W celu przeprowadzenia oceny spawalności materiałów metalicznych opracowano szereg sposobów jej obliczania. Opierają się one o znajomość składu chemicznego lub w oparciu po przeprowadzone odpowiednie doświadczenia. Wyróżnia się trzy podstawowe grupy oceny spawalności:
- teoretyczną,
- bezpośrednią,
- pośrednią.
Certyfikaty spawalnicze
ISO 3834, EN 1090, EN 15085
Doświadczalne badanie spawalności pozwala ocenić ją nie tylko w odniesieniu do materiałów dodatkowych i podstawowych, ale również w odniesieniu do zastosowanej technologii spawania.
Pierwsza grupa metod teoretycznego określania spawalności opiera się na analitycznym obliczaniu równoważnika węgla CE oraz analizie wykresów CTP (Czas, Temperatura, Przemiana). W oparciu o te dane można przewidzieć zachowanie się materiału podczas procesu spawania. Powyższe metody ograniczają się wyłącznie do określania spawalności dla materiałów wykonanych ze stali.
Równoważnik węgla (ekwiwalent węgla) oznaczany jest symbolem CE i określa wpływ pierwiastków zawartych w stali w przeliczeniu na równoznaczny wpływ węgla w stali. Stanowi on sumę zawartości procentowych węgla i pozostałych pierwiastków obecnych w składzie chemicznym stali w odniesieniu do właściwych im współczynników, wyznaczonych na drodze doświadczalnej. Nie istnieje jeden ściśle określony wzór na równoważnik węgla, wzory te określane są na podstawie badań i obserwacji szeregu zależności. Jednostki badawcze wyznaczają takie równoważniki, które mają zastosowanie dla poszczególnych klas stali. Konkretne wartości równoważnika węgla określają spawalność danego materiału:
- CE < 0,4% – materiał jest określany, jako dobrze spawalny,
- 0,4% < CE < 0,6% – materiał posiada ograniczoną spawalność,
- 0,6% < CE – materiał jest trudno spawalny.
Kolejną metodą wyznaczania spawalności materiałów, należącą do grupy teoretycznych jest analiza wykresów CTPc-S. Wykresy CTPc-S są specjalną odmianą wykresów CTP stworzoną na potrzeby spawalniczych cykli cieplnych. Wykresy przedstawiają krzywe zależności przemian strukturalnych w odniesieniu do czasu chłodzenia dla niezwykle istotnego z punktu widzenia spawalniczego przedziału temperatur 800÷500˚C (t8/5). Na tej podstawie można przewidzieć, jakie składniki strukturalne będą występowały w gotowym złączu spawanym. Z kolei to pozwala na zastosowanie odpowiedniej technologii spawania, ustalenie wstępnych parametrów procesu, określenie dopuszczalnej grubości materiału oraz temperatury ewentualnych zabiegów cieplnych przed spawaniem.
Metody bezpośrednie służące do oceny spawalności opierają się na próbach spawalniczych przeprowadzanych na specjalnie do tego celu przygotowanych materiałach z wykorzystaniem konkretnej metody spawania. Opracowano do tej pory kilkaset rodzajów różnych testów. Metody bezpośrednie są stosowane i zalecane przez spawalnicze ośrodki badawcze oraz towarzystwa kwalifikacyjne. Głównym celem ich stosowania jest określenie podatności materiału na występujące głównych rodzajów pęknięć gorących i zimnych. Badaniu poddawane są również takie parametry jak: plastyczność spoiny, udarność strefy wpływu ciepła oraz odporność na korozję różnego typu. Grupa metod bezpośredniej oceny spawalności należy do szeroko rozpowszechnionych.
Szkolenia spawalnicze
ISO 3834, EN 1090, EN 15085
Do ostatniej już, trzeciej grupy określania spawalności należą metody pośrednie. Ocena spawalności w sposób pośredni polega na zasymulowaniu cyklu cieplnego spawania na próbce umieszczonej w specjalnym urządzeniu. Wynikiem przeprowadzonych imitacji są próbki, których struktura odpowiada rzeczywistym strefom uzyskiwanym w procesie spawania. Wysoki koszt symulatorów i wąski zakres ich zastosowania sprawia, że stosowanie tej grupy metod jest ograniczone.
Autor: Tomasz Groń (1008)
Wykorzystano:
Technika spawalnicza w praktyce/ pod red. Kazimierza Ferenca, wyd. Verlag Dashofer