71
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 1 Diplomski rad Antun Rosandić 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 najčće 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 1 · 2.1 TEHNIČKI OPIS MOSTA Trasa autoceste koso prelazi rijeku Savu, pa je most projektiran kao kosi objekt. Kut kosine

  • Upload
    others

  • View
    2

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

  • Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 1

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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 (Rm 1400 - 1800 N/mm2) i Re (1250 - 1400 N/mm2)

    - za konstrukciju (Rm 450 - 850 N/mm2) i Re (350 - 500 N/mm2)

    Obzirom na namjenu razlikuju se sljedeće vrste mostova:

    - pješački

    - cestovni

    - željeznički

    - akvadukti

  • Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 3

    Diplomski rad Antun Rosandić

    - 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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    Slika 1.2 Različite varijante konstrukcije pokretnih mostova u zavarenoj izvedbi [2]

  • Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 5

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    Tablica 2.1 Kriteriji prihvatljivosti pogrešaka u zavarenom spoju sukladno HRN EN

    25817 [4]

    Red. br.

    Naziv nepravilnosti

    Oznaka poISO6520

    Opaske

    Granične vrijednosti nepravilnostiza skupine ocjene

    Niska B Srednja C Visoka D

    1. Pukotine 100 Sve vrste pukotina, osim mikro pukotina

    ( h 1

  • Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 13

    Diplomski rad Antun Rosandić

    Druge nepravilnosti za :- sučeljene zavarene spojeve- kutne zavarene spojeveNajveća dimenzija za crvaste i cjevastešupljine

    Kratke nepravilnosti za :- sučeljene zavarene spojeve- kutne zavarene spojeveNajveća dimenzija za crvaste i cjevastešupljine

    h < 0,5 s -h < 0,5 a -

    2 mm

    Nedopušteno Nedopušteno

    h < 0,4 s- h < 0,3 s-h < 0,4 a- h < 0,3 a-

    h < 0,5 s -h < 0,5 a -

    4 mm ili 3 mm ili 2 mm iline veće od

    debljine ne veće od

    debljinene veće od

    debljine

    6. Uključci čvrstih tijela (osim bakra)

    300

    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 :nedopuštene Nedopušteno

    Kratke nepravilnosti :

    h < 0,1 s- h < 0,2 s -max. 2 mm max. 1,5 mm

    Zadani provar

    Stvarni provar

    hs

    zadani provarstvarni provar

    tsh

    stvarni provar

    zadani provar

    Slika C

    Slika B

    Slika A

  • Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 14

    Diplomski rad Antun Rosandić

    10. Loše namješten kutni spoj

    Prekomjerni ili nedovoljni razmak rebra h < 1 mm-0,3 a max. 4 mm

    h < 0,5mm-0,2 a

    max. 3 mm

    h < 0,5mm-0,1 a

    max. 2 mmh

    a

    Razmaci, koji odgovarajuću vrijednostprekoračuju, 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

    max. 10 mm max. 7 mm max. 5 mmh

    b

    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

    h

    b

    zadana debljina

    stvarna debljina

  • Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 15

    Diplomski rad Antun Rosandić

    14.

    h < 1 mm + h < 1 mm + h < 1 mm ++1,2 b +0,6 b +0,3 b

    max. 5 mm max. 4 mm max. 3 mm

    17.

    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

    Prekoračenje debljine kutnog spoja

    Za mnoge slučajeve prekoračenje zadanedebljine nije razlog za odbacivanje

    h

    zadana debljina

    stvarna debljina

    a

    15. Potkoračenje debljine kutnog spoja

    Kutni spoj s vidljivim potkoračenjem debljineneće se računati kao pogrešan, ako je stvarnadebljina postignuta dubljim provarom

    Duge nepravilnosti : nedopuštene Nedopušteno

    Kratke nepravilnosti :

    max. 2 mm max. 1 mm

    h < 0,3 mm + 0,1 a

    ah

    zadana debljina

    stvarna debljina

    16. Preveliko nadvišenje u korijenu

    504

    hb

    t

    Prokapljina 5041 Dopušteno Slučajna mjestimičnaispupčenja dopuštena

    18 Posmaknutost 507 Granična vrijednost odstupanja svodi se naidealan položaj. Ukoliko nije drugačije propisano, idealan položaj dobiva se kada sesrednje izvodnice dijelova poklapaju( poglavlje 1. )" t " se odnosi na tanju stijenku.

    h

    tt

    h t t

    h

    tt

    Slika A - Limovi i uzdužnizavareni spojevi

    h < 0,25 t. h < 0,15 t. h < 0,1 t.max. 5 mm max. 4 mm max. 3 mm

    Slika B - Poprečni zavarenispojevi

    max. 4 mm max. 2 mmh < 0,5 t.max. 3 mm

  • Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 16

    Diplomski rad Antun Rosandić

    19.

    < 0,2 t.

    max. 2 mm

    < 0,1 t.

    max. 1 mm

    < 0,05 t.

    max. 0,5 mm

    < 2 mm + < 2 mm + < 1,5 mm ++0,2 a +0,15 a +0,15 a

    < 1,5 mm < 1 mm < 0,5 mm

    Neispunjeni presjek Nasjeli zavar

    511

    509

    Blagi prijelaz se dopušta

    t

    b

    h

    Dugačke nepravilnosti :

    nedopuštene

    Kratke nepravilnosti

    20. Prevelika nejednolikost kutnog spoja

    512 Podrazumijeva se da asimetričnost kutnogspoja nije izričito propisana.

    z 2

    z1 a

    h

    21. Uleknuti korijen

    515

    h

    Blagi prijelaz se dopušta

    h

    Zajed u korijenu

    5013

    22. Preklop 506 Kratke nepravilnosti dopuštene

    Nedopušteno

    23. Pogrešan početak zavara

    517 Dopušteno Nedopušteno

    24. Oštećenje lukom

    601Dopustivost ovisi o daljnjoj

    obradi površina, vrsti osnovnogmaterijala i naročito o sklonosti

    stvaranju pukotina

    25. Onečišćenje kapljicama metala

    602Dopustivost ovisi od namjene

    26. Višestruke nepravilnosti u jednom presjeku

    Za debljine "s" ili "a" < 10 mm mogu se

    propisati posebni uvijeti.

    4 h

    h1h3

    h h 5

    h1 h2 h3 h4 h5 = h

    h

    h1

    h5

    2

    h3h6

    h 4

    Ukupna veličina nepravilnosti

    0,25 s ili 0,25 a

    0,2 s ili 0,2 a

    0,15 s ili

    0,15 a

    h h h

    h h h

    h h h

    h

  • Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 17

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    - 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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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:- fino kapljični- srednje kapljični

    Penetracija:

    - srednja- visoka

    Šljaka:- djelomično kristalna- porozna

    Prenos metala:- sprey- fino kapljični

    Penetracija:- visoka

    Šljaka:- staklasta- vrlo 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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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)3P2O5. 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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    povrat praha

    dovod žice

    glava

    prah

    izvorstruje

    cm/min

    32,5

    upravljačka jedinica

    A

    45035,3

    V

    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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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

    (CO2 , ili mješavina plinova Ar + CO2).

  • Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 25

    Diplomski rad Antun Rosandić

    5

    1 3 4

    2

    12

    34

    5

    6

    7

    8

    9

    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 CO2 nije inertan na temperaturi koja vlada u električnom luku da se

    izbjegnu negativne posljedice disocijacije CO2 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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    Kod MAG postupka specifična opterećenja A/mm2 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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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 (

  • Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 30

    Diplomski rad Antun Rosandić

    - 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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    Na sljedećoj se slici daje prikaz osnovnih oblika žlijeba za zavarivanje i položaji

    zavarivanja sukladno HRN EN i ASME standardu.

    Slika 3.7 Osnovni oblici pripreme žlijebova za zavarivanje i oblici zavarenih spojeva [7]

    Naliježući

    Kutni:

    T-spoj Preklopni Rubni

    Prirubni

    Križni

    (sa žljebljenjem korijena) (sa provarom korijena)

    Sučeoni:

  • Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 34

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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 + 2O2 = Fe3O4 + toplina (3.1)

    Plinovi koji se najčešće koriste za plinsko rezanje su:

    Kao gorivi plin:

    - Acetilen C2H2

    - Propan - butan C4H10 - C3H8

    Za rezanje:

    - Kisik O2

    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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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 oC. 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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    - 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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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 VV-

    vijcima a prije nanošenja završnog premaza na vanjske površine čelične konstrukcije

    mosta pa tako i vanjske površine vijčano tarnih spojeva, vrši se brtvljenje svih tarno-

    vijčanih 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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    Prijedlog WPS-aspecifikacije

    postupkazavarivanja

    Zavarivanje ispitne ploče&

    Registriranje parametara zavarivanja prizavarivanju ispitne ploče

    Ispitivanjametodama

    kontrole bezrazaranja

    Ispitivanjarazaranjem

    Zapisnici ispitivanja sa i bez razaranja

    Akreditirani laboratorij+

    Nadzor inspektora za zavar. radove

    Welding procedure Approval Record - WPAR (ISO 15614-1:2004 )Procedure Qualification Record - PQR (ASME sec. IX)

    WPS 1 WPS 2 WPS ...

    - iskustveno dobiveni podaci- baze "znanja"- ispitivanja zavarljivosti- ostali pomoćni računalni programi

    - 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- ...

    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% CO2). 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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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

    o 1 o 2 o 3

  • Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 43

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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]

    A5 [%]

    an / on / on

    L0 [mm]:

    Z

    [%]

    Mjesto loma

    ***)

    Opaska

    Zahtijevane vrijednosti min. 355 490 -630 Min. 22 -- W.Nr.10570

    1 TW 418 628 22,3 GW 2 TW

    12,1 x 25 407 621 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]

    1 2 3

    Σn/n

    [J] 1 TW SG-AW 60 59 61 60 2 TW HAZ

    10 X 10 - 20 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

    ) L0 [mm] Lk [mm] 3 TW D 180 30 39,24 .. D 180 30 39,15 .. W 180 30 396 .. W 180 30 39,1

    Bez pukotina

    **) 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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    Slika 3.12 WPS/SPZ dokument izrađen temeljem provedenih i predstavljenih rezultata

    ispitivanja tijekom procedure verifikacije postupka zavarivanja (WPAR) [3]

    WPS

  • Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 46

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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 , 300 : 1 - 2 % Nital o 2 , 300 : 1 - 2 % Nital

    o 1 o 2 o 3 o 4 o 5

  • Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 47

    Diplomski rad Antun Rosandić

    o 3 , 300 : 1 - 2 % Nital o 4 , 300 : 1 - 2 % Nital

    o 5 , 300 : 1 - 2 % Nital

    UZORAK BR.

    o 1 Osnovni mat. S355J2G3 o 2 ZUT o 3 Struktura zavara o 4 ZUT o 5 Osnovni mat. S355J2G3

    Slika 3.13 Makro i mikro prikaz elemenata sučeonog zavarenog spoja.

    ISPITIVANJA TVRDOĆA HV 10

    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 – 15 185 188 187 227 263 287 230 232 236 277 257 220 190 188 1871 R 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

    1L 1R

  • Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 48

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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 CO2 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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    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

    Diplomski rad Antun Rosandić

    Slika 4.11 Prenosiva kolica za zavarivanje WELDYCAR, OERLIKON

  • Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 58

    Diplomski rad Antun Rosandić

    1234567 89 1234567

    Tablica 4.1 Parametri za automatizirano zavarivanje praškom punjenom žicom

    t z

    min

    /m 2)

    49,4

    /

    44,1

    51,3

    /

    45,9

    70,6

    /

    62,8

    E

    kJ/c

    m

    21,6

    24,5

    -24,

    2

    21,6

    21,4

    -21,

    2

    21,6

    23,4

    -23,

    2

    v S

    cm/m

    in

    11,0

    12,4

    -14,

    3

    11,0

    14,2

    -16,

    3

    11,0

    13,0

    -14,

    9

    Uči

    nak

    kg/h

    2,16

    2,97

    -3,4

    2

    2,16

    2,97

    -3,4

    2

    2,16

    2,97

    -3,4

    2

    Žica

    Ø

    mm

    1,2

    1,2

    1,2

    1,2

    1,2

    1,2

    U

    V

    22

    23-2

    4

    22

    23-2

    4

    22

    23-2

    4

    I A

    1.pr

    olaz

    18

    0

    2-6.

    prol

    az

    220-

    240

    1.pr

    olaz

    18

    0

    2-7.

    prol

    az

    220-

    240

    1.pr

    olaz

    18

    0

    2-9.

    prol

    az

    220-

    240

    g

    kg/m

    1)

    2,31

    2,80

    3,39

    1) n

    advi

    šenj

    e 0,

    5 m

    m

    2) b

    ez k

    orije

    na

    6 5 4 3 2 1

  • Primjena tehnologije zavarivanja u izradi čeličnih mostova 59

    Diplomski rad Antun Rosandić

    1234567 89 1234567

    t z

    min

    /m 2)

    49,4

    /44,

    1

    51,3

    /45,

    9

    70,6

    /62,

    8

    E

    kJ/c

    m

    21,6

    24,5

    -24,

    2

    21,6

    21,4

    -21,

    2

    21,6

    23,4

    -23,

    2

    v S

    cm/m

    in

    11,0

    12,4

    -14,

    3

    11,0

    14,2

    -16,

    3

    11,0

    13,0

    -14,

    9

    Uči

    nak

    kg/h

    2,16

    2,97

    -3,4

    2

    2,16

    2,97

    -3,4

    2

    2,16

    2,97

    -3,4

    2

    Žica

    Ø

    mm

    1,2

    1,2

    1,2

    1,2

    1,2

    1,2

    U

    V

    22

    23-2

    4

    22

    23-2

    4

    22

    23-2

    4

    I A

    1.pr

    olaz

    18

    0

    2-6.

    prol

    az

    220-

    240

    1.pr

    olaz

    18

    0

    2-7.

    prol