Podstawowe wytyczne spawania rurociągów (2). MAG w osłonie

zobacz artykuł w formie pdf zobacz pdfa  zobacz pdfa       

W poprzednim wydaniu „Magazynu Instalatora” omówiłem podstawy spawania rurociągów z wysokostopowej stali nierdzewnej metodą TIG.
Metoda ta zapewnia wprawdzie najwyższą jakość połączeń wśród wykonanych metodami łukowymi, ale jej wydajność jest niestety bardzo mała. Znacznie większa wydajność charakteryzuje metodę MAG, czyli spawania półautomatycznego elektrodą topliwą w osłonie gazów aktywnych, tj. CO2, Ar+ CO2, Ar+ O2 itp.
Oczywiście trudno w kilku zdaniach scharakteryzować proces oraz technikę spawania rur, choćby z tego powodu, że w chwili obecnej na rynku dostępnych jest wiele gatunków rur o różnych średnicach, kształtach, grubościach ścianek oraz przeznaczeniu.

Przygotowanie krawędzi
Pierwszą, podstawową i niezwykle istotną czynnością jest prawidłowe przygotowanie krawędzi spawanych rur. W przypadku łączenie elementów o grubości do 3 mm nie jest konieczne ukosowanie krawędzi ciętych, a zapewnienie odpowiedniej szerokości szczeliny pomiędzy krawędziami spawanych rur jest wystarczające, aby uzyskać przetopienie na całej grubości materiału podstawowego.
Jednak gdy grubość ścianki spawanej rury jest większa niż 4 mm, wówczas w celu uzyskania przetopienia na całej grubości ścianki rury oraz prawidłowego kształtu spoiny wymagane jest ukosowanie za pomocą obróbki mechanicznej, tj. toczenie, szlifowanie lub ukosowanie za pomocą specjalnie do tego celu przeznaczonych narzędzi, bądź za pomocą obróbki termicznej, tj. cięcia palnikiem tlenowym, plazmowym lub laserowym. Niestety w krawędziach stali niestopowej ciętych tlenem lub plazmowo występuje silne utwardzenie i liczne mikropęknięcia.

Dlatego w przypadkach, w których zależy nam na wysokiej jakości i trwałości połączenia, po procesie cięcia powierzchnie te należy szlifować lub obrabiać mechanicznie na głębokość ok. 2 mm. Sposób przygotowania krawędzi rur do spawania przedstawiono na rys. 1.

Na czysto…

Kolejnym etapem poprzedzającym proces spawania jest oczyszczenie i odtłuszczenie krawędzi rur oraz ich sczepienie. Do sczepienia rur o większych średnicach spoinami sczepnymi stosowane są specjalne zaciski ustalające szerokość szczeliny oraz zapewniające osiowość rur względem siebie. Zaciski po wykonaniu sczepienia są zdejmowane i następuje spawanie. W przypadku braku zacisków rury mogą być sczepiane za pomocą odcinków prętów stanowiących dystans pomiędzy łączonymi rurami. Pręty w trakcie spawania są pojedynczo wycinane.
Długość, ilość i rozmieszczenie spoin sczepnych na obwodzie rury są zależne od jej średnicy i grubości ścianki. I tak dla średnicy 50-300 mm wykonać należy 4 spoiny sczepne, dla średnicy 350-460 mm spoin powinno być 5, a dla średnic rur powyżej 500 mm wykonać należy 8 spoin sczepnych. Warsztatowo przyjmuje się, że spoiny sczepne powinny mieć długość równą 5 grubościom ścianki rury (rys. 1b). Jeżeli spoiny sczepne mają być wycinane w trakcie wykonywania ściegu graniowego, wówczas wykonujemy je tak, aby nie uzyskać przetopienia na całej grubości i tym samym nie naruszyć krawędzi rowka spawalniczego od strony graniowej (wewnętrznej).


Jeżeli spoiny nie mają być usuwane, tylko przetapiane, wówczas musimy uzyskać przetopienie progu rowka spawalniczego, a zakończenia spoiny sczepnej szlifujemy (na ostro), tak aby uzyskać płynne przejście podczas wykonywania ściegu, rys. 1b.

W dobrej pozycji

Od pozycji spawania będzie zależała łatwość wykonania połączenia spawanego. Najłatwiej przebiega spawanie w pozycji podolnej (oznaczenie PA wg PN-EN ISO 6947), ale wykonanie spoiny obwodowej w tej pozycji jest tylko wtedy, gdy rura może być obracana. W przypadku, kiedy nie można obracać rury, a jest ona usytuowana w pozycji poziomej, spawanie odbywać się już musi we wszystkich pozycjach (PA-podolna, PB-naboczna, PC-naścienna, PD-okapowa i PE-pułapowa) i jest zdecydowanie trudniejsze. W przypadku, kiedy rura usytuowana jest pionowo, spawanie odbywa się jedynie w pozycji PC.
Gdy jest możliwość obracania rury w trakcie procesu spawania, to bardzo łatwo zaadoptować różnego rodzaju obrotniki obracające rurę ze stałą prędkością obrotową. Uchwyt spawalniczy możemy wówczas usytuować w sposób trwały, jednak nie dokładnie w najwyższym punkcie (godzina 12), a z wyprzedzeniem o ok. 10°, jak to przedstawiono na rys. 2b. Kąt pomiędzy osią uchwytu spawalniczego a płaszczyzną styczną do rury w miejscu wykonywania spoiny powinien wynosić ok. 90°. Zupełnie inaczej będzie wyglądało spawanie tej samej rury, ale bez możliwości jej obracania. Wówczas spoiny sczepne muszą być usytuowane w taki sposób, aby ani jedna z nich nie występowała w najniższym punkcie (na godzinie 6). Proces spawania rozpoczynamy mniej więcej na godzinie 7 i spawamy w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara po to, aby w pozycji pułapowej (godzina 6) proces przebiegał już w sposób stabilny. W przypadku spawania ręcznego uchwyt powinien być odchylony w kierunku przeciwnym do kierunku spawania o kąt 15-20o. W pozycji naściennej (rura ustawiona pionowo) technika wykonywania spoiny graniowej w zasadzie nie odbiega od wykonania spoiny na blasze. Ścieg graniowy wykonujemy ruchem zakosowym z przytrzymaniem uchwytu na krawędziach rur (zaleca się dłuższe przytrzymanie na krawędzi dolnej rury i krótkie na górnej). Ściegi wypełniające podczas spawania w pozycji PC (rura pionowa) oraz spawania rury obracającej się w obrotniku w pozycji poziomej wykonuje się techniką ściegu prostego bez ruchów zakosowych uchwytu. W przypadku spawania ręcznego rury w pozycji poziomej – ściegi wypełniające i lico wykonuje się techniką z ruchem zakosowym. Nasuwa się tutaj od razu kwestia powstawania podtopień w materiale podstawowym po obu stronach spoiny od strony ściegu graniowego jako często występującej niezgodności połączeń spawanych. Aby uniknąć tego typu niezgodności (wady – po przekroczeniu pewnych granicznej głębokości) należy nieco dłużej przytrzymywać uchwyt, tak aby łuk kierowany był bezpośrednio na krawędzie rur.

Rzut oka na spoinę
Po wykonaniu spoiny na całym obwodzie rury musimy umieć ocenić jej jakość. Obecność wszelakich pęknięć oraz braku przetopienia krawędzi wewnętrznej rury jest oczywiście całkowicie niedopuszczalne. Istotną rzeczą, której warto poświęcić jeszcze uwagę, jest odpowiednia geometria spoiny, a ściślej – wyciek w grani, nadlew lica spoiny (rys. 2c) i głębokość ewentualnych podtopień. Tę kwestię reguluje norma PN-EN ISO 5817:2009 „Spawanie. Złącza spawane ze stali, niklu, tytanu i ich stopów. Poziomy jakości wg niezgodności spawalniczych”.

Norma wyróżnia trzy poziomy jakości:
B – wymagania ostre,
C – wymagania pośrednie,
D – wymagania łagodne.

Wyciek w grani h1 dla poziomu jakości B wynosi: h1 Ł 1 mm + 0,2×* b1, ale maks. 3 mm, dla poziomu C h1 Ł 1 mm + 0,6×* b1, ale maks. 4 mm i D wynosi h1 Ł 1 mm + 1,0×* b1, ale maks. 5 mm.

Z kolei nadlew lica może dla poziomu jakości B wynosić h2 Ł 1 mm + 0,1×* b2, ale maks. 5 mm, dla poziomu jakości C wynosić h2 Ł 1 mm + 0,125×* b2, ale maksymalnie 7 mm i dla poziomu jakości D h2 Ł 1 mm + 0,25×* b2, ale maksymalnie 10 mm. Poziomy jakości, jakie muszą spełniać spoiny są na ogół ustalane przez projektanta instalacji, a w przypadku braku takich wymagań – w bezpośredniej relacji pomiędzy zleceniodawcą a zleceniobiorcą. Przy czym należy zachowywać zdrowy rozsądek i nie wymagać np. poziomu jakości B dla spoin w rurociągu instalacji centralnego ogrzewania pracujących w warunkach niskiego ciśnienia czy rurowych kanałach przewodowych.
dr inż. Maciej Różański

Fot. Realizacja procesu spawania metodą MAG złączy rurowych.
Rys. 1. Przygotowanie krawędzi rur przy grubości ścianki powyżej 4 mm (a) oraz wymiary i sposób zakończenia spoin sczepnych (b).
Rys. 2. Kierunek spawania półautomatycznego rury przytwierdzonej w pozycji poziomej (a), rury usytuowanej poziomo w obrotniku (b) oraz widok ogólny i makrostruktura złącza spawanego rur o średnicy f 80 i grubości ścianki 18 mm (c).


Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij