21.doc

4. Niezgodności spawalnicze i ich wpływ na wytrzymałość złącza.

Wszelkie odstępstwa od prawidłowej technologii i techniki spawania mogą być przyczyną powstania w złączach spawanych błędów, które powodują obniżenie wytrzymałości i czasu użytkowania konstrukcji spawanych.

Wg  Normy PN-EN ISO 9000 „Systemy zarządzania jakością. Podstawy i terminologia”:

·         niezgodność – to niespełnienie wymagania, czyli niespełnienie potrzeby lub oczekiwania, które zostało ustalone, przyjęte zwyczajowo lub jest obowiązkowe.

·         wada - to niespełnienie wymagania, czyli niespełnienie potrzeby lub oczekiwania, które zostało ustalone, przyjęte zwyczajowo lub jest obowiązkowe, odnoszące się do zamierzonego lub wyspecyfikowanego użytkowania.

Ze względu na wielkość niezgodności spawalniczych można je podzielić na:

·         niezgodności makroskopowe, które można zobaczyć i zidentyfikować okiem nie uzbrojonym lub przy powiększeniach w zakresie do około 30 razy i które są ujawniane powszechnie stosowanymi w praktyce przemysłowej metodami badań nieniszczących, głównie wizualnych oraz za pomocą badań niszczących metalograficznych makroskopowych ( np. braki przetopu, żużle, pęcherze, podtopienia itp),

·         niezgodności mikroskopowe, które są wykrywane metodami nieniszczącymi przy użyciu specjalnych technik (np. mikrorentgenografia), oraz metodami niszczącymi – najczęściej metalograficzne badania mikroskopowe (np. mikropęknięcia, mikropęcherze,  mikrożużle, mikroprzyklejenia, mikrowtrącenia siarki, fosforu, krzemu.

Ze względu na usytuowanie niezgodności spawalniczych w złączu spawanym rozróżnia się :

·         niezgodności zewnętrzne – występujące na powierzchniach zewnętrznych złącza

·         niezgodności wewnętrzne – zlokalizowane wewnątrz złącza spawanego

Ze względu na kształt :

·         niezgodności płaskie(szczelinowe), które tworzą ostre karby geometryczne, które nierzadko inicjują proces pękania konstrukcji spawanych (mikropęknięcia, przyklejenia oraz wąskie podtopienia),

·         niezgodności przestrzenne (trójwymiarowe), które przede wszystkim obniżają przekrój czynny złącza np. pęcherze, żużle i wtrącenia pierwiastków niemetalicznych.

Podstawą systemu klasyfikacji niezgodności spawalniczych w normie PN-EN ISO 6520-1 jest ich podział na sześć grup:

·         Grupa 1- pęknięcia,

·         Grupa 2- pustki,

·         Grupa 3- wtrącenia stałe,

·         Grupa 4- przyklejenie i brak przetopu,

·         Grupa 5- niewłaściwy kształt i wymiary,

·         Grupa 6- niezgodności spawalnicze różne,

W normie PN-EN ISO 5817 „Spawanie. Złącza spawane stali, niklu, tytanu, i ich stopów. Poziomy jakości według niezgodności spawalniczych” zostały określone trzy poziomy jakości :

              - poziom B - oznacza wymagania ostre,

              - poziom C - oznacza wymagania średnie,

              - poziom D - oznacza wymagania łagodne.

Ocena jakości złącza spawanego, prowadzona zgodnie z wymaganiami normy PN-EN ISO 5817 polega na przyporządkowaniu temu złączu jednego z trzech poziomów jakości w zależności od ujawnionych w tym złączu niezgodności spawalniczych. Porównanie tego poziomu jakości z poziomem wymaganym dla danego wyrobu/ów umożliwia podjęcie decyzji o odbiorze wykonanych (i ocenianych) złączy spawanych lub o ich naprawie.

Wytrzymałość i trwałość konstrukcji spawanych podczas eksploatacji zależy m.in. od :

·         rodzaju konstrukcji, rodzaju złącza i jego sztywności,

·         rodzaju, rozmiarów, kształtu i położenia niezgodności spawalniczych w spoinie,

·         własności materiałów podstawowych i dodatkowych,

·         zastosowanej obróbki cieplnej lub mechanicznej (odprężanie),

·         temperatury pracy konstrukcji,

·         rodzaju i poziomu obciążeń zewnętrznych

W konstrukcjach eksploatowanych przy obciążeniach stałych przyczyną awarii ustroju są najczęściej duże ubytki przekroju spowodowane niedopuszczalnymi niezgodnościami spawalniczymi w złączach spawanych.

Każde złącze spawane stanowi karb geometryczny, którego działanie spotęgowane jest zewnętrznymi i wewnętrznymi niezgodnościami spawalniczymi. W wielu przypadkach niezgodności są inicjatorem pęknięcia zmęczeniowego, a więc przyczyną utraty nośności wskutek zmęczenia.

W przypadku złączy z niezgodnościami o ich wytrzymałości decyduje ubytek przekroju spowodowany tymi niezgodnościami i własności mechaniczne materiałów dodatkowych zastosowanych do spawania. Każda niezgodność spawalnicza w postaci pęcherzy, wtrąceń żużla, braku przetopu i podstopień zmniejsza jego przekrój. Przy zmniejszeniu przekroju powyżej 10-15% dostrzega się już wyraźny spadek wytrzymałości doraźnej złącza doczołowego, a zerwanie występuje w spoinie.

Wpływ pęknięć na wytrzymałość zmęczeniową złączy jest bardzo duży. Pęknięcia stanowią najgroźniejsze niezgodności spawalnicze złączy spawanych, szczególnie, gdy wychodzą na powierzchnię złącza. Spiętrzenie naprężeń wywołane pęknięciem jest zawsze większe niż w przypadku innych niezgodności spawalniczych. Pęknięcia uznaje się za niedopuszczalne w złączu spawanym i konstrukcje, w których stwierdzono niezgodności w postaci pęknięć nie mogą być dopuszczone do eksploatacji.

1