Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 1 1 UVOD Mostovi su građevinski objekti na saobraćajnicama i služe da premoste prepreke kao što su riječni tokovi, kanali, jezera, doline, morski tjesnaci, saobraćajni putovi, i dr., tako da prolaz ispod mosta bude slobodan. Svojim impozantnim dimenzijama, skladnim oblikom i vitkim linijama postaju prepoznatljiv dio krajolika. Visokim dosezima u području graditeljstva su nezamjenljiv dio graditeljske i kulturne baštine. Povijesni razvoj građenja mostova usko je povezan sa mogućnostima korištenja različitih materijala za gradnju. Tako se u ranijoj povijesti mostogradnje izdvaja vrlo dugo razdoblje gradnje drvenih i kamenih mostova. Najstariji sačuvani su kameni mostovi od kojih su mnogi još i danas u upotrebi. Uz drvo, kamen, beton, armirani beton i čelik se ubraja u starije građevinske materijale i primjenjuje se više od 120 godina. Čelik je materijal koji ima široku primjenu, te ga se stalno poboljšava načinom proizvodnje što je rezultiralo pojavom sve kvalitetnijih vrsta čelika na tržištu. Do kraja 15. stoljeća znalo se samo za kovano željezo koje se dobivalo u malim količinama taljenjem direktno iz rude. Upotrebljavalo se najčešće za izradu alata, oružja, elemenata za spajanje i ukrasa. Lijevano željezo je prvi put upotrijebljeno kao građevinski materijal za lučni most raspona 30 m sagrađen (1777-1779) preko rijeke Severn u Engleskoj [1] koji se još i danas nalazi na spomenutoj lokaciji. Pojedini dijelovi su izliveni i međusobno spojeni spojnim elementima od kovanog željeza. Primjena lijevanog željeza je ograničena zbog relativno loših vlačnih svojstava. Poseban značaj u metalurgiji ima peć koju je Henri Cort (1784) uveo za proizvodnju kovanog željeza u većim količinama. Dobra su svojstva kovanog željeza to što ima dobra tlačna i vlačna svojstva.
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 2 Slika 1.1 Most preko rijeke Severn [1] Najveći značaj za razvoj upotrebe čelika za izgradnju mosnih konstrukcija imao je engleski inženjer Henry Bessemer (1855) pronalaskom postupka koji je omogućio dobivanje čelika u velikim količinama. Daljnji važan korak u istom pravcu učinio je Thomas (1899), koji je Bessemerov postupak prilagodio i za preradu sirovog željeza dobivenog iz ruda sa povećanim sadržajem fosfora. Postupcima Bessemera i Thomasa, kojima treba dodati ne manje značajan i Siemens-Martinov postupak za dobivanje velikih količina čelika, bili su ispunjeni svi uvjeti za najširu primjenu čelika, posebno u gradnji mostova.[1] Odabirom materijala bitno se utječe na tehničke karakteristike konstrukcije, kao i na troškove izrade i održavanja, odnosno na ukupnu cijenu izgradnje. Sve veća upotreba čelika za izradu mosnih konstrukcija dolazi sa razvojem valjaoničke proizvodnje profila i limova. Suvremena tendencija je sve veća upotreba limova radi lakšeg spajanja, olakšanja mase zavarene konstrukcije, kao i prelaska na površinske sisteme konstrukcija. Danas se za gradnju čeličnih mostova najčešće upotrebljavaju:[2] - za viseće (kabelske) čelična žica (R m 1400-1800 N/mm 2 ) i R e (1250-1400 N/mm 2 ) - za konstrukciju (R m 450-850 N/mm 2 ) i R e (350-500 N/mm 2 ) Obzirom na namjenu razlikuju se sljedeće vrste mostova: - pješački - cestovni - željeznički - akvadukti
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 3 - plinovodni - naftovodni - toplovodni i dr. mostovi. Obzirom na konstrukcijsku izvedbu i mogućnost pokretanja razlikuje se: - pokretni i (pokretanjem dijela mosta se oslobađa prolaz ispod mosta) - nepokretni mostovi. Iako su nepokretni mostovi daleko zastupljeniji u odnosu na pokretne i o njima će se u svakom slučaju više govoriti, ima situacija kada se grade i različite varijante pokretnih mostova u zavarenoj izvedbi. Na slici 1.2 se daje shematski prikaz različitih varijanti pokretnih mostova u zavarenoj izvedbi. Obzirom na izvedbu u odnosu na zapreku koju se premošćuje i položaj u tlocrtu razlikuje se: - okomiti i (koji prelaze zapreku okomito) - kosi mostovi (koji prelaze zapreku pod kutom) Obzirom na način prijenosa opterećenja razlikuje se: - lučni - gredni - okvirni - ovješeni i - viseći mostovi. Općenito se mostovi sastoje od gornjeg i donjeg dijela tzv. stroja (slika 1.3). Donji stroj služi da prenese vertikalno i horizontalno opterećenje sa gornjeg stroja na tlo a sastoji se od: - temelja, - stupova i - upornjaka.
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 4 Slika 1.2 Različite varijante konstrukcije pokretnih mostova u zavarenoj izvedbi [2]
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 5 Slika 1.3 Osnovni elementi mosta (gornji i donji stroj) sa pripadajućim dijelovima [2] Gornji stroj služi da premosti zapreku te preuzme statička i dinamička opterećenja nastala uslijed vlastite težine i opterećenja (cestovnog, željezničkog saobraćaja, temperaturnih dilatacija), a sastoji se od: - nosive konstrukcije, - kolnika, - pješačke staze, - prelaznih konstrukcija, - ležaja, - izolacije, - ograde, - odbojnika, - rasvjete i - odvodnje. Uvijek treba nastojati da se most skladno uklopi u okoliš jer je izgled mosta jedan od značajnih elemenata i ograničenja kod projektiranja i gradnje. Racionalnost se postiže optimizacijom osnovnih parametara među koje se mogu svrstati: - vrsta materijala, - statički sustav, - broj i veličina raspona, - visina nosive konstrukcije, - visina nivelete iznad tla, - vrsta upornjaka i stupova i - način temeljenja.
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 6 Obzirom na vrstu materijala od kojega su građeni razlikuju se: - kameni, - drveni, - betonski, - armirano betonski i - metalni mostovi.
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 7 2 IZBOR REPREZENTANTA ČELIČNOG MOSTA U ZAVARENOJ IZVEDBI Kao reprezentant je odabran čelični most na autocesti Zagreb Macelj, na dionici Zaprešić Jankomir. Radi se o mostu u zavarenoj izvedbi, a postavlja se preko rijeke Save. Izgled i gabaritne dimenzije spomenutog mosta prikazani su na slikama 2.1 i 2.2 2.1 TEHNIČKI OPIS MOSTA Trasa autoceste koso prelazi rijeku Savu, pa je most projektiran kao kosi objekt. Kut kosine prijelaza u osovini autoceste iznosi 30. Na dijelu korita rijeke Save za malu i srednju vodu projektirana je čelična konstrukcija mosta preko tri otvora sa rasponima 50 + 100 + 50 m. Kod ovakve dispozicije samo jedan stup nalazi se u području vode, i to već relativno blizu obale u plitkoj vodi. Konstrukcija riječnog dijela gornjeg stroja je čelična rasponska konstrukcija koja se sastoji iz dva punostjena limena nosača promjenjiva visine, međusobno povezana poprečnim nosačima, poprečnim spregovima i čeličnom ortotropnom pločom kolnika. Razmak glavnih nosača je 7,0 m, a visina hrpta glavnih nosača je promjenjiva i iznosi u sredini i na krajevima mosta 2,20 m, a iznad riječnih stupišta (SI i SII) iznosi 4,50 m. Debljina hrpta glavnih nosača iznosi od 12 mm (polje), 14 mm i 16 mm (ležaj). Donji pojasevi glavnih nosača sastoje se od pojasnih lamela širina 70 cm, a debljina 35, 50, 80 i 100 mm. Čelična konstrukcija sastoji se od čelične ortotropne ploče debljine 12 mm, koja je ukrućena uzdužnim rebrima "U" poprečnog presjeka. Ova rebra dolaze na međusobnom osnom razmaku od 55,5 cm. Poprečni nosači dolaze na razmaku maksimum od cca 4,0 m i konzolno prelaze preko glavnih nosača. Debljina hrpta je 12 mm, visina 70 cm, a visina konzolnog dijela od 70
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 8 do 30 cm. Donji pojas poprečnih nosača je debljine 15 mm i širine 25 cm. U poprečnom smjeru konstrukcija je u svakom poprečnom nosaču ukrućena poprečnim spregovima. Cjelokupna čelična konstrukcija izraditi će se iz čelika kvalitete S355J2G3 (St.52-3N), a u sukladno standardu EN DIN 10025. Konstrukcija će se izvesti u zavarenoj izvedbi, a montažni nastavci predviđeni su sa visokovrijednim pred napregnutim vijcima. Ploča kolnika će se i kod montažnih nastavaka spojiti zavarivanjem, automatskim EP postupkom. Broj montažnih nastavaka određen je u radioničkim nacrtima i iznosi 17. Proračun cjelokupne rasponske konstrukcije je proveden prema novom "Pravilniku o tehničkim normativima za određivanje veličine opterećenja mostova" od siječnja 1991. godine. U statičkom proračunu obuhvaćeni su svi nosivi elementi konstrukcije i izvršen je raspored materijala prema pokriću momentne površine, na osnovu čega je i izvršen iskaz i proračun težine čelične konstrukcije. Ukupna težina čelične rasponske konstrukcije mosta, uključujući dodatak cca 1,5% za zavarene spojeve, vijke i vezice iznosi cca 1200 tona.
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 9 Slika 2.1 Izgled i gabaritne dimenzije čelični mosta preko rijeke Save na autocesti Zagreb Macelj, na dionici Zaprešić Jankomir [3]
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 10 Slika 2.2 Fotografija čeličnog mosta preko rijeke Save na autocesti Zagreb Macelj, na dionici Zaprešić Jankomir tijekom završne faze montaže na gradilištu Predviđa se izvedba krajnjih polja čelične konstrukcije na skeli, dok se srednji raspon (100 m) čelične konstrukcije predviđa u slobodnoj montaži ili također kao i krajnji otvori na skeli. Potrebno je također izvesti AK zaštitu cjelokupne čelične konstrukcije mosta. Na čeličnom dijelu mosta kolnički zastor se sastoji iz sloja specijalnog asfaltbetona "ASFALTIC" ukupne debljine 10 mm. Izolacijski slojevi ispod asfalta kolnika su tipa "ESHA ISOTEX". Ukupna debljina asfaltnih i izolacijskih slojeva na kolniku čeličnog dijela mosta iznosi 10-15 mm. Izolacija rubnjaka i zaštitnih traka na čeličnom dijelu mosta izvodi se antikorozivnom i mehaničkom zaštitom na bazi dvokomponentnih epoksidnih smola od "ROAD COAT" materijala.
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 11 2.2 ZAHTJEVI ZA KVALITETU Zahtjevi za kvalitetu zavarenih spojeva u domaćoj mostogradnji temelje se još uvijek na propisima starim preko 40 godina. To je tzv. Službeni list SFRJ iz 1964. g. Prema tome standardu zavareni spojevi su rangirani u klase S, I i II. Zavareni spojevi klase S su najviše klase i tu se zahtjeva viši opseg metoda kontrole kvalitete. Suvremeni europski zahtjevi za kvalitetu su jasniji i znatno stroži i oni su definirani standardom HRN EN 25817, a navedeni su u tablici 2.1.
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 12 Tablica 2.1 Kriteriji prihvatljivosti pogrešaka u zavarenom spoju sukladno HRN EN 25817 [4] Red. br. Naziv nepravilnosti Oznaka po ISO 6520 Opaske Granične vrijednosti nepravilnosti za skupine ocjene Niska B Srednja C Visoka D 1. Pukotine 100 Sve vrste pukotina, osim mikro pukotina ( h. 1<1 mm 2 ). Kraterske pukotine ( vidjeti br. 2. ) Nedopušteno 2. Kraterska pukotina 104 Dopušteno Nedopušteno 3. Šupljine i poroznosti 2011 2012 2014 2017 Moraju biti ispunjeni sljedeći uvjeti i garnične vrijednosti : a) najveća vrijednost zbroja na projiciranoj ili lomnoj površini b) najveća dimenzija pojedinačne pore za - sučeljeni zavareni spoj - kutni zavareni spoj c) najveća dimenzija pojedinačne pore 4 % 2 % 1 % d < - 0,5 s d < - 0,4 s d < - 0,3 s d < - 0,5 a d < - 0,4 a d < - 0,3 a 5 mm 4 mm 3 mm 4. Gnijezdo pora 2013 Cjelokupno područje jednog gnijezda mora se zbrojiti i izraziti u postocima ( % ) od većeg od područja : obujmice oko čitavog gnijezda ili kružnice promjera jednakog širini zavara. Dopušteno područje poroznosti mora biti na ograničenoj površini. Mora se ispitati je li porama pokrivena neka druga nepravilnost. Moraju biti ispunjeni slijedeći uvjeti i granične vrijednosti nepravilnosti : a) najveća vrijednost zbroja na projiciranu ili lomnu površinu b) najveća vrijednost zbroja za - sučeljeni zavareni spoj - kutni zavareni spoj c) najveća dimenzija gnijezda 16 % 8 % 4 % d < - 0,5 s d < - 0,4 s d < - 0,3 s d < - 0,5 a d < - 0,4 a d < - 0,3 a 4 mm 3 mm 2 mm 5. Crvaste i cjevaste šupljine 2015 2016 Druge nepravilnosti za : - sučeljene zavarene spojeve - kutne zavarene spojeve Najveća dimenzija za crvaste i cjevaste šupljine h < 0,5 s - h < 0,5 a - 2 mm Nedopušteno Nedopušteno Kratke nepravilnosti za : - sučeljene zavarene spojeve - kutne zavarene spojeve Najveća dimenzija za crvaste i cjevaste šupljine h < - 0,5 s h < - 0,4 s h < - 0,3 s h < - 0,5 a h < - 0,4 a h < - 0,3 a 4 mm ili 3 mm ili 2 mm ili ne veće od debljine ne veće od debljine ne veće od debljine
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 13 6. Uključci čvrstih tijela (osim bakra) 300 Druge nepravilnosti za : - sučeljene zavarene spojeve - kutne zavarene spojeve Najveća dimenzija za crvaste i cjevaste šupljine h < 0,5 s - h < 0,5 a - 2 mm Nedopušteno Nedopušteno Kratke nepravilnosti za : - sučeljene zavarene spojeve - kutne zavarene spojeve Najveća dimenzija za crvaste i cjevaste šupljine h < - 0,5 s h < - 0,4 s h < - 0,3 s h < - 0,5 a h < - 0,4 a h < - 0,3 a 4 mm ili 3 mm ili 2 mm ili ne veće od ne veće od ne veće od debljine debljine debljine 7. Uključak bakra 3042 Nedopušteno 8. Pogreška u vezivanju 401 Dopuštene, ali samo isprekidane, i ne blizu površine nedopušteno 9. Nedovoljni provar 402 Druge nepravilnosti : Zadani provar Nedopušteno nedopuštene Stvarni provar Kratke nepravilnosti : h h < - 0,2 s h < - 0,1 s s max. 2 mm max. 1,5 mm Slika A h zadani provar stvarni provar Slika B s t stvarni provar zadani provar Slika C
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 14 10. Loše namješten kutni spoj Prekomjerni ili nedovoljni razmak rebra h < 1 mm-0,3 a max. 4 mm h h < 0,5 mm-0,2 a max. 3 mm h < 0,5 mm-0,1 a max. 2 mm a Razmaci, koji odgovarajuću vrijednost prekoračuju, moraju se u određenim slučajevima izvesti nadomještanjem debljine zavara. 11. Zajed 5011 5012 Blagi prijelaz se dopušta h < 1,5 mm h < 1,0 mm h < 0,5 mm h h 12. Preveliko nadvišenje 502 Blagi prijelaz se dopušta h < 1 mm + h < 1 mm + h < 1 mm + +0,25 b +0,15 b +0,1 b b max. 10 mm max. 7 mm max. 5 mm h 13. Preveliko nadvišenje 503 h < 1 mm + h < 1 mm + h < 1 mm + +0,25 b +0,15 b +0,1 b max. 5 mm max. 4 mm max. 3 mm stvarna debljina b zadana debljina h
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 15 14. Prekoračenje debljine kutnog spoja Za mnoge slučajeve prekoračenje zadane debljine nije razlog za odbacivanje stvarna debljina h < 1 mm + h < 1 mm + h < 1 mm + +0,3 a +0,2 b +0,15 b max. 5 mm max. 4 mm max. 3 mm zadana debljina a h 15. Potkoračenje debljine kutnog spoja Kutni spoj s vidljivim potkoračenjem debljine neće se računati kao pogrešan, ako je stvarna debljina postignuta dubljim provarom zadana debljina Duge nepravilnosti : nedopuštene Kratke nepravilnosti : h < 0,3 mm + 0,1 a Nedopušteno max. 2 mm max. 1 mm stvarna debljina h a 16. Preveliko 504 h < 1 mm + h < 1 mm + h < 1 mm + nadvišenje u korijenu t +1,2 b +0,6 b +0,3 b max. 5 mm max. 4 mm max. 3 mm b h 17. Prokapljina 5041 Dopušteno Slučajna mjestimična ispupčenja dopuštena 18 Posmaknutost 507 Granična vrijednost odstupanja svodi se na idealan položaj. Ukoliko nije drugačije propisano, idealan položaj dobiva se kada se srednje izvodnice dijelova poklapaju ( poglavlje 1. ) " t " se odnosi na tanju stijenku. h Slika A - Limovi i uzdužni zavareni spojevi t t h < 0,25 t. h < 0,15 t. h < 0,1 t. h max. 5 mm max. 4 mm max. 3 mm t t h Slika B - Poprečni zavareni spojevi t t max. 4 mm h < 0,5 t. max. 2 mm max. 3 mm
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 16 19. Neispunjeni presjek Nasjeli zavar 511 509 Blagi prijelaz se dopušta b Dugačke nepravilnosti : nedopuštene Kratke nepravilnosti h t h < 0,2 t. h < 0,1 t. h < 0,05 t. max. 2 mm max. 1 mm max. 0,5 mm 20. Prevelika nejednolikost kutnog spoja 512 Podrazumijeva se da asimetričnost kutnog spoja nije izričito propisana. h < 2 mm + h < 2 mm + h < 1,5 mm + +0,2 a +0,15 a +0,15 a h z 2 z 1 a 21. Uleknuti korijen 515 Blagi prijelaz se dopušta h < 1,5 mm h < 1 mm h < 0,5 mm h Zajed u korijenu 5013 h 22. Preklop 506 Kratke nepravilnosti dopuštene Nedopušteno 23. Pogrešan početak zavara 517 Dopušteno Nedopušteno 24. Oštećenje lukom 25. Onečišćenje kapljicama metala 601 602 Dopustivost ovisi o daljnjoj obradi površina, vrsti osnovnog materijala i naročito o sklonosti stvaranju pukotina Dopustivost ovisi od namjene Za debljine "s" ili "a" < 10 mm mogu se 26. Višestruke nepravilnosti u jednom presjeku propisati posebni uvijeti. h 4 h 5 h 3 h h 1 Ukupna veličina nepravilnosti 0,25 s ili 0,2 s ili h 0,15 s ili h 1 h 2 h 3 h 4 h 5 = h 0,25 a 0,2 a 0,15 a h 1 h 5 h 4 h2 h 6 h 3
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 17 2.3 SLIJED PROIZVODNIH I KONTROLNIH AKTIVNOSTI PRI IZRADI MOSTA Slijed proizvodnih i kontrolnih aktivnosti pruža mogućost brzog i lakog sagledavanja aktivnosti pri izradi zavarenog proizvoda.za segment 5 mosta prilog 1-7. Nakon izrade i usvajanja slijeda proizvodnih i kontrolnih aktivnosti slijedi detaljna razrada tehnoloških operacija aktivnosti. Obzirom na značaj i specifičnosti proizvodne aktivnosti se mogu definirati kao točke, odnosno elementarne aktivnosti. S obzirom na značaj tih aktivnosti kontrolu kvalitete u pojedinim točkama (fazama) proizvodnog procesa mogu provoditi neposredni izvođači proizvodne aktivnosti (samokontrola) ili djelatnici službe kontrole i/ili djelatnik ovlaštene nadzorne kuće. Kada kontrolu provodi djelatnik određene nadzorne kuće, tada se pojedine točke zastoja radi kontrole kvalitete mogu temeljem ugovora i propisa definirati kao točke zastoja uz poželjno prisustvovanje nadzornog organa ili inspektora (Hold Point - točka zastoja uz poželjnu prisutnost kontrole, npr. međufazna kontrola, kontrola manje složenih sklopova i dr.), te kao točke zastoja uz obavezno prisustvovanje nadzornog organa ili inspektora (Witness Point - točka zastoja uz obveznu prisutnost kontrole, npr. tlačna proba, mehanička ispitivanja, i dr.). Kod točke zastoja uz ugovoreno poželjno prisustvovanje nadzornog organa kontrolnu aktivnost provodi kontrolor proizvođača ukoliko se iz određenih razloga nije pojavio nadzorni organ, dok kod točaka zastoja uz obavezno prisustvovanje nadzornog organa ne smije se nastaviti proizvodnja bez obavljene kontrole od strane nadzornog organa (iako se ovo u praksi gotovo nikada ne dešava). Nakon što se izradi slijed proizvodnih i kontrolnih aktivnosti, svaku od navedenih aktivnosti potrebno je detaljno razraditi i provesti sve aktivnosti koje obuhvaća priprema proizvodnje (propisati tehnologiju izrade, normative, alate i naprave,...) i kontrola i osiguranje kvalitete. To nisu jednostavne aktivnosti, pogotovo kada se polazi sa stajališta dovoljne, što jednostavnije, jasne i nedvosmislene tehnologije. Za to je nužna čvrsta međusobna povezanost iskusnih tehnologa praktičara i radnika koji sudjeluju u izvođenju proizvodnih i kontrolnih aktivnosti.
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 18 3 ELEKTROLUČNI POSTUPCI ZAVARIVANJA I SRODNE TEHNIKE ZAVARIVANJU KOJE SE KORISTE U MOSTOGRADNJI U RADIONIČKIM UVJETIMA I NA GRADILIŠTIMA 3.1 ELEKTROLUČNI POSTUPCI ZAVARIVANJA I SRODNE TEHNIKE ZAVARIVANJU Elektrolučni postupci zavarivanja imaju zajedničko što se toplina za taljenje osnovnog i dodatnog materijala generira u električnom luku uspostavljenom između osnovnog materijala i elektrode. Postupci te vrste su najzastupljeniji i nezamjenjivi u metalnoj industriji kod izrade čelične konstrukcije kako u radionicama tako i na gradilištima. U osnovi se najviše primjenjuju slijedeći postupci: REL - Ručno elektrolučno zavarivanje obloženom elektrodom EP - Zavarivanje pod zaštitom praha MIG / MAG - Zavarivanje taljivom elektrodom u zaštitnoj atmosferi 3.1.1 REL - Ručno elektrolučno zavarivanje obloženom elektrodom Postupak elektrolučnog zavarivanja obloženom elektrodom moguće je primijeniti za zavarivanje i navarivanje svih metala i legura koje se mogu zavarivati taljenjem. Najčešće se primjenjuje kod zavarivanja ne legiranih i nisko legiranih čelika naročito u uvjetima montaže na gradilištima. Postupak je primjenljiv za sve položaje zavarivanja i navarivanja te sve oblike dijelova koji se zavaruju. Uređaji za zavarivanje spadaju u red najjeftinijih. Rukovanje uređajima je jednostavno. Kod nekih radova na montaži postupak je praktično nezamjenjiv. Nedostaci REL postupka zavarivanja - mala brzina zavarivanja što ima za posljedicu nizak učinak 1 2 kg/h. - kvaliteta zavarenog spoja jako ovsi o uvježbanosti i raspoloženja zavarivača - dugo vrijeme izobrazbe zavarivača - otpadak elektrode 8 10 % - veliki gubici prskanjem
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 19 - pri zavarivanju nastaje veća količina plinova koja je štetna za zdravlje i okolinu - jak bljesak od gorenja luka. Kod ovog postupka luk se uspostavlja između obložene elektrode i osnovnog materijala. Elektroda se preko držača i zavarivačkog kabela spoji na jedan pol izvora struje za zavarivanje a osnovni materijal pomoću drugog kabela i stezaljke na drugi pol izvora. Gorenjem električnog luka topi se elektroda i osnovni materijal te se tako formira šav. Taljenjem jezgre elektrode popunjava se žljeb a taljenjem obloge elektrode stvara se zaštitna atmosfera koja štiti talinu od negativnih utjecaja plinova iz atmosfere. Funkcija obloge elektrode osigurava se sastavom obloge i ima višestruki značaj (slika 3.1): - lako «paljenje» električnog luka. Obloga sadrži spojeve (K, Ca, Na) čije pare imaju nizak potencijal ionizacije, pa ionizacija zračnog prostora između osnovnog materijala i vrha elektrode može početi pri nižem naponu - lako održavanje električnog luka. Izgaranjem obloge stvaraju se plinovi i pare koji pospješuju ionizaciju zračnog prostora između osnovnog materijala i vrha elektrode čime se osigurava stabilnost električnog luka. - plinovi koji nastaju izgaranjem obloge štite električni luk i talinu osnovnog i dodatnog materijala od štetnih utjecaja plinova iz atmosfere. - pomoću obloge može se vršiti i legiranje šava tako da se iz obloge nadoknađuju pojedini elementi koji djelomično sagore u toku procesa. Iz obloge mogu se u talinu dodati elementi koji imaju velik afinitet prema kisiku te ono tvore okside koji isplivaju u obliku troske na površinu šava (Al, Ti, Mn, V). Na taj se način vrši dezoksidacija taline. - pri taljenju obloge formira se troska koja se razlijeva preko taline te tako štiti talinu od utjecaja plinova iz atmosfere i prebrzog hlađenja čime se usporava očvršćavanje taline te ostaje više vremena da nečistoće i plinovi isplivaju na površinu taline. Osim toga smanjuje se mogućnost nastajanja nepovoljnih struktura u šavu kao posljedica brzog hlađenja.
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 20 Jezgra obloženih elektroda izrađuje se od vučene žice standardnih promjera i standardnih duljina. Na jezgru se nanosi obloga prešanjem i naknadnim pečenjem u pećima. Elektrode se razlikuju po kemijskom sastavu jezgre i dimenzijama. Kemijski sastav jezgre elektrode se projektira tako da nakon zavarivanja približno bude kao i osnovni materijal. Mehanička svojstva zavara treba da budu bolja nego kod osnovnog materijala jer se time kompenziraju oslabljenja nastala zbog pogrešaka (slabljenja) u zavarenom spoju. Prema vrsti nastale troske razlikuje se nekoliko tipova elektroda: - kisele - oksidne - mineralno kisele - rutilne - bazične - neutralne - celulozne Na sljedećoj se slici daju osnovne karakteristike glavnih tipova elektroda za REL zavarivanje s obzirom na prijenos materijala u električnom luku, penetraciju i katekteristike šljake (troske). Prenos metala: - sprey - fino kapljični Penetracija: - visoka Šljaka: - staklasta - vrlo porozna Prenos metala: - fino kapljični - srednje kapljični Penetracija: - srednja - visoka Šljaka: - djelomično kristalna - porozna Prenos metala: - srednje kapljični - grubo kapljični Penetracija: - niska - srednja Šljaka: - kristalna - kompaktna Slika 3.1 Osnovna svojstva pojedinih tipova elektroda [5]
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 21 Kisele elektrode primjenjuju se za zavarivanje manje odgovornih spojeva. Obloga im je izrađena na bazi željeznog oksida. Šav dobiven upotrebom ove vrste elektrode sadrži znatnu količinu oksida FeO radi toga ima relativno slabije mehaničke osobine. Dodavanjem u oblogu više dezoksidanata MnO, TiO (rutil) dobivamo mineralno kisele i rutilne elektrode, Poboljšavaju se mehaničke osobine šava, povećava stabilnost električnog luka,šavovi imaju lijep izgled, troska se lako odvaja. Bazične elektrode imaju oblozi visok sadržaj CaO i MnO koji vežu na sebe sumpor te tvore sulfide CaS i MnS i fosfor gdje tvore fosfate (CaO) 3 P 2 O 5. Kod zavarivanja sa bazičnim elektrodama dobiju se dobre mehaničke osobine i dobra žilavost. Zahtjevi koji se postavljaju na elektrode Funkcionalni zahtjevi - lako uspostavljanje luka - stabilan luk - fleksibilan luk (dobro premošćivanje) - lagan rad u svim položajima - elastična obloga sa visokim električnim otporom Ergonomski zahtjevi - malu količinu dimnih plinova - neotrovne plinove i isparenja Ekonomski zahtjevi - visok učinak topljenja - visok koeficijent iskorištenja - mali gubici prskanjem - lako otklanjanje šljake - podnošenje preopterećenja - velika brzina zavarivanja - dobar izgled površine
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 22 Metalurški zahtjevi - dobre mehaničke osobine - odsustvo poroznosti - neosjetljivost prema oksidima na površini - ne sklonost prema toplim i hladnim pukotinama - ne osjetljivost prema vlazi u oblozi 3.1.2 EP - Zavarivanje pod zaštitom praškom EP - Zavarivanje pod zaštitom praškom je elektrolučni postupak kod kojega se električni luk uspostavlja između gole topive žice i osnovnog materijala. Proces se odvija pod praškom koji se kontinuirano dovodi ispred žice u žlijeb. Uloga praška je identična ulozi obloge kod ručnog elektrolučnog zavarivanja. Jedan dio praška se tali i formira trosku na površini šava, štiteći ga od naglog hlađenja. Elektrolučno zavarivanje pod praškom pogodno je za zavarivanje dugačkih zavara (od 1 do 20 m) u horizontalnom položaju. Najčešće se ovim postupkom zavaruju kutni i sučeoni zavari lamele i hrptova glavnih i poprečnih nosača mosta. Ovaj postupak zavarivanja karakterizira visoka učinkovitost. Osnovni dijelovi uređaja za zavarivanje pod praškom (slika 3.2): - glava za zavarivanje sa kontakt diznom - mehanizam za dodavanje žice - spremnik sa prahom za zavarivanje - usisavača za povrat neiskorištenog praška - mehanizam za hod uređaja - jedinica za upravljanje i kontrolu parametara - izvor struje Najčešće se koristi izvedba uređaja sa jednom žicom, ali radi potrebe povećanja produktivnosti razvijeni su uređaji: - dvije žice - trakom
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 23 prah 35,3 upravljačka jedinica 450 32,5 dovod žice V A cm/min povrat praha glava izvor struje Slika 3.2 Shema uređaja za zavarivanje pod praškom Izvori struje za zavarivanje su prilagođeni sistemu regulacije tako da postoje: - izvori sa blago padajućom statičkom karakteristikom - primjenjuju se kod vanjske regulacije, promjena dužine luka usporava odnosno ubrzava dotok žice, - izvori sa ravnom ili blago rastućom karakteristikom - primjenjuju se kod unutarnje regulacije, brzina žice je konstantna a struja i napon se automatski prilagođavaju. Dodatni materijal Izbor žice zavisi od kvalitete osnovnog materijala i odabire se prvenstveno uzimajući u obzir metalurške i ekonomske zahtjeve. Mora biti kalibrirana, ne korodirana, zaštićena slojem bakra radi ostvarenja boljeg kontakta za dovod struje. Prašak Pored fizikalne uloge da štiti luk i talinu od djelovanja atmosfere ima i metaluršku funkciju nadoknade gubitka pojedinih legirajućih elemenata.
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 24 Na osnovu kemijskog sastava razlikuju se sljedeće vrste praška: - kiseli - bazični - neutralni Prednosti EP postupka: - visoka produktivnost - velika dubina penetracije - ne zahtjeva se posebna priprema žlijeba do 15 mm debljina - ušteda dodatnog materijala (rasprskavanja nema, otpaci žice zanemarivi, znatno učešće osnovnog materijala u formiranju zavara). - odlična zaštita električnog luka i taline - smanjen utjecaj subjektivnog faktora zavarivača na kvalitetu zavara - nema bljeska - velika brzina zavarivanja Nedostaci EP postupka: - potrebno ga je kombinirati sa REL postupkom ili je potrebna upotreba podloge (bakrene trake, keramičke pločice, prah) - visoka cijena uređaja - primjena samo u horizontalnom položaju - složeno održavanje uređaja - nije moguć vizualni uvid i kontrola električnog luka tijekom zavarivanja 3.1.3 MIG / MAG - Zavarivanje taljivom elektrodom u zaštitnoj atmosferi MAG postupak zavarivanja je elektrolučni postupak kod kojeg se električni luk uspostavlja između dodatnog materijala (žice koja se kontinuirano dovodi i topi) i osnovnog materijala. Električni luk se uspostavlja u zaštitnoj atmosferi aktivnog plina (CO 2, ili mješavina plinova Ar + CO 2 ).
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 25 2 5 9 3 8 1 5 7 6 2 4 1 3 4 1- izvor struje 2- sustav za dovod žice za zavarivanje 3- sustav za dovod zaštitnog plina 4- gorionik 5- rashladni sustav 1- električni luk 2- rastaljeni materijal 3- skrutnuti materijal 4- osnovni materijal 5- kontaktna vodilica 6- zaštitni plin 7- rashladni sustav 8- troska 9- izvor struje Slika 3.3 Shema MAG postupka elektrolučnog zavarivanja [6] Obzirom da CO 2 nije inertan na temperaturi koja vlada u električnom luku da se izbjegnu negativne posljedice disocijacije CO 2 dodatni materijal se legira sa elementima (Mn, Si) koji imaju veći afinitet prema kisiku nego željezo. Ovi elementi djeluju dezoksidirajuće na talinu čime se postiže kvalitetan zavar bez poroznosti. Mješavina plinova povoljno utječe na smanjenje površinske napetosti taline, što smanjuje gubitke rasprskavanjem. Na tržištu se može nabaviti žica za zavarivanje promjera 0,8; 1,0; 1,2; 1,6; 2,0; i 2,4 mm namotana na koture standardne veličine. Prema načinu izvedbe žice mogu biti: - punog presjeka - punjene praškom
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 26 Kod MAG postupka specifična opterećenja A/mm 2 su veća nego kod REL postupka zato su potrebni izvori struje sa ravnom karakteristikom. Početak zavarivanja izvodi se kratkim spojem, a nastavlja se uspostavom luka. Struja zavarivanja se podešava auto regulacijom dužine luka a mijenja se brzinom dotoka žice. Radi velikog opterećenja gorionik se dodatno hladi vodom u zatvorenom sistemu. Prijenos metala u zoni električnog luka izvodi se naizmjenično tehnikom kratkog spoja i štrcajućeg luka gdje je i penetracija najveća. Zavarivanje se može izvoditi u svim položajima. Specifičnosti MAG zavarivanja praškom punjenim žicama MAG zavarivanje praškom punjenim žicama sa ili bez dodatne vanjske zaštite postaje sve zastupljenije u modernom zavarivanju i izradi zavarenih konstrukcija. Razlog tome leži u brojnim pogodnostima u odnosu na klasično MAG zavarivanje punim žicama, bez obzira na trenutnu razliku u cijeni praškom punjene žice u odnosu na punu žicu. Praškom punjene žice izrađuju se u promjerima od 1.0 mm, l.2 mm, l.4 mm, l.6 mm, 2.0 mm, 2.4 mm i 3.2 mm. Dok se pune žice mogu uspoređivati po svojoj zavarljivosti, svojstva punjenih žica mijenjaju se ovisno od vrste punjenja i recepture praška. Punjene žice u jezgri sadrže elemente koji utječu na karakteristike zavarivanja, količinu rastaljene žice, zavarljivost s obzirom na položaj zavarivanja te na mehanička svojstva zavarenog spoja. Na sljedećoj slici su dani neki od mogućih presjeka praškom punjenih žica.
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 27 Slika 3.4 Presjeci punjene žice [6] Općenito sastav žica je u pravilu jednak sastavu osnovnog materijala ili s većim udjelom legirajućih elemenata i elemenata za dezoksidaciju nego što ih sadrži osnovni materijal. Proizvodnja punjenih žica Proizvodnja punjene žice za zavarivanje vrši se u za to odgovarajućem postrojenju, najčešće iz hladnovučene trake ili iz cijevi ovisno o tome da li se radi o šavnoj ili bešavnoj žici. Debljina trake ili stijenke cijevi kreče se oko 0.5 mm. Čelik za proizvodnju trake ili cijevi sadrži max. 0.10% C, max. 0-05% Si, 0.25-0.50% Mn i odgovarajuće nizak % Si i P. Komponente za jezgru žice (punjenje) moraju zadovoljiti određene zahtjeve po kemijskom sastavu i granulaciji (veličina čestica). Granulacija je određena zahtjevom za jednolikim i neprekidnim punjenjem žice u tijeku proizvodnje i kreće se u granicama od 0.05-0.3 mm.
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 28 a) Bešavna žica Tehnologija proizvodnje bešavne žice zasniva se na čeličnoj cijevi koja se puni praškom i provlačenjem se dovodi na odgovarajući promjer. Osobina ovih žica je da im je nizak stupanj punjenja, 12-14% što rezultira nižom produktivnošću. Relativno debele stijenke žice, bešavnu žicu čine krutom i čvrstom što ima prednosti prilikom transporta. b) Šavna žica U proizvodnji ovog tipa žice postoji više tehnologija, a svima je zajedničko da se metalna traka provlači kroz valjke za oblikovanje i oblikuje u U-presjek zatim se napuni praškom, zatvori se i na kraju se dovede na željeni promjer provlačenjem ili valjanjem (slika 3.5). Slika 3.5 Proizvodnja punjenih žica [6] Kod provlačenja žice na željeni promjer koriste se sredstva za podmazivanje. Najviše se koriste sapuni, a da bi se smanjili visoki udio vodika u metalu zavara i poroznost ostaci sapuna se nakon završetka operacije provlačenja moraju ukloniti. Zbog otvorenog šava ne smiju se koristiti tekući agensi već se uklanjanje sapuna i masnoća sa žice vrši toplinskom obradom, najčešće žarenjem na 250 C. Zbog toplinske obrade vanjska površina žice ima karakterističan crno-plavi oksidni sloj.
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 29 Slika 3.6 Provlačenje i valjanje: tehnologije za proizvodnju punjenih šavnih žica [6] Novija tehnologija za svođenje žice na željeni promjer je tehnologija valjanja. Žica prolazi kroz više valjaka do konačne redukcije na željeni promjer. Prednosti valjanih žica su: - sjajna površina bez oksidnog sloja - nema ostataka sapuna - bolji prijelaz struje u kontaktnoj vodilici i velika stabilnost luka - nizak udio vodika u metalu zavara (<5 ml/100 g) - mogućnost visokog stupnja punjenja i do 45% Opće karakteristike primjene praškom punjenih žica su: - kvaliteta zavarenog spoja jednaka je kao kod REL postupka zavarivanja obloženom elektrodom, a bolja nego kod MAG postupka zavarivanja punom žicom - produktivnost pri zavarivanju punjene žice veća je nego pri zavarivanju punom žicom
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 30 - s obzirom na svojstva jezgre praškom punjene žice (brzo skrućivanje troske) moguće je opterećenje velikim jakostima struje zavarivanja, a time i postizanje velikog koeficijenta taljenja, što utječe na veliku produktivnost - manja je vjerojatnost pojave pogrešaka u zavarenom spoju, npr. poroznost i naljepljivanje što je čest slučaj kod MAG postupka zavarivanja punom žicom - u odnosu na punu žicu, praškom punjena žica nije toliko osjetljiva na nečistoću žlijeba (korozija, masnoća površine, itd.), bolja produkcija zaštitnih plinova i troske kroz kupku zavara kao i bolje protaljivanje što je u pogledu nečistoće mjesta zavara dobro - zbog tlačnog utjecaja troske i sporijeg ohlađivanja ljepši je izgled površine zavara izvedenog punjenom žicom, nego onaj izveden punom žicom - vrlo dobra mogućnost zavarivanja u svim položajima, naročito pri primjeni žica punjenih rutilnim mineralnim praškom - vrlo dobra mogućnost mehanizacije postupka pri primjeni rutilnih punjenih žica i robotizacije postupka pri primjeni metalnim prahom punjenih žica - visoka stabilnost električnog luka u procesu zavarivanja - jednostavno čišćenje zavara pri primjeni metalnim prahom punjenih žica - uz primjenu posebnih punjenih žica mogućne je zavarivati više prolaza bez prethodnog čišćenja troske - dobro provarivanje i premošćivanje kod zavarivanja korijena zavara, bez opasnosti naljepljivanja - dobra zavarljivost korijena zavara na keramičkoj podlozi, mogućnost jednostavnije pripreme sa većim tolerancijama - moguće zavarivanje kutnih zavara većih visina - široko područje i jednostavno namještanje parametara zavarivanja - visoka vrijednost žilavosti materijala zavara i mala vjerojatnost pojave pukotina pri primjeni bazičnih punjenih žica. Postoji više različitih sustava podijele punjenih žica, koje su izradile zavarivačke udruge različitih država. Ovdje se navodi jednu od mogućih podjela punjenih žica.
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 31 Punjene žice moguće je podijeliti prema: [6] a) Načinu izrade: - žice izrađene u obliku potpuno zatvorene cjevčice - žice izrađene u obliku profilirane cjevčice koja nije potpuno zatvorena b) Vanjskoj zaštiti u procesu zavarivanja: - punjene žice kod kojih se pri zavarivanju koristi dodatna vanjska zaštita - samozaštite punjene žice c) Sastavu punjenja: - punjenje sastavljeno isključivo ili pretežito od mineralnih tvari rutilne punjene žice bazične punjene žice - punjenje sastavljeno isključivo ili pretežito od metalnog praha d) Namjeni: - za zavarivanje niskolegiranih čelika - za zavarivanje čelika postojanih u radu pri povišenim temperaturama - za zavarivanje čelika postojanih u radu pri nižim temperaturama - za zavarivanje nehrđajućih čelika - za zavarivanje aluminija (Al) i legura aluminija - za zavarivanje bakra (Cu) i legura bakra - za zavarivanje visokolegiranih nehrđajućih čelika e) Položaju zavarivanja: - za zavarivanje sučeonih i kutnih spojeva u vodoravnom položaju - za zavarivanje u svim drugim položajima f) Obliku: - u obliku žice (od 0.9 do 4.5 mm) - u obliku punjene trake (za navarivanje)
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 32 g) Vanjskom izgledu: - s pobakrenom površinom - s tamnom (oksidiranom) ili svijetlom površinom Najveći utjecaj na kvalitetu zavarenog spoja kod MAG zavarivanja imaju parametri zavarivanja. Iz tog razloga izbor optimalnih parametara zavarivanja jako je bitan. Parametri zavarivanja biraju se s obzirom na vrstu i debljinu materijala koji se zavaruje, te oblik spoja i položaj zavarivanja, a utvrđuju se ispitivanjem na probnim uzorcima. Glavni parametri zavarivanja su: a) jakost struje zavarivanja b) napon električnog luka c) brzina zavarivanja d) promjer žice e) količina i vrsta zaštitnog plina Osim navedenih parametara zavarivanja na kvalitetu zavarenog spoja utječu i dužina slobodnog kraja žice. 3.2 IZBOR POSTUPAKA ZAVARIVANJA I ŽLIJEBOVA Zavarene spojeve prema međusobnom položaju dijelova koji se zavaruju mogu biti: - sučeoni, - kutni: - T-spoj, - preklopni, - rubni, - križni, - naliježući, - prirubni. Zahtjevi koji se postavljaju na izbor pripreme žlijeba su: - otvor treba da bude minimalan i dovoljan za ostvarenje kvalitetnog spoja sa što manje deponiranog materijala - treba da svojim oblikom olakšava postizanje kvalitetnog spoja - treba da bude prilagođen raspoloživim resursima za obradu ruba - treba da bude prilagođen postupku zavarivanja
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 33 Na sljedećoj se slici daje prikaz osnovnih oblika žlijeba za zavarivanje i položaji zavarivanja sukladno HRN EN i ASME standardu. Sučeoni: (sa žljebljenjem korijena) (sa provarom korijena) Kutni: T-spoj Preklopni Rubni Križni Naliježući Prirubni Slika 3.7 Osnovni oblici pripreme žlijebova za zavarivanje i oblici zavarenih spojeva [7]
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 34 Slika 3.8 Položaji zavarivanja sukladno HRN EN i ASME standardima [6] 3.3 TEHNIKE SRODNE ZAVARIVANJU 3.3.1 Rezanje plinskim plamenom Plinsko rezanje je postupak razdvajanja metala izgaranjem metala u mlazu čistog kisika. Pomoću plinskog gorionika metal se zagrijava do temperature izgaranja,nakon postignute temperature na metal se kroz sapnicu u gorioniku dovodi pod pritiskom mlaz čistog kisika i tako vrši izgaranje metala odnosno rezanje. Proces se dalje odvija autogeno jer se oksidacijom slojeva metala oslobađa nova količina topline koja omogućava izgaranje daljnjih slojeva metala.
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 35 Gorionik za rezanje omogućava izvođenje procesa služi da održava gornju površinu metala na temperaturi izgaranja, te dovođenje mlaza kisika na površinu metala. Postupak plinskog rezanja se primjenjuje za izradu dijelova iz čeličnog lima i dijeli se ovisno o načinu vođenja gorionika na : - strojno (u novije vrijeme numeričko upravljanje) - ručni postupak (za pripremu ivica i tamo gdje strojno nije moguće) Proces izgaranja čelika se odvijana sljedeći način: 3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4 + toplina (3.1) Plinovi koji se najčešće koriste za plinsko rezanje su: Kao gorivi plin: - Acetilen C 2 H 2 - Propan - butan C 4 H 10 - C 3 H 8 Za rezanje: - Kisik O 2 Uvjeti koji se trebaju ispuniti da bi proces rezanja bio izvediv: - temperatura izgaranja metala u struji kisika mora biti niža od temperature topljenja, ovaj uvjet ispunjavaju svi čelici. U slučaju neispunjenja ovog uvjeta rastaljeni metal se rasprskava pod pritiskom mlaza kisika i rezanje nije moguće. - temperatura topljenja oksida ne smije biti veća od temperature topljenja metala jer oksidi u krutom stanju stvaraju sloj koji sprečava dodir kisiku sa metalom. Oksidi u tekućem stanju su povoljni za širenje reakcije. Ovaj uvjet ne ispunjavaju svi čelici, aluminij i njegove legure. - količina topline oslobođena izgaranjem metala u struji kisika uz dovođenje topline iz plamena mora biti dovoljna da okolinu reza održava na temperaturi potrebnoj za početak rezanja. Povećanjem % legirajućih elemenata povećava se
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 36 temperatura početka izgaranja pa količina dovedene topline iz plamena nije dovoljna da se takav čelik počne rezati. Granični sadržaji legirajućih elemenata: - Cr do 2% već otežano rezanje iznad 5% ne može se rezati. - Ni do 35% moguće ga je plinski rezati ukoliko C ne prelazi 0,3%. - Si do 4% moguće ga je plinski rezati ukoliko C ne prelazi 0,2%. - Mn do 13% moguće ga je plinski rezati ukoliko C ne prelazi 0,3%. - W do 10% - C do 0,3% ukoliko prelazi 0,3% potrebno ga je predgrijavati na temperaturu (200 400) o C radi smanjenja pojave tvrdih struktura u zoni trzanja. Ukoliko se ne predgrijava dolazi do pojave mikro pukotina koje mogu biti duboke i opasne. Na izradi čelične konstrukcije mosta Zaprešić korišten je postupak plinskog rezanja kako strojni tako i ručni postupak. 3.3.2 Rezanje plazmom Plazma je visoko energetska pregrijana smjesa plinova u električnom luku istosmjerne struje, gdje su molekule disocirane i djelomično ionizirane. Energija plazme nastala iz električnog luka koja pri udaru iona i atoma na anodu (osnovni materijal) doseže temperaturu i do 30 000 o C. Zbog visoke koncentracije energije postupak se koristi se za rezanje svih vrsta materijala. Postoje dva osnovna principa rezanja plazmom: - plazma rezanje sa direktnim lukom primjenjuje se za rezanje električki vodljivih materijala, gdje se predmet koji se reže priključuje u strujni krug kao anoda - plazma rezanje sa indirektnim lukom primjenjuje se i za rezanje električki ne vodljivih materijala. Električni luk se uspostavlja između volframske elektrode i stjenke gorionika. Prednosti ovog sustava su:
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 37 - manji napon luka - lakše održavanje luka (što naročito dolazi do izražaja kod ručnog postupka rezanja) Debljine materijala koje se mogu rezati plazmom su znatno manje nego kod plinskog rezanja a ovise o vrsti i snazi uređaja a orijentacijske mogućnosti ovisno o raspoloživoj opremi su: - za strojno rezanje do 125 mm - za ručno rezanje do 50 mm Prednosti primjene plazma tehnike za rezanje materijala: - brzina rezanja je znatno veća nego kod plinskog rezanja - površina reza je čista i nije potrebna nikakva naknadna obrada (pozicije nakon rezanja mog ići bez posebne pripreme na ugradnju) Nedostaci plazma tehnike za rezanje materijala: - zagađenje okolne ioniziranim česticama (potrebna oprema za odsis plinova nastalih pri plazma rezanju). - potrebna upotreba osobnih zaštitnih sredstava za operatere. Na izradi čelične konstrukcije mosta Zaprešić postupak rezanja plazmom nije korišten iako stroj instaliran za plinsko rezanje ima instalirano i plazma rezanje ali ne postoji instalirana oprema za odsisavanje i filtriranje plinova. 3.3.3 Zaštita tarnih površina naštrcavanjem materijala Postupak metalizacije naštrcavanjem u mostogradnji izvodi se u svrhu zaštite i pripreme tarnih površina spojeva s visoko vrijednim vijcima (VV- vijcima). Površine zaštićene postupkom metalizacije kod montaže čelične konstrukcije mosta prenose dinamička i statička opterećenja, a takvi tarni spojevi potpuno prenose sile trenjem. Zaštita se izvodi s ciljem postizanja propisanog zadovoljavajućeg koeficijenta trenja µ među tarnim površinama u spoju.
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 38 Postupak se koristi za sve tarne spojeve s VV-vijcima (klase 10.9 ) kod montaže segmenata čelične konstrukcije mosta Zaprešić. Pripremu površine tarnih spojeva treba vršiti abrazivnim čišćenjem (sačmarenje) tako da zadovoljava uvjete trećeg stupnja čišćenja prema propisu za zaštitu čeličnih konstrukcija od korozije tj. BSa 3 po HRN ISO 8501-1 ili HRN EN ISO 12944-4. Ocjena čistoće sačmarenja kontrolira se vizualno uspoređujući sa slikovnim prikazom navedenih standarda. Potrebna prosječna hrapavost od 40-60 mikrona dobivena sačmarenjem ispituje se odgovarajućim mjeračem ili usporedbom standardne odgovarajuće pločice («rugotest»). Odmah nakon sačamrenja, a najkasnije nakon 2 sata, vrši se zaštita sačmarenih površina metalizacijom žicom štrcanjem pomoću plinskog plamena. Žica mora biti promjera 3-3,5 mm kvalitete AlMg 5 (99,5% Al, 5% Mg ) prema HRN C.C2.100, a debljina metaliziranog sloja mora biti prosječno 100-150 mikrona prema HRN U.E7.140/85. Za metalizaciju se može primijeniti pištolj 11E, proizvod Metco, plinsko punjenje (kisik 28 bara, acetilen 1 bar, radni tlak zraka 6,5 bara). Udaljenost pištolja od površine je cca. 150 mm pod kutom 70-80, brzina pomaka 35-40 m/min. Širina metaliziranog pojasa je oko 100 mm (80-120 mm), a sama metalizirana prevlaka se nanosi više puta unakrsnim prskanjem dok se ne dobije željena debljina. Radna temperatura kod izvedbe zaštite je kao i za izvedbu AKZ-e od 5-40 C, pri vlažnosti zraka max. 80 % i temperaturi metala iznad rosišta zraka. Budući se nakon završene metalizacije tarnih površina vrši spajanje istih s VV-vijcima i pritezanje, preporučuje se manipulacija s metaliziranim površinama uz čiste i suhe rukavice. Ukoliko se metalizirane površine ne ugrađuju odmah, iste je potrebno zaštititi papirom za ambalažu i odložiti u natkrivenom prostoru. Nakon završnog pritezanja tj. kontrole pritegnutosti svih vijčano-tarnih spojeva s VVvijcima a prije nanošenja završnog premaza na vanjske površine čelične konstrukcije mosta pa tako i vanjske površine vijčano tarnih spojeva, vrši se brtvljenje svih tarnovijčanih spojeva na samim rubovima spojnih ploča (elemenata). Brtvljenje se vrši pomoću trajno elastičnog kita (preporuka je poliuretanski jedno-komponentni kit) preko
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 39 kojeg je moguće nanošenje antikorozivnih premaza, a kit se nanosi isključivo na suhu i čistu podlogu površina koje se brtve. Kriterij za uporabu kita daje njegov isporučitelj. 3.4 WPAR (PQR) i WPS DOKUMENTI Projektiranje tehnologije izrade zavarenog proizvoda ili konstrukcije može se razmatrati u globalnom (širem smislu) i lokalnom (užem smislu). Globalno projektiranje tehnologije izrade zavarene konstrukcije podrazumijevalo bi prije svega slijed proizvodnih i kontrolnih aktivnosti u izradi konstrukcije. Koncepcija slijeda proizvodnih i kontrolnih aktivnosti tijekom izrade zavarene konstrukcije ovisi o čitavom nizu čimbenika: raspoloživoj opremi i kadrovima, rokovima izrade, zahtjevima za kvalitetu, troškovima, lokaciji, radnim uvjetima Nakon što se usvoji globalna koncepcija slijeda proizvodnih i kontrolnih aktivnosti, pristupa se detaljnoj razradi pojedinačnih aktivnosti vezano uz primjenu tehnologije zavarivanje. Detaljna razrada pojedinačnih aktivnosti vezano uz projektiranje tehnologije zavarivanja podrazumijeva prije svega verifikaciju (certificiranje, atestiranje) postupaka zavarivanja sukladno ugovornim zahtjevima (npr. ISO 15614-1:2004 (do 15. VI 2004. vrijedila HRN EN 288), ASME sec. IX), a koja treba biti provedena na odgovarajući način od strane atestiranih zavarivača (npr. prema standardu HRN EN 287-1:2004). Nakon verifikacije postupka zavarivanja od strane akreditirane institucije i određene inspekcijske kuće, pristupa se izradi pojedinih specifikacija postupaka zavarivanja (SPZ, WPS) koje sadrže osnovne informacije dostatne za provedbu zavarivanja sukladno predviđenoj koncepciji izrade zavarene konstrukcije ili proizvoda. Procedura verifikacije postupka zavarivanja treba biti napravljena što je moguće kvalitetnije, a uz što kraće trajanje kako bi aktivnosti zavarivanja na konstrukciji mogle započeti i završiti u predviđenim rokovima. Na slici 3.9 se daje shematski prikaz slijeda aktivnosti kod verifikacije postupka zavarivanja. Prva varijanta prijedloga atesta postupka ovisi o tome da li postoje iskustva i saznanja o zavarljivosti odabranog materijala ili ne, odnosno u kojoj mjeri. Nastojanje je da se uvijek unaprijedi tehnologija zavarivanja pa se dosadašnja iskustva (vlastita i iskustva drugih) iz proizvodnje i eksploatacije zavarene konstrukcije mogu koristiti u nastojanju izbora optimalnih parametara zavarivanja i povećanja sigurnosti, pouzdanosti i raspoloživosti zavarene konstrukcije. Ako nema
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 40 dovoljno podataka potrebno je provoditi ciljane probe zavarljivosti i eventualne probe koje će dati pouzdanu procjenu ponašanja zavarenog spoja u uvjetima eksploatacije. Sljedeći je korak provedba eksperimentalnog zavarivanja uz registriranje svih relevantnih parametara zavarivanja, a uz nazočnost ovlaštene osobe za nadzor zavarivačkih radova. Nakon provedbe zavarivanja (i eventualne naknadne toplinske obrade ako se tehnologijom predviđa), probne se ploče upućuju na ispitivanje u ovlaštene (akreditirane) laboratorije. Sukladno zahtjevima za kvalitetu, a uz mogućnost prisutnosti ovlaštene osobe za nadzor zavarivačkih radova, provode se potrebna ispitivanja i izdaju dokumenti koji determiniraju kvalitetu zavarenih spojeva. U slučaju pozitivnih rezultata izdaje se atest postupka i dostavlja se izvođaču zavarene konstrukcije. Temeljem verificiranog atesta postupka, inženjer zavarivanja izrađuje specifikacije postupka zavarivanja sa podacima temeljem kojih zavarivač ili operater automata za zavarivanje pristupa zavarivanju. Specifikacija postupka zavarivanja treba biti jasno istaknuta i dostupna na radnom mjestu. U slučaju da rezultati ispitivanja svojstava zavarenog spoja u laboratoriju akreditirane institucije nisu zadovoljavajući, nema osnove za izdavanje atesta i cjelokupna se procedura ponavlja. Jednom verificirana i provjerena tehnologija zavarivanja može se primjenjivati u proizvodnji toliko dugo dok se ne promjeni niti jedan od uvjeta pod kojima je ta tehnologija odobrena, odnosno verificirana. Ona je na određeni način vlasništvo tvornice i može biti poslovna tajna proizvođača zavarene konstrukcije. Trajanje i troškovi procedure verifikacije tehnologije zavarivanja i izrade odgovarajućih specifikacija postupka zavarivanja, kao i proračuni različitih normativa, potrebe opreme za zavarivanje, potrebnog broja zavarivača i dr., najviše ovisi o znanju i iskustvu tehnologa zavarivanja europskog inženjera zavarivanja. Primjena računala može skratiti vrijeme potrebno za te aktivnosti, smanjiti troškove i unaprijediti kvalitetu tehnologije zavarivanja i zavarene konstrukcije.
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 41 - iskustveno dobiveni podaci - baze "znanja" - ispitivanja zavarljivosti - ostali pomoćni računalni programi Akreditirani laboratorij + Nadzor inspektora za zavar. radove Prijedlog WPS-a specifikacije postupka zavarivanja Zavarivanje ispitne ploče & Registriranje parametara zavarivanja pri zavarivanju ispitne ploče Ispitivanja metodama kontrole bez razaranja Ispitivanja razaranjem Zapisnici ispitivanja sa i bez razaranja - redni broj i oznaka procedure - baza podataka o osnovnom materijalu (grupa, dimenzije, tip...) - položaji zavarivanja - tehnika pripreme žlijeba za zavarivanje - plan zavarivanja - procjena glavnih parametara zavarivanja (jakost struje i napon, brzina zavarivanja, polaritet...) - dodatni materijal - predgrijavanje, međuprolazna temperatura, dogrijavanje -... Welding procedure Approval Record - WPAR (ISO 15614-1:2004 ) Procedure Qualification Record - PQR (ASME sec. IX) WPS 1 WPS 2 WPS... Slika 3.9 Procedura pri projektiranju tehnologije zavarivanja [8] 3.4.1 Primjer PQR i WPS dokumenata karakterističnih zavarenih spojeva na mostu [3] Verifikacije karakterističnog sučeonog zavarenog spoja na mostu U radu se daju rezultati atesta postupka zavarivanja sučeonog spoja u vertikalnom položaju zavarivanja (PF). Primjenjeni postupak zavarivanja je poluautomatsko MAG zavarivanje praškom punjenom žicom (oznaka postupka zavarivanja 136) u dodatnoj plinskoj zaštiti (100% CO 2 ). Osnovni materijal je čelik S355J2G3 (EN 10025) debljine 12 mm. Dodatni materijal je praškom punjena žica FLUXOFIL 19 HD (OERLIKON). Izgled makro presjeka zavarenog spoja je prikazan na sljedećoj slici: Mikrostruktura pojedinih zona zavarenog spoja je prikazana na sljedećoj slici:
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 42 o 1 o 2 o 3 o 1, 300 : 1-2 % Nital o 2, 300 : 1-2 % Nital o 3, 300 : 1-2 % Nital Slika 3.10 Makro i mikro prikaz elemenata sučeonog zavarenog spoja
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 43 Na spomenutom zavarenom spoju provedena su i ostala ispitivanja mehaničkih svojstava: ispitivanje tvrdoće po metodi HV 10 (za osnovni materijal, zonu utjecaja topline i zonu taljenja), ispitivanje granice razvlačenja, zatezne ili vlačne čvrstoće, izduženja, udarne žilavosti i probe savijanja. ISPITIVANJE TVRDOĆE HV 10 S355J2G3 S355J2G3 Slika 3.11 Shematski prikaz lokacija mjerenja tvrdoće na zavarenom uzorku Tablica 3.1 Rezultati tvrdoće HV 10 izmjereni na zavarenom uzorku Linija mjerenja Osnovni materijala ZUT Zavar ZUT Osnovni materijal 1-15 186 184 186 207 224 236 226 227 227 236 228 214 184 186 186 16-30 186 187 184 203 225 240 224 224 226 242 230 208 186 186 185
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 44 Tablica3.2 Rezultati vlačnog pokusa dobiveni na kidalici VLAČNI POKUS Br.. Mjesto Tip** Dimenzije Re [N/mm2] Rp 0,2/1,0 [N/mm2] Rm [N/mm2] A 5 [%] an / on / on L0 [mm]: Z [%] Mjesto loma ***) Opaska Zahtijevane vrijednosti min. 355 490-630 Min. 22 -- W.Nr.10570 1 TW 12,1 x 25 418 628 22,3 GW 2 TW 407 621 22 GW **) TW = Pop.presjek zavara ***) GW = Osnovni materijal - AW = Čisti zavar WEZ = Z.U.T. SG = Čisti zavar Tablica 3.3 Rezultati udarne radnje loma izmjereni na epruvetama iz zavarene ploče UDARNA RADNJA LOMA ISO-V Br. Mjesto Položaj žljeba Dimenzije. [mm x mm] Temp. [ C] Radnja loma [J] Σn/n 1 2 3 [J] 1 TW SG-AW 10 X 10-20 60 59 61 60 2 TW HAZ 58 66 51 58,3 Tablica 3.4 Rezultati pokusa savijanjem dobiveni na epruvetama iz zavarene ploče POKUS SAVIJANJEM; 30 (2,5 a) Br.. Mjesto Tip** Kut svijanja Opaska ) L 0 [mm] L k [mm] 3 TW D 180 30 39,2 4.. D 180 30 39,1 Bez pukotina 5.. W 180 30 39 6.. W 180 30 39,1 **) D=Lice; W= Korijen; S=Bočno Temeljem provedenih ispitivanja od strane akreditiranog laboratorija i pozitivno ocjenjenih rezultata ispitivanja u tvornici se pristupa izradi WPS/SPZ procedura, tj. Instrukcija za zavarivanje koje se distribuiraju na radna mjesta na način da su dostupna zavarivaču i ostalim osobama čija je djelatnost vezana uz izvođenje i kvalitetu dotičnog zavarenog spoja. WPS sadrži samo osnovne instrukcije nužne za izvođenje zavarivanja, a na njemu je upisana šifra koja dotični WPS dokument povezuje sa odgovarajućim WPAR dokumentom koji je dostupan u službi zavarivanja.
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 45 WPS Slika 3.12 WPS/SPZ dokument izrađen temeljem provedenih i predstavljenih rezultata ispitivanja tijekom procedure verifikacije postupka zavarivanja (WPAR) [3]
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 46 Rezultati verifikacije karakterističnog kutnog zavarenog spoja na mostu [3] U nastavku se daju podaci vezani uz verifikaciju postupka tipskog kutnog zavarenog spoja limova debljine 20 i 30 mm slika 3.13-3.14 i tablica 3.5. Svi ostali podaci vezani uz postupak zavarivanje (osnovni i dodatni materijal, zaštitni plin, položaj zavarivanja i dr. su identični kao u prethodnoj točki). o 1 o 2 o 5 o 4 o 3 o 1, 300 : 1-2 % Nital o 2, 300 : 1-2 % Nital
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 47 o 3, 300 : 1-2 % Nital o 4, 300 : 1-2 % Nital UZORAK BR. o 1 o 2 o 3 o 4 o 5 Osnovni mat. S355J2G3 ZUT Struktura zavara ZUT Osnovni mat. S355J2G3 o 5, 300 : 1-2 % Nital Slika 3.13 Makro i mikro prikaz elemenata sučeonog zavarenog spoja. ISPITIVANJA TVRDOĆA HV 10 1L 1R Slika 3.14 Makro prikaz elemenata kutnog zavarenog spoja i shematski prikaz lokacija mjerenja tvrdoće na zavarenom uzorku Tablica 3.5 Rezultati tvrdoće HV 10 izmjereni na zavarenom uzorku Br. Limija mjer. Osnovni materijala ZUT Zavar ZUT Osnovni materijal 1 R 1 15 185 188 187 227 263 287 230 232 236 277 257 220 190 188 187 16-24 210 249 275 228 222 226 258 242 224 1 15 188 188 190 223 243 279 230 230 233 283 254 225 190 185 188 1 L 16-24 217 239 269 228 226 228 258 235 220
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 48 4 DETALJI KONSTRUKCIJSKOG OBLIKOVANJA NA MOSTU 4.1 DETALJI ZAVARA KARAKTERISTIČNI ZA MOSNE KONSTRUKCIJE Na mostu se može uočiti više karakterističnih detalja konstrukcijskog oblikovanja. U želji da se istaknu detalji konstrukcijskog oblikovanja kod kojih se zahtjeva visoka kvaliteta zavarenih spojeva, u nastavku se daju primjeri karakterističnih detalja. Priprema prilagođena za REL+EPP zavarivanje slika 4.1, donji dio zavara se zavari REL postupkom u nadglavnom položaju sa vađenjem korjenskog zavara žljebljenjem i brušenjem. Nakon toga slijedi zavarivanje sa vanjske(gornje) strane EPP postupkom. Slika 4.1 Detalj pripreme sučeonog asimetričnog montažnog X spoja poprečni zavar na orto ploči Uzdužni zavar orto ploče slika 4.2 je zavar sa podlogom (čeličnom) koja se zavaruje REL postupkom u nadglavnom položaju na montaži. Korjeni zavar spoja se također zavaruje REL postupkom i služi kao dodatna podloga za EPP postupak kojim se zavaruje navedeni spoj.
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 49 Slika 4.2 Detalj pripreme montažnog uzdužnog zavarenog spoja orto ploče Zavarivanje donje lamele glavnog nosača slika 4.3 se izvodi REL postupkom bazičnom elektrodom uz predgrijavanje prije pripajanja i zavarivanja + dogrijavanje na temp. (200-300ºC) nakon zavarivanja u trajanju 3-4 sata. Po završetku dogrijavanja zavareni spoj omotati mineralnom vunom za visoke temperature. Dogrijavanje se izvodi u svrhu reduciranja vodika izmetala zavara. Slika 4.3 Detalj pripreme montažnog poprečnog zavarenog spoja donje lamele
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 50 Za zavare na slikama 4.4-4.7 koji prikazuju detalje zavara uzdužnih koritastih ukruta i ukrućenja hrpta glavnog nosača «L» profilom odabrani postupak zavarivanja je MAG prahom punjenom žicom (rutilna obloga) u zaštiti CO 2 plina. Problematika vezana za izvedbu kutnog zavara između hrpta poprečnog nosača i ortoploče slika 4.4 te uzdužne «L» ukrute i hrpta poprečnog nosača slika 4.5 je u tome da je otežano kvalitetno izvođenje kompltanog zavara zbog nepristupačnosti sa donje strane jer je gorionik za MAG postupak prevelik u odnosu na 35 mm visine oslobođenog prostora naponskim okom. Potrebno je naknadno dorađivati REL postupkom što uzrokuje dodatne troškove. Slika 4.4 Detalj zavarivanja uzdužnih koritastih ukruta sa orto pločom i poprečnim nosačima mosta
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 51 Slika 4.5 Detalj ukrućenja hrpta poprečnog nosača (stojnog lima) «L» profilom Slika. 4.6 Detalj spojnog mjesta sekcije mosta
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 52 Slika 4.7 Detalj ukrućenja vertikalnog (stojnog) lima «L» profilom izvedba na konstrukciji 4.2 SPECIFIČNOSTI IZRADE SEGMENATA MOSTA U RADIONIČKIM UVJETIMA I MONTAŽE NA GRADILIŠTU Dosadašnji način izrade mostova u postojećim uvjetima tvornice daje zadovoljavajuće rezultate. Svaki segmenat mosta se sastoji od niza podsklopova koji se sastavljaju i zavaruju u jednu cjelinu sa odabranim postupcima zavarivanja koji su ukratko opisani u detaljima konstrukcijskog oblikovanja. Ukrupnjavanje podsklopova se radi na ravnoj podlozi ("tzv.zebra") slika 4.8 gdje se slažu i zavaruju elementi za svaki pripadajući segment uz pomoć naprava. Takvi zavareni segmenti se transportiraju na plato gdje se vrši probna montaža (simulira se stvarni položaj mosta), slika 4.9. Nakon završene probne montaže slijedi čišćenje (pjeskarenje) i AKZ (temeljna zaštita).
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 53 Slika 4.8 Izrada sklopa ortoploče mosta Zaprešić Jankomir Slika 4.9 Probna montaža mosta Zaprešić - Jankomir Na gradilištu montaža kreće od stupova prema upornjacima na jednu i drugu stranu paralelno do upasnog segmenta koji se zadnji ugrađuje. Za dovođenje dijelova segmenta u projektirani položaj na montaži se koristi montažni pilon slika 4.10. Zavarivanje počinje uzdužnim zavarima na orto ploči. Nakon toga se zavaruju zavari na poprečnim nosačima. Sva se zavarivanja izvode od sredine mosta prema krajevima. Nakon tih zavara zavaruju se uzdužni zavari na hrptovima glavnih nosača uzvodni i nizvodni. Zatim slijedi zavarivanje vertikalnih
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 54 zavara na poprečnim nosačima. Istim redoslijedom se zavaruje i slijedeći segment, te se zavaruju poprečni zavari između orto ploča i donjih lamela hrptova glavnih nosača. Nakon toga slijedi ispitivanje zavara prema planu kontrole te ugradnja upasnih elemenata uzdužnih koritastih ukruta i "L" profila. Kad su gotova zavarivanja navedenih elemenata zavaruju se ostaci ne dovršenih zavara iz radionice na dužinama 300 400 mm. Takav redoslijed važi i za ostale segmente mosta. Kod zavarivanja se koriste montažna pomagala za čija zavarivanja vrijede ista pravila kao i za konstrukciju. Zavarivanja izvode atestirani zavarivači uz korištenje odgovarajućih i osušenih elektroda. Takva pomagala trebaju biti iz odgovarajućeg niskolegiranog čelika garantirane zavarljivosti. Nakon zavarivanja takva pomagala treba odstraniti plinskim rezanjem ili žljebljenjem, te naknadnim brušenjem uz osobitu pažnju kako ne bi došlo do oštećenja površina na koje su zavarena. Slika 4.10 Montaža mosta Zaprešić - Jankomir
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 55 4.3 MOGUĆNOSTI SMANJENJA TROŠKOVA I POVEĆANJA POUZDANOSTI Promatramo li životni vijek proizvoda uočit ćemo slijedeće faze od nastajanja do korištenja: 1. ugovor u kome se definiraju zahtjevi za kvalitetu i pouzdanost, propisi, kriteriji prihvatljivosti; 2. projektiranje i konstruiranje obuhvaća proračun, klasifikaciju elemenata ( zavarenih spojeva) i sistema; 3. izbor materijala; 4. izrada i montaža; 5. osiguranje i kontrola kvalitete u proizvodnji i montaži; 6. eksploatacija; 7. osiguranje i kontrola kvalitete u eksploataciji. U svakoj od navedenih faza moguće je dati različita rješenja. Mijenjat se može: materijal, oblik, dimenzije proizvoda, proizvodne operacije npr. načine zavarivanja (EPP, TIG, MIG, ) oblik žlijeba, oblik i metode kontrole i dr. Svaka varijanta će dati određenu pouzdanost funkcioniranja proizvoda u predviđenim uvjetima eksploatacije i određene troškove. Ono rješenje koje daje traženu pouzdanost funkcioniranja proizvoda u predviđenim uvjetima eksploatacije uz najmanje troškove je najbolje rješenje. Bitno je napomenuti da bitnu ulogu imaju proizvodne mogućnosti i vrijeme odnosno trenutak u kojem se proizvod radi. Tu spadaju raspoloživi kadrovi, postupci, oprema, radna površina, kapacitet, rokovi. Unutar jednog poduzeća proizvodne mogućnosti se mijenjaju vremenom. Nabavlja se nova oprema, operacije se mehaniziraju, kadrovi se šalju na izobrazbu. Na taj način će biti moguće isti proizvod možda jeftinije ali i kvalitetnije proizvoditi. Proizvodne mogućnosti poduzeća su često puta uvjetovane i situacijom na tržištu ( rokovi i cijena materijala, opreme, dijelova i usluga ). Npr. ponekad će se koristiti lim debljine 20 mm umjesto 16 mm, jer se za duže vrijeme ne može nabaviti lim 16 mm odgovarajuće kvalitete. Zbog velikog utjecaja projektiranja na izbor materijala neophodno bi bilo da zajednički rade projektant (konstruktor) i tehnolog zavarivanja. Konstrukcijsku razradu treba raditi tim sastavljen od stručnjaka koji poznaju proizvodne mogućnosti proizvođača proizvoda. Za izradu u radionici i montažu na gradilištu izabiru se postupci obrade i zavarivanja, režimi, oblici žljebova i dodatni materijali, strojevi, radne površine, kadrovi i rokovi. Moguće je
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 56 postaviti bezbroj varijanti izbora postupaka zavarivanja, žljebova, dodatnog materijala, strojeva ali uvijek sa ciljem postizanja zahtijevane kvalitete uz najniže troškove. 4.4 MOGUĆNOSTI PRIMJENE AUTOMATIZACIJE Tijekom izrade mosta Zaprešić Jankomir primjenjivano je mehanizirano EP zavarivanje, a u svrhu povećanja proizvodnosti probno su primijenjena WELDYCAR prenosiva kolica, (proizvođač OERLIKON) za zavarivanje slika 4.11. WELDYCAR su autonomna i prenosiva kolica s četiri kotača, dizajnirana za mehanizaciju automatskog zavarivanja, u bilo kojem položaju u vodoravnoj, okomitoj ili nagnutoj ravnini. Rade kao nosač MAG gorionika krećući se uzduž zavara sa mogućnošću njihanja gorionika. U tablici 4.1 dani su preporučljivi parametri zavarivanja za rad sa WELDYCAR prenosivim kolicima. Prednosti uređaja su: - mogućnosti zavarivanja u vodoravnom i vertikalnom položaju, - lagana i robusna, - nude kvalitetu automatskog zavarivanja, - jednostavnost upotrebe, - brzo puštanje u rad. Nedostaci uređaja su: - primjena uređaja ograničena na zavare koji su duži od 1 metra, jer se kod zavarivanja zavara manje dužine smanjuje učinkovitost zbog čestog premještanja uređaja gubi na produktivnosti u odnosu na poluautomatski MAG postupak, - nestabilnost plinske zaštite kod otvorenih montažnih radova.
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 57 Slika 4.11 Prenosiva kolica za zavarivanje WELDYCAR, OERLIKON