.3.1. orizontal și in jgheab;
T.3.2. vertical;
T.3.3. în cornișe și pe plafon.
T.4. părțile din care se poate suda, cu două nivele:
T.4.1. din ambele părți;
T.4.2. dintr-o parte.
T.5. tipul de îmbinare, cu două nivele:
T.5.1. îmbinări cap la cap;
T.5.2. îmbinări de colț.
T.6. forma geometrică a axei cusăturii, cu trei nivele:
T.6.1. cusături drepte;
T.6.2. cusături circulare;
T.6.3. cusături oarecare.
T.7. metalele și aliajele metalice ce se pot suda cu procedeul respectiv, cu patru nivele:
T.7.1. oțeluri nealiate cu puțin carbon și oțeluri slab aliate cu mangan;
T.7.2. oțeluri slab aliate speciale: cu grăunți fini, întărite prin precipitare
dispersă(PH), călite și revenite(QT);
T.7.3. oțeluri aliate și placate;
T.7.4. metale și aliaje neferoase.
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 25
Definirea factorilor tehnici și a nivelelor lor are, ca orice definiție, un anumit grad de
arbitrar. Spre exemplu, limitele la nivelele de lungime ar putea să fie: 300 și 1200 mm, sau la
limitele de grosime ar putea fi 6,25 și 80 mm, fără ca asemenea modificări să influențeze
esențialul.
Dacă se ia fiecare procedeu de sudare și i se acordă un punct pentru fiecare nivel la
care procedeul se aplică, respectiv jumătate de punct la fiecare nivel unde se poate folosi însă
eficiența este mai redusă, se obține situația arătată in tabelul următor. Este evident că nivelele
pe care procedeul de sudare nu le satisface au fost marcate cu o linie, indicând astfel zero
puncte.
Tabel 2.1.
Distribuirea procedeelor de sudare cu arcul electric în lungul F.T.
Nr.
CrtProcedeulT1T2T3T4T5T6T7Σ
123123412312121231234
1SE111/2111/21/211111111111111/219
2SF-1/211/2111/211/2-111111-111/21/215
3MAG111111/2-111111111111–17,5
4WIG111/211–11111111111/211118
5MIG1111111/211111111111/211120
6STG111111-111111111111–18
7ST11111–111111111111/2–16,5
În urma analizei factorilor tehnici, am ales ca procedee de sudare:
Pentru cordoanele longitudinale T1.1 – T1.7 i pentru cordoanele circulare T2.1 – ș
T2.6, respectiv T9.1 i T9.2 sudarea sub strat de flux; ș
Pentru toate celelalte cordoane procedeele utilizate vor fi MAG cu sârmă tubulară i ș
WIG.
În ceea ce prive te sudarea sub strat de flux, principiul procedeului constă în faptul că ș
energia necesară topirii componenetelor i realizării îmbinării este dată de arcul electric care ș
se formează între sârma electrod i metalul de bază. Spa iul în care se realizează îmbinarea va ș ț
fi protejat împotriva ac iunii nefavorabile a mediului înconjurator cu ajutorul unui strat ț
protector de flux. În practică, se întâlnesc i situa ii în care instala ia la care stratul de flux ș ț ț
rămas, după răcirea cordonului este absorbit cu un sistem de aspira ie i recirculat. ț ș
Baia de sudură se formează prin topirea metalului de bază i a sârmei electrod sub ș
ac iunea arcului electric, iar prin solidificare rezultă cusătura. Tot sub ac iunea arcului electricț ț
se tope te o cantitate de flux, care formează o peliculă protectoare care acoperă sudura. Prin ș
solidificarea fluxului topit rezultă crusta de zgură.
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 26
Continuitatea procesului de sudare este asigurată prin sârma electrod bobinată pe tambur,
aceasta este antrenată prin sistemul de role, la care o rola este de ac ionare, iar cealaltă de ț
strângere. Prin îndepărtarea acestor role avansul sârmei este oprit.
Există instala ii pentru sudarea sub strat de flux la care avansul sârmei este constant i în ț ș
acest caz lungimea arcului se stabilizează prin fenomenul de autoreglare.
Pentru sudare se folose te în mod frecvent curentul continuu debitat de surse de putere cu ș
redresoare i convertizoare de sudare. Redresoarele sunt mai economice din punct de vedere ș
al consumului de energie la mersul în gol, neavând piese în mi care (cu excep ia motorului ș ț
unui ventilator pentru răcire).
La sudarea automată sau semiautomată cu arc electric sub strat de flux, prin reglarea
regimului de sudare se urmăre te men inerea la valorile prescrise a parametrilor de lucru ș ț
(tensiunea, intensitatea curentului i lung șimea arcului). Pentru sudarea automată, men inerea ț
regimului de sudare i, respectiv, apropierea sârmei electrod în raport cu topirea acesteia se ș
realizează automat, folosind un regulator adecvat. Sârma electrod se apropie de piesă cu o
viteză constantă sau dependentă de unul sau mai mul i parametrii ai regimului de sudare. ț
Lungimea arcului este un parametru care rezultă în urma echilibru lui dintre viteza de avans a
sârmei electrod i viteza de topire a acesteia. ș
La sudarea semiautomată este foarte important să se ină cont de procesul de autoreglare. ț
Acesta permite restabilirea unei stări energetice stabile la apari ia unor perturba ii în sistem, în ț ț
mod artificial fără o interven ie din exterior. Procesul de autoreglare se manifestă bine la ț
folosirea sârmelor electrod cu diametrul sub 2 mm. Acest aspect face posibilă aplicarea
sudării semiautomate sub strat de flux pentru cusături scurte, greu accesibile sau în spa ii cu ț
posibilită i de manevră reduse. În cazul sudării semiautomate, la capul de sudare, în afara unei ț
pâlnii pentru flux trebuie adus cablul propriu-zis pentru conducerea curentului de sudare i ș
conductori pentru comanda de la distan a a instala iei de lucru. ț ț
La sudarea automată a panourilor din table sau de câte ori este posibil se folosesc plăcu e ț
de capăt pe care are loc amorsarea arcului i începerea procesului de sudare, respectiv ș
terminarea acestuia. În majoritatea cazurilor aceste elemente servesc ca probe martor i ș
corespund regimului de sudare folosit. Pentru aceasta ele au aceea i calitate a materialului cu ș
metalul de bază supus sudării i aceea i prelucrare a rostului. Dimensiunile sunt de 250…300 ș ș
mm lungime i minim 80 mm lă ime. Aceste plăci se deta ează după sudare i servesc pentru ș ț ș ș
prelevarea de probe pentru încercări mecanice i metalografice. ș
Parametrii regimului de sudare sunt cuprin i în intervalul: ș
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 27
Is= 400 – 1200 A;
Ua= 25 – 42 V;
vs=80 – 200 cm/min.
Sudarea cu arc electric în mediu de gaz protector este din ce în ce mai utilizată la
scară industrială.
La sudarea MAG transferul de material de adaos prin coloana arcului se poate face:
în regim de scurtcircuit, arcul are o lungime mică, corespunzând unei tensiuni de
14-20 V, iar curen ii de sudare relativ redu i. În capătul sârmei electrod apar ț ș
picături de metal topit care prin alungire ating, la un moment dat, baia metalică.
Se produce un scurtcircuit, curentul cre te brusc, realizând un fenomen de ș
strangulare i separare a picăturii. Aceasta cade în baia de metal topit, ș
scurtcircuitul dispare, iar tensiunea i curentul arcului se restabilesc. Acest ciclu ș
poate dura 10-20 ms se repetă cu o frecven ă de 50-100 picături pe secundă, ț
func ie de gazul de protec ie i diametrul sârmei electrod.ț ț ș
În regim de pulverizare, arcul are o lungime mai mare, corespunazând unei
tensiuni de 22-25 V. Curen ii de lucru sunt mari, stabilitatea arcului este bună. ț
Pierderile de metal prin stropi se reduc dacă pentru protec ie se folose te amestec ț ș
de CO2 i argon. Picăturile nu mai realizează scurtcircuitarea sursei, desprindereaș
se face mai rapid datorită curentului mare de sudare.
Se pot realiza îmbinări cap la cap în I fără prelucrare până la grosimi de 12 mm, pe o
parte cu o deschidere a rostului de 2 mm sau pe ambele păr i cu rost de 1-3 mm. La grosimi ț
mai mari rosturile se prelucrează mecanic prin a chiere sau prin debitare cu o flacără de gaze ș
i oxigen urmată de o polizare la luciu metalic. Pe o lă ime de 10-15 mm adiacentă îmbinăriiș ț
se va realiza o cură are atentă la luciu metalic pentru îndepărtarea urmelor de ulei, rugină, ț
vopsea, grăsimi sau alte impurită i. ț
Tehnica de lucru influen ează calitatea îmbinării deoarece pistoletul de sudare, ț
respectiv arcul electric este condus manual în lungul îmbinării. Pistoletul se va înclina cu 75-
800 fa ă de piesa de sudat. Se vor respecta distan ele recomandate între duză i piesă,ț ț ș
deplasarea pistoletului se poate face în direc ia sensului de sudare sau în sens invers acesteia. ț
În primul caz, presiunea arcului electric împinge metalul lichid spre cusatura formată,
pătrunderea este mai bună, cordonul este îngust i înalt. Îmbinarea în sens invers direc iei de ș ț
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 28
sudare conduce la împingerea în fa a arcului a unei cantită i de metal topit. Prin această ț ț
metodă se poate controla pătrunderea, metoda fiind utilă în opera ii de încărcare. ț
Sudarea MAG cu sârmă tubulară este un procedeu special de sudare MAG i permite ș
datorită avantajelor sale: comportare bună la sudare, ob inerea unor cusături aspectuase, ț
posibilitatea sudării în curent alternativ, posibilitatea sudării fără protec ie auxiliară, ț
fabricarea economică; reducerea costurilor cu până la 2,5 ori în raport cu sudarea folosind
sârmă tubulară plină. Procedeul are un consum de energie electrică pe kilogramul de metal
depus mai mic fa ă de orice procedeu de sudare cu arc electric. ț
Sudarea WIG este un procedeu de sudare cu arc electric în mediu de gaz protector inert
(argon, heliu, amestec) la care arcul arde liber între un electrod de wolfram sau aliaje de
wolfram i piesă. ș
Pentru realizarea cusăturii în spa iul arcului se introduce din lateral, manual sau ț
automat metalul de adaos sub formă de sârmă. La sudurile cu margini răsfrânte procedeul se
aplică fără metal de ados, realizând viteze de sudare de peste 200 m/oră. Pentru sudarea
o elurilor se folosesc surse de curent continuu, polaritate directă, iar pentru sudareaț
aluminiului i aliajelor u oare, curent alternativ. Utilizarea wolframului pentru fabricarea ș ș
electrozilor este justificată prin temperatura ridicată a acestuia 34100C, iar consumarea în
procesul de sudare este extrem de redusă. Nu se recomandă sudarea în curent continuu,
polaritate inversă deoarece cantitatea de căldură în pata anodică care se formează la electrod
este mare, conducând la deteriorarea rapidă a acestuia.
La tablele cu grosimi sub 2 mm se folose te răsfrângerea marginilor. Fără prelucrare ș
se pot suda table cu grosimi de până la 8 mm. Prelucrarea marginilor în cazul sudării cu metal
de adaos este similară ca la sudarea prin procedee obi nuite, dar rosturile sunt mai mici. ș
Concomitent trebuie realizată o cura are perfectă de oxizi, urme de vopsea, impurită i etc. ț ț
Gazul este suflat dinspre baia de sudură concentric cu electodul de wolfram.
Realizarea protec iei rădăcinii pentru a preveni oxidarea se poate face cu ajutorul unor ț
dispozitive speciale.
La sudarea unor piese, unde se cer condi ii deosebite, opera ia se desfă oară în incinte ț ț ș
ermetic umplute cu gaz de protec ie după ce în prealabil s-a scos aerul cu ajutorul unei pompe ț
de vid. Opera iile de manipulare a pistoletului de sudare sunt realizate de sudor din exterior ț
prin intermediul unor manete flexibile în care se introduc mâinile. Pentru a preveni oxidarea
capătului electrodului, gazul de protec ie este trimis înainte de amorsarea arcului i oprit după ț ș
stingerea acestuia.
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 29
Amorsarea arcului se face pe o pozi ie perpendiculară a pistoletului în raport cu piesa. ț
Se efectuează mi cări circulare pe loc pentru formarea băii de sudare, urmate de înclinarea ș
pistoletului la 750. Materialul de adaos se introduce intermitent în arc sub unghi de 15-250. El
se retrage rapid asfel încât să se men ină în zona de scurgere a gazului de protec ie ț ț
împedicând oxidarea capătului cald. După retragere, pistoletul rămane pe loc apoi înaintează
repetându-se opera ia de introducere a materialului de adaos. La terminarea opera iei de ț ț
sudare, pistoletul se aduce din nou în pozi ie verticală. Pentru a realiza o bună depunere, ț
sârma de sudare poate executa u oare mi cări în arc de cerc, în raport cu formarea picăturilor. ș ș
Arcul electric trebuie men inut scurt pentru a realiza o bună protec ie a băii. Îndemânarea ț ț
sudorului are un rol important pentru realizarea mi cărilor pistolet – sârmă i dozării ș ș
materialului de adaos în raport cu forma îmbinării. La sudarea fără material de adaos fazele de
lucru sunt acelea i, pistoletul efectuând însă mi cări de oscila ie. ș ș ț
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 30
Capitolul 3. Studiul materialelor de bază i de adaos ș
3.1. Studiul materialelor de bază
În scopul alegerii celei mai bune variante pentru realizarea separatorului de abur
trebuie avu i în vedere mai mul i factori, materialele de bază utilizate reprezintă cel mai ț ț
important dintre ace tia. Dar i pentru identificarea celui mai bun material de bază se iau în ș ș
calcul mai multe criterii, acestea sunt:
Presiunea i temperatura la care va fi supus produsul; ș
Dimensiunile construc iei; ț
Grosimea pere ilor ansamblului sudat; ț
Mediile de lucru, natura lor i eventualul caracter agresiv al acestora. ș
La alegerea materialului de bază trebuie să se ia în considerare posibilitatea acestuia de a fi
modelat, de a putea fi sudat și, în acest scop, de a putea fi preîncălzit și supus la tratamente
termice.
Materialul de bază trebuie să prezinte garanții de calitate pentru caracteristicile
mecanice, compoziția chimică, proprietățile tehnologice și fizice necesare în evaluarea
capacității lor de a face față sarcinilor la care este supusă construcția sudată.
Având în vedere faptul că separatorul de abur va lucra la temperaturi înalte, pentru
realizarea acestuia va fi nevoie sa folosesc o eluri pentru aparate i recipiente sub presiune ț ș
utilizate la temperaturi obi nuite i ridicate. Comportarea la sudare a acestora este influen ată ș ș ț
de o serie de factori, dintre care cei mai importan i sunt: ț
Valorile relativ mici ale vitezei critice de călire i, deci, tendin a mare spre formarea ș ț
martensitei i a fisurilor; ș
Apari ia unor modificări semnificative ale caracteristicilor mecanice ale îmbinărilor ț
sudate, la varia ii mici ale regimului de tratament termic; ț
Arderea par ială a unor elemente componente, în special Mo, în timpul procesului de ț
sudare; se recomandă utilizarea electrozilor bazici care să asigure un grad de aliere a
metalului depus cel pu in egal cu al materialului de bază, deoarece în timpul ț
exploatării îndelungate la temperaturi ridicate, există pericolul dezvoltării unor
procese de difuzie a carbonului i a elementelor de aliere în zona de trecere, având ca ș
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 31
urmare scăderea rezisten ei tehnice de durată i a caracteristicilor de plasticitate; ț ș
sudarea cu electrod nefuzibil se aplică în special pentru piese sub iri i pentru stratul ț ș
de rădăcină, la îmbinările care nu pot fi resudate la rădăcină.
Pentru evitarea apari iei fisurării se recomandă un tratament de preîncălzire, cu ț
men inere izotermă, ceea ce presupune men inerea îmbinărilor timp de câteva ore laț ț
temperatura de preîncălzire după încheierea opera iei de sudare. ț
Pentru realizarea separatorului abur am ales ca principale materiale de bază: P275NH
(Anexa2), P355NH (Anexa 3) i P265GH (Anexa 4). Compozi ia chimică i caracteristicile ș ț ș
mecanice ale acestora sunt identificate în tabelele următoare:
Compozi ia chimică a o elului P275NH ț ț
Tabel 3.1.1.
MarcaoțeluluiCompoziția chimică %
CSiMnPSAlAsTiVCuNiCrMoNbBNCa
P275NH0,15500,2071,12030,01190,00250,3710,00360,00170,00210,01350,00760,02570,00070,00140,00020,00650,0001
Compozi ia chimică a o elului P355NH ț ț
Tabel 3.1.2.
MarcaoțeluluiCompoziția chimică %
CSiMnPSAlSnTiVCuNiCrMoNbN
P355NH0,1250,3721,460,0110,00090.0410.0010.0030.0020.1580.3740.0450.0300.0140,0053
Compozi ia chimică a o elului P265GH ț ț
Tabel 3.1.3.
MarcaoțeluluiCompoziția chimică %
CSiMnPSCrNiCuTiMoVAlNb
P265GH0.170.250.500.0070.0110.080.090.170.0010.010.0010.0260.004
Caracteristicile mecanice ale o elului P275NH ț
Tabel 3.2.1.
Marca oteluluiClasa de calitateLimita de curgere
minima MpaRezistenta la
rupere
MPaAlungirea la
rupere 5A
%
P275NH- 354 503 28
Caracteristicile mecanice ale o elului P355NH ț
Tabel 3.2.2.
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 32
Caracteristicile mecanice ale otelului P265GH
Tabel 3.2.3.
Marca
oteluluiClasa de calitateLimita de
curgere minima
2/mmNRezistenta la
rupere
2/mmNAlungirea la
rupere 5A
%
P265GH- 289 466 35.5
3.2. Comportarea la sudare a materialelor de bază
Comportarea la sudare sau sudabilitatea este o noțiune complexă care caracterizează
aptitudinea unui material de a fi sudabil fără precauții speciale.
Aprecierea sudabilității oțelurilor se face pe baza următorilor factori:
Comportarea metalurgică la sudare (compoziție chimică, caracteristici metalografice,
caracteristici mecanice, tendința de fisurare la cald sau la rece) – este definită de
modul in care reacționează oțelul față de acțiunea unui anumit proces de sudare,
acțiune localizată în zona de trecere și în zona de influență termo-mecanică;
Comportarea tehnologică la sudare – se referă la pregătirea sudării (alegerea
procedeului de sudare, materialul de sudare, forma i dimensiunile rostului, ș
temperatura de preîncălzire), executarea sudării (parametrii regimului de sudare,
succesiunea rândurilor etc.), tratamente aplicate după sudare (termice, mecanice etc.);
Comportarea în construcția sudată – este definită de capacitatea oțelului de a prelua
încărcări, în anumite condiții de exploatare, în cazul unei structuri sudate, fără a afecta
siguranța construcției.
Aprecierea comportării metalurgice la sudare a unui anumit material se face cu ajutorul
unui ansamblu de încercări, grupate astfel:
Încercări pentru caracterizarea materialului de bază – care oferă mărimile etalon,
folosite apoi la aprecierea modificărilor produse prin sudare;
Încercări pentru aprecierea transformărilor din zona influen ată termo-mecanic; ț
Încercări pentru evaluarea efectelor factorilor fragilizan i (încercări pentru ț
determinarea susceptibilită ii la rupere fragilă, fisurare, îmbătrânire, coroziune). ț
Comportarea metalurgică la sudare se poate aprecia având în vedere următoarele:
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 33
Compoziția chimică arată elementele chimice din care este compus metalul i ș
con inutul în procente al fiecărui element.ț
– pentru oțelurile nealiate și slab aliate, sudabilitatea se apreciază pe baza conținutului de
carbon echivalent. În continuare voi prezenta calculul carbonului echivalent efectuat pentru
cele trei o eluri utilizate, respectiv P275NH, P355NH i P265GH: ț ș
-pentru o elul P275NH – ț
Deoarece conținutul de carbon echivalent este sub 41%, la o grosime a materialelor de
maxim 22 mm, nu sunt necesare precau ii speciale la sudare. ț
-pentru o elul P355NH – ț
Deoarece o elul P355NH depă e te valoarea carbonului echivalent maxim indicat, ț ș ș
respectiv 0.41%, este necesar să iau măsuri speciale în vederea sudării.
-pentru o elul P265GH – ț
i în situa ia o elului P265GH se poate observa con inutul carbonului echivalent ceȘ ț ț ț
depă e te limita admisă de 0.41%, în concluzie i la sudarea acestui o el trebuie avute în ș ș ș ț
vedere măsuri speciale.
Caracteristicile metalografice depind de compozi ia chimică i istoria termică i se ț ș ș
determină prin analiza microscopică.
– condițiile tehnice privind structura, granulația și incluziunile prin care se asigură
sudabilitatea, se vor stabili în standardul sau documentația tehnică a produsului.
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 34
Caracteristicile mecanice sunt condi ionate de compozi ia chimică i structura ț ț ș
metalografică. Este necesară determinarea cel pu in a următoarelor caracteristici: ț
rezisten a la rupere, limita de curgere, alungirea i crontrac ia transversală, energia ț ș ț
de rupere prin oc la diferite temperaturi, unghiul de încovoiere statică fără ș
apari ia fisurilor. ț
– caracteristicile mecanice ale oțelurilor destinate construcțiilor sudate vor fi conform
standardului sau documentației tehnice a produsului.
Tendința de fisurare la cald și la rece – fisurile pot apărea ca urmare a efectului
cumulat al tensiunilor din material și al capacității limitate de deformare,
provocate de fragilizarea materialului.
a)Fisurile la cald- la sudare fisurarea la cald se poate produce în cusătură sau în
ZIT unde are loc topirea unor faze. Susceptibilitatea față de fisurarea la cald se
poate aprecia cu indicele de fisurare HCS, aici de asemenea voi analiza pe rând
cele trei tipuri de o el utilizate pentru fabricarea separatorului de abur, ț
respectiv P275NH, P355NH si P265GH:
-pentru P275NH –
Deoarece indicele de fisurare la cald, HCS<4, putem afirma că materialul P275NH nu
are tendin e de fisurare la cald. ț
-pentru P355NH –
La fel ca în situa ia o elului prezentat anterior, indicele are o valoare suficient de mică ț ț
pentru a elimina teoretic posibilitatea apari iei fisurilor la cald. ț
-pentru P265GH –
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 35
Deoarece nici ultimul o el folosit nu prezintă un indice cu o valoare peste 4, pot afirma ț
că nu există posibilitatea apari iei fisurării la cald. ț
b)Fisurile la rece- se produc la răcirea sudurilor la temperaturi sub 2000C, dar cel
mai adesea la răciri sub 200C. Pentru estimarea susceptibilității la fisurarea la
rece a materialului de bază se face cu ajutorul carbonului echivalent, astfel
luând în calcul cele trei tipuri de o el se observă: ț
-pentru P275NH –
Deoarece procentajul carbonului echivalent depășește valoarea admisibila de 0,33%
pot concluziona că materialul de bază, P275NH este susceptibil la fisurare la rece.
-pentru P355NH –
i în situa ia o elului P355NH se poate observa faptul că există pericolul fisurării laȘ ț ț
rece, deci se impune utilizarea unor măsuri tehnologice.
-pentru P265GH –
Întrucât toate materialele utilizate prezintă risc de fisurare la rece, voi lua următoarele
măsuri tehnologice pentru a reduce acest risc:
Evitarea formării unor constituenți fragili prin reducerea vitezei de răcire a sudurii
prin preîncălzire, sudare cu energie liniară mare, tratament termic după sudare;
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 36
Alegerea unor condiții de sudare care sa reducă cât mai mult tensiunile proprii(ordine
de sudare, procedeu de sudare, tratament termic după sudare;
Reducerea pe cât posibil a îmbogățirii materialului cu hidrogen în zona de sudare ,
prin alegerea unui procedeu de sudare convenabil i a materialelor de adaos, uscarea ș
acestora înainte de sudare, preîncălzirea, îndepărtarea surselor poten iale de hidrogen ț
din zona de sudare(rugină, ulei, vopsele) aplicarea unui tratament termic înainte și
după sudare, tratament de dehidrogenare.
3.3.Studiul materialelor de adaos
Materialele de adaos constituie metalul sau aliajul sub forma de vergele, colaci sau
granule care se topesc în procesul de sudare în scopul formării cusăturii sudate. Aceste
materiale influen ează procesele de formare a cusăturii, precum i condi iile în care acestea se ț ș ț
desfă oară, respectiv productivitate, economicitate. Prin aceste lucruri se în eleg reac iile ș ț ț
chimico-metalurgice care asigură compozi ia chimică necesară a cusăturii sudate, în func ie ț ț
de acestea i ob inerea unor proprietă i fizico-chimice. ș ț ț
Materialele de adaos utilizate la realizarea cusăturii sudate se împart în două grupe
principale:
Materiale de adaos principale (metale și aliaje metalice) care intră în componența
sudurii;
Materiale de adaos auxiliare (învelișul electrozilor, fluxuri, gaze de protecție) care de
regulă nu intră în alcătuirea sudurii.
Pentru realizarea unor îmbinări sudate calitative, trebuie avute în vedere mai multe
criterii, pe acestea le-am prezentat în continuare:
Caracteristicile mecanice i tehnologice ale metalului de bază și ale celui depus prin ș
sudare
În conformitate cu recomandările Institutului Internațional de Sudură (I.I.S) alegerea
materialului de adaos trebuie făcută după valoarea limitei de curgere nominale. Metalul depus
prin sudare trebuie să aibă o limită de curgere efectivă cu 50…80 N/mm² mai mare față de
valoarea corespunzătoare a metalului de bază. Valoarea alungirii în metalul depus trebuie să
fie cel puțin egală cu a celui de bază. Electrozi care realizează alungiri foarte mari δ = 35…38
% se folosesc pentru sudarea structurilor cu grosimi mari, susceptibile la apariția defectelor de
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 37
destrămare lamelară, în calitate de strat tampon. Reziliența ca un element caracteristic al
tenacității îmbinării sudate trebuie să fie îη metalul depus de 30…40 J/cm² mai mare în raport
cu valoarea minimă garantată în metalul de bază. Valorile obținute pentru reziliență sunt
importante la structuri sudate exploatate la temperaturi negative.
În cazul în care compatibilitatea chimico-metalurgică este asigurată, echivalen a ț
caracteristicilor mecanice i tehnologice dintre metalul de bază i metalul depus prin sudare ș ș
devine un corolar necesar.
Compoziția chimică a metalului de bază și a celui depus prin sudare
Acestea trebuie să fie cât mai similare, iar valorile impurităților (sulful și fosforul) să fie cât
mai reduse. Practic se poate vorbi de o compatibilitate chimico-metalurgică ce corespunde
perechii de materiale utilizate în procesul de sudare. Un conținut redus de carbon în metalul
depus mărește plasticitatea cordonului. Materialele de adaos cu conținut ridicat de nichel
conduc la scăderea pericolului de fragilizare.
În practică omogenitatea chimică, perfectă, dintre materialul de sudat i sudură nu este ș
realizabilă, însă există anumite limite de varia ie a compozi iei în cadrul cărora este totu i ț ț ș
realizată a a-numita „compatibilitate chimico-metalurgică” care asigură ob inerea unor ș ț
îmbinări sudate corespunzator.
Tipul îmbinării și forma cusăturii
Pentru grosimi peste 20 mm se au în vedere condiții mai severe de realizare a îmbinărilor.
Posibilitatea apariției unor constituenți structurali fragili conduce la necesitatea întrebuințării
unor electrozilor bazici și la grosimi foarte mici. Forma cusăturii, respectiv factorul de formă
al acesteia influențează rezistența la oboseală. În îmbinare se introduc concentratori de
tensiune ce influențează transmiterea fluxului de linii de forță. Pe cât posibil trebuie realizate
îmbinări cap la cap care asigură o distribuție aproape uniformă a tensiunilor, iar în cazul
îmbinărilor de colț care introduc concentratori mari de tensiune spre rădăcină trebuie folosiți
electrozi care să asigure o formă concavă a cusăturii (acizi, acizi-titanici sau bazici fără
pulbere de fier).
Condițiile de execuție ale îmbinărilor sudate
Materialele de adaos, ca i materialul de bază trebuie să corespundă condi iilor de lucru ale ș ț
construc iei sudate respective. De regulă în prospecte se indică asemenea cazuri: suduri ț
rezistente la presiuni i temperaturi înalte, coroziune provocată de acizi sau alte substan e, la ș ț
fluaj, la uzură abrazivă etc.
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 38
Condițiile de exploatare ale îmbinării sudate
Multe structuri sudate sunt exploatate în condiții ce depind direct de acțiunea mediului
ambiant (poduri metalice, hale industriale, autovehicule, etc.). Se impune astfel o alegere
judicioasă a metalului de adaos în special când exploatarea are loc la temperaturi scăzute.
Acestea vor avea adaosuri de nichel și caracter bazic. Pierderile de metal cauzate de
coroziunea atmosferică au impus elaborarea unor mărci de oțeluri care să fie rezistente la
această acțiune. Acestea au în structură elemente de aliere cu conținuturi garantate, care
favorizează formarea în timp a unui strat aderent de oxizi cu acțiune protectoare.
Regimul de sudare
Regimurile de sudare sunt caracterizate prin parametrii specifici procedeului (curent de
sudare, tensiunea arcului, viteză de sudare, viteză de avans sârmă electrod etc.). Producătorii
de materiale de adaos specifică anumite limite pentru parametrii regimului de sudare (de ex.
electrozi), natura surselor de curent și alte indicații utile tehnologului (caracteristici mecanice
și compoziția chimică a metalului depus). Adaptarea unui regim de sudare pentru structuri
importante trebuie corelate cu probe uzinale corespunzător condițiilor reale de lucru. La
sudarea manuală pot apărea regimuri de lucru cu parametrii diferiți funcție de calificarea
sudorilor, caracteristicile echipamentelor de lucru și factorii ergonomici (ambianța locului de
muncă, oboseală, starea mediului înconjurător etc.). Procedeele de sudare automată permit
respectarea în limite strânse a parametrilor regimului de lucru.
Fabricarea separatorului de abur necesită mai multe procedee de sudare, deci mai
multe tipuri de materiale de adaos. Pentru realizarea îmbinărilor sudate sub strat de flux
trebuie avut în vedere atât ob inerea unui flux cât i a sârmei de sudare. Am ales sârma OK ț ș
Autrod 12.24 de la ESAB, aceasta este o sârmă învelită în cupru cu aliaj de molibden creată
pentru o elurile nealiate i slab aliate. Compozi ia chimică a acesteia poate fi observată în ț ș ț
tabelul urmator:
Tabel 3.3.
CMnSiSPNiCrMo
0.10%1.06%0.15%0.014%0.013%0.02%0.04%0.50%
Fluxurile realizează protec ia băii de metal i a cordonului, asigurând condi iile pentru ț ș ț
func ionarea normală a arcului electric. În unele situa ii fluxurile asigură prin componenteleț ț
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 39
lor (feroaliaje) alierea metalului cusăturii, pentru a-l aduce la compozi ia dorită. În general ț
fluxurile au în compozi ie substan e din care se fabrică înveli urile electrozilor. ț ț ș
Fluxul pe care l-am folosit este OK Flux 10.71, este un flux comun pentru sudarea sub
strat de flux. Este folosit pentru sudarea într-un singur strat sau mai multe, pentru orice
grosimi de tablă. Poate fi combinat cu un numar mare de sârme pline sau tubulare i este ș
potrivit pentru toate tipurile de o eluri. Fluxul 10.71 combină pătrunderea bună cu o ț
sudabilitate adecvată. Vasele sub presiune sunt sudate cu acest tip de flux deoarece poate fi
folosit la o gamă foarte variată de o eluri, inclusiv pentru o elurile care lucrează la temperaturi ț ț
joase.
Pentru procedeul 136, am ales ca material de adaos sârma de la Kiswel k71tlf, această
sârmă este utilizată în mediu de gaz activ CO 2. Gazele de protec ie au rolul de a proteja baia ț
de metal lichid i arcul electric de contactul direct cu mediul înconjurător. Se deosebesc gaze ș
active (CO2 sau amestecuri de gaze) i gaze inerte (Ar, He). Procesul de sudare poate fi ș
influen at i optimizat prin numeroase metode pentru fiecare aplica ie, prin intermediul ț ș ț
gazului protector.
În acest scop, tipul gazului, respectiv compozi ia amestecului de gaze trebuie alese ț
corespunzător efectului care se dore te ob inut. ș ț
Proprietă ile fizice ale gazelor influen ează tipul transferului de material, capacitatea ț ț
de umectare, pătrunderea i profilul pătrunderii, viteza i u urin a amorsării. Argonul u urează ș ș ș ț ș
amorsarea i stabiliatatea arcului electric. Heliul utilizat la sudarea laser permite controlul mai ș
bun al plasmei i este adecvat controlului pătrunderii. ș
Conductivitatea termică a gazului de protec ie influen ează formarea cusăturii, ț ț
temperatura i capacitatea de degazare a băii metalice i viteza de sudare. Astfel, la sudarea ș ș
WIG a unor o eluri inoxidabile adaosul de hidrogen permite mărirea pătrunderii i vitezei de ț ș
sudare.
Proprietă ile chimice influen ează comportarea metalurgică i aspectul suprafe ei ț ț ș ț
cusăturii. Argonul i heliul sunt inerte din punct de vedere metalurgic; prezen a azotului în ș ț
gazul de protec ie permite controlul i modificarea raportului austenită ferită. ț ș
Compozi ia chimică a materialului de adaos, k71tlf poate fi observată în tabelul ț
următor:
Tabel 3.4.
CMnSiSPGaz de protectie
0.04%1.25%0.55%0.011%0.015% CO2
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 40
În ceea ce prive te procedeul de sudare 141, materialul de adaos pe care l-am folosit ș
este ALTIG SG2, acesta constă în baghete pentru sudarea WIG a o elurilor carbon. Prezintă ț
bune caracteristici mecanice i de tenacitate. Destinat sudării straturilor de rădăcină. ș
Are ca domenii de aplicare: construc iile metalice, cazangeriile inclusiv industria ț
chimică/petroliferă, sudarea evilor, dar i tinichigerie i instala ii. ț ș ș ț
Gazul de protec ie folosit este unul inert, respectiv argonul. Compozi ia chimică a ț ț
acestui material de adaos poate fi văzută în tabelul următor:
Tabel 3.5.
CMnSiSPCuGaz de protectie
0.111.450.80≤0.02
5≤0.0250.035Ar
Posibilele pozi ii de sudare sunt prezentate în figurile următoare: ț
PA/1G PC/2G PE/4G PF/3G PG/3G
Figura 3.1.Pozi ii de sudare pentru sudarea îmbinărilor cap la cap ț
PA/1F PB/2F PD/4F PF/3FPG/3F
Figura 3.2. Pozi ii de sudare pentru sudarea îmbinărilor de col ț ț
3.4. Lucrări pregătitoare în vederea realizării produsului sudat
Executarea corectă a unei îmbinări sudate depinde în mare măsură de calitatea
pregătirii componentelor înainte de sudare. Realizarea unei bune pregătiri ușurează operația
de sudare și îmbunătățește calitatea cusăturii sudate. Timpul consumat pentru pregătirea în
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 41
condiții cât mai bune a materialelor fiind recuperat în timpul executării produsului, calitatea
sudurii este net superioară.
Suprafețele de îmbinat ale pieselor sunt acoperite de rugină, vopsea, grăsimi, zgură
etc. din acest motiv, pentru a asigura puritatea metalului depus prin sudare este necesară atât
curățirea suprafeței rostului cât și a suprafețelor învecinate viitoarei suduri. Curățirea se face
până la luciu metalic. Curățirea se poate face prin mijloace mecanice cum ar fi periere,
sablare cu nisip, polizare sau așchiere sau mijloace chimice, utilizându-se solvenți sau soluții
chimice.
Curățarea se va face înainte de asamblarea prin sudare, în caz contrar impuritățile de
pe suprafața pieselor pot intra in sudură, pericolul defectelor crescând.
Fixarea componentelor este o altă etapă a pregătirii în vederea realizării produselor
sudate. Asigurarea unei deschideri constante a rostului și împiedicarea deplasării relative
dintre componente se poate face în două moduri:
Prinderea provizorie cu ajutorul unor cordoane scurte amplasate din loc în loc de-a
lungul rostului.
Fixarea mecanică în dispozitive de sudare, acestea având avantajul ca realizează și
orientarea pieselor în poziția favorabilă sudării.
Deoarece în cazul probelor de sudură utilizate prinderea componentelor cu ajutorul unor
suduri de agrafare nu ar afecta rezistența viitoarei suduri, se va aplica această metodă.
Cordoanele scurte de agrafare trebuie să se realizeze cu aceea i tehnologie i cu acelea i ș ș ș
materiale ca i sudura de bază, se recomandă chiar un control al acestora pentru a elimina ș
posibilele defecte, întrucât aceste suduri vor fi incluse în cordoanele principale.
Reguli privind operația de sudare provizorie:
Amorsarea arcului electric se face în afara îmbinării, într-un punct ce urmează să
fie acoperit cu sudură;
Craterul final trebuie umplut prin întoarcerea arcului și menținerea lui în locul
respectiv timp de câteva secunde;
Piesele groase și rigide se prind în 2 straturi alcătuite în trepte. Straturile succesive
se depun în sensuri opuse;
Diametrul sârmei electrod utilizate în operația de agrafare este același ca și la
operația de sudare la rădăcină;
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 42
Distanța dintre sudurile de prindere provizorie pentru componentele groase (peste
10 mm) este de 300…400 mm.
Plăcuțele tehnologice sunt adaosuri cu ajutorul cărora se elimină din sudură începutul
și sfârșitul, adică partea de amorsare și stingere a arcului. Acestea sunt prevăzute încă din
partea de proiectare și fac parte din elementele pregătite în vederea sudării. Introducerea
placuțelor tehnologice este necesară atunci când sunt impuse condiții deosebite de rezistență
pe îmbinarea sudată; se pot prelucra împreună cu rostul de sudare.
Capitolul 4. Tehnologia de execu ie prin sudare ț
4.1. Prezentarea criteriilor de alegere a rosturilor
Alegerea rosturilor dintre componentele sudate se face in funcție de o serie de factori:
1.Factorul de primă importanță este fluxul de forțe pe care cusătura trebuie să-l
transmită de la o componentă la alta. Dacă acest flux este static, cusătura poate să fie
incompletă, adică pătrunderea ei trebuie să fie atât de mare încât să poată face față
solicitării respective. Este singurul ce permite o pătrundere partială. Încărcarile
dinamice (oboseala), șocurile și/sau funcționarea la temperaturi scăzute necesită
pătrunderea completă. Altfel spus, rostul va fi astfel conceput încât cusătura să-l
umple pe extinderea sa.
2.Rostul este determinat apoi de procedeul de sudare. Cu cât acesta conferă cusăturii o
pătrundere mai mare, cu atât rostul poate fi mai îngust și mai puțin deschis.
3.Poziția de sudare influențează rostul de sudare. În pozițiile unde scurgerea băii de
sudură este posibilă, rostul se va alege astfel încât aceasta să fie mai mica, iar arcul
electric să poată anula tendința de scurgere.
4.Accesibilitatea arcului electric în rost este un factor esențial, fiindcă de el depinde
posibilitatea de a topi marginile componentelor și deci legătura între cusătură și
metalul de bază.
5.Posibilitatea de a susține rădăcina cusăturii în timpul sudării este condiționată în multe
cazuri dacă se sudează dintr-o parte sau din ambele părți. De aceea și forma rostului
este influențată de acest factor. Rezervarea rădăcinii cusăturii se poate face dacă există
acces din partea opusă.
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 43
Din punct de vedere economic este necesar ca secțiunea rostului să fie cat mai mică (se
reduce consumul de metal de adaos și de bază), iar prelucrarea ( formarea ) rostului să fie
redusă la minim. Formarea rostului se poate face prin:
forfecare, este procedura cea mai ieftină, fiind însă limitată de grosimea
componentelor;
tăierea termică, limitată la metale și aliaje care se pot tăia oxigaz, celelalte pretându-se
la tăierea cu plasmă, care insă este considerabil mai scumpă;
prelucrarea mecanică, este minimă dacă secțiunea rostului este mică și dacă se
sudează balansat din ambele parți.
Deformarea piesei sudate este minimă dacă secțiunea rostului este mică și dacă se sudează
balansat din ambele parți. Factorul determinant la alegerea rostului este grosimea
componentelor combinată cu natura metalului de bază.
4.2. Modalități de prelucrare a rosturilor
Rostul de sudare este spațiul liber de o anumită formă geometrică, care se lasă între
piesele de îmbinat în vederea asigurării pătrunderii sudurii pe toată grosimea metalului de
bază. Prelucrarea rosturilor se poate face atât prin metode mecanice, cât și termice.
Prelucrarea termică este mult mai productivă decât cea mecanică, dar dezavantajul acesteia
este insă faptul că puritatea rosturilor nu este cea mai bună (crescând riscul defectelor în
cusătură).
Utilizată la scară industrială, prelucrarea termică este de obicei însoțită și de o curățare
mecanică a componentelor ce urmează a fi asamblate. Această curățare se face de obicei prin
periere sau sablare. Sablarea este operația de curățare, netezire sau mătuire a suprafețelor
pieselor metalice cu ajutorul unui jet de nisip propulsat cu aer comprimat.
În cazul sudurilor ce necesită un grad ridicat de precizie se va aplica și o rectificare
după tăierea termică. Metodele de tăiere termică sunt:
-tăierea cu flacără de oxigen;
-tăierea cu plasmă;
-tăierea cu laser;
-tăierea cu pulberi magnetice și oxigen.
Am prelucrat rosturile printr-un procedeu de tăiere termică, mai exact prin tăiere cu
flacăra oxigaz.
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 44
Taierea termică este larg utilizată în procesul de realizare a structurilor sudate și se
caracterizează prin: simplitate, productivitate, flexibilitate și costuri reduse.
Avantajele procedeului:
grosimea de tăiat cuprinsă între 5-3000 mm;
procedeu economic;
calitate acceptabilă a suprafeței tăieturii;
investiții moderate în echipamente;
se pretează la automatizare;
productivitate bună.
Dezavantajele procedeului:
calitatea suprafeței nu are puritatea suprafețelor prelucrate prin procedee mecanice;
puritatea rosturilor nu este cea mai bună.
Sursa termică este generată de caldura rezultată de reacțiile de oxidare ale metalului și cea
furnizată de flacăra de gaze obținută prin arderea unui gaz combustibil în oxigen.
Oxigenul are rolul de a intreține arderea gazului combustibil și de a oxida metalul.Gazele
combustibile au rolul de a genera flacăra necesară încălzirii materialului. Printre acestea se
numără: hidrocarburile, acetilena (C2H2), metanul (CH4), amestecul metan-butan și
hidrogenul. Dintre aceste gaze combustibile cel mai utilizat este acetilena.
Prin tăierea termică cu flacăra oxigaz se pot tăia:
oțeluri carbon cu conținut redus de carbon;
oțeluri carbon cu conținut ridicat de carbon (cu unele precauții);
oțeluri aliate, înalt aliate, fontele, materialele neferoase (necesită unele precauții).
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 45
4.3. Analiza cordoanelor de sudură
4.3.1. Compoziția chimică medie a cusăturii și determinarea caracteristicilor
mecanice ale cusăturii
Pentru materialul de bază P275NH și materialul de adaos OK Autrod 12.24 am
calculat compoziția chimică medie a cusăturii pe straturi. Luând în calcul faptul că procedeul
de sudare este cel sub strat de flux.
În calcule nu s-au luat în considerare conținutul de sulf și fosfor din compozițiile
chimice.
1.Astfel, pentru stratul de rădăcină, considerând kmb=0.45 și kma=0.55 vom avea:
-Pentru continutul de C:
-Pentru continutul de Si:
-Pentru continutul de Mn:
Fig. 4.1. Succesiunea de tăiere la prelucrarea termică a
rosturilor
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 46
-Pentru continutul de Ni:
-Pentru continutul de Cr:
-Pentru continutul de Mo:
-Pentru contintul de Al:
-Pentru continutul de As:
-Pentru contintul de Ti:
-Pentru continutul de V:
-Pentru contintul de Ca:
-Pentru continutul de Nb:
-Pentru continutul de B:
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 47
-Pentru continutul de N:
2.Pentru primul strat de umplere al îmbinării de colț, considerând kmb=0.4 și kma=0.6,
compozițiile chimice sunt următoarele:
-Pentru continutul de C:
-Pentru continutul de Si:
-Pentru continutul de Mn:
-Pentru continutul de Ni:
-Pentru continutul de Cr:
-Pentru continutul de Mo:
-Pentru contintul de Al:
-Pentru continutul de As:
-Pentru contintul de Ti:
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 48
-Pentru continutul de V:
-Pentru contintul de Ca:
-Pentru continutul de Nb:
-Pentru continutul de B:
-Pentru continutul de N:
În scopul determinării caracteristicilor mecanice am efectuat următoarele calcule:
1)Rezistența la rupere a cordonului σ r=N/mm2
-pentru stratul de rădăcină:
-pentru straturile de umplere:
2)Alungirea la rupere a cordonului δ=%, la o temperatură T=200C
-pentru primul strat:
-pentru straturile de umplere:
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 49
3)Reziliența cordonului K=J/cm2, la o temperatură de 200C:
-pentru stratul de rădăcină:
-pentru straturile de umplere:
4)Rezistența la curgere a cordonului, σ c=N/mm2:
-pentru primul strat:
-pentru straturile de umplere:
5)Coeficientul de gâtuire relativă al cordonului, ψ=%:
-pentru stratul de rădăcină:
-pentru primul strat:
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 50
4.3.2. Duritatea maximă în ZIT
4.3.3. Determinarea caracteristicilor mecanice în ZIT
1)Duritatea ZIT-ului, HV=N/mm2:
2)Rezistența la rupere, R m=N/mm2:
3)Limita tehnică de curgere, R p:
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 51
4)Alungirea la rupere, A 5=%:
5)Gâtuirea la rupere, Z=%:
Pentru materialul de bază P355NH și materialul de adaos Kiswel k71tlf am calculat
compoziția chimică medie a cusăturii pe straturi. Luand in calcul faptul ca procedeul de
sudare este MAG cu sarma tubulara.
În calcule nu s-au luat în considerare conținutul de sulf și fosfor din compozițiile
chimice.
3.Astfel, pentru stratul de rădăcină, considerând kmb=0.45 și kma=0.55 vom avea:
-Pentru continutul de C:
-Pentru continutul de Si:
-Pentru continutul de Mn:
-Pentru continutul de Ni:
-Pentru continutul de Cr:
-Pentru continutul de Mo:
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 52
-Pentru contintul de Al:
-Pentru continutul de Sn:
-Pentru contintul de Ti:
-Pentru continutul de V:
-Pentru contintul de Cu:
-Pentru continutul de Nb:
-Pentru continutul de N:
4.Pentru primul strat de umplere al îmbinării de colț, considerând kmb=0.4 și kma=0.6,
compozițiile chimice sunt următoarele:
-Pentru continutul de C:
-Pentru continutul de Si:
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 53
-Pentru continutul de Mn:
-Pentru continutul de Ni:
-Pentru continutul de Cr:
-Pentru continutul de Mo:
-Pentru contintul de Al:
-Pentru continutul de Sn:
-Pentru contintul de Ti:
-Pentru continutul de V:
-Pentru contintul de Cu:
-Pentru continutul de Nb:
-Pentru continutul de N:
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 54
În scopul determinarii caracteristicilor mecanice am efectuat urmatoarele calcule:
6)Rezistența la rupere a cordonului σ r=N/mm2
-pentru stratul de rădăcină:
-pentru straturile de umplere:
7)Alungirea la rupere a cordonului δ=%, la o temperatură T=200C
-pentru primul strat:
-pentru straturile de umplere:
8)Reziliența cordonului K=J/cm2, la o temperatură de 200C:
-pentru stratul de rădăcină:
-pentru straturile de umplere:
9)Rezistența la curgere a cordonului, σ c=N/mm2:
-pentru primul strat:
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 55
-pentru straturile de umplere:
10)Coeficientul de gâtuire relativă al cordonului, ψ=%:
-pentru stratul de rădăcină:
-pentru primul strat:
4.4. Analiza ZIT-ului
4.4.1. Duritatea maximă în ZIT
4.4.2. Determinarea caracteristicilor mecanice în ZIT
1)Duritatea ZIT-ului, HV=N/mm2:
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 56
2)Rezistența la rupere, R m=N/mm2:
3)Limita tehnică de curgere, R p:
4)Alungirea la rupere, A 5=%:
5)Gâtuirea la rupere, Z=%:
Pentru materialul de bază P265GH și materialul de adaos ALTIG SG2 am calculat
compoziția chimică medie a cusăturii pe straturi. Luand in calcul faptul ca procedeul de
sudare este 141(TIG).
În calcule nu s-au luat în considerare conținutul de sulf și fosfor din compozițiile
chimice.
5.Astfel, pentru stratul de rădăcină, considerând kmb=0.45 și kma=0.55 vom avea:
-Pentru continutul de C:
-Pentru continutul de Si:
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 57
-Pentru continutul de Mn:
-Pentru continutul de Ni:
-Pentru continutul de Cr:
-Pentru continutul de Mo:
-Pentru contintul de Al:
-Pentru contintul de Ti:
-Pentru continutul de V:
-Pentru contintul de Cu:
-Pentru continutul de Nb:
6.Pentru primul strat de umplere al îmbinării de colț, considerând kmb=0.4 și kma=0.6,
compozițiile chimice sunt următoarele:
-Pentru continutul de C:
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 58
-Pentru continutul de Si:
-Pentru continutul de Mn:
-Pentru continutul de Ni:
-Pentru continutul de Cr:
-Pentru continutul de Mo:
-Pentru contintul de Al:
-Pentru contintul de Ti:
-Pentru continutul de V:
-Pentru contintul de Cu:
-Pentru continutul de Nb:
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 59
În scopul determinării caracteristicilor mecanice am efectuat următoarele calcule:
11)Rezistența la rupere a cordonului σ r=N/mm2
-pentru stratul de rădăcină:
-pentru straturile de umplere:
12)Alungirea la rupere a cordonului δ=%, la o temperatură T=200C
-pentru primul strat:
-pentru straturile de umplere:
13)Reziliența cordonului K=J/cm2, la o temperatură de 200C:
-pentru stratul de rădăcină:
-pentru straturile de umplere:
14)Rezistența la curgere a cordonului, σ c=N/mm2:
-pentru primul strat:
-pentru straturile de umplere:
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 60
15)Coeficientul de gâtuire relativă al cordonului, ψ=%:
-pentru stratul de rădăcină:
-pentru primul strat:
4.4. Analiza ZIT-ului
4.4.1. Duritatea maximă în ZIT
4.4.2. Determinarea caracteristicilor mecanice în ZIT
1.Duritatea ZIT-ului, HV=N/mm2:
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 61
2.Rezistența la rupere, R m=N/mm2:
3.Limita tehnică de curgere, R p:
4.Alungirea la rupere, A 5=%:
5.Gâtuirea la rupere, Z=%:
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 62
Capitolul 5. Alegerea echipamentelor de sudare
Clasificarea echipamentelor pentru sudare poate fi făcută după mai multe criterii:
1.După scopul urmărit prin procesul de sudare urmărit:
– Echipamente pentru sudare de îmbinare, care realizează unirea prin sudare a
păr ilor unor piese sau a mai multor piese;ț
-Echipamente pentru sudarea de încărcare, cu ajutorul cărora se depune un strat de
metal de adaos pe suprafa a unei piese; ț
2.După modul de desfă urare a procesului de sudare: ș
– echipamente pentru sudare prin topire;
– echipamente pentru sudarea prin presiune;
– echipamente pentru sudarea prin topire i presiune(mixtă). ș
3.După modul de executare a sudării:
– echipamente pentru sudarea manuală;
– echipamente pentru sudare semimecanizată;
– echipamente pentru sudare mecanizată;
– echipamente pentru sudarea automată.
Prin sursă pentru sudare cu arc electric se în elege un echipament pentru sudare cu arc ț
electric care furnizează i controlează energia electrică necesară alimentării arcului. ș
Clasificarea surselor pentru sudarea cu arc electric, clasificarea se face după mai
multe criterii:
1. După felul curentului debitat există:
Surse de curent alternativ:
-surse de tip transformatoare (de construc ie specială); ț
-grup convertizor care ste un ansamblu format dintr-un generator de c.a. pentru sudare
cuplat mecanic cu un motor electric de antrenare.
Surse de curent continuu (CC):
-grup convertizor,
-redresor,
-grup electrogen.
Surse mixte (CA/CC):
-redresoare(comandate sau necomandate);
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 63
-invertoare.
2.După forma energiei primare distingem:
surse ac ionate cu energie electrică(transformator,redresor,convertizor); ț
surse ac ionate cu energie mecanică(grup electrogen). ț
3.După forma caracteristicii externe sunt:
sursă cu caracteristică coborâtoare,la care tensiunea scade mult cu cre terea ș
curentului;
sursă cu caracteristică rigidă,la care tensiunea rămâne aproape constantă la varia ia ț
curentului;
sursă cu caracteristică reglabilă ,caracteristica poate fi reglată în intervalul
caracteristică rigidă –coborâtoare.
În scopul realizării sudurilor prin procedeul 136 (cunoscut i ca STG), am folosit ș
echipamentul XM 403S, sursă de sudură, de curent continuu, trifazată, tip redresor , cu
reglaj în trepte a tensiunii arcului , destinată sudării MIG-MAG, pentru toate categoriile de
lucrări, în regimuri medii i grele de lucru , utilizabilă atât în spa ii închise, cât i în exterior. ș ț ș
Pentru sudarea materialelor din : o el carbon i slab aliat , otel inoxidabil , aluminiu , etc. ț ș
Aceasta este prevazută cu:
• Afi aj digital al parametrilor de sudare ob inu i : intensitate curent , tensiune arc. ș ț ț
• Comutatoare (reglaj brut /reglaj fin) pentru alegerea treptei de putere.
• 2 trepte de inductan ă, pentru a putea opta între o inductan ă mare ce produce o baie ț ț
mare a metalului topit i pu ini stropi, sau o inductan ă mică ce va produce un arc zgomotos i ș ț ț ș
concentrat, cu pătrundere mai mare.
• Priza pentru setul de conectare dintre sursă i dispozitivul de avans. ș
• Circuit de alimentare i răcire cu gaz a pistolului de sudare. ș
• Pivot pentru montarea dispozitivului de avans.
• Ventilator încorporat pentru răcirea sursei i protec ie automată la suprasarcină cu ș ț
indicator luminos.
• Ro i pentru deplasare. ț
• Platformă pentru butelia de gaz i lan de asigurare. ș ț
În componen a echipamentului intră : ț
Aparat (sursă) sudare Mig-Mag XTM 403 (XTM403SN);
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 64
Cablu de alimentare – 3,0 m;
Cablu de masă 50 mm2 de 4 m cu cle te de masă 400 A i conector 35-50 mm ș ș2;
Suport pentru butelia de gaz i lan pentru asigurarea acesteia; ș ț
Ro i pentru deplasarea sursei;ț
Dispozitiv avans sârmă cu role de alimentare a sârmei Ø 1,0-1,2 mm;
2 role avans Ø 0,8-1,0 mm, 2 sigurante, 1 colier;
Set conectare (sursa-dispozitiv avans) , 400 A – 5 m;
Pistol sudare MIG-MAG 360 – 5 m PRO (PRO3600-50ER) , răcit cu gaz, 300 A;
Adaptor pentru rola de sârmă (suport);
Figura 5.1.
Pentru sudarea prin procedeul WIG, echipamentul de sudare pe care l-am ales face parte
din seria T-Pro de la Sudometal, aceasta reprezintă sudarea TIG specializată, care ob ine ț
rezultate de calitate superioară la nivel industrial. Valorile interne obtinute sunt foarte bune.
Invertorul cu tehnologie de ultimă oră folosit de seria T, asigură platforma tehnică ideală i ș
atinge noi culmi de progres tehnologic în T-Pro: acest model este un sistem TIP mobil
complet pentru activitate.
Caracteristicile aparatului T-Pro sunt:
Caracteristici excelente de sudare TIG;
Func ionalitate completă, profesională, TIG; ț
Interiorul ITC permite utilizarea Pistole ilor de sudare standard precum i a ț ș
tehnologiei de ultimă oră TIG, complet digitală, a Pistole ilor incluzând telecomanda ț
Powermaster;
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 65
Baza de date expert SmartBase reglează parametrii pentru condi ii optime ale arcului ț
electric;
Eficien ă înaltă i consum scăzut de energie datorită celor mai moderne componente ț ș
electronice industriale i tehnologiei de pornire a ventilatorului la cerere; ș
Răcire cu gaz sau cu lichid;
Impuls i impuls rapid până la 2 kHz; ș
Func iune de reglare a intervalului de sudare, la sudarea in puncte a tablei sub iri; ț ț
Memorie opera ii Tiptronic pentru până la 100 opera ii de sudare; ț ț
Figura. 5.2.
Sudarea cu arc electric sub strat de flux (SAW) este o metodă de sudură extrem de
eficienta. În vederea ob inerii cusăturilor sudate prin acest procedeu am apelat la o sursă i ț ș
tractora de la firma Miller, după cum am prezentat mai jos: ș
Sursă sudura sub strat de flux Miller Subarc 1250 DC, sursă sudură în curent continuu
DC multiproces cu performan e excelente. Reglaj digital intern al tensiunii – permite ț
operatorului sa ajusteze tensiunea de sudură înainte de amorsare. Hot Start ajută la amorsarea
electrozilor. Compensarea tensiunii de alimentare men ine amperaj de sudură constant chiar i ț ș
atunci cand sunt fluctua ii de +-10% în alimentare. ț
Aceasta prezintă:
Protec ie termică intergrată; ț
Două ie iri 115V 15A pentru accesorii; ș
Conexiune universală Miller 14 pini;
Ampermetru i voltmetru digital. ș
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 66
Figura 5.3.
În ceea ce prive te tractora ul de sudare, acesta este Tractor sudură sub strat de flux Miller ș ș
MT 1500, construc ie robustă pentru fiabilitate maximă i u or de folosit. Disponibil cu panou ț ș ș
de comandă analogic HDC 1500A sau digital HDC 1500DX. Trac iune pe lan integrală pe ț ț
toate 4 ro i ,ro i cauciucate pentru o manevrabilitate i fiabilitate crescută. Are ambreiaj cu ț ț ș
ac ionare la mana.ț
Specifica ii tehnice: ț
Viteza sârmei : 51-1016 cm/min;
Diamentru sârmei : 2,4-5,6mm;
Înclina ia maximă : 30 grade; ț
Tensiune de mers în gol : 115V;
Greutate maximă sârmă : 27kg;
Viteza de deplasare tractor : 10-168 cm/min;
Dimensiuni : 1102 x 903 mm.
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 67
Figura 5.4.
Capitolul 6. Controlul produsului după sudare
6.1. Prezentarea metodelor de control nedistructiv i a tipurilor de defecte ș
Controlul nedistructiv reprezintă modalitatea de control a rezisten ei unei structuri, ț
piese, ansamblu etc. fără a fi necesară demontarea ori distrugerea acesteia. Acesta este un
ansamblu de metode ce permite caracterizarea stării de integritate a pieselor, structurilor
industriale, fără a le degrada, fie în decursul produc iei, fie pe parcursul utilizării prin ț
efectuarea de teste nedistructive în mod regulat pentru a detecta defecte ce prin alte metode
este fie mai dificil, fie mai costisitor.
Domeniile de aplicare ale controlului nedestructiv sunt cele mai diverse sectoare ale
industriei:
industria automobilelor (diferite piese);
industria navală (controlul corpului navei i a structurilor sudate); ș
conducte îngropate sau submerse sub apă supuse coroziunii;
platforme marine;
aeronautică (aripile avioanelor, diferite piese de motor, etc);
industria energetică (reactoare, turbine, cazane de încălzire, tubulatură, etc);
industria aerospa ială i militară; ț ș
arheologie;
structuri feroviare;
industria petrochimică;
construc ii de ma ini (piese turnate sau forjate, ansamble i subansamble); ț ș ș
Se poate afirma că metodele NDT se aplică în toate sectoarele de produc ie. ț
Metodele de control nedistructiv sunt prezentate mai jos:
Controlul cu radia ii penetrante pune în eviden ă aproape toate tipurile de defecte din ț ț
îmbinările sudate. Poate furniza în mod suplimentar indica ii asupra integrită ii ț ț
pieselor montate i asupra varia iilor de grosime. Poate fi aplicat atât cu instala ii fixe ș ț ț
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 68
i semimobile cât i cu ajutorul instala iilor mobile în condi ii de antier. Se poateș ș ț ț ș
utiliza la majoritatea materialelor.
Controlul cu ultrasunete pune în eviden ă toate tipurile de defecte interne ale ț
îmbinărilor sudate. Metoda ultrasonică poate fi folosită i pentru determinări de ș
grosimi de pere i i de straturi depuse. Se poate aplica la toate metalele i la ț ș ș
materialele nemetalice. Având o penetrabilitate deosebit, ultrasunetele permit controlul
sec iunilor foarte mari. Limitările în aplicare sunt determinate numai de structurileț
grosolane i cu înalt grad de eterogenitate. Aparatele fiind u oare, portabile i ș ș ș
autonome, metoda poate fi utilizată cu rezultate deosebite i în condi ii de antier. ș ț ș
Rezultatul controlului este imediat i sigur, putând identifica cu precizie locul , ș
mărimea i adâncimea defectelor. Datorită sensibilită ii ridicate a metodei se pot ș ț
identifica defecte de dimensiuni mici (sub 1 mm), respectiv fisuri fine, care nu pot fi
eviden iate radiografic. Din punct de vedere economic controlul cu ultrasunete este ț
mult mai ieftin și mai productiv decât controlul cu radiații penetrante, dacă numărul de
defecte nu depășeste o anumită limită. Operațiile de control și interpretare a
rezultatelor reclamă personal cu o înaltă conștiinciozitate și competență.
Control cu lichide penetrante se referă la condițiile tehnice pentru efectuarea
controlului nedistructiv în vederea identificării defectelor de suprafață(fisuri, exfolieri,
pori) se poate aplica practic la orice material, formă și dimensiuni de piesă în condiții
de hală sau șantier pe suprafețe uscate la temperaturi de peste 10,150 C. Metoda este
productivă, ieftină, ușor de folosit, se pretează și la controlul pe suprafețe mari.
Rezultatele sunt concludente, imediate și foarte ușor de interpretat. Controlul constă în
aplicarea pe suprafața sudurii a unui lichid penetrant care pătrunde în discontinuitățile
existente, punându-le în evidență prin contrast după aplicarea unui developant.
Aplicarea developantului se realizează după îndepărtarea prealabilă a excesului de
penetrant.
Controlul vizual constă în aprecierea calității îmbinărilor sudate pe baza controlului
vizual se face conform cu planurile avizate. Cusătura sudată nu trebuie sa prezinte
cratere neumplute, neregularități, șanțuri marginale, pori la suprafața, fisuri,
microfisuri sau alți concentratori de tensiune la marginea sa. Zona din imediata
apropiere a cusăturii trebuie sa fie curată, lipsită de ciupituri, urme de suduri de
prindere provenite de la alte operații din cursul montajului. Controlul se efectuează cu
ochiul liber sau cu aparate uzuale de mărit cum sunt lupele și microscoapele portative.
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 69
Controlul cu pulberi magnetice se încadrează în categoria tipurilor de control
nedistructive și este folosit pentru detectarea eventualelor defecte din îmbinările
sudate, deschise la suprafață sau amplasate în imediată apropiere de suprafața
examinată. Metoda este limitată deoarece se aplică numai la materiale feromagnetice;
se bazează pe diferența de permeabilitate magnetică dintre metalul fără defecte și locul
defect. Liniile de flux magnetic ocolesc discontinuitățile care au permeabilitate
magnetică redusă și se concentrează conturând defectul. Pulberea magnetică depusă
pe suprafața piesei indică locul, forma și dimensiunea aproximativă a defectului.
Pentru a putea realiza controlul postsudare al separatorului de abur am avut în vedere
tipul sudurilor, dar i posibilitatea efectuării controlului, economicitatea etc. În consecin ă, ș ț
controlul s-a efectuat astfel:
Pentru sudurile principale, respectiv T1.1. – T1.7, T2.1. – T2.10, respectiv T3.1. –
T3.4 am ales ca metode de control cea cu ultrasunete (pentru verificarea posibilelor
defecte volumice), iar ca metoda de control de suprafata metoda cu pulberi penetrante.
Pentru toate celelalte suduri se va efectua doar control de suprafata, respectiv cel cu
pulberi penetrante.
Într-o accepțiune generală, prin defect se înțelege orice abatere de la prescripțiile de
calitate ale documentației de execuție a unui produs, putându-se referi atât la continuitate, cât
și la formă, dimensiuni, aspect și chiar structură. Deoarece natura defectelor este condiționată
de procedeele de sudare aplicate, defectele pot fi grupate în două mari categorii: defecte
specifice îmbinărilor sudate prin topire și defecte specifice îmbinărilor sudate prin presiune.
Alte procedee de sudare nu generează de regulă tipuri de defecte care să difere substanțial de
aceste două categorii. În funcție de felul defectelor, acestea se pot grupa conform tabelului
următor:
Tabel 6.1.1.
Grupa Felul defectului Modul de control
Defecte de pregătire și
asambalereUnghiul, deschiderea și rădăcina
rostului necorespunzătoare.
Denivelarea marginilor. Impurități pe
marginile de sudat ale pieselor.Controlul vizual; control
prin măsurători cu șublerul și cu
șabloane.
Abateri de la forma
geometrică și dimensiuni a
cusăturiiCusătura neuniformă. Îngroșarea
și convexitatea excesivă. Racordarea
necorespunzătoare a sudurii.Controlul vizual; control
prin măsurători cu șublerul și cu
șabloane.
Defecte exterioare Fisuri, pori. Control vizual cu lupa,
control cu lichide penetrante,
control cu radiații penetrante.
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 70
Revărsări de metal de adaos la
marginea cusăturii.Control vizual, control cu
radiații penetrante sau control cu
ultrasunete. Control prin
măsurători cu șublerul.
Stropi de metal de adaos sau de
wolfram. Cratere în cusătură (la
schimbarea electrodului)Examinare vizuală.
Defecte interioareGoluri (sufluri, pori, retasuri).
Lipsa de topire, pătrundere. Fisuri sau
microfisuri.Examinare cu radiații
penetrante, control cu ultrasunete
sau prin metode magnetice.
Abateri de la compoziția
chimică- Analiza chimică.
Nerealizarea
caracteristicilor mecanice și
tehnologice-Încercări mecanice și
măsurarea durității.
6.2. Avantaje ale controlului nedistructiv
Prin dezvoltarea fără precedent a industriei în perioada ultimilor ani, cu accent pe
diversificarea produselor precum și prin intensificarea preocupării pentru realizarea unor
produse și construcții sudate de dimensiuni mari, cum sunt: navele petrolierele și
mineralierele, platformele de foraj marin, instalațiile termoenergetice, vase de presiune pentru
centrale nucleare, coloane chimice, poduri, s-a ajuns la situația în care controlul calității
produselor reprezintă una din fazele esențiale ale fabricării. Importanța controlului a crescut și
crește pe măsura dezvoltării științei și tehnicii.
Principalele avantaje ale controlului nedistructiv al produselor sudate sunt:
reducerea duratei de folosire a tehnologiilor active de execuție;
mărirea productivității si ritmicității muncii;
preîntâmpinarea pierderilor în producție și în exploatare, prin eliminarea în faze
timpurii de execuție a semifabricatelor și pieselor necorespunzătoare și micșorarea
rebuturilor;
reducerea cheltuielilor de exploatare și întreținere;
îmbunătățirea calității produselor, prin mărirea gardului de detectabilitate a defectelor
și a preciziei controlului;
mărirea durabilității și fiabilității de funcționare a produselor;
creșterea gradului de siguranță a exploatării;
argumentarea capacității portante a pieselor, reducerea coeficienților de siguranță în
proiectare și pe această cale reducerea de materiale;
micșorarea gardului de risc și evitarea pierderilor provenite din avarii;
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 71
strângerea de informații care nu pot fi obținute prin alte metode, reducerea
cheltuielilor pentru încercări de anvergură pe produse;
îmbunătățirea condițiilor de muncă;
satisfacerea pretențiilor consumatorilor;
securitate socială;
protecția mediului.
Volumul de control și prevederile normelor de control trebuie să fie astfel stabilite încât
cheltuielile totale pentru acoperirea controlului și prevenirea pierderilor în procesul de
producție, pe de o parte, și pentru lichidarea consecințelor unei eventuale avarii, pe de altă
parte, să fie minime.
6.4. Defecte ale îmbinărilor sudate
Prin defect de înțelege orice abatere de la prescripțiile de calitate ale documentației de
execuție a unui produs, putându-se referi atât la continuitate, cât și la formă, dimensiuni,
aspect și chiar structură.
După modul de localizare, defectele îmbinărilor sudate prin topire se clasifică în
defecte interne care apar de seama fenomenelor chimice, metalurgice, termice, hidrodinamice,
prezente în procesul formării, cristalizării și răcirii băii de sudură și a îmbinării în anasamblu.
Din acesată categorie fac parte: fisurile la cald și fisurile la rece, incluziunile nemetalice, pori,
abateri de la valorile caracteristicilor mecanice și în defecte de formă și suprafață cum ar fi:
nepătrunderi, crestături, cratere, arsuri, strangulări, abateri dimensionale și de formă ale
cordonului de sudură. Defectele interne sunt cele cuprinse integral sau parțial de secțiunea
îmbinării.
În special defecte de formă și suprafață sunt strâns legate de tehnologia incorectă de
sudare, a stabilirii procedeelor și regimurilor de sudare, a alegerii utilajelor, a pregătirii
pieselor și așezării în vederea sudării, a calificării și conștiinciozității scăzute a sudorului.
I.Defecte interne
Fisura – se simbolizează cu litera E și este considerată cel mai periculos defect al
îmbinărilor sudate. Fisura se produce fie în timpul solidificării (fisură la cald), fie
după răcire (fisură la rece), datorită pierderii locale a plasticității ca urmare a
fragilizării materialului în special prin hidrogenare, în cursul răcirii sau a tratamentului
termic. Fisura poate fi însă generată și ca urmare a nivelului ridicat de tensiuni interne
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 72
de întindere, precum și datorită unor constituienți duri, instabili, cu coeficienți de
dilatare (contracție) sensibil diferiți de cei ai matricii structurale de bază.
În conformitate cu documentația tehnică folosită ( SR EN 25817 ) și in acord cu clasa de
calitate utilizată pentru realizarea produsului, fisurile sunt nepermise.
Fisurile la cald sunt fisuri care apar în timpul cristalizării, apariția fisurilor fiind legată de
crearea unui film lichid intergranular supus acțiunii tensiunilor proprii, rezultate mai ales din
contracția la răcire. La sudare, fisurarea la cald se poate produce în cusătură sau în porțiunea
din ZIT unde are loc topirea unor faze.
Fisurile la rece se produc la răcirea sudurilor la temperaturi sub 2000C, dar cel mai adesea
la răciri sub 200C. Ele pot avea caracter întârziat și pot să apară la câteva ore sau zile de la
terminarea sudării. Fisurile se localizează cel mai des în zona de influență termo-mecanică.
Fisurile prin destrămare lamelară sunt defecte care apar în zonele influențate termic la
suduri din table laminate cu grosime mare (peste 15 mm), solicitate pe direcția grosimii
materialului. Cauza destrămării lamelare o constituie anizotropia laminatelor, determinată de
procesul de laminare și de cantitatea de incluziuni din șirurile de laminare. Influența cea mai
nocivă în acest sens o are sulful.
Fisurile la reîncălzire (fisuri de detensionare) se explică prin deformarea și apoi ruperea
stratului intergranular, ca urmare a procesului de relaxare a tensiunilor proprii în cazul unei
încălziri a materialului. O contribuție însemnată o are prezența în structură a austenitei
reziduale. Fisurarea se produce, de obicei la temperaturi de 500…6000C.
Parametrii geometrici de caracterizare ai fisurii sunt: lungimea, adâncimea, înclinația față
de axa îmbinării și volumul care delimitează zona de extindere a unei rețele de fisuri
ramificate.
Fisurile pot fi clasificate atât după direcția de propagare în raport cu axa îmbinării, cât
și după zona de localizare. Din punct de vedere al direcției de propagare, fisurile pot fi:
-longitudinale, simbol Ea (Fig. 6.4. a);
– transversale, simbol Eb (Fig. 6.4. b);
-ramificate sau în rețea, simbol Ec (Fig. 6.4. c);
-stelare (Fig. 6.4. d).
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 73
Figura 6.4.
Fisurile pot fi generate și de tensiuni interne provocate între dentritele cristalizate sub un
unghi mic, ca o consecință a unei forme de rost neadecvate (Fig. 6.5.), precum și de tensiuni
interne produse prin comprimarea pieselor în cazul sudării pieselor cu rost insuficient (Fig.
6.6.).
Figura 6.5. Figura 6.6.
Lipsa de topire – se simbolizează cu litera C. Lipsa de topire este rezultatul
amestecului necorespunzător dintre metalul topit din sârmă și metalul de bază, datorită
fuziunii incomplete a acestuia din urmă. Ca urmare în locul unei legături metalice se
realizează de fapt o suprapunere separată printr-un spațiu gazos.
Printre principalele cauze implicate în producerea lipsei de topire se menționează:
folosirea unui curent prea mic de sudare sau a unei viteze de avans prea ridicate, geometria
necorespunzătoare a rostului și un unghi insuficient, folosirea unui electrod cu diametru prea
mare, precum și accesul limitat la rost și poziția necorespunzătoare la sudare și manipulare a
electrodului. Defectul se poate produce de asemenea și în cazul existenței unor straturi de
oxizi aderenți pe suprafața rostului. După modul de localizare, lipsa de topire poate fi laterală
(Fig. 6.7. a), între straturi (Fig. 6.7. b) sau la rădăcină (Fig. 6.7. c).a b
c d
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 74
Figura 6.7.
Lipsa de pătrundere (nepătrunderea) – se simbolizează cu litera D. Defectul este
determinat de lipsa materialului de adaos dintr-o anumită zonă a secțiunii rostului.
Defectul se localizează de regulă la rădăcină în cazul sudurilor unilaterale (Fig. 6.7. a),
respectiv între rosturi în cazul sudurilor bilaterale (Fig. 6.7. b).
Cauzele producerii lipsei de pătrundere sunt, în linii mari, aceleași ca și în cazul lipsei de
topire, fiind reclamate deficiențe în ce privește corelarea grosimii electrodului cu lățimea și
forma rostului, lățimi prea mici sau dimpotrivă exagerate, unghiuri mici ale rostului; defectul
se produce mai frecvent la îmbinările circulare.
Figura 6.7.a
b
c
ah
b
bh
b
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 75
Incluziunea solidă – se simbolizează cu litera B. Se formează în procesul reacțiilor de
reducere din baia metalică prin separarea produselor de reacție în timpul solidificării.
Având temperatura de topire mai mică decât a materialului de bază, materialele
nemetalice curg înaintea arcului. Dacă viteza de răcire a băii este mai mare, ele nu au
timp să se ridice la suprafață, rămânând încorporate în cusătură. Incluziunea
nemetalică se produce în special la procedeele de sudare la care baia de protecție este
asigurată de zguri topite: la sudarea cu electrozi înveliți, sudarea sub flux și la sudarea
în baie de zgură.
Incluziunile pot fi clasificate după distribuția lor în secțiune și în lungul sudurii, precum și
după natură. Din punct de vedere al distribuției, se deosebesc incluziuni izolate, simbolizate
Ba, incluziuni aliniate simbolizate Bb, incluziuni grupate simbolizate Bd. Din punct de vedere
al naturii, incluziunile pot fi: de zgură, de flux, de adaosuri metalice, de oxizi, precum și
incluziuni metalice simbolizate Bc. Cele mai frecvente incluziuni metalice sunt cele de
wolfram în cazul sudării cu procedeu WIG și de titan în cazul sudării cu procedeu MIG.
Principalele cauze care determină acest defect în sudură sunt: vâscozitatea ridicată a
materialului de adaos, temperatura scăzută a băii de sudare, protecția insuficientă la sudarea
MIG, MAG în medii de gaze protectoare de argon și dioxid de carbon, număr prea mare de
straturi, acces necorespunzător la rost și poziție defectuoasă a electrodului, de obicei prea
înclinată și sudarea la temperaturi joase.
Combaterea defectelor de tipul incluziunilor nemetalice se face prin alegerea
corespunzătoare a materialelor de sudare, asigurării condițiilor de protecție, a parametrilor
optimi ai regimului de sudare pentru a permite eliminare lor prin decantare în zgura de
deasupra băii de sudură.
Sulfura (porul) – se simbolizează cu litera A. Se formează prin degajare de gaze, în
special de azot, hidrogen, sulf și oxigen în cursul procesului de răcire datorită
solubilității acestor elemente în masa metalică o dată cu răcirea soluției și înghețarea
lor (incluzionarea) în masa metalică în cursul solidificării. Cantitatea de gaze depinde
de raportul dintre presiunea și viteza de mișcare relativă a gazelor și viteza de formare
a germenilor de cristalizare, respectiv de viteza de cristalizare a băii. Porii apar în
timpul cristalizării primare și apar în urma degajării incomplete a gazelor din cordon.
În funcție de adâncimea la care se găsesc, porii pot fi situați în interiorul cordonului
sau ajunge la suprafața acestuia și pot fi microscopici (câțiva micrometrii) sau
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 76
macroscopici (4-6 milimetrii). În general porii sunt defecte inadmisibile în cusăturile
armăturilor, a instalațiilor care lucrează sub presiune sau de vid. În situații obișnuite
porii nu constituie defecte nepermise așa cum sunt fisurile.
Cauzele principale ale apariției porilor în sudură sunt legate de prezența hidrogenului,
azotului și oxidului de carbon, care nu se pot elimina în întregime din cauza solidificării băii
metalice. Cantitatea de gaze dezvoltate (hidrogen și azot) în baia metalică este mult mai mare
decât în faza solidă. Solubilitatea scade cu scăderea temperaturii și marchează un salt la
trecerea în starea solidă. Creșterea bruscă a cantității de gaze la apariția stării solide conduce
la imposibilitatea ca toate acestea să se elimine din faza lichidă în curs de transformare.
După formă și distribuție în secțiunea și lungimea cusăturii, suflurile pot fi de mai multe
feluri. Astfel, din punct de vedere al formei se deosebesc:
-Sufluri sferoidale:
Figura 6.8.
-Sufluri tubulare:
Figura 6.9.
-Sufluri alungite:
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 77
Figura 6.10.
Clasificând suflurile în funcție de distribuția acestora în cusătura sudată avem:
-Sufluri izolate:
Figura 6.11.
-Sufluri uniform repartizate:
Figura 6.12.
-Sufluri grupate:
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 78
Figura 6.13.
II.Defecte de suprafață:
-Arsura: reprezintă o urmă de decarburare superficială. Provoacă uneori modificări
structurale nedorite, în special în cazul aliajelor sensibile la fisurare. Se datorează
amorsării greșite a arcului sau încercărilor de amorsare și de verificare a formării
cusăturii.
-Stropi: sunt picături de metal topit aderente la metalul de bază. Uneori pot cauza
modificări locale superficiale de structură. Sunt provocați de folosirea unui curent
de sudare prea mare și a unui arc prea mare.
-Reluarea defectuoasă: reprezintă o neregularitate locală a suprafeței în locul
întreruperii arcului electric. Defectul este cauzat de o amorsare, întrerupere și
conducere a arcului electric.
-Suprafața neregulată: constă din neuniformitatea suprafeței cusăturii, sub formă de
relief pronunțat. Printre cauze se invocă: poziția inconstantă a electrodului, variația
lungimii arcului și accesul dificil.
-Subțierea: este o depunere insuficientă de metal în cusătură (fig. 6.14.). Se
caracterizează prin abaterea h1 de la grosimea nominală. Defectul se datorează
unei intensități prea mare a curentului de sudare, vitezei de avans excesive,
pendulării excesive a electrodului și numărului insuficient de straturi depuse.
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 79
Figura 6.14.
-Excesul de pătrundere: constă dintr-un surplus de metal la rădăcina îmbinării,
produs prin scurgerea metalului topit prin rost (fig. 6.15.). Defectul se datorește
următoarelor cauze: curent excesiv de sudare, utilizarea unui electrod (sârmă) prea
subțire, viteză de avans insuficientă sau rost cu lățime (deschidere) exagerată,
topire prea adâncă.
Figura 6.15.
-Îngroșarea excesivă sau supraînălțarea: reprezintă un exces de metal depus la
ultimul strat. După cum rezultă din figura 6.16., parametrii caracteristici defectului
sunt: lungimea supraînălțarea h, respectiv raportul h/s, precum și unghiul θ, format
între planul tangent la materialul de bază și planul tangent la suprafața
supraînălțării.
Figura 6.16.h1s h
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 80
-Retasura: este o cavitate produsă în interiorul sau la suprafața cusăturii în urma
contracției metalului la solidificarea eterogenă a dăii datorită modificărilor locale
de volum.
Figura 6.17.
-Crestătura: este o adâncitură dispusă longitudinal de-a lungul cusăturii sau între
rânduri, fiind cauzată de topirea (arderea) excesivă a marginii rostului. Crestătura
poate fi continuă (Fig. 6.18. a) sau intermitentă (Fig. 6.18. b) localizată mai ales la
suprafață, uneori însă și la rădăcină.
Figura 6.18.a b
a b
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 81
Cap. 7 Considerații teoretice privind tensiunile interne și deformațiile
7.1. Generalități
Se numesc tensiuni proprii, interne sau remanente, tensiunile care există în corp cu
toate că nu există forțe exterioare. Tensiunile proprii pot fi clasificate în funcție de volumul în
care se echilibrează și în funcție de orientarea lor în spațiu.
În funcție de cauzele care le provoacă pot fi:
termice (temporare);
inițiale (de monaj);
remanenete (raman dupa eliminarea cauzelor).
În funcție de volumul în care se echilibrează pot fi:
de ordinul 1 – se echilibrează în volume mari;
de ordinul 2 – se echilibrează în volume microscopice;
de ordinul 3 – se echilibrează în volume ultramicroscopice.
În funcție de orientarea în spațiu pot fi:
moniaxiale;
biaxiale (în plan);
triaxiale (în spațiu).
La sudarea prin topire apare un pronunțat fenomen de încălzire neuniformă a
elementelor îmbinării din cauza particularităților sursei termice și schemei de transmitere a
căldurii, a naturii și caracteristicilor termofizice ale metalului de bază și în foarte mare masură
a tehnologiei și regimurilor de sudare utilizate.
Modificarea formei sau a dimensiunilor unui corp sub acțiunea unei forțe exterioare se
numește deformație. Dacă după înlăturarea forței corpul își recapătă forma avută înainte,
deformația se numește elastică, iar în cazul în care corpul nu își recapătă forma, deformația
este plastică sau permanentă. Deformațiile permanente se produc de obicei la aplicarea unei
forțe exerioare foarte mari sau acționând asupra unui corp cu plasticitate mare.
La încălzirea și răcirea neuniformă a corpurilor apar de asemenea deformații, numite
deformații termice. La încălzire, piesele își măresc volumul în funcție de temperatura la care
au fost încălzite și de coeficientul de dilatare al materialului respectiv. Dilatarea are loc în
toate direcțiile, astfel că volumul pieselor încălzite crește. La răcire are loc fenomenul invers,
de contracție, când piesa recapătă dimensiunile inițiale.
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 82
La sudarea unei plăci cu un cordon de sudura pe mijloc piesa este supusă acțiunii
câmpului termic (este cazul sudării cu sursă punctiformă care se deplasează cu viteza mare).
Încălzirea la temperatura maximă are loc în axa cordonului și scade exponențial după
direcții perpendiculare, fiind minimă la margini.
Datorită încălzirii peste o anumită temperatură (550-6000C în cazul oțelurilor),
rezistența la curgere scade foarte mult, prezența tensiunilor interne provocând deformații
permanente. Din această cauză pe o anumită lațime b1, pe care temperatura a fost superioară
temperaturii de 550-6000C, apare scurtarea plăcii din cauza tensiunilor de compresiune care
se produc în perioada de încălzire.
Marginile fiind legate rigid de cusătură, la răcire ele caută să nu cedeze contracției,
astfel că după sudare, cusătura contractată este supusă unor tensiuni de întindere din partea
marginilor care mențin pe cât posibil lungimea inițială. Efectul de contracție este însă foarte
puternic, cusătura se scurtează, asfel apar tensiuni de contracție. La răcire, partea centrală, în
care s-au produs deformații permanente, tinde să se scurteze față de lungimea inițială.
Interacțiunea zonei centrale cu zonele laterale în care deformațiile n-au depășit limita de
elasticitate, împiedică deformarea liberă de scurtare a zonei mijlocii. Apar din aceasta cauză
deformații de întindere în partea centrală și de compresiune în cele laterale.
Mărimea deformațiilor la sudare este influențată de conductibilitatea termică a
metalului. Cu cât aceasta este mai mare, adică cu cât căldura trece mai ușor prin metal, cu atât
disiparea fluxului de căldură este mai uniformă pe secțiune și deci deformațiile vor fi mai
mici.
Tensiunile termice din piesele sudate se produc fără acțiunea unei forțe exterioare.
Aceste tensiuni se numesc interne sau proprii. În volumul piesei, aceste tensiuni sunt
echilibrate. Pe linia de sudură, în schimb, cât și în zonele învecinate, aceste tensiuni sunt
foarte mari, iar dacă pe linia de sudură ele sunt de întindere, în zona învecinată se formează
tensiuni de compresiune, pentru echilibrare. Cele mai mari valori sunt pe linia de sudură,
acestea descresc pe măsură ce locul este mai îndepărtat de această linie.
O mare influență asupra valorilor tensiunile interne o are viteza de sudare. Cu cât
viteza de sudare este mai mare, cu atât tensiunile sunt mai mici, deoarece în acest mod
contracția cusăturilor este mai puțin frânată decât în cazul în care cusătura se execută cu o
viteză mică de sudare.
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 83
7.2. Cauzele producerii tensiunilor și deformațiilor la sudare
În ceea ce privește posibilele cauze ale apariției tensiunilor interne și a deformațiilor la
sudare, se pot prezenta următoarele:
1.Încălzirea neuniformă a metalului – tensiunile interne apar numai în cazul în care
dilatarea și contracția liberă a piesei sunt frânate. De obicei, aceasta se produce la
sudare, unde din cauza încălzirii neuniforme, porțiunile din vecinătatea zonei de
sudură rămân mai reci și se dilată mai puțin. Acțiunea unei surse concentrate de
căldură, care încălzește neuniform metalul, fiind deplasată în lungul cusăturii, este
cauza principală a formării tensiunilor interne și a deformațiilor la sudare.
2.Contracția metalului depus – contracția piesei are loc nu numai în direcție
longitudinală față de cusătură, cât și în direcție transversală. După racire, sudura
contractându-se și în această direcție, lungimea piselor sudate se scurtează și
transversal. Contracția se produce și în grosimea sudurii, însă această contracție nu
prezintă importanță, deoarece cusătura are întotdeauna o grosime mai mare decât a
componentelor ce se sudează. De asemenea, această contracție fiind complet liberă
influențează numai asupra cristalizării metalului depus. În cazul grosimilor mari și
această contracție devine deosebit de importantă, deoarece produce tensiuni interne în
spațiu și nu permite ca metalul să se deformeze plastic. Tensiunile produse de
contracții cresc atât timp cât metalul este plastic. În caz contrar, în locurile mai puțin
rezistente piesa se poate deforma sau chiar crăpa.
3.Modificarea structurii metalului depus – prin modificarea structurii metalului se
produce modificarea dimensiunilor și a așezării grăunților. Ca urmare, volumul
metalului se modifică, ceea ce duce la apariția tensiunilor. Tensiunile care apar în
urma modificării structurii metalului au o importanță practică numai la sudarea
oțelurilor cu conținut mare de carbon și a celor aliate, care sunt călibile. Șa sudarea
oțelului carbon obișnuit, cu conținut mic de carbon, necălibil, tensiunile apărute în
urma modificării structurale a metalului sunt neglijabile și nu se iau în considerare la
calcului construcțiilor sudate.
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 84
7.3. Măsuri pentru reducerea tensiunilor și deformațiilor la sudare
Măsurile pentru evitarea sau reducerea tensiunilor interne și a deformațiilor la sudare
se bazează pe observațiile ce decurg din cauzele care au influență preponderentă în
mecanismul producerii deformațiilor.
Influența regimului de sudare asupra tensiunilor și deformațiilor la sudare. Procedeul
de sudare utilizat pentru realizarea unei anumite structuri se alege în funcție de tipul acesteia,
metalul de bază utilizat, seria de fabricație etc. Regimul de sudare se stabilește în funcție de
procedeul ales, a elementelor geometrice ale structurii sudate, în special grosimea pieselor
componentelor, natura metalului de bază și comportarea lui la sudare.
Aprecierea regimului de sudare se face cu ajutorul noțiunii de energie liniară la sudare
care caracterizează modul de aplicare și transmiterea căldurii asupra piesei de sudat.
Sudarea elementelor cu grosimi mari este avantajos să se facă utilizând energii liniare
ridicate, însă aceasta provoacă tensiuni și deformații puternice. Adesea în aceste cazuri se
recurge la cordoane cu secțiune mai mică cu utilizarea unor energii liniare mai mici, secțiunea
totală a cordonului realizându-se în mai multe straturi.
Influența configurației și a dimensiunilor cordonului de sudură se manifestă în mod
direct asupra tensiunilor și deformațiilor. Modul de pregătire a marginilor influențează asupra
deformațiilor. Cea mai avantajoasă situație este oferită de îmbinarea cap la cap fără teșirea
marginilor sau cu o teșire simetrică (în X sau 2U). Cea mai avantajoasă este teșirea în V, la
care apar deformații unghiulare vizibile. Din acest punct de vedere rațional este ca îmbinarea
să fie realizată fără teșirea marginilor sau prin sudare pe ambele părți.
În scopul micșorării deformațiilor este necesar ca sudarea să se faca prin cordoane cu
secțiune minimă, care să satisfacă cerințele de solicitare mecanică, eventual utilizarea unor
metale de adaos cu caracteristici mecanice ridicate pentru a oferi rezistența necesară, la
secțiuni mici de cordon.
Succesiunea depunerii cordoanelor de sudură, prezintă o importanță deosebită pentru
reducerea tensiunilor și deformațiilor. Ordinea și succesiunea depinde de grosimea pieselor și
lungimea cusăturilor. În cazul cusăturilor scurte (până în 300-400 mm) sudarea se face de la
un cap la celalalt, in cazul cusaturilor cu lungime medie (400-1200 mm) sudarea se face de la
mijloc spre capete, iar la cele lungi pe secțiuni de 200-350 mm.
Fixarea pieselor în vederea sudării reprezintă o importantă măsură tehnologică pentru
eliminarea deformațiilor îmbinărilor sudate. Fixarea elementelor structurii metalice se face cu
ajutorul dispozitivelor (universale sau speciale) care asigură pe de o parte poziția reciprocă
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 85
corectă a acestora, iar pe de alta parte împiedica deformarea în timpul sudarii datorită
construcției rigide a dispozitivelor. În același scop se poate utiliza prinderea pentru rigidizare
pe placi masive, cu nervuri etc.
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 86
Capitolul 8. Welding Procedure Specifications (W.P.S.)
Welding procedure specifications sau WPS reprezintă o succesiune specifică de
acțiuni care trebuie să fie urmate în cazul execuției unei suduri. Ele conțin referiri la materiale
(de bază și adaos), pregătirea lor, metoda de sudare, controlul sudurii, tratamentul termic
înainte și postsudare sudare, echipamentele care trebuie utilizate.
Conform SR EN 288/1/3/4-99, Specificația Procedurii de Sudare reprezintă un
document care prevede în detaliu variabilile necesare unei aplicații specifice pentru a asigura
reproductibilitatea. Acest document se întocmește pe baza Procesului verbal de calificare a
procedurii de sudare (WPAR) care cuprinde toate datele relevante despre sudare unei probe
pentru calificarea unei proceduri de sudare precum și toate rezultatele obținute în urma
examinării și încercării probelor sudate.
În vederea asigurării repetabilității, variabilele necesare unei aplicații specifice sunt
cuprinse într-un document numit specificația tehnologiei procedurii de sudare (WPS).
Specificația simplificată a procedurii de sudare adecvată pentru utilizare directă în atelierul de
sudare este instrucțiunea de lucru. Pentru fiecare îmbinare sudată trebuie să existe o
specificație a tehnologiei de sudare.
Specificația procedurii de sudare (WPS) trebuie să ofere detalii asupra modului în care
se efectuează o operație de sudare, conținând toate informațiile relevante despre lucrarea
respectivă.
Astfel, ea cuprinde date privind:
– identificarea producătorului;
– identificarea WPS;
– referirea la procesul verbal de calificare a procedurii de sudare (WPAR) sau la alte
documente necesare;
– tipul materialului de bază;
– dimensiunile materialului de bază;
– procedeul de sudare;
– forma rostului;
– poziția de sudare;
– pregatirea rostului sau a marginilor (curățarea, degresarea, calibrarea, sudarea de
prindere);
– tehnica de sudare (fără sau cu pendulare);
– poziționarea capului de sudare a electrodului și/sau sârmei de adaos;
– curățarea rădăcinii (metoda);
– protecția rădăcinii (metoda, tipul suportului);
– metalul de adaos;
– metalul de adaos – dimensiuni;
– metalul de adaos – tratament;
– parametrii electrici (tipul curentului, c.c., c.a.,curent pulsat, domeniul intensității
curentului, domeniul tensiunii arcului);
– parametrii mecanici (domeniul vitezei de sudare, domeniul vitezei de avans a sârmei
de sudare);
– temperatura de preîncălzire (dacă nu se prevede preîncălzirea, temperatura ambiantă
minim admisibilă);
– temperatura între treceri succesive;
– tratamentul termic dupa sudare.
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 87
Pe langa aceste date, specifice oricărui procedeu de sudare, specificația mai cuprinde
date caracteristice unei grupe de procedee:
• grupa 11: procedeul 111:
– lungimea metalului depus / unitatea de lungime a electrodului consumat;
• grupa 12:
– la sudarea cu mai multe arce – numărul și configurația sârmelor electrod, precum și
conexiunile electrice;
– distanța de menținere – distanța dintre duza de contact și suprafața piesei;
– flux – desemnare: clasificare, producator, marca;
– metal de adaos suplimentaer;
• grupa 13:
– gaz de protecție și debit, diametrul duzei;
– distanța de menținere (la sudarea mecanizată);
– numărul sârmelor electrod;
– viteza de avans a sârmei;
– metal de adaos suplimentar;
• grupa 14:
– diametrul și codificarea electrodului nefuzibil;
– gaz de protecție și debit, diametrul duzei;
• grupa 15:
– parametrii gazului plasmagen (tip, diametrul duzei, debit);
– tipul generatorului de plasmă;
– intensitatea curentului de plasmă;
– distanța de menținere;
Până la calificarea ei, specificația procedurii de sudare este preliminară, calificarea
procedurilor de sudare fiind reglementată prin SR EN 288. Standardul definește urmatoarele
metode de calificare a procedurilor de sudare:
– prin verificarea procedurii de sudare pe probe sudate (EN 288-3, 4);
– prin utilizarea materialelor de sudare certificate (EN 288-5);
– prin referire la experiența anterioară (EN 288-6);
– prin referire la o procedură de sudare standard (EN 288-7);
– printr-o încercare de sudare înainte de începerea fabricației (EN 288-8);
Pentru calificare, producatorul trebuie să elaboreze o specificație preliminară a
procedurii de sudare (PWPS). Aceasta trebuie să fie aplicabilă în producția curentă utilizând
experiența din producția anterioară și fondul general de cunoștințe din domeniul tehnologiei
de sudare. În continuare, această specificație se califică prin una din metodele de mai sus.
Toate tehnologiile de sudare se califică înainte de aplicarea lor în producția curentă.
Se poate califica o procedură de sudare prin referire la experiența dobândită în sudare
cu condiția să poată dovedi, printr-o documentație autentică, obiectivă și adecvată că a sudat
în mod corespunzator tipul de îmbinare și materialele în discuție.
Pentru separatorul de abur studiat am întocmit 15 WPS-uri, acestea se pot regasi în
Anexa 5. Procedurile de sudare corespund materialelor de bază și de adaos studiate, de
asemenea identificarea cordoanelor utilizată la întocmirea specificațiilor de sudare se
regăsește în harta sudurilor (Anexa 1).
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 88
Bibliografie
1.I. Giacomelli, M. Bormambet, G. Zamfirescu – „Materiale și tratamente termice
pentru produse sudate”, Ovidius University Press, Constanța 2004
2.Gh. Zgurã, D. Rãileanu, L. Scorobețiu – „Tehnologia sudãrii prin topire”, Editura
Didacticã și Pedagogicã, București, 1983
3.I.V. Safta – „Sudarea cu arcul electric”, Ed. Facla, 1977;
4.M. Bormambet, I. Peterfi – „Bazele proceselor de sudare”, Ovidius University
Press, Constanța, 2001
5.M. Bormambet, G. Zamfirescu, I. Peterfi – „Normative pentru structuri sudate”,
Ovidius University Press, Constanța, 2001
6.M. Bormambet – „Tehnologii de sudare prin topire, noțiuni de bază”, Ovidius
University Press, Constanța, 2005
7.Voicu Safta – „Controlul îmbinărilor sudate și produselor sudate”, vol. 1. Editura
Facla, Timișoara, 1984
8.Petculescu Petre – „Controlul îmbinãrilor sudate” – Constanța, 1984
9.Petculescu Petre – „Controlul îmbinãrilor și produselor sudate” – Caiet de practicã
– Ovidius University Press, Constanța, 2002
10.T. Sălăgean – „Sudarea cu arcul electric”, Ed. Facla, 1977;
11.T. Sălăgean – „ Oțeluri pentru structuri sudate”, Ed. Facla, 1974
12.V. Berinde – „Agenda sudorului”, Editura Tehnică, București, 1984
13.http://www.esabna.com/us/en/products/index.cfm?
fuseaction=home.product&productCode=410116&tab=2
14.http://kiswelusa.com/uploads/Product%20data%20sheet/FCW%20-%20Gas
%20Shielded/K-71T.pdf
15.http://www.esabna.com/us/en/products/index.cfm?
fuseaction=home.product&productCode=410116
16.http://www.saf-fro.ro/file/otherelement/pj/baghete%20wig%20saf-fro25137.pdf
17.http://sudometal.ro/echipament-sudare-xtm-403-s/c-163
18.http://sudometal.ro//uploads/atasamente/new-file_57baac351d952_1.pdf
19.http://www.scule.detop.ro/Aparate-de-sudura/Sudura-sub-strat-de-flux/Tractor-
sudura-sub-strat-de-flux-Miller-MT-1500.html
20.http://www.scule.detop.ro/Aparate-de-sudura/Sudura-sub-strat-de-flux/Sursa-
sudura-sub-strat-de-flux-Miller-Subarc-1250-DC.html
21.http://www.welding-consulting.ro/Specificatia%20sudurii.pdf
22.***STANDARDE
UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN
CONSTANȚA
FACULTATEA: I.M.I.M.
SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 89
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: SPECIALIZAREA: INGINERIA SUDĂRII PROIECT DE DIPLOMĂ Pag. 4 [628571] (ID: 628571)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.