PETROM EPS MentenanŃă

“ TEACHER ”

PROGRAM DE

PERFECłIONARE PROFESIONALĂ

Tema 11: Sudarea metalelor

2010

1

SUDAREA METALELOR

Material pentru perfecŃionare profesională Compilare şi redactare: ing. Sorin IGNAT

Coordonator Sudare

2

Materialul se adresează tehnicienilor care activează în domeniul sudării şi se constituie ca o sinteză a cunoştinŃelor actuale în ceea ce priveşte sudura prin topire, fiind structurat în trei părŃi: probleme tehnologice generale, procedee de sudare curente şi elemente de asigurarea calităŃii la sudare, cuprinzând şi reglementări actuale în domeniul standardizării europene pentru sudură.

3

CUPRINS Capitolul I . Principii generale ale sudării prin topire..........................................5

1. Sudarea ca tehnică de îmbinare.......................................................................5 2. Procedee de sudare..........................................................................................5 3. Surse termice pentru sudarea prin topire.........................................................6

3.1 Arcul electric..........................................................................................7 3.2 Flacăra de gaz.........................................................................................9

4. Tipuri de îmbinări sudate................................................................................11 4.1 Clasificarea îmbinărilor sudate..............................................................11 4.2 Reprezentarea şi notarea sudurilor pe desen..........................................13

5. Pregătirea pieselor pentru sudare....................................................................15 5.1 Forme de rosturi.....................................................................................15 5.2 Asamblarea pieselor pentru sudare........................................................17

6. SusŃinerea băii topite.......................................................................................18 7. Preîncălzirea....................................................................................................19 8. Tratamente termice după sudare......................................................................20

8.1 Detensionarea.........................................................................................20 8.2 Normalizarea...........................................................................................21 8.3 Dehidrogenarea.......................................................................................22

9. Tensiuni şi deformaŃii prin sudare ...................................................................22 9.1 Mecanismul de producere al deformaŃiilor la sudare.............................22 9.2 Măsuri pentru reducerea deformaŃiilor....................................................23

10. ImperfecŃiunile sudurilor prin topire...............................................................26 10.1 ImperfecŃiuni interne volumice..............................................................26 10.2 ImperfecŃiuni interne plane....................................................................27 10.3 ImperfecŃiuni de formă de suprafaŃă......................................................29

Capitolul II. Procedee de sudare prin topire...........................................................32 11. Sudarea cu electrozi înveliŃi............................................................................32

11.1 Principiu, caracteristici, domeniu de aplicare.......................................32 11.2 Electrozi înveliŃi....................................................................................33 11.3 Recomandări tehnologice......................................................................35 11.4 Simbolizarea electrozilor înveliŃi..........................................................38

11.4.1 Simbolizarea conform SR EN 449-1997......................................38 11.4.2 Simbolizarea conform SR EN 440-1996......................................40 11.4.3 Simbolizarea conform DIN 1913-1984........................................41 11.4.4 Simbolizarea conform AWS A5.1-1991.......................................43 11.4.5 Simbolizarea conform AWS A5.5-1996.......................................44 11.4.6 Simbolizarea conform AWS A5.4-1992.......................................46

12. Sudarea cu gaz.................................................................................................47 12.1 Principiu, domenii de aplicare, caracteristici.........................................47 12.2 Gaze utilizate pentru sudare...................................................................47 12.3 Arzătoare pentru sudarea cu gaz............................................................50 12.4 Materiale pentru sudarea cu gaz............................................................50 12.5 Recomandări tehnologice......................................................................50

4

Capitolul III. Asigurarea calităŃii în domeniul sudurii........................................53 13. Elemente de asigurare a calităŃii...................................................................53 14. Coordonarea sudurii.....................................................................................53 15. Calificarea sudorilor.....................................................................................55 16. SpecificaŃia şi calificarea tehnologiilor de sudare........................................58 17. Controlul îmbinărilor sudate.........................................................................59

17.1 Controlul vizual..................................................................................60 17.2 Controlul cu lichide penetrante...........................................................61 17.3 Controlul cu radiaŃii penetrante..........................................................62 17.4 Controlul cu ultrasunete .....................................................................62

Bibliografie...............................................................................................................64

5

CAPITOLUL I. PRINCIPII GENERALE ALE SUDĂRII PRIN TOPIRE 1. SUDAREA CA TEHNICĂ DE ÎMBINARE

Sudarea este un procedeu tehnologic prin care se realizează o îmbinare nedemontabilă

între două sau mai multe piese. Prin sudare rezultă o îmbinare sudată sau sudură, ca urmare a fuziunii localizate a materialelor, produsă fie prin încălzirea acestora la o anumită temperatură, cu sau fără aplicarea simultană a unei presiuni, fie prin aplicarea unei presiuni, cu sau fără utilizarea unui material de adaos. Îmbinarea sudată se compune din următoarele elemente ( figura 1.1 ) :

Figura 1.1 Elementele unei îmbinări sudate :

1 – sudura, 2- linie de fuziune, 3 – zona influenŃată termic, 4 – material de bază

- sudura sau cusătura sudată (Cus) – zona îmbinării în care se realizează unirea pieselor; - linia de fuziune – care delimitează sudura de materialul de bază; - zona influenŃată termic (ZIT) – porŃiunea din materialul de bază rămasă în stare solidă,

dar a carei structură s-a modificat în urma sudării; - materialul de bază (MB) – materialul care se sudează. Cusătura sudată este alcătuită din materialul de bază şi materialul de adaos.

2. PROCEDEE DE SUDARE

În cazul procedeelor de sudare prin topire, sudarea se realizează prin încălzirea locală, până la topire, a pieselor de sudat, fără aplicarea unei forŃe, cu sau fără utilizarea unui material de adaos.

În figura 2.1 este prezentată o clasificare a principalelor procedee de sudare prin topire, în funcŃie de purtătorul de energie utilizat pentru încălzire.

În funcŃie de modul de execuŃie, procedeele de sudare prin topire se pot clasifica în următoarele procedee :

- sudare manuală – la care toate operaŃiile se execută manual; - sudare semimecanizată – la care o parte din operaŃiile de bază se realizează mecanizat

(de exemplu alimentarea cu material de adaos); - sudarea mecanizată – la care toate operaŃiile de bază se execută mecanizat; - sudarea automată – la care toate operaŃiile, inclusiv cele auxiliare, se realizează

mecanizat, după un program automat; - sudarea robotizată – la care operatorul este înlocuit de un robot. În fine, după scopul în care se aplică, procedeele de sudare sunt pentru îmbinare sau

pentru încărcare. Din punctul de vedere al volumului de aplicare, cea mai largă utilizare o au, în prezent,

procedeele de sudare cu arc electric şi în primul rând sudarea MIG/MAG, sudarea cu electrozi înveliŃi (SE) şi sudarea sub strat de flux (SF).

6

Figura 2.1 Clasificarea procedeelor de sudare prin topire

3. SURSE TERMICE PENTRU SUDAREA PRIN TOPIRE

Pentru încălzirea materialelor în vederea sudării, este necesară o sursă de energie termică, care să asigure următoarele :

- să opereze la o temperatură semnificativ mai mare decat temperatura de topire a materialului care se sudează; dacă diferenŃa de temperatură este mică, căldura se transmite de la locul îmbinării în material aproape la fel de repede cum este introdusă, ca atare devin dificile încălzirea materialului la temperatura dorită şi menŃinerea zonei la o lăŃime rezonabil de mică;

- să concentreze căldura într-o zonă restrânsă; sursele care îşi dezvoltă căldura pe o suprafaŃă mare, ca şi cele recomandate pentru lipire, nu se pot utiliza în condiŃii normale pentru sudare;

- să aibă o capacitate de încălzire suficient de înaltă; cantitatea totală de căldură sau fluxul termic necesar depind nu numai de caracteristicile fizice ale materialului, dar şi de configuraŃia şi dimensiunile îmbinării;

- să fie reglabilă şi să îşi păstreze caracteristicile constante pe parcursul executării sudurii.

Sursele termice utilizate pentru sudarea prin topire sunt : arcul electric, jetul de plasmă, fasciculul de electroni, baia de zgură, precum şi o serie de reacŃii chimice exoterme (flacăra de gaz, reacŃia aluminotermică).

7

3.1 Arcul electric

Un arc electric este o descărcare electrică susŃinută într-un gaz. În cazul sudării, arcul electric este amorsat, de regulă, între un electrod şi piesa de sudat, descărcarea electrică având o tensiune relativ scăzută (10-40 V) şi o intensitate a curentului mare (5-2000 A).

Figura 3.1 Caracteristica statică a arcului electric

FuncŃia principală a arcului electric, la sudare, este generarea căldurii, coloana arcului putând ajunge la temperatura de peste 5000ºC. Arcul electric produce, de asemenea, lumină puternică şi zgomot. În cazul unui arc electric stabil, tensiunea şi curentul sunt interdependente. Legătura dintre aceste mărimi, la o mărime constantă a arcului, reprezintă caracteristica statică a arcului, figura 3.1. Lungimea arcului depinde, practic, liniar de tensiunea sa. Pentru fiecare valoare a lungimii arcului, există o valoare minimă a curentului care poate întreŃine arcul electric. La un curent mai mare se poate menŃine un arc mai lung. Arcul electric de sudare poate fi alimentat în curent continuu sau curent alternativ. În cel de al doilea caz, la fiecare schimbare a polarităŃii, arcul electric se stinge (I=0) şi trebuie reamorsat, fapt care impune sursei asigurarea unei tensiuni de mers în gol suficient de înaltă (uzual minim 80V). Arcul electric de curent continuu are polaritatea directă (cc-) când electrodul este conectat la polul negativ al sursei (catod), iar piesa de sudat la polul pozitiv (anod). În caz contrar, arcul electric este de polaritate inversă (cc+). Electrodul utilizat la sudare poate fi fuzibil sau nefuzibil. În cazul electrodului fuzibil, acesta se topeşte în arcul electric şi este transportat prin arc, fiind depus în îmbinarea sudată. Amorsarea arcului electric se efectuează fie prin scurtcircuitarea electrodului de piesă, fie prin suprapunerea unei descărcări de înaltă tensiune şi înaltă frecvenŃă peste circuitul de sudare. Repartizarea căldurii în arcul electric depinde de tipul şi polaritatea electrodului, precum şi de mediul în care are loc descărcarea. Astfel, la sudarea cu electrod nefuzibil (wolfram) în mediu de gaz de protecŃie, circa 1/3 din căldura arcului electric se repartizează la catod şi 2/3 la anod. La sudarea cu electrod fuzibil, tipul mediului în care se produce arderea arcului electric are un efect semnificativ asupra repartiŃiei de căldură între electrozi. Uzual, la sudarea cu electrozi înveliŃi, catodul se încălzeşte mai mult decât anodul. La sudarea în curent alternativ, energia se repartizează practic în mod egal asupra electrodului şi a piesei. Sub acŃiunea arcului electric, materialul se topeste, geometria sudurii fiind influenŃată de polaritatea acestuia. În figura 3.2 şi figura 3.3 se ilustrează influenŃa polarităŃii curentului

8

asupra geometriei sudurii, la sudarea cu electrod nefuzibil (wolfram), respectiv cu electrozi înveliŃi. O parte din căldura degajată de arcul electric se pierde prin radiaŃie şi convecŃie în mediul înconjurător, cea mai mare parte serveşte însă la încălzirea şi topirea piesei pentru sudare.

Figura 3.2 InfluenŃa polarităŃii curentului asupra geometriei sudurii

la sudarea cu electrod nefuzibil (wolfram) în mediu de gaz protector (WIG)

Figura 3.3 InfluenŃa polarităŃii curentului asupra geometriei sudurii

la sudarea cu electrozi înveliŃi Caracterizarea energiei folosite la sudare se efectuează, de obicei, folosind noŃiunea de energie liniară, definită cu relaŃia :

EL=Ua x ls / vs , J / cm unde Us este tensiunea arcului electric (V), Is este curentul de sudare (A) şi vs este viteza de sudare (cm/s). Această mărime nu Ńine seama de eficienŃa procesului de încălzire, care depinde de procedeul şi tehnologia de sudare. În general, eficienŃa termică a încălzirii cu arc electric este mai mare în cazul procedeelor de sudare cu electrod fuzibil (75-90%), decât la procedeele de sudare cu electrod nefuzibil (50-60%). Regimul de funcŃionare al arcului electric la sudare, se stabileşte la intersecŃia caracteristicii arcului electric cu caracteristica statică a sursei de curent utilizate, figura 3.4. Pentru ca sudura să aibă caracteristici corespunzătoare, este necesar ca arcul electric să fie stabil şi în piesă să se introducă o cantitate constantă de căldură. Aceasta presupune menŃinerea constantă a puterii arcului electric în timpul procesului de sudare, lucru care se realizează prin două moduri :

- prin menŃinerea constantă a lungimii arcului (reglare exterioară), în cazul utilizării unei surse de sudare cu caracteristici căzătoare;

9

- prin procesul de autoreglare (reglare interioară), în cazul unei surse cu caracteristică rigidă.

Figura 3.4 Stabilirea punctului de funcŃionare a arcului electric

3.2 Flacăra de gaz Prin arderea unui amestec de oxigen şi gaz combustibil, este posibilă obŃinerea unor temperaturi ridicate. Cel mai des utilizat gaz combustibil este acetilena, datorită faptului că dezvoltă, în amestec cu oxigenul, o temperatură de circa 3100ºC. Pot fi folosite şi alte gaze (metan, propan, hidrogen), care însă în amestec cu oxigenul dau temperaturi mai scăzute (1900-2500ºC). Flacăra oxiacetilenică utilizată la sudare, este formată din două zone, figura 3.5, o zonă interioară de formă conică, clar conturată, nucleul luminos al flăcării şi o zonă exŃerioară mai difuză. În prima zonă are loc reacŃia de ardere a acetilenei :

C2H2 + O2 → 2CO + H2 Cele două produse ale acestei reacŃii sunt combustibile şi ard în zona a doua a flăcării, în amestec cu oxigenul atmosferic, conform reacŃiei :

4CO + 2H2 + 3O2 → 4CO2 + 2H2O Ambele reacŃii sunt exoterme, căldura degajată depinzând de cantitatea de acetilenă care arde. Cantitatea de oxigen se ajustează, astfel încât să se producă caracterul dorit al flăcării. Acesta poate fi normal, oxidant sau reducător, figura 3.6. În mod uzual se notează cu βg raportul dintre volumul de oxigen şi cel de acetilenă. În funcŃie de valoarea lui β se disting următoarele cazuri :

- flacăra normală (neutră), βg = 1,1÷1,2, cazul cel mai frecvent utilizat, flacăra având o temperatură maximă de circa 3000ºC

- flacăra oxidantă, βg = 1,5. Temperatura maximă a flăcării este de circa 3100ºC, metalul topit ajungând în contact direct cu o atmosferă oxidantă;

10

- flacăra carburantă, βg < 1. Temperatura maximă a flăcării este mai scazută (2920ºC la βg=0,75). În zona de oxidare primară rămâne o cantitate de carbon liber, care arde în zona de oxidare secundară.

Figura 3.5 Zonele flăcării de gaz

Figura 3.6 InfluenŃa caracterului flăcării asupra aspectului acesteia :

a – oxidant, b – neutru, c - carburant

Temperatura maximă a flăcării apare în zona vârfului conului interior, la circa 2-5 mm de vârful arzătorului de sudare. De aceea, flacăra trebuie poziŃionată astfel încât această regiune să fie în dreptul suprafeŃei băii de sudură. În această zonă, căldura produsă este cea corespunzătoare reacŃiei de oxidare primară şi reprezintă circa 35% din căldura totală în flacără. Aceasta are valori de circa 55 kJ/l acetilenă ars. Ca atare, la un litru de acetilenă, doar

11

19 kJ căldură poate fi folosită pentru topirea materialului de bază. Restul căldurii nu reprezintă însă o pierdere, întrucât contribuie la o preîncălzire a materialului. Cu toate că temperatura flăcării şi căldura sunt suficiente pentru sudare, viteza de sudare maxim posibilă la sudarea cu flacără este mult mai mică decât cea corespunzătoare sudării cu arcul electric din următoarele motive :

- viteza cu care căldura este transferată de la sursă (flacără) la piesă, depinde de diferenŃa dintre temperatura flăcării şi temperatura de topire a materialului de bază. Această temperatură este redusă, ca atare transferul de căldură decurge relativ încet;

- la sudarea cu arc electric, o parte din căldura necesară este generată direct la suprafaŃa metalului de bază şi nu trebuie transferată, pe câtă vreme la sudarea cu flacără întreaga căldură trebuie transferată la piesă.

Căldura utilizată la sudarea cu flacără depinde de debitul (viteza de ieşire) a gazului combustibil, de poziŃionarea flăcării faŃă de piesă şi de viteza de sudare.

4. TIPURI DE ÎMBINĂRI SUDATE

4.1 Clasificarea îmbinărilor sudate În funcŃie de poziŃia relativă a pieselor, îmbinările sudate se împart în :

- îmbinări sudate cap la cap; - îmbinări sudate în colŃ; - îmbinări sudate prin suprapunere, figura 4.1.

Figura 4.1 Tipuri de îmbinări sudate

Îmbinările sudate pot fi realizate în următoarele poziŃii de sudare, figura 4.2 : - orizontală şi orizontală în jgheab (simbolizare PA) - orizontală cu perete vertical (simbolizare PB) - orizontală pe perete vertical (simbolizare PC) - orizontală peste cap (simbolizare PD) - peste cap (simbolizare PE) - vertical ascendentă (simbolizare PF) - vertical descendentă (simbolizare PG). PoziŃia optimă de sudare, din punctul de vedere al procesului de formare a îmbinării

sudate, este cea orizontală (suduri cap la cap), respectiv orizontală în jgheab (suduri de colŃ).

12

Figura 4.2 PoziŃii de sudare

Din puncŃ de vedere geometric, sudura se caracterizează prin pătrundere, lăŃime,

supraînălŃare (sudură cap la cap) sau prin grosime şi înălŃime (sudură în colŃ), figura 4.3. Raportul dintre lăŃimea şi pătrunderea sudurii reprezintă coeficientul de formă al acesteia.

Întrucât volumul de material ce poate fi topit, respectiv depus prin sudare, este limitat de procedeul de sudare utilizat, în multe situaŃii îmbinarea prin sudare a unor materiale de o anumită grosime poate fi realizată numai prin treceri succesive ale sursei termice deasupra zonei de îmbinat. Rezultă astfel suduri în mai multe treceri, figura 4.4. Metalul depus la o singură trecere formează un rând, rândul sau rândurile situate la acelaşi nivel constituind un strat. Primul strat sau rând reprezintă rădacina sudurii. Celelalte straturi sunt straturi de umplere.

Figura 4.3 Elementele geometrice ale unei îmbinări sudate :

p – pătrunderea sudurii, h – supraînălŃarea sudurii, P – pătrunderea ZIT,

B – lăŃimea ZIT, b – lăŃimea sudurii

13

Figura 4.4 Moduri de realizare a unei suduri :

a – într-o trecere, b – în mai multe treceri

4.2 Reprezentarea şi notarea sudurilor pe desen Îmbinările sudate se reprezintă pe desen respectând recomandările generale care se aplică în desenul tehnic. Pentru simplificare se poate utiliza reprezentarea simbolică, descrisă în SR EN 22553. Aceasta cuprinde un simbol elementar, o opŃiune convenŃională şi indicaŃii complementare.

Figura 4.5 Simbolizarea îmbinărilor sudate (simboluri elementare)

14

Figura 4.6 Simbolizarea îmbinărilor sudate (simboluri secundare)

În figura 4.5 se prezintă, spre exemplificare, simbolurile elementare pentru diferite îmbinări sudate. Simbolurile suplimentare sunt indicate în figura 4.6, ele caracterizează forma suprafeŃei exterioare a sudurii. Metoda de reprezentare a sudurilor pe desen este exemplificată în figura 4.7 şi cuprinde simbolul, o linie de indicaŃie a îmbinării, o linie de referinŃă şi un număr de cote şi semne convenŃionale. IndicaŃiile suplimentare se referă la realizarea sudurilor pe contur, a sudurilor efectuate la montaj, indicarea procedeului de sudare, eventual nivelul de acceptare a defectelor, poziŃia de lucru, materialul de adaos.

15

Figura 4.7 Reprezentarea sudurilor pe desen – exemplificare

5. PREGĂTIREA PIESELOR PENTRU SUDARE

5.1 Forme de rosturi Rostul este spaŃiul dintre suprafeŃele frontale ale pieselor ce urmează să fie sudate, figura 5.1. Rostul este necesar pentru a asigura pătrunderea sudurii pe întreaga secŃiune a materialului de bază. Modul de pregătire a pieselor pentru sudare este standardizat (de exemplu SR EN 29682 pentru cazul pieselor din oŃel sudate cu electrozi înveliŃi, cu arc electric în mediu de gaz protector sau cu gaz). În figura 5.2 sunt indicate principalele tipuri de rosturi utilizate la sudare. Tipul şi dimensiunile rostului depind de caracteristicile materialului de sudare, de grosimea sa precum şi de procedeul de sudare folosit. În cazul Ńevilor de diametru Ø > 65 mm, cu grosimea de perete s ≥ 6 mm, rostul utilizat este de forma Y, având unghiul α = 60o, pentru suduri cap la cap.

16

Figura 5.1 Elementele geometrice ale rostului de sudare

Sub aspect economic, este de dorit ca secŃiunea rostului să fie cât mai mică, rostul ideal fiind, din acest punct de vedere, cel neprelucrat (rost I) cu deschidere 0. Din punctul de vedere al tensiunilor şi deformaŃiilor produse la sudare, sunt de preferat rosturile simetrice ( I sau X ) celor asimetrice ( V, U, ½ V, ½ U, ½ X ). Pregătirea rostului poate fi făcută mecanic, prin polizare sau aşchiere, respectiv prin tăiere cu flacără oxigaz, plasmă sau laser. Abaterile la pregatirea rostului trebuie să fie cât mai reduse, cerinŃă importantă mai ales la utilizarea unor procedee mecanizate de sudare. În general, cu notaŃiile din figura 5.2, se recomandă încadrarea abaterilor geometrice în urmatoarele abateri maxime :

α : ± 5º ; r : ± 0,5 mm ; b : ± 1 mm ; c : ± 1 mm

Figura 5.2 Principalele tipuri de rosturi utilizate la sudarea prin topire

17

În cazul sudării unor piese cu grosime diferită, este necesară prelucrarea pieselor astfel încât, în zona de îmbinare, grosimile acestora să fie egale, ca în figura 5.3.

Figura 5.3 Modul de pregătire a rostului în cazul îmbinării cap la cap

a unor piese de grosime diferită

5.2 Asamblarea pieselor pentru sudare

În vederea sudării, piesele trebuie poziŃionate astfel încât să se asigure rostul dorit şi fixate pentru a nu-şi schimba poziŃia relativă în timpul sudării.

Fixarea pieselor poate fi realizată prin : - prinderea provizorie prin sudare; - introducerea în dispozitive de prindere. Prinderea provizorie prin sudare, numită şi heftuire, se execută cu aceleaşi materiale şi

tehnologii ca şi sudarea propriu-zisă şi constă din depunerea unor rânduri de sudură de lungime mică (20-30 mm sau circa 2 ori grosimea materialului) şi intermitente (la distanŃe de circa 300-400 mm unele faŃă de celelalte pentru grosimi mai mari sau în cazul grosimilor pană la 10 mm, distanŃa este de circa 50-150 mm).

Înainte de sudare, prinderile provizorii se curăŃă la luciu metalic şi se controlează. Eventualele prinderi provizorii fisurate se îndepărtează prin polizare.

La realizarea operaŃiei de prindere provizorie prin sudare, se au în vedere următoarele reguli generale :

- amorsarea arcului electric se face întotdeauna într-un punct care urmează să fie acoperit cu sudură;

- craterul de încheiere al sudurii va fi umplut cu material de adaos prin întoarcerea arcului electric;

- în cazul pieselor de grosime mare, prinderea provizorie se efectuează în mai multe straturi, de obicei două, alcătuite în trepte;

- straturile succesive se depun în sensuri opuse pentru a nu concentra craterele de încheiere ale rândurilor la un singur capăt al sudurii, figura 5.4;

- diametrul materialului de adaos utilizat pentru prinderea provizorie trebuie să fie suficient de mic pentru a permite o apropiere suficientă de partea inferioară a rostului, în caz contrar neasigurându-se o pătrundere completă la rădăcină, figura 5.5.

Înainte de asamblarea pentru sudare, piesele se curăŃă în zonele învecinate a îmbinării, pe circa 20 mm, pană la luciu metalic. În cazul Ńevilor se va proceda şi la curăŃirea interioară în zona adiacentă rostului. PrezenŃa impurităŃilor, oxizilor, murdăriei, afectează calitatea sudurii, favorizând producerea unor defecte de sudare.

18

Figura 5.4 Tehnica de realizare a sudurilor de prindere

provizorie în două straturi

Figura 5.5 Alegerea diametrului electrodului pentru sudarea rădăcinii :

a – corect, b - incorect

6. SUSłINEREA BĂII TOPITE

Realizarea unui strat de rădăcină uniform pe întreaga lungime a sudurii, fără străpungeri sau lipsă de pătrundere, reprezintă o cerinŃă de calitate esenŃială. În cazul sudării manuale, această condiŃie se îndeplineşte prin dexteritatea sudorului, care poate să compenseze anumite abateri în pregătirea rostului. La sudarea mecanizată, automatizată sau robotizată, abaterile dimensionale ale rostului pot conduce la producerea unor suduri de calitate necorespunzatoare. Pentru obŃinerea unui strat de rădăcină de calitate, este necesară susŃinerea băii topite. Aceasta se realizează folosind una dintre metodele prezentate în figura 6.1 şi anume:

- depunerea manuală a unui strat de sudură (rădăcină), care apoi acŃionează ca suport pentru straturile următoare (a);

- utilizarea unui suport din material nefuzibil, de obicei cupru (b); - utilizarea unui suport din material fuzibil sub formă de platbandă, similar sau

compatibil cu materialul de bază (c), după sudare suportul poate fi lăsat în îmbinare sau poate fi îndepărtat prin polizare;

- utilizarea unei perne de flux (d); - utilizarea unui suport ceramic (e); - utilizarea unei folii adezive de aluminiu cu fibră de sticlă, care se fixează prin lipire de

piesele de sudat (f).

Figura 6.1 Metode de susŃinere a rădăcinii sudurii

19

La sudarea cap la cap a Ńevilor, se utilizează frecvent ca suport, un inel fuzibil (metalic) care rămâne după sudare inclus în îmbinare, figura 6.2.

Figura 6.2 SusŃinerea rădăcinii cu un inel fuzibil, la sudarea Ńevilor

În cazul sudării manuale a stratului de rădăcină, pentru a elimina riscul rămânerii unor defecte în stratul respectiv, se recomandă prelucrarea din partea opusă a acestuia şi resudarea porŃiunii îndepărtate, figura 6.3. De obicei, această prelucrare se execută prin scobire arc-aer şi polizare.

Figura 6.3 Scobirea rădăcinii la sudarea din două părŃi

7. PREÎNCĂLZIREA

În anumite situaŃii, înainte de sudare, este necesar ca piesele să fie aduse la o anumită temperatură superioară temperaturii mediului ambiant. Această operaŃie se numeşte preîncălzire. Prin preîncălzire se micşorează viteza de răcire a sudurii, lucru necesar atunci când materialul este susceptibil la fragilizare prin durificare sau la formare de pori. Se menŃioneză că, în cazul sudurilor de colŃ, vitezele de răcire sunt, datorită numărului mai mare de căi de transmitere a căldurii (3 faŃă de 2), mai ridicate decât cele corespunzătoare sudurilor cap la cap. Preîncălzirea conduce la o uniformizare a câmpului termic la sudare. Preîncălzirea este favorabilă, de asemenea, la sudarea materialelor care au o conductibilitate termică înaltă. Datorită pierderilor masive de energie prin conducŃie, la aceste materiale este dificilă încălzirea îmbinării la temperatura necesară sudării. În aceste cazuri, preîncălzirea are un efect pozitiv. Preîncălzirea favorizează procesul de difuzie al hidrogenului din sudură şi ca urmare, diminuează pericolul fragilizării prin hidrogen, în special la sudarea în condiŃii critice (grosimi mari, materiale sensibile la fragilizare, temperaturi scăzute). Valoarea temperaturii de preîncălzire depinde de o serie de factori ca : tipul materialului de bază (în primul rând compoziŃia sa chimică), grosimea acestuia, rigiditatea structurii, tipul îmbinării sudate, cantitatea de căldură indusă în material prin sudare, temperatura mediului ambiant. Preîncălzirea se execută prin diferite metode şi anume :

- cu flacăra de gaz; - cu panouri radiante, încălzite cu gaz sau electric; - prin efect Joule; - prin inducŃie cu curenŃi de înaltă frecvenŃă; - prin introducerea piesei în cuptor.

20

Temperatura de preîncălzire trebuie asigurată pe o porŃiune a materialului care este definită în diferite prescripŃii tehnice. Orientativ se poate alege o lăŃime de circa 3 s, unde s este grosimea materialului, dar nu mai mică de 70-80 mm, de ambele părŃi ale sudurii.

Măsurarea temperaturii de preîncălzire se efectuează cu termometre de contact, termometre cu raze infraroşii, creioane termosensibile sau termocuple.

Din punct de vedere economic, preîncălzirea are efecte negative prin consumurile suplimentare de timp şi energie pe care le implică. Preîncălzirea înrăutăŃeşte, de asemenea, condiŃiile de muncă pentru sudor.

Este interzisă efectuarea operaŃiei de preîncălzire cu flacăra oxiacetilenică, datorită temperaturii mari a acesteia şi a influenŃei negative asupra structurii materialului de bază.

Valoarea temperaturii de preîncălzire este un parametru care este menŃionat în specificaŃia procedurii de sudare (WPS).

În cazul sudării în mai multe treceri, este necesară menŃinerea materialului la o anumită temperatură, denumită temperatura între treceri. Uzual, valoarea ei se stabileşte egală sau mai mare decât temperatura de preîncălzire. În multe situaŃii, trebuie precizată şi o limită superioară pentru temperatura între treceri, depăşirea acesteia putând conduce la deteriorarea unor caracteristici ale îmbinării sudate (în primul rând tenacitatea, care reprezintă proprietatea metalelor de a rezista mai mult timp la anumite eforturi, deformându-se mult înainte de a se rupe). Ca şi în cazul preîncălzirii, temperatura între treceri este un parametru care se menŃionează în specificaŃia procedurii de sudare (WPS).

Temperatura mediului ambiant poate influenŃa procesul de sudare. Odată cu scăderea valorii sale, are loc o creştere a vitezei de răcire a sudurii. O temperatură ambiantă scăzută are efecte negative şi asupra operatorilor şi echipamentelor de sudură. În general, se apreciază că la temperaturi ambiante mai mari de +5ºC nu sunt necesare precauŃii suplimentare la sudare. În cazul unor temperaturi ambiante sub această valoare, se impune efectuarea unei preîncălziri şi/sau mărirea energiei liniare la sudare.

8. TRATAMENTE TERMICE DUPĂ SUDARE

După sudare, în multe situaŃii, se impune efectuarea unor tratamente termice în scopul obŃinerii caracteristicilor dorite pentru îmbinările sudate. Cele mai frecvent utilizate tratamente termice la sudare sunt detensionarea, normalizarea şi dehidrogenarea.

8.1 Detensionarea

Tratamentul termic de detensionare urmăreşte, în primul rând, reducerea tensiunilor interne din piesa sudată, rezultate în urma procesului de sudare. Prin încălzirea materialului la o anumită temperatură, mai mică decât temperatura punctului critic, ca urmare a scăderii limitei de curgere cu temperatura, are loc o relaxare a tensiunilor. Încălzirea şi răcirea materialului se face cu viteză controlată, răcirea efectuându-se cu o viteză mică pentru ca zonele materialului să fie practic supuse aceluiaşi câmp termic (viteză de răcire). În caz contrar, la răcire se induc, din nou, tensiuni în îmbinarea sudată. Detensionarea are şi alte efecte favorabile şi anume :

- îmbunătăŃirea stabilităŃii dimensionale a structurii sudate, la prelucrări mecanice ulterioare;

- îmbunătăŃirea unor caracteristici metalurgice, prin eliminarea efectelor unei îmbătrâniri, modificarea structurii (de exemplu revenirea martensitei la oŃeluri), prin eliminarea hidrogenului sau reducerea sensibilităŃii materialului sudat la fenomenul de coroziune fisurantă sub tensiune.

Detensionarea se aplică, în special, structurilor din oŃeluri nealiate sau slab aliate. În figura 8.1 se prezintă diagrama temperatură-timp specifică pentru acest tratament. Durata de menŃinere la temperatura de tratament, necesară pentru egalizarea tensiunilor, este de circa 2

21

minute/mm grosime, dar nu mai mică de 30 minute. Răcirea se face, în general, pană la temperatura de 300ºC.

Figura 8.1 Diagrama temperatură-timp specifică tratamentului termic de detensionare

8.2 Normalizarea Normalizarea se aplică îmbinărilor sudate din oŃeluri care prezintă transformări de fază. Ea are ca scop refacerea structurii materialului, prin transformarea structurii grosolane din zona influenŃată termic, a structurii Widmannstätten din cusătură, a martensitei, într-o structură cu grăunŃi fini. Prin normalizare se elimină structura anizotropică în şiruri, specifică laminării şi totodată se anulează efectele negative ale unor deformări plastice la rece, fără o creştere a granulaŃiei. Diagrama temperatură-timp, specifică unui tratament termic de normalizare, este ilustrat în figura 8.2.

Figura 8.2 Diagrama temperatură – timp specifică tratamentului termic de

normalizare Încălzirea se face la o temperatură cu circa 30-50ºC peste temperatura AC3 în cazul

oŃelurilor hipoeutectoidice, respectiv peste AC1 în cazul oŃelurilor hipereutectoidice, răcirea având loc în aer. Realizarea tratamentului de normalizare a unei structuri sudate este dificilă, mai ales în cazul structurilor de mare gabarit.

8.3 Dehidrogenarea

22

Dehidrogenarea reprezintă un tratament termic ce constă într-o încălzire la o temperatură de circa 150-250ºC, eventual mai înaltă (până la circa 350ºC), cu o menŃinere relativ îndelungată (ordinul orelor) a materialului la această temperatură. Scopul tratamentului este intensificarea difuziei hidrogenului din zona îmbinărilor sudate şi îmbunătăŃirea, prin aceasta, a rezistenŃei materialului faŃă de fenomenul de fisurare la rece. Tratamentele termice asigură, în afară de efectele principale prezentate şi efecte conjugate. Astfel, de exemplu, o detensionare are ca efect şi o revenire.

9. TENSIUNI ŞI DEFORMAłII PRIN SUDARE

9.1 Mecanismul de producere al deformaŃiilor la sudare

Ca urmare a încălzirii locale, în timpul sudării au loc dilatări şi contracŃii neuniforme ale sudurii şi materialului de bază adiacent, ceea ce conduce la apariŃia unor deformaŃii. La sudarea prin topire se produce o încălzire locală a materialului, materialul de bază învecinat creând o rezistenŃă în faŃa dilatării sudurii. Ca urmare se produc, prin mecanismul arătat, deformaŃii. În acelaşi timp, în material rămân tensiuni interne nerelaxate. În figura 9.1 se prezintă deformaŃiile specifice sudurilor cap la cap şi în colŃ.

Figura 9.1 DeformaŃii specifice sudurilor cap la cap şi în colŃ

9.2 Măsuri pentru reducerea deformaŃiilor

În vederea reducerii mărimii deformaŃiilor, se recomandă următoarele măsuri tehnologice : - încălzirea cât mai redusă a materialului, prin utilizarea unor procedee de sudare cu

încălzire concentrată, sudarea cu viteză mare, realizarea unor suduri cu dimensiuni cât mai mici;

- asigurarea unei rigidităŃi cât mai mari a sudurii, sudarea în dispozitive (atenŃie însă la tensiunile interne);

- utilizarea unor rosturi simetrice; - segmentarea structurii în subansamble sudate, care apoi se asamblează între ele prin

sudură;

23

- preîncălzirea pieselor; - poziŃionarea corespunzătoare a pieselor, pentru ca prin deformare ele să fie aduse în

poziŃia dorită (figura 9.2); - predeformarea pieselor (figura 9.3); - prinderea provizorie prin sudare; - plasarea sudurilor cât mai aproape de axa neutră (figura 9.4).

Figura 9.2 PoziŃionarea pieselor înainte de sudare,

pentru evitarea producerii deformaŃiilor

Figura 9.3 Predeformarea pieselor înainte de sudare

Figura 9.4 Plasarea sudurilor pe axa neutră

- sudarea intermitentă (figura 9.5);

Figura 9.5 Sudarea intermitentă

24

- alegerea unei ordini de sudare corespunzătoare. Succesiunea depunerii cusăturilor depinde de lungimea lor (figura 9.6). În cazul sudurilor

scurte (l<400 mm) sudarea se face într-un singur sens, de la un capăt al piesei spre celălalt. În cazul sudurilor cu lungime medie (400-1200 mm), sudarea se face de la mijlocul sudurii spre capete, iar în cazul lungimilor mari (peste 1200 mm) sudarea se face în trepte inverse (pas de pelerin). Lungimea unei secŃiuni este egală cu lungimea depusă de un electrod la sudarea cu electrozi înveliŃi (circa 200-350 mm).

Figura 9.6 Stabilirea succesiunii de depunere a rândurilor la sudare,

în vederea reducerii mărimii deformaŃiilor

La sudarea în mai multe straturi, straturile succesive se sudează în sensuri inverse,

astfel încât sfârşitul cusăturilor să nu se suprapună (figura 9.7).

Figura 9.7 Realizarea sudurilor în mai multe straturi, cu decalarea

zonelor de sfârşit a cusăturilor Îmbinările cu grosime peste 15 mm se realizează în cascadă sau în blocuri, figura 9.8,

fiecare rând depus asigurând o preîncălzire pentru rândul următor. La sudarea din ambele părŃi, rândurile trebuie amplasate alternativ pe cele 2 părŃi,

astfel încât tensiunile şi respectiv deformaŃiile, să se echilibreze cât mai mult (figura 9.9). În figura 9.10 se prezintă modul de realizare a sudurii cu rost nesimetric ( în formă de

V), la table cu grosime relativ mare. În cazul unor rosturi cu deschidere inegală, acestea pot fi compensate prin alegerea

unei ordini de sudare adecvate, ca în figura 9.11.

Figura 9.8 Tehnici de sudare a sudurilor în mai multre straturi

25

Figura 9.9 Sudarea alternativă din două părŃi

Figura 9.10 Tehnica de sudare a tablelor de grosime mare folosind un rost cu

resudare a rădăcinii

Figura 9.11 Alegerea ordinii de sudare în cazul unui rost cu deschidere inegală

26

10. IMPERFECłIUNILE SUDURILOR PRIN TOPIRE Printr-o imperfecŃiune a sudurii se înŃelege orice abatere de la continuitate, formă, aspect, structură etc. prescrise pentru îmbinarea sudată, în standard sau în documentaŃia tehnică a produsului.

ImperfecŃiunile îmbinărilor sudate prin topire se pot grupa în : - imperfecŃiuni interne volumice; - imperfecŃiuni interne plane; - imperfecŃiuni de formă şi suprafaŃă.

10.1 ImperfecŃiuni interne volumice

ImperfecŃiunile interne volumice apar în timpul procesului de solidificare a sudurii. În

această grupă intră urmatoarele imperfecŃiuni, figura 10.1 : Suflura (A) Se formează prin degajare de gaze, în special N, H2, S şi O2 în cursul procesului de răcire,

datorită scăderii solubilităŃii acestor elemente în masa metalică odată cu răcirea băii şi includerea lor în masa metalică în cursul solidificării.

Dintre principalele cauze care determină aceste defecte menŃionăm : - excesul de sulf în materialul de bază sau de adaos; - conŃinutul ridicat de hidrogen în baie; - curent de sudare prea mic; - viteze mari de răcire; - depunerea unui strat prea gros; - arc electric prea lung; - rost oxidat; - folosirea electrozilor necalcinaŃi; - sudarea la temperatură joasă, fără preîncălzire, când zona sudurii transpiră formând o

peliculă de apă. Suflurile pot fi : - sferoidale Aa, la care lungimea axei mari nu depăşeşte cu mai mult de 50% pe cea a

celorlalte axe; - tubulare Ab (vermiculare), la care lungimea axei longitudinale depăşeşte cu peste 50%

pe cea a celorlalte axe. Din punct de vedere al distribuŃiei avem : - sufluri izolate A; - sufluri aliniate Ac; - sufluri grupate Ad; - sufluri de suprafaŃă (pori). Suflurile tubulare se formează, de obicei, la rădăcina îmbinării sau între straturi. Parametrii care caracterizează suflura sunt diametrul, lungimea, distanŃa dintre două

sufluri, volumul, concentraŃia liniară sau volumică.

27

Figura 10.1 ImperfecŃiuni interne volumice : a – sufluri, b – incluziune solidă

Incluziunea solidă (B) Se produce, în special, la procedeele de sudare la care protecŃia băii este asigurată de zguri

topite : - sudarea cu electrozi inveliŃi; - sudarea sub strat de flux; - sudarea în baie de zgură. Clasificarea din punct de vedere al distribuŃiei : - incluziuni izolate Ba; - incluziuni grupate Bd; - incluziuni aliniate Bb. Din punct de vedere al naturii, incluziunile pot fi : - incluziuni de zgură; - incluziuni de flux; - incluziuni de oxizi; - incluziuni metalice Bc. Parametrii geometrici sunt aceeaşi ca şi la sufluri. Principalele cauze de apariŃie a acestora

sunt : - vâscozitatea mare a materialului de bază; - temperatura joasă a băii; - protecŃia insuficientă a electrodului de sudare la temperaturi joase; - conducerea greşită a electrodului (curgerea zgurii înaintea electrodului).

10.2 ImperfecŃiuni interne plane

ImperfecŃiunile interne plane au cauze multiple şi pot fi (figura 10.2) : Lipsa de topire (C) Este rezultatul amestecului necorespunzător între metalul depus şi metalul de bază, datorită topirii incomplete a acestuia din urmă. Practic se realizează suprapuneri, separate printr-un spaŃiu gazos. Cauzele principale ale lipsei de topire sunt :

- folosirea unui curent prea mic; - geometria necorespunzătoare a rostului; - unghiul insuficient; - folosirea electrodului de diametru prea mare; - acces limitat la rost; - poziŃia de sudare necorespunzătoare.

28

Parametrii geometrici ai defectului sunt lungimea, adâncimea, înclinaŃia faŃă de axa longitudinală, respectiv transversală a îmbinării sudate.

Figura 10.2 ImperfecŃiuni interne plane

Lipsa de pătrundere (D) Defectul este determinat de absenŃa metalului de adaos într-o anumită zonă a secŃiunii

rostului. Are aceleaşi cauze de apariŃie ca şi în cazul lipsei de topire. Parametrii geometrici sunt lăŃimea “b”, înălŃimea “h” şi lungimea defectului “l”. Fisura (E) Este o discontinuitate bidimensională care se produce fie în timpul răcirii, la temperatură

apropiată de temperatura de topire (fisură la cald), fie ulterior acesteia, sub 250ºC (fisură la rece).

Este considerat cel mai periculos defect de sudare. Pot fi clasificate după direcŃia de propagare: - fisuri longitudinale Ea; - fisuri transversale Eb; - fisuri ramificate de reŃea (stelate) Ec. Din punct de vedere al zonei de localizare : - fisuri în cusătură; - fisuri în ZIT; - fisuri în materialul de bază. Cauzele apariŃiei fisurilor sunt : - viteză de răcire prea mare; - incompatibilitate între materialul de bază şi cel de adaos; - lipsa preîncălzirii; - aplicarea unui tratament termic necorespunzator, după sudare; - rigidizarea exagerată a sudurilor; - prezenŃa hidrogenului; - ordine de sudare necorespunzătoare; - rosturi de sudură de formă neadecvată.

10.3 ImperfecŃiuni de formă şi suprafaŃă

Reprezintă o categorie importantă deoarece pot afecta rezistenŃa îmbinării. Defectele din această categorie se evidenŃiază atât la controlul vizual, cât şi la controlul radiografic sau ultrasonic ( figura 10.3).

29

Crestătura (Fc) Este o adancitură dispusă longitudinal, de-a lungul cusăturii sau între rânduri, fiind cauzată de topirea excesivă a marginii sudurii.

Cauzele apariŃiei acestora sunt : - curent prea mare; - viteză de sudare mare; - număr insuficient de straturi; - înclinare greşită a electrodului.

Retasura (G) Este o cavitate produsă în interiorul sau la suprafaŃa cusăturii, în urma contracŃiei

metalului la solidificare. Retasura de suprafaŃă sau craterul se produce mai ales la capătul cusăturii, sub formă de depresiune formată la ultimul strat sau la rădăcina sudurii.

Cauzele apariŃiei retasurilor : - scăderea temperaturii băii; - variatii mari de curent; - conŃinut ridicat de fosfor şi azot în materialul de adaos. Îngroşarea excesivă sau supraînălŃarea Constă în exces de metal depus la ultimul strat, în cazul sudurilor cap la cap. Parametrii

geometrici sunt lungimea “l”, supraînălŃarea “h” şi raportul “h/s”. Are drept cauze : - viteză de sudare prea mică; - curent prea mare; - număr prea mare de straturi. Convexitate excesivă Constă în exces de metal depus, la ultimul strat, la sudurile de colŃ. Parametrii geometrici

sunt ∆a şi ∆a/a. Cauzele apariŃiei sunt : - curent prea mic; - mişcare prea lentă a electrodului; - număr prea mare de straturi. Supratopirea Este curgerea metalului topit, sub acŃiunea gravitaŃiei, datorită temperaturii prea ridicate a

băii, provocând un exces sau lipsă de metal. Străpungerea Este cavitatea produsă în cusătură, pe toată grosimea, datorită temperaturii prea mari a

băii. SubŃierea Este o depunere insuficientă, locală sau continuă, de metal în cusătură şi se datorează : - curent de sudare prea mare; - pendulare exagerată; - număr insuficient de straturi; - viteză de sudare prea mare.

30

Figura 10.3 ImperfecŃiuni de formă şi suprafaŃă

Nealinierea axială Constă dintr-o deplasare, cu o anumită distanŃă, a unei piese în raport cu cealaltă şi se

datorează unei prinderi provizorii sau asamblări necorespunzatoare. Nealinierea unghiulară Reprezintă o nerespectare a unghiului dintre piese şi este cauzată de : - poziŃionare sau prindere provizorie necorespunzătoare; - ordine de sudare greşită; - încălzire excesivă a materialului; - numărul prea mare de straturi. Stropi Sunt picături de metal topit fixate aderent pe suprafaŃa îmbinării. În general, se datorează

sudării cu curent de sudare prea mare sau arc electric prea lung, efectului de suflaj magnetic sau umezelii materialelor de sudare (înveliş, flux).

Clasificarea imperfecŃiunilor din sudurile prin topire este conŃinută în SR EN 26250. Unele imperfecŃiuni de sudare pot fi admise, altele sunt neadmisibile. ImperfecŃiunile neadmisibile sunt considerate defecte de sudare.

În ceea ce priveşte nivelurile de acceptare a defectelor îmbinărilor sudate cu arc electric, din oŃel, se poate utiliza ghidul conŃinut în standardul SR EN 25817. Sunt prevăzute trei niveluri de acceptare a defectelor, acestea referindu-se la calitatea execuŃiei îmbinărilor sudate şi nu la aptitudinea de utilizare a produsului.

Aceste niveluri sunt : - moderat, simbolizare D; - intermediar, simbolizare C; - sever, simbolizare B.

31

Nivelul de acceptare trebuie să fie definit de standardul de produs sau de proiectantul responsabil, împreună cu producătorul şi utilizatorul. Este de dorit ca nivelul ales să cuprindă limitele dimensionale ale tuturor defectelor dintr-o îmbinare sudată.

La alegerea nivelului de acceptare a unui defect dat, trebuie să se Ńină seama de factori ca : proiectarea, tratamentul ulterior, modul de solicitare (static, dinamic), condiŃiile de lucru şi consecinŃele unei avarii.

Acestora li se alatură costul sudării, precum şi costul inspecŃiilor, al încercărilor şi reparaŃiilor.

32

CAPITOLUL II. PROCEDEE DE SUDARE PRIN TOPIRE

11. SUDAREA CU ELECTROZI ÎNVELIłI

11.1 Principiu, caracteristici, domeniu de aplicare

Principiul sudării cu electrozi înveliŃi (SE) este ilustrat în figura 11.1. Arcul electric este amorsat între un electrod învelit şi piesa care se sudează. Arcul electric topeşte materialul de bază şi vârful electrodului, formând baia de metal topit. Aceasta este protejată faŃă de acŃiunea atmosferică prin stratul de zgură lichidă şi gazele generate de învelişul electrodului.

Figura 11.1 Principiul sudării cu electrozi înveliŃi

Amorsarea procesului de sudare se face prin atingerea electrodului de piesă şi retragerea

sa la o anumită distanŃă. Sudarea poate fi efectuată în curent continuu sau alternativ, sursa de curent având o

caracteristică căzătoare. MenŃinerea constantă a puterii arcului electric se asigură de către sudor prin sistemul de reglare exterioară (controlul lungimii arcului).

După solidificare, sudura este acoperită de un strat de zgură care trebuie îndepărtat integral. La sudarea în mai multe treceri, resturile de zgură pot conduce la producerea unor defecte de sudare (incluziuni de zgură).

Sudura cu electrozi înveliŃi se remarcă printr-un grad înalt de diversificare, atât în ceea ce priveşte materialele de bază cât şi poziŃiile de sudare şi grosimile de material ce pot fi sudate. Astfel, cu acest procedeu se pot suda oŃeluri, fonte, materiale neferoase, nichel. Grosimea minimă a materialelor care se sudează depinde în mare măsură de îndemânarea operatorului. Un sudor instruit poate suda, de exemplu, table de oŃel cu grosimea minimă de 1,5 mm. Grosimea maximă ce poate fi sudată nu este limitată de procedeu ci doar din consideraŃii pur economice.

Sudarea cu electrozi înveliŃi se desfăşoară, în marea majoritate a situaŃiilor, în varianta manuală.

Cantitatea de metal care se depune prin sudare, în unitatea de timp, numită rată de depunere, este redusă (1,8-5,5 kg/h). Sudarea cu electrozi înveliŃi cunoaşte o largă aplicare, datorită calităŃilor sale:

- grad înalt de universalitate, inclusiv pentru sudare în poziŃii dificile; - cheltuieli reduse pentru achiziŃionarea şi întreŃinerea utilajului de sudare; - varietate mare de electrozi înveliŃi, cu uşurinŃă în procurare; - calitatea bună a îmbinărilor sudate. Aplicarea procedeului necesită însă îndemânare din partea sudorului, pregatirea şi

conştiinciozitatea acestuia influenŃând direct rezultatul sudării. În acelaşi timp, procedeul prezintă o productivitate scăzută.

33

Din aceste motive, volumul de aplicare al procedeului suferă în prezent o continuă scădere, locul său fiind luat, în volum din ce în ce mai mare, de procedeele mecanizate de sudare.

11.2 Electrozi înveliŃi

Electrozii înveliŃi sunt formaŃi dintr-o vergea metalică acoperită cu un înveliş depus prin presare sau, mai rar, prin imersie. Învelişul asigură realizarea mai multor funcŃii :

- uşurarea procesului de amorsare a arcului, prin scăderea tensiunii de ionizare a spaŃiului arcului;

- stabilizarea arderii arcului electric; - protecŃia băii metalice topite, faŃă de acŃiunea atmosferei, atât prin gazele rezultate la

topirea învelişului, cât şi prin zgura produsă; - dezoxidarea băii topite; - alierea metalului depus prin sudare; - reducerea vitezei de răcire a sudurii, ca urmare a efectului stratului izolator de zgură; - controlul profilului băii topite prin influenŃarea tensiunii superficiale a acesteia, figura

11.2; - evitarea scurgerii materialului topit, în cazul sudurii la poziŃie.

Figura 11.2 Efectul tensiunii superficiale a băii asupra profilului acesteia

Pe lângă efectele favorabile menŃionate, învelişul electrozilor poate introduce în sudură şi

elemente care influenŃează negativ calitatea acesteia, ca de exemplu hidrogenul. Sursa principală de hidrogen este umezeala.

Electrozii înveliŃi se livreaza la dimensiuni standardizate şi anume : - diametrul vergelei metalice : 1,6; 2,0; 2,5; 3,25; 4,0; 5,0; 6,0 mm; - lungimea vergelei : 200; 250; 300; 350; 450 mm. În funcŃie de mărimea raportului dintre diametrul învelişului şi diametrul vergelei,

electrozii pot fi : - cu înveliş subŃire – raport sub 1,4; - cu înveliş mediu – raport 1,4 - 1,55; - cu înveliş foarte gros – raport peste 1,6. În funcŃie de compoziŃia învelişului, electrozii pot fi de următoarele tipuri, conform SR

EN 499 : - cu înveliş acid; - cu înveliş rutilic; - cu înveliş celulozic; - cu înveliş bazic; - cu înveliş dublu.

Electrozii cu înveliş acid (A) conŃin oxizi de fier, carbonaŃi, dezoxidanŃi. Produc un

material topit cu fluiditate mare şi prezintă o rată de topire mare, putând fi sudaŃi cu curenŃi de intensitate ridicată.

34

Folosind aceşti electrozi, se obŃin, pe lângă efecte economice favorabile, suduri cu o suprafaŃă plată, netedă, curată. Transferul de material se face prin picături foarte fine. Zgura este relativ vâscoasă şi se desprinde uşor. Au tendinŃa de fisurare la cald şi de aceea se utilizează în măsură redusă, numai la sudarea la poziŃie.

Electrozii cu înveliş rutilic (R) au în înveliş, în primul rând, oxizi de titan. Se remarcă prin

caracteristici foarte bune, fiind, ca urmare, electrozii cel mai des utilizaŃi. Transferul de material se face cu picături relativ mari, fără stropi. Pătrunderea sudurii este mare. Zgura are vâscozitate înaltă şi protejează bine baia. SuprafaŃa sudurii este netedă. Desprinderea zgurii se face uşor. Sudarea se poate face în toate poziŃiile, cu excepŃia celei vertical descendente. ConŃinutul de hidrogen din metalul depus prin sudare este înalt (25-30 ml/100 g metal depus). Electrozii sunt adecvaŃi pentru sudarea în curent continuu sau alternativ.

Electrozii cu înveliş celulozic (C) conŃin materiale organice (celuloză), care prin ardere,

produc o cantitate mare de gaze. Se sudează, în special, în poziŃie vertical descendentă, exclusiv în curent continuu. Zgura este subŃire şi se solidifică rapid. Sudura are pătrundere mare (datorită hidrogenului rezultat prin arderea învelişului, tensiunea arcului se mareşte). ConŃinutul de hidrogen din sudură este mare. Sudura are aspect mai puŃin estetic, cu solzi inegali.

Electrozii cu înveliş bazic (B) conŃin fluorură de calciu şi carbonat de calciu. Zgura este

fluidă, are un interval mic de solidificare şi acoperă bine baia. La răcire, vâscozitatea zgurii creşte rapid, ceea ce permite sudarea în orice poziŃie, mai puŃin cea vertical descendentă. Există însă electrozi bazici care permit sudarea şi în această poziŃie. Zgura se despride mai greu, sudura are un profil convex, mai puŃin estetic. Se sudează în curent continuu (polaritate inversă), mai rar în curent alternativ. Metalul depus se remarcă prin caracteristici mecanice înalte şi de aceea aceşti electrozi se utilizează în cazurile când se impun cerinŃe severe calităŃii îmbinărilor sudate. ConŃinutul de hidrogen al metalului depus poate fi redus (5-15 ml/100 g metal depus), cu condiŃia depozitării şi manipulării corespunzătoare a electrozilor. În ultimul timp au fost dezvoltaŃi electrozi cu înveliş bazic cu absorbŃie redusă de umiditate.

Electrozi cu înveliş dublu, de obicei bazic-rutilic (RB), combină calităŃile celor două tipuri

de înveliş utilizate şi anume : comportarea la sudare bună, specifică învelişului rutilic, cu caracteristicile mecanice înalte, datorate învelişului bazic. Există, de asemenea, electrozi cu înveliş rutilic-celulozic (RC) sau rutilic-acid (RA).În fine, se menŃionează un tip special de electrozi cu caracteristici de depunere înalte. Aceşti electrozi conŃin în înveliş, pulberi de fier sau alte pulberi metalice, ceea ce conduce la mărirea cantităŃii de metal depus prin topirea lor. Întrucât învelişul acestor electrozi este bun conducător de electricitate, amorsarea arcului electric se face la atingerea învelişului de piesă şi sudarea poate avea loc cu arc înecat, electrodul fiind sprijinit de piesă. Sudarea se face exclusiv în poziŃie orizontală.

Electrozii înveliŃi se livrează în cutii de carton, ambalaŃi în pungi de material plastic sudate

sau în cutii metalice. Ei trebuie păstraŃi în încăperi cu umiditate relativă sub 70% (electrozii nebazici) respectiv 40% (electrozii bazici) şi cu temperatură constantă. O depozitare necorespunzatoare a electrozilor poate conduce la absorbŃia de umezeală în înveliş şi prin aceasta la creşterea cantităŃii de hidrogen din metalul depus. Durata maximă de depozitare a electrozilor este limitată de timp. Ea depinde de tipul electrozilor, valoarea ei urmând să fie stabilită prin consultarea furnizorului.

Înainte de utilizare, electrozii trebuie uscaŃi la o temperatură recomandată de producător sau dacă lipsesc astfel de indicaŃii, la temperatura de :

- 120-150ºC – electrozii titanici;

35

- 200-400ºC – electrozii bazici. Durata de menŃinere la această temperatură este de 1-2 ore. Cu rare excepŃii, este interzisă

uscarea electrozilor cu înveliş celulozic. O expunere prea lungă la temperatura de uscare, poate cauza deteriorarea învelişului. De aceea, durata de uscare şi numărul de uscări sunt, de obicei, limitate superior.

11.3 Recomandări tehnologice

Alegerea electrodului învelit, pentru rezolvarea unei anumite aplicaŃii, se face în funcŃie de următoarele elemente :

- compoziŃia chimică a materialului de bază; - caracteristicile mecanice cerute pentru metalul depus prin sudare; - riscul de fisurare al sudurii; - poziŃia de sudare; - tipul îmbinării sudate; - existenŃa surselor de curent continuu sau alternativ. În general se urmareşte ca metalul depus cu electrozii înveliŃi, să prezinte compoziŃie

chimică şi caracteristici mecanice cât mai apropiate de cele ale materialului de bază. Forma şi dimensiunile rostului se stabilesc în funcŃie de : tipul şi grosimea materialului de

bază, tipul îmbinării, poziŃia de sudare. Formele de rosturi pentru sudarea cu electrozi înveliŃi sunt standardizate.

Diametrul electrodului depinde de tipul electrodului, poziŃia de sudare, pregătirea rostului, dimensiunile şi tipul materialului de bază, curentul de sudare şi îndemânarea sudorului. În general, la sudarea în mai multe straturi, stratul de rădăcină se depune cu electrozi de diametru mai mic (2,5 – 3.25 mm), pentru a asigura accesul arcului în zona respectivă. Straturile de umplere se depun, din motive de productivitate, cu electrozi de diametru mai mare (4 – 5 – 6 mm). La sudurile în poziŃie verticală sau peste cap, pentru a împiedica scurgerea metalului topit, se recomandă utilizarea unor electrozi cu diametrul mic (2,5 – 3,25 mm).

Curentul de sudare Is depinde în primul rând de diametrul electrodului, fiind influenŃat însă şi de tipul electrodului, poziŃia de sudare şi tehnica operatorie. Orientativ, la sudarea în poziŃie orizontală a oŃelurilor nealiate, curentul de sudare poate fi determinat cu relaŃia :

Is = (20 + 6 de ) x de , ( A ) diametrul electrodului de fiind exprimat în mm. În tabelul 11.4 se indică domeniile uzuale ale curenŃilor de sudare funcŃie de diametrul electrozilor.

Tabelul 11.4 Domenii uzuale ale

curentului de sudare în funcŃie de diametrul

electrozilor înveliŃi

Alegerea curentului se face, de obicei, pe baza recomandărilor producătorului de electrozi. La sudarea cu un curent prea mic, arcul devine instabil, în timp ce la sudarea cu un curent prea mare se produc stropi, există pericolul distrugerii învelişului, al arderii (oxidării) unor elemente de aliere şi al producerii porilor. În cazul sudării în poziŃie verticală sau peste cap, curentul de sudare se micşorează, faŃă de sudarea în poziŃie orizontală, cu circa 15 - 25%, respectiv 10%. Tensiunea arcului depinde în primul rând de lungimea acestuia. De regulă, lungimea arcului se alege egală cu diametrul electrodului, cu excepŃia electrozilor cu diametrul mic sau

Curentul de sudare (A)

Diametrul electrodului (mm)

minim maxim 2,5 50 90

3,25 65 130 4,0 110 185 5,0 150 250 6,0 200 315

36

cu înveliş subŃire, la care poate fi mare. În cazul electrozilor bazici este recomandabil ca lungimea arcului să fie cât mai mică. Viteza de sudare depinde de tipul îmbinării, poziŃia de sudare şi tehnologia operatorie. Întrucât acest parametru este greu de controlat, sudarea decurgând de obicei manual, în locul său se foloseşte lungimea depusă la topirea unui electrod Ld. PoziŃia electrodului în timpul sudării influenŃează uşurinŃa cu care metalul este depus, uniformitatea procesului de topire şi conturul sudurii. O poziŃionare incorectă a electrodului conduce la apariŃia unor defecte ca incluziuni de zgură, crestături marginale. PoziŃia electrodului este determinată prin indicarea a două mărimi : unghiul de înclinare şi unghiul de lucru, definite în figura 11.5.

Figura 11.5 PoziŃionarea electrodului de sudare

În timpul sudării, electrodul trebuie să realizeze o mişcare de apropiere de piesă, pe măsura topirii sale, astfel încât lungimea arcului să fie menŃinută constantă şi o mişcare de înaintare în lungul rostului. Suplimentar, electrodul poate fi oscilat (pendulat) transversal faŃă de direcŃia de sudare, figura 11.6.

Figura 11.6 Moduri de pendulare a electrodului

Prin pendularea electrodului se asigură o încălzire mai bună a marginilor pieselor şi o reducere a vitezei de solidificare a băii topite. Amplitudinea maximă de pendulare este de (2,5 ÷ 3) de. În general, la sudarea stratului de rădăcină se depun rânduri trase (fără pendulare), iar la sudarea straturilor de umplere se folosesc ambele tehnici de lucru (cu rânduri trase sau pendulate). La materialele de bază la care se impune limitarea energiei liniare folosite la sudare (de exemplu oŃeluri slab aliate cu granulaŃie fină), nu se permite pendularea electrodului, cu excepŃia cazului când sudura nu poate fi executată altfel (ca de exemplu la sudarea vertical ascendentă). Amorsarea arcului electric se face în rost şi nu pe materialul de bază, iar la schimbarea electrodului reamorsarea arcului se face conform schiŃei din figura 11.7.

37

Figura 11.7 Modul de amorsare a arcului electric la schimbarea electrodului

Se interzice atingerea electrodului de materialul de bază în afara rostului, datorită pericolului de fisurare ca urmare a vitezei mari de răcire. La întreruperea arcului se va urmări umplerea craterului final, prin întoarcerea corespunzătoare a electrodului, figura 11.8.

Figura 11.8 Tehnica de întrerupere a arcului electric

pentru umplerea craterului final al sudurii

Pentru execuŃia sudurii este necesară asigurarea unei accesibilităŃi corespunzatoare la locul îmbinării. În figura 11.9 se prezintă spaŃiile între electrod şi piesă (clirens) care permit vizibilitatea sudorului. Dimensiunile minime ale spaŃiilor în care se pot executa operaŃii de sudare sunt date în figura 11.10. Gura de vizitare (acces) va avea dimensiuni minime de 400 – 500 mm.

Figura 11.9 SpaŃii minime de acces pentru asigurarea vizibilităŃii sudorului

Figura 11.10 Dimensiuni minime în care se pot executa operaŃii de sudare

Pentru sudarea interioară a Ńevilor, acestea trebuie sa aibă un diametru peste 400 mm în poziŃie orizontală şi peste 750 mm în celelalte poziŃii. Tehnica operatorie de execuŃie a sudurilor depinde în mare măsură de poziŃia de sudare, fapt exemplificat în figura 11.11 pentru o sudură de colŃ cu grosimea a = 7 mm. În poziŃie orizontală în jgheab, figura 11.11.a, sudura poate fi realizată dintr-o trecere, cu pendularea electrodului.

38

Daca poziŃia este orizontală, figura 11.11.b, sudarea într-o trecere presupune o baie topită de volum mare, greu controlabilă, care tinde sa se scurgă pe piesa orizontală. Pentru a evita acest lucru, sudarea se va executa în mai multe treceri, la un curent mai mic, figura 11.11.c. Viteza de sudare este mai mare decât în primul caz dar, per total, timpul de sudare creşte. La sudarea peste cap, curentul trebuie redus şi mai mult, ceea ce înseamnă că numărul de treceri creşte, ceea ce conduce la creşterea timpului necesar pentru sudare. Sudarea verticală se realizează, de obicei, ascendent şi poate fi realizată într-o trecere, cu pendularea electrodului, figura 11.11.d.

Figura 11.11 Tehnici operatorii la sudarea cu electrozi înveliŃi

11.4 Simbolizarea electrozilor înveliŃi

11.4.1 Simbolizarea conform SR EN 499 - 1997

E 46 4 1Ni B 4 2 H5 I. II. III. IV. V. VI. VII. VIII.

SemnificaŃia celor opt grupuri de simboluri este următoarea : I. E - Electrod învelit pentru sudare manuală cu arc electric

II.

Simbol RezistenŃa la rupere

N/mm2

Limita de curgere

min N/mm2

Alungirea min %

35 440-570 355 22 38 470-600 380 20 42 500-640 420 20 46 530-680 460 20 50 560-720 500 28

39

III.

Simbol

Temperatura corespunzătoare unei

energii minime de rupere la încovoiere prin şoc în valoare medie de 47 J

Z Nici o conditie

A + 20 0 0 2 -20 3 -30 4 -40 5 -50 6 -60

IV. CompoziŃia chimica*

Simbol Mn Mo Ni

Fara simbol 2.0 - - Mo 1.4 0.3-0.6 - MnMo >1.4-2.0 0.3-0.6 - 1Ni 1.4 - 0.6-1.2 2Ni 1.4 - 1.8-2.6 3Ni 1.4 - >2.6-3.8 Mn1Ni >1.4-2.0 - 0.6-1.2 1Nimo 1.4 0.3-0.6 0.6-1.2 Z Orice altă compoziŃie convenită * Dacă nu se specifică : Mo < 0.20, Ni < 0.30, Cr < 0.20, V < 0.050,Cu < 0.30.

Valorile singulare reprezintă valori maxime.

V. Simbol Tip de înveliş

A Acid B Bazic C Celulozic R Rutilic

RR Rutilic cu grosime mare RC Rutilic-celulozic RA Rutilic-acid RB Rutilic-bazic

VI.

Simbol Randamentul metalului

depus, % Tipul de curent

1 ≤ 105 AC + DC 2 ≤ 105 DC 3 > 105 ≤ 125 AC + DC 4 > 105 ≤ 125 DC 5 > 125 ≤ 160 AC + DC 6 > 125 ≤ 160 DC 7 > 160 AC + DC 8 > 160 DC

40

VII. Simbol PoziŃii de sudare

1 Toate poziŃiile 2 Toate poziŃiile, cu excepŃia poziŃiei vertical descendent 3 PoziŃiile: orizontală cu sudură cap la cap, orizontala cu sudura în colŃ,

orizontală cu perete vertical, sudură in colŃ 4 PoziŃiile: orizontală cu sudură cap la cap, orizontala cu sudura în colŃ

orizontală cu perete vertical, sudură in colŃ 5 PoziŃia vertical descendentă şi poziŃiile conform simbolului 3

VIII.

Simbol ConŃinutul de hidrogen difuzibil,

ml/100 g metal depus max H5 5

H10 10 H15 15

11.4.2 Simbolizare conform SR EN 440 – 1996

G 46 3 M G3Si1 I. II. III. IV. V.

SemnificaŃia celor cinci grupuri de simboluri este următoarea : I. G – sârmă electrod şi/sau depunere/sudare cu arc electric în mediu de gaz protector cu electrod fuzibil II.

Simbol RezistenŃa la rupere

N/mm2

Limita de curgere

min N/mm2

Alungirea min %

35 440-570 355 22 38 470-600 380 20 42 500-640 420 20 46 530-680 460 20 50 560-720 500 28

III.

Simbol

Temperatura corespunzătoare unei energii minime de rupere la încovoiere

prin şoc în valoare medie de 47 J

Z Nici o condiŃie

A + 20 0 0 2 -20 3 -30 4 -40 5 -50 6 -60

41

IV. Simbolurile M şi C indică gaze de protecŃie, conform modului în care sunt descrise în EN 439 V.

CompoziŃie chimica, % (m/m) Simbol

C Si Mn P S Ni Mo Al Ti, Zr G0 Orice compoziŃie chimică, care nu este specificată în standard

G2Si 0,06-0,14

0,50-0,80

0,9- 1,3

0,025 0,025 0,15 0,15 0,02 0,15

G3Si1 0,06-0,14

0,79-1,00

1,3- 1,6

0,025 0,025 0,15 0,15 0,02 0,15

G4Si1 0,06-0,14

0,80-1,20

1,6- 1,9

0,025 0,025 0,15 0,15 0,02 0,15

G3Si2 0,06-0,14

1,00-1,30

1,3- 1,6

0,025 0,025 0,15 0,15 0,02 0,15

G2Ti 0,06-0,14

0,40-0,80

0,9- 1,4

0,025 0,025 0,15 0,15 0,05- 0,20

0,05- 0,25

G3Ni1 0,06-0,14

0,50-0,90

1,0- 1,6

0,020 0,020 0,80-1,50

0,15 0,02 0,15

G2Ni2 0,06-0,14

0,40-0,80

0,8- 1,4

0,020 0,020 2,10-2,70

0,15 0,02 0,15

G2Mo 0,08-0,12

0,30-0,70

0,9- 1,3

0,020 0,020 0,15 0,40- 0,60

0,02 0,15

G4Mo 0,06-0,14

0,50-0,80

1,7- 2,1

0,025 0,025 0,15 0,40- 0,60

0,02 0,15

G2Al 0,08-0,14

0,30-0,50

0,9- 1,3

0,025 0,025 0,15 0,15 0,35- 0,75

0,15

11.4.3 Simbolizarea conform DIN 1913 – 1984 E 43 22 RR11 150 I. II. III. IV. V.

SemnificaŃia celor cinci grupuri de simboluri este următoarea : I. E - Electrod învelit pentru sudare manuală cu arc electric II.

Simbol RezistenŃa la rupere

N/mm2

Limita de curgere

min N/mm2

Alungirea min %

43 430-550 355 22 51 510-650 380 22

42

III.

Simbol

Temperatura corespunzătoare unei

energii minime de rupere la încovoiere

prin şoc în valoare medie de 47 J

A doua cifra

Temperatura corespunzătoare unei

energii minime de rupere la încovoiere

prin şoc în valoare medie de 47 J

0 Nici o condiŃie 0 Nici o condiŃie 2 +20 1 +20 3 0 2 0 4 -20 3 -20 5 -30 4 -30 6 -40 5 -40

IV.

Înveliş Simbol

PoziŃia de

sudare

Tipul curentului Tip Grosime

A2 1 5 Acid Subtire R2 1 5 Rutilic Subtire R3 2(1) 2 Rutilic Mediu

R(C)3 1 2 Rutilic-celulozic Mediu C4 1 0+(6) Celulozic Gros

RR5 2 2 Rutilic Gros RR(C)5 1 2 Rutilic-celulozic Gros

RR6 2 2 Rutilic Gros RR(C)6 1 2 Rutilic-celulozic Gros

A7 2 5 Acid Gros AR7 2 5 Rutilic-acid Gros

RR(B)7 2 5 Rutilic-bazic Gros RR8 2 2 Rutilic Gros

RR(B)8 2 5 Rutilic-bazic Gros B9 1 0+(6) Bazic Gros

B( R)9 1 6 Bazic+altele Gros B10 2 0+(6) Bazic Gros

B(R)10 2 6 Bazic+altele Gros RR11 4(3) 5 Rutilic Gros-randament ≥105% AR11 4(3) 5 Rutilic-acid Gros-randament≥105% B12 4(3) 0+(6) Bazic Gros-randament≥120%

B(R)12 4(3) 0+(6) Bazic+altele Gros-randament≥120%

Simbol PoziŃii de sudare 1 Toate poziŃiile 2 Toate poziŃiile cu excepŃia poziŃiei vertical descendent

3 PoziŃiile : orizontală cu sudură cap la cap, orizontală cu sudură în colŃ, orizontală cu perete vertical, sudură în colŃ

4 PoziŃiile : orizontală cu sudură cap la cap, orizontală cu sudură în colŃ

43

Cod pentru tipul curentului DC şi AC

AC, tensiunea de mers in gol Polaritatea

electrodului Numai

DC 50 70 80

+/- 0 1 4 7 - 0 - 2 5 8 + 0 + 3 6 9

V. Randamentul de depunere cu aproximaŃie de 10% : ≥ 105% pentru tipurile rutilice şi rutilic-acid ≥ 120% pentru tipurile bazice

11.4.4 Simbolizarea conform AWS A5.1 – 1991

E 70 18 M I. II. III. IV.

SemnificaŃia celor patru grupuri de simboluri este următoarea : I. E - Electrod învelit pentru sudare manuală cu arc electric

II. Reprezintă rezistenŃa la rupere minimă, în ksi (1 ksi = 1000psi = 6,9 N/mm2). III. Reprezintă poziŃiile de sudare, tipul învelişului şi al curentului de sudare

Simbol PoziŃiile de sudare 1 Toate poziŃiile cu excepŃia vertical descendent 2 Cap la cap şi H-V în jgheab 4 Toate poziŃiile cap la cap, V - descendent

IV. Reprezintă electrozii pentru utilizare militară. RezilienŃă mare, nivel scăzut al umidităŃii şi conŃinut de hidrogen limitat pentru metalul depus. 11.4.5 Simbolizarea conform AWS A5.5 – 1996

E 80 16 -D3 I. II. III. IV.

SemnificaŃia celor patru grupuri de simboluri este următoarea : I. E - Electrod învelit pentru sudare manuală cu arc electric

44

II. Reprezintă rezistenŃa la rupere minimă, in ksi (1 ksi = 1000psi = 6,9 N/mm2). III. Reprezinta poziŃiile de sudare, tipul învelişului şi al curentului de sudare

Simbol PoziŃiile de sudare 1 Toate poziŃiile cu excepŃia vertical descendent 2 Cap la cap şi H-V în jgheab

IV. Reprezintă compoziŃia chimică pe metal depus.

Sufix Modalitate de aliere Valori nominale, wt % -A1 C/Mo -0,1/0,5 -B1 C/Mo -0,1/0,5 -B2 C/Mo -1,3/0,5

-B2L C/Mo -1,3/0,5 -B3 C/Mo -2,3/1,0

-B3L C/Mo -2,3/1,0 -B4L C/Mo -2,0/0,5 -B5 C/Mo/V -0,5/1,0/0,5 -C1 Ni -2,5

-C1L Ni -2,5 -C2 Ni -3,5

-C2L Ni -3,5 -C3 Ni/Cr/Mo/V -1,0/0,1/0,3/0,05 -NM Ni/Mo -1,0/0,5 -D1 Mn/Mo -1,5/0,3 -D2 Mn/Mo -1,8/0,3 -D3 Mn/Mo -1,5/0,5

-G/-M/-W Toate celelalte scăzute OŃel slab aliat 11.4.6 Simbolizarea conform AWS A5.4 – 1992

E 308 -16 I. II. III. I. E - Electrod învelit pentru sudare manuală cu arc electric

45

I.+II.

CompoziŃia chimică a metalului depus

Clasifi-carea

AWS

C

Cr Ni Mo Nb+Ta Mn Si P S N Cu

E209 0.06 20.5-

24 9.5-12. 15-30 - 4.0-7.0 0.9 0.04 0.03 0.1-0.3 0.75

E219 0.06 19-21.5

5.5-7 0.75 - 8.0-10.0 1.0 0.04 0.03 0.1-0.3 0.75

E240 0.06 17-19 4-6 0.75 - 10.5-13.5 1.0 0.04 0.03 0.1-0.3 0.75

E307 0.04-0.14

18-21.5

9-10.7 0.5-1.5 - 3.30-4.75 0.9 0.04 0.03 - 0.75

E308 0.08 18-21 9-11 0.75 - 0.5-2.5 0.9 0.04 0.03 - 0.75

E308H 0.04-0.08

18-21 9-11 0.75 - 0.5-2.5 0.9 0.04 0.03 - 0.75

E308L 0.04 18-21 9-11 0.75 - 0.5-2.5 0.9 0.04 0.03 - 0.75 E308Mo 0.08 18-21 9-12 2.0-3.0 - 0.5-2.5 0.9 0.04 0.03 - 0.75 E308MoL 0.04 22-25 9-12 2.0-3.0 - 0.5-2.5 0.9 0.04 0.03 - 0.75 E309 0.15 22-25 12-14 0.75 - 0.5-2.5 0.9 0.04 0.03 - 0.75 E309L 0.04 22-25 12-14 0.75 - 0.5-2.5 0.9 0.04 0.03 - 0.75 E309Cb 0.12 22-25 12-14 0.75 0.7-1.0 0.5-2.5 0.9 0.04 0.03 - 0.75 E309Mo 0.12 22-25 12-14 2.0-3.0 - 0.5-2.5 0.9 0.04 0.03 - 0.75 E309MoL 0.04 22-25 12-14 2.0-3.0 - 0.5-2.5 0.9 0.04 0.03 - 0.75

E310 0.08-0.20

25-28 20-22.5 0.75 - 1.0-2.5 0.75 0.04 0.03 - 0.75

E310H 0.35-0.45

25-28 20-22.5 0.75 - 1.0-2.5 0.75 0.04 0.03 - 0.75

E310Cb 0.12 25-28 20-22.5 0.75 0.7-1.0 1.0-2.5 0.75 0.04 0.03 - 0.75 E310Mo 0.12 25-28 20-22.5 2.0-3.0 - 1.0-2.5 0.75 0.04 0.03 - 0.75 E312 0.15 28-32 8-10.5 0.75 - 0.5-2.5 0.9 0.04 0.03 - 0.75 E316 0.08 17-20 11-14 2.0-3.0 - 0.5-2.5 0.9 0.04 0.03 - 0.75

E316H 0.04-0.08

17-20 11-14 2.0-3.0 - 0.5-2.5 0.9 0.04 0.03 - 0.75

E316L 0.04 17-20 11-14 2.0-3.0 - 0.5-2.5 0.9 0.04 0.03 - 0.75 E317 0.08 18-21 12-14 3.0-4.0 - 0.5-2.5 0.9 0.04 0.03 - 0.75 E317L 0.04 18-21 12-14 3.0-4.0 - 0.5-2.5 0.9 0.04 0.03 - 0.75 E318 0.08 17-20 11-14 2.0-3.0 ≥8xC≤1C 0.5-2.5 0.9 0.04 0.03 - 0.75 E320 0.07 19-21 32-36 2.0-3.0 ≥8xC≤1C 0.5-2.5 0.75 0.04 0.03 - 3-4 E320LR 0.03 19-21 32-36 2.0-3.0 ≥8xC≤1C 1.5-2.5 0.75 0.04 0.03 - 3-4

E330 0.18-0.25

14-17 33-37 0.75 - 1.0-2.5 0.9 0.04 0.03 - 0.75

E330H 0.35-0.45

14-17 33-37 0.75 - 1.0-2.5 0.9 0.04 0.03 - 0.75

E347 0.08 18-21 9-11 0.75 ≥8xC≤1C 0.5-2.5 0.9 0.04 0.03 - 0.75 E349 0.13 18-21 8-10 0.35-0.65 0.75-1.20 0.5-2.5 0.9 0.04 0.03 - 0.75

E383 0.03 26.5-

29 30-33 3.2-4.2 - 0.5-2.5 0.9 0.04 0.03 -

0.6-1.5

E385 0.03 19.5-21.5

24-36 4.2-5.2 - 1.0-2.5 0.75 0.04 0.03 - 1.2-2.0

E410 0.12 11-13.5

0.7 0.75 - 1.0 0.9 0.04 0.03 - 0.75

E410Nimo 0.06 11-12.5

4.0-5.0 0.4-0.7 - 1.0 0.9 0.04 0.03 - 0.75

E430 0.10 15-18 0.6 0.75 - 1.0 0.9 0.04 0.03 - 0.75 E502 0.10 4-6 0.4 0.45-0.65 - 1.0 0.9 0.04 0.03 - 0.75 E505 0.10 8-10.5 04 0.85-1.2 - 1.0 0.9 0.04 0.03 - 0.75

E630 0.05 16-

16.75 4.5-5.0 0.75 0.15-0.30 0.25-0.75 0.75 0.04 0.03 -

3.25-4.0

E16-8-2 0.10 14.5-16.5

7.5-9.5 1.0-2.0 - 0.5-2.5 0.6 0.04 0.03 - 0.75

E7Cr 0.10 6-8 0.4 0.45-0.65 - 1.0 0.9 0.04 0.03 - 0.75

E2209 0.04 21.5-23.5

8.5-10.5 2.5-3.5 - 0.5-2.0 0.9 0.04 0.03 0.08-0.20

0.75

E2553 0.06 25-27 6.5-8.5 2.9-3.9 - 0.5-1.5 1.0 0.04 0.03 0.10-0.25

1.5-2.5

46

III. Sufix Tipul învelişului şi caracteristicile de sudare -15 Pentru folosire numai în DC+. Înveliş bazic. Sudează în toate poziŃiile. -16 Pentru folosire în DC+ şi AC. Înveliş rutilic. Sudează în toate poziŃiile.

-17

La fel ca – 16, dar cu un conŃinut mai mare de silice, ceea ce îi conferă următoarele caracteristici: -Sudează spray-arc cu picături fine -Viteza de solidificare redusă a zgurii permite o bună manevrabilitate

-25 Acelaşi înveliş şi tip ca la - 15 dar cu sarmă din oŃel slab aliat. Sudează numai cap la cap orizontal.

-26 Acelaşi înveliş şi tip ca la - 15 dar cu sarmă din oŃel slab aliat. Sudează numai cap la cap orizontal.

12. SUDAREA CU GAZ 12.1 Principiu, domenii de aplicare, caracteristici

Sudarea cu gaz este un procedeu de sudare prin topire, la care încălzirea se produce prin arderea unui gaz combustibil într-un gaz comburant (oxigen sau aer). Principiul procedeului este ilustrat in figura 12.1.

Figura 12.1 Principiul sudării cu gaz

Sudarea se execută cu sau fără material de adaos, introdus sub formă de vergea sau, mai rar, sub formă de pulbere. În funcŃie de gazul comburant, procedeele de sudare cu gaz se clasifică în :

- sudare oxigaz; - sudare aerogaz. Cel mai utilizat gaz comburant este oxigenul. În funcŃie de gazul combustibil, se disting : - sudare oxiacetilenică; - sudare oxipropanică (metanică, butanică); - sudare oxihidrică, la care gazul combustibil este hidrogenul. Procedeul se pretează la sudarea în orice poziŃie, practic a tuturor materialelor metalice, la

grosimi în domeniul 0,2 – 10 mm. Rata depunerii este de circa 0,15 – 0,5 kg/h, iar viteza de sudare variază în domeniul 0,2 – 0,7 m/min.

Procedeul se aplică, în prezent, în măsură redusă, în special în cazul executării unor suduri pe şantier, la sudarea Ńevilor cu diametrul de maxim 65 mm, precum şi la efectuarea remanierilor prin sudare, în general la sudarea unor piese cu grosimea sub 6 mm.

Avantajele procedeului sunt : - utilaj simplu şi ieftin; - nu este necesar racord de energie; - posibilitatea sudării la poziŃie în bune condiŃii; - accesibilitate uşoară; - tensiuni prin sudare relativ mai mici, cauzate de o încălzire pe o zonă mai largă.

12.2 Gaze utilizate pentru sudare

Pentru producerea flăcării este necesar un gaz combustibil şi un gaz comburant. Ca şi gaze combustibile se utilizează, pe lângă acetilenă, hidrogenul, butanul, propanul, metanul. În tabelul 12.2 se indică proprietăŃile principalelor gaze combustibile. Ca şi gaz comburant este folosit, în majoritatea cazurilor, oxigenul.

Mărimea Acetilenă Gaz Hidrogen Propan

48

metan Puterea flăcării, kJ/cm2s 45 13 14 11 Temperatura flăcării în O2,

oC 3,200 2,000 2,100 2,750 Domeniul de aprindere în aer, % 2,8-82 6,5-35 4,1-75 2,1-9,5 Domeniul de aprindere în oxigen, % 2,8-93 - 4,5-95 3-45 Densitate, kg/m3 1,171 0,680 0,090 2,004

Tabelul 12.2 ProprietăŃile unor gaze combustibile

Acetilena (C2H2) se obŃine în urma reacŃiei dintre carbura de calciu (CaC2) şi apă :

CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2 + căldură.

Carbura de calciu, numită şi carbid, se prepară din var (CaO) şi cocs sau antracit, prin încălzirea la temperatura ridicată (1750oC) în cuptoare cu arc electric :

CaO + 3C → CaC2 + CO – căldură.

Varul se obŃine, la rândul său, prin calcinarea calcarului (CaCO3) în cuptoare speciale. Carbidul este foarte higroscopic, absorbind apa din atmosferă, proces care este însoŃit de

formare de acetilenă, conform reacŃiei de mai sus. De aceea condiŃiile de păstrare a carbidului sunt severe, în butoaie închise, în încăperi uscate, bine aerisite.

La descompunerea a 1 kg de carbid se obŃine o cantitate de 240 – 300 l acetilenă. Pentru descompunerea unui kg de carbid sunt necesari 10 l apă, timpul de descompunere fiind de circa 4-12 minute.

Acetilena este o combinaŃie nestabilă şi în cazul unor încălziri locale, contact cu piese încălzite, scântei electrice sau la comprimare la o presiune peste 1,5 atm se descompune prin explozie. Pericolul de explozie creşte în prezenŃa oxigenului, aerului, clorului, deoarece la reacŃia acestor gaze cu acetilena, se produce caldură. Vaporii de apă împiedică declanşarea exploziei.

Acetilena este produsă în generatoare de acetilenă, în mod continuu, fără a exista pericolul de autoaprindere sau explozie. Într-un generator de acetilenă se admite o presiune maximă de 1,5 atm, deoarece la această presiune, explozia acetilenei nu poate avea loc decât la temperatură peste 580ºC.

Generatoarele de acetilenă pot fi de mai multe tipuri, figura 12.3 : - generatoare de tip “apă peste carbid”, la care se dozează cantitatea de carbid introdusă

într-un volum constant de apă; - generatoare de tip “carbid în apă”, la care se dozează cantitatea de apă; - generatoare de tip “prin imersiune”, la care se reglează timpul de contact dintre carbid

şi apă. În mod uzual, generatoarele de acetilenă produc 0,3 – 100 m3 acetilenă/h. Ele se

utilizeaza, în general, la suduri executate pe şantier sau în cazul unor lucrări de volum redus. Pentru a înlătura neajunsurile principale ale utilizării generatoarelor de acetilenă la sudare, în special volum mare al instalaŃiei, consum ridicat de apă, producerea unei cantităŃi ridicate de reziduuri, în majoritatea cazurilor se utilizează acetilena îmbuteliată.

În tuburi, acetilena este dizolvată în acetonă. SpaŃiul din interiorul buteliei este umplut cu o masă poroasă din mangal, plută, azbest etc. În felul acesta, suprafaŃa de contact dintre acetilenă şi acetonă este mai mare, ceea ce face ca să poată fi dizolvată o cantitate mai ridicată de acetilenă, dar în acelaşi timp, spaŃiul din butelie este compartimentat şi drept urmare, reacŃia de descompunere a acetilenei nu se poate propaga.

49

Figura 12.3 Tipuri de generatoare de acetilenă : a – carbid în apă;

b – apă peste carbid; c – prin imersiune

Buteliile de acetilenă se execută din oŃel şi au o capacitate de 10 – 40 l. Presiunea

acetilenei din butelie poate fi de 15 atm, fără a exista pericolul de explozie. Întrucât 1 l de acetonă dizolvă la 15ºC şi o presiune de 1 atm o cantitate de 25 l de acetilenă, având în vedere că într-o butelie de 40 l volumul de acetonă este de circa 16 l, rezultă că o butelie aflată la o presiune de 15 atm conŃine 25 x 15 x 16 = 6000 l acetilenă la o presiune de 1 atm.

Într-o butelie de 40 l există, în stare plină, o cantitate de 6,3 kg de acetilenă. Presiunea acetilenei din butelie creşte cu creşterea temperaturii. Astfel, dacă încărcarea buteliei s-a facut la o temperatură de 15ºC, la o presiune de 15 atm, la o încălzire de 40ºC, presiunea în butelie poate să ajungă la 25 atm.

La mânuirea buteliei de acetilenă trebuie avut grijă ca să se evite pierderea de acetonă sau acumularea ei în partea superioară a buteliei. De aceea, nu se utilizează buteliile în poziŃie orizontală, partea superioară a buteliei trebuie plasată la minim 40 cm peste nivelul părŃii inferioare a acesteia. Întrucât eliberarea acetilenei din acetonă este un proces în timp, trebuie limitat consumul din butelie la circa 700 l/h la exploatarea continuă sau 1000 l/h la o exploatare de scurtă durată.

Oxigenul (O2) este un gaz incolor, inodor, insipid care se obŃine din aer, în care se găseşte în proporŃie de circa 21% sau prin electroliza apei. Este mai greu decât aerul, având o densitate de 1,33 kg/m3 la temperatura de 20ºC şi presiunea de 1 atm. Principala calitate a oxigenului, la sudare, este mărirea vitezei de ardere a gazului combustibil şi prin aceasta, creşterea temperaturii de ardere.

În contact cu o serie de substanŃe organice (grăsimi, uleiuri) oxigenul poate provoca autoaprinderea lor sau explozii. IniŃierea acestor reacŃii poate fi facută prin scântei provocate de lovirea unor părŃi metalice sau descărcări electrostatice. De aceea trebuie evitat contactul oxigenului cu substanŃele menŃionate.

Oxigenul poate fi depozitat sub formă gazoasă, la presiune atmosferică sau sub formă lichidă, comprimat la o presiune de 150 – 200 atm. Buteliile sunt confecŃionate din oŃel carbon cu o grosime de 8 mm şi lucrează la o presiune de 150 atm sau oŃel aliat cu o grosime de 6 mm şi lucrează la o presiune de 200 atm. Buteliile de oxigen se fabrică la diverse capacităŃi : 0,4; 0,7; 2; 7; 10; 27; 33; 40 şi 50 l. O butelie normală de oxigen, cu capacitatea de 40 l şi încărcată la o presiune de 150 atm poate conŃine 6 m3 de oxigen gazos la temperatura de 0ºC şi presiunea de 1 atm.

50

12.3 Arzătoare pentru sudarea cu gaze Arzătoarele sunt elemente care asigură formarea unui amestec omogen de gaze şi reglarea

uşoară şi precisă a flăcării. În funcŃie de modul de amestec a gazelor, se deosebesc : - arzătoare de presiune egală; - arzătoare cu injector. În figura 12.4 se prezintă cele două tipuri de arzătoare. La arzătorul de presiune egală, cele

două gaze sunt introduse în prima cameră, de amestec. Presiunea lor este de circa 0.5 – 0,7 atm. În continuare, gazele parŃial amestecate, trec în a doua cameră de amestec şi apoi prin ajutajul cu orificiul calibrat. Acest tip de arzător are dezavantajul unei sensibilităŃi mari la variaŃiile de presiune ale celor două gaze. De aceea, la astfel de arzătoare se prevăd regulatoare de gaze pentru ambele gaze.

Figura 12.4 Arzătoare pentru sudarea cu gaz :

a – de presiuni egale; b – cu injector

În cazul arzătorului cu injector, oxigenul intră în camera de amestec la o presiune de 1,5 – 5 atm şi crează o depresiune puternică, aspirând gazul combustibil. Amestecul de gaze iese apoi, prin orificiul calibrat al ajutajului, în exterior.

12.4 Materiale pentru sudare cu gaz Ca material de sudare se utilizează sârme (vergele) şi fluxuri. Sârmele de sudură trebuie astfel alese încât să aibă compoziŃia chimică cât mai apropiată de a materialului de bază. Se livrează în colaci sau ca vergele şi trebuie să aibă suprafaŃa uscată, fără rugină, vopsea, ulei. Fluxurile sunt substanŃe solide care se introduc în baia de sudură pentru dezoxidarea metalului topit. Ele formează, prin solidificare, un strat de zgură care acoperă cusătura şi o protejează faŃă de oxidare. Cel mai des se utilizează fluxuri pe bază de borax.

12.5 Recomandări tehnologice

Pregatirea rosturilor se efectuează în funcŃie de grosimea pieselor şi metoda de sudare. La piese cu grosimi mici (în general sub 2 mm), sudarea se execută fără material de adaos. Pentru a reduce pierderile de energie la sudare, flacăra trebuie astfel aleasă încât căldura ei să fie utilizată cât mai bine pentru topirea materialului.

Aşa cum s-a arătat, sudarea trebuie să aibă loc în zona de temperatură maximă a flăcării, aflată la o distanŃă de 2 – 5 mm de vârful arzătorului. O distanŃă mai mare între arzător şi piesă, conduce la o oxidare a băii de metal topit datorită oxigenului din atmosferă, iar o distanŃă mai mică atrage dupa sine o carburare a băii.

La sudarea cu gaz se pot utiliza două tehnici de sudare şi anume : - sudarea spre stânga (cu arzător împins); - sudarea spre dreapta (cu arzător tras). În figura 12.5 se prezintă tehnica de lucru recomandată la execuŃia sudurilor de colŃ, în

poziŃie orizontală, respectiv la sudarea cap la cap în poziŃie verticală şi în cornişă.

51

La sudarea în unghi interior se recomandă metoda de sudare “spre stânga” la grosimi de până la 5 mm, respectiv “spre dreapta” la grosimi mai mari.

Figura 12.5 Tehnica operatorie la sudarea cu gaz a îmbinărilor de colŃ,

cap la cap şi în cornişă

La sudarea pe verticală se poate utiliza, în cazul unor piese cu grosime mare, tehnica de

lucru cu două arzătoare care sudează simultan, cunoscută sub denumirea de sudare pe verticală cu cusătură dublă (figura 12.6).

Figura 12.6 Sudarea cu gaz, simultană, cu două arzătoare

În cazul sudării unor piese mai groase se recomandă oscilarea transversală a arzătorului şi a materialului de adaos. La alegerea regimului de sudare trebuie să se Ńină seama de următoarele aspecte :

- mărimea arzătorului se alege în funcŃie de grosimea piesei şi tipul materialului de bază, în cazul oŃelurilor alegându-se, în general, arzătoare cu un debit de 100 l/h acetilenă pentru fiecare milimetru de grosime al materialului de bază;

52

- diametrul sârmei depinde de mărimea arzătorului, grosimea materialului de bază şi numărul de straturi în care se sudează; se recomandă ca diametrul sârmei să fie cel mult egal cu jumatate din grosimea tablei plus 1 mm în cazul sudării spre stânga şi cel mult jumătate din grosimea materialului în cazul sudarii spre dreapta;

- utilizarea unor diametre prea mari influenŃează în rău calitatea îmbinării, deoarece materialul de bază se topeşte înaintea metalului de adaos şi încălzirea ulterioară necesară pentru topirea metalului de adaos poate conduce la străpungerea metalului de bază;

- utilizarea unor diametre prea mici duce la topirea prematură a sârmei, fără topirea metalului de bază, ceea ce poate provoca nepătrunderi;

- de obicei se sudează primul strat fără material de adaos, pentru o bună pătrundere la rădăcină, pe lungimi de 15-20 mm, după care se depune stratul doi cu material de adaos;

- caracterul flăcării trebuie să fie neutru, pentru că o flacără în exces de acetilenă poate produce o carburare a metalului şi implicit creşte posibilitatea de apariŃie a fisurilor;

- pentru grosimi ale materialului de până la 4 mm, rostul va fi de forma I, cu o deschidere jumatate din grosimea materialului de sudat, iar peste 4 mm, rostul va fi de forma Y, cu un unghi de 70-90o şi o deschidere la bază de circa 1,5 mm;

- în cazul tablelor subŃiri, sub 2 mm grosime, se recomandă răsfrângerea marginilor, care se sudează fără material de adaos;

- metoda de sudare se alege în funcŃie de grosimea piesei, poziŃia de sudare şi felul materialului de bază.

53

CAPITOLUL III. ASIGURAREA CALITĂłII ÎN DOMENIUL SUDĂRII

13. Elemente de asigurare a calităŃii

Calitatea reprezintă ansamblul proprietăŃilor şi caracteristicilor unui produs sau serviciu, care îi conferă acestuia aptitudinea de a satisface necesităŃi exprimate sau implicite. Calitatea nu se constată ci se produce, ceea ce înseamnă a lua măsuri pentru ca un producător să producă acea calitate, care să satisfacă cerinŃele clientului şi în acelaşi timp să fie realizat la un cost minim. Prin asigurarea calităŃii se înŃelege implementarea unui ansamblu de acŃiuni prestabilite şi sistematice, care să dea încredere clientului că produsul/serviciul satisface cerinŃele de calitate. Ansamblul structurilor organizatorice, responsabilităŃilor, procedurilor, proceselor şi resurselor pentru conducerea calităŃii, constituie sistemul calităŃii. Managementul calităŃii este reglementat prin standardul ISO 9001, care este preluat şi ca standard românesc. Sudarea reprezintă, în limbajul managementului calităŃii, un “proces special”, adică un proces în care nu este posibil, prin examinări directe, să se stabilească conformitatea produsului cu normele cerute. În aceste cazuri, sunt necesare măsuri deosebite pentru sistemul calităŃii. Standardul SR EN 729 reglementează condiŃiile de calitate pentru sudare. Conform acestui standard, condiŃiile de calitate sunt structurate pe trei niveluri : complet, standard şi elementar. În ceea ce priveşte personalul în sudură, se fac referiri exprese la coordonatorul sudării, conform SR EN 719, respectiv la sudor, care trebuie calificat conform standardului SR EN 287.

14. Coordonarea sudării

Fiind un proces special, sudarea necesită coordonarea operaŃiilor de sudare, în scopul de a obŃine încredere în procesul de fabricaŃie prin sudare şi de a obŃine siguranŃa produselor sudate în exploatare. Sarcinile şi responsabilităŃile personalului implicat în activităŃile referitoare la sudare, ca de exemplu planificarea execuŃiei, supraveghere, inspecŃie, trebuie să fie clar definite. În acest scop a fost creat standardul EN 719 (SR EN 719). El se referă la sarcinile şi responsabilităŃile aferente calităŃii, incluse în coordonarea activităŃilor referitoare la sudare. Într-o companie, coordonarea sudării poate fi efectuată de una sau mai multe persoane. În tabelul 14.1 sunt prezentate activităŃile aferente sudării care se iau în considerare, după caz, pentru alocarea unor sarcini şi responsabilităŃi în domeniul calităŃii (SR EN 719). Pentru fiecare activitate singulară din tabelul 14.1, poate fi asociată unui număr de sarcini şi responsabilităŃi ca : specificare şi pregătire, coordonare, control, inspecŃie, verificare sau supraveghere.

Nr. Activităti

1.1 Analiză contract -capabilitate în sudare şi activităŃi conexe ale organizaŃiei producătoare

1.2

Analiză proiect -standardele în domeniul sudării care se aplică -amplasarea îmbinării în funcŃie de condiŃiile de proiectare -accesul pentru sudare, inspecŃie şi încercare -condiŃiile de calitate şi de acceptare pentru suduri -detalii ale îmbinării sudate

54

1.3 Materiale

1.3.1

Metal de bază -sudabilitatea metalului de bază -orice condiŃii suplimentare în specificaŃiile de cumpărare ale materialului, incluzând tipul certificatului de recepŃie a materialului -identificarea, depozitarea şi manipularea metalelor de bază

1.3.2

Materiale pentru sudare -compatibilitate -condiŃii de livrare -orice condiŃii suplimentare în specificaŃiile de cumpărare ale materialului pentru sudare, incluzând tipul certificatului de recepŃie a materialelor pentru sudare -identificarea, depozitarea şi manipularea materialelor pentru sudare

1.4 Subcontractare -competenŃa oricărui subcontractant

1.5

Planificare producŃie -adecvarea specificaŃiilor (WPS) şi calificării procedurilor de sudare (WPAR) -instrucŃiuni de lucru -dispozitive de prindere şi fixare -adecvarea şi valabilitatea calificării sudorilor -ordinea de sudare şi de asamblare a structurii -condiŃii pentru încercarea în producŃie a sudurilor -condiŃii pentru inspecŃia sudurilor -condiŃii de mediu înconjurător -igienă şi securitate

1.6

Utilaj -adecvarea utilajului pentru sudare şi a echipamentului conex -aprovizionarea, identificarea şi manipularea utilajului şi accesoriilor -igienă şi securitate

1.7 OperaŃii de sudare

1.7.1

ActivitaŃi preliminare -difuzarea instrucŃiunilor de lucru -pregătirea pieselor de îmbinat, poziŃionarea şi curăŃarea lor -pregătirea pentru încercarea în producŃie -adecvarea spaŃiului de lucru, incluzând mediul înconjurător

1.7.2

Sudarea -repartizarea şi instruirea sudorilor -utilizarea sau funcŃia utilajului şi a accesoriilor -materiale pentru sudare, consumabile şi auxiliare -utilizarea sudurilor de prindere -utilizarea parametrilor procesului de sudare -utilizarea oricarei incercari intermediare -utilizarea şi metoda pentu preîncălzire, precum şi pentru tratamentul termic după sudare

1.8 Încercare

1.8.1

Examinare vizuală -caracterul complet al sudurii -dimensiunile sudurii -forma, dimensiunile şi tolerantele componentelor sudate -aspectul îmbinării

55

1.8.2 Încercări distructive şi examinări nedistructive -utilizarea încercărilor distructive şi a examinărilor nedistructive -încercări speciale

1.9

Acceptare suduri -evaluarea rezultatelor inspecŃiei şi a încercărilor -repararea sudurilor -reevaluarea sudurilor reparate -acŃiuni corective

1.10 DocumentaŃie -pregatirea şi conŃinutul înregistrărilor necesare (incluzând activitătile contractate)

Tabelul 14.1 ActivităŃi aferente sudării

Pentru toate sarcinile repartizate, personalul de coordonare a sudării trebuie să fie capabil să demonstreze cunoştinŃele tehnice generale şi de specialitate corespunzătoare, care să permită ca aceste sarcini să poată fi executate satisfăcător.

15. Calificarea sudorilor

Calitatea lucrărilor de sudură este condiŃionată, în mod direct, de îndemânarea şi cunoştinŃele profesionale ale sudorilor. Necesitatea asigurării calitătii produselor sudate, a impus elaborarea unor reguli unitare de calificare a sudorilor. A apărut, astfel, seria de standarde EN 287 (SR EN 287). Ele reprezintă o bază de recunoaştere reciprocă a competenŃei sudorilor, pentru diferite domenii de aplicare.

Calificarea reprezintă procesul de demonstrare a cunoştinŃelor profesionale ale acestora, cerute pentru a îndeplini corespunzător atribuŃiile profesionale. Ea este influenŃată de următorii factori :

- procedeul de sudare; - tipul semifabricatului (table, Ńevi); - tipul îmbinării (cap la cap, în colŃ); - materialul de bază; - materialul de adaos; - dimensiunile probei sudate; - poziŃia de sudare; - regimul de sudare. Standardul se referă la următoarele procedee de sudare, definite conform ISO 857 şi

simbolizate conform ISO 4063 : - sudarea cu electrozi înveliŃi (111); - sudarea cu sârmă tubulară fără protecŃie gazoasă (114); - sudarea sub strat de flux (12); - sudarea în mediu de gaz inert cu electrozi fuzibili – MIG (131); - sudarea în mediu de gaz activ cu electrozi fuzibili – MAG (135); - sudarea în mediu de gaz activ cu sârmă tubulară (136); - sudarea în mediu de gaz inert cu electrod de wolfram – WIG (141); - sudarea cu plasmă (15); - sudarea oxiacetilenică (311). Probele pentru examinarea practică se execută pe îmbinări din table, simbolizate P sau din

Ńeavă, simbolizate T, realizând suduri cap la cap (BW) sau în colŃ (FW). Materialele de bază sunt încadrate pe grupe de material de bază, având caracteristici de

sudare asemănătoare. În tabelul 15.1 sunt indicate grupe de oŃeluri, conform SR EN 287-1. Materialele de adaos trebuie să fie compatibile cu materialele de bază, ele fiind cuprinse în

aceleaşi grupe.

56

Dimensiunile probei de calificare sunt grupate în trei grupe de grosimi pentru table şi trei grupe de diametre pentru Ńeavă.

PoziŃiile de sudare sunt definite conform SR EN 6947. Fiecare examinare este valabilă exclusiv pentru procedeul de sudare pe care l-a utilizat

sudorul. În principiu, calificarea este valabilă nu numai pentru proba realizată, ci şi pentru îmbinările care se consideră mai uşor de realizat decât aceasta.

Calificarea pe îmbinări cap la cap la Ńevi este valabilă şi pentru îmbinări cap la cap la table. Reciproca este valabilă pentru Ńevi cu diametrul peste 500 mm (în orice poziŃie de sudare) sau peste 150 mm (în poziŃie orizontală sau orizontală cu perete vertical).

Grupa oŃel

Tipul oŃelului

W01 OŃeluri nealiate cu conŃinut scăzut de carbon(carbon-mangan) şi/sau oŃeluri slab aliate, oŃeluri de construcŃie cu granulaŃie fină cu ReH<355 N/mm2

W02 OŃeluri termorezistente crom-molibden (Cr-Mo) şi/sau crom-molibden-vanadiu (CrMoV)

W03 OŃel de construcŃii cu granulaŃie fină, normalizate şi îmbunătăŃite, oŃeluri tratate termo-mecanic cu limita de curgere ReH>355 N/mm2 şi oŃeluri similare sudabile cu un conŃinut de nichel de 2% până la 5%

W04 OŃeluri inoxidabile feritice sau martensitice cu un conŃinut de crom de 12% până la 20%

W11 OŃeluri inoxidabile feritico-austenitice şi oŃeluri austenitice crom-nichel (CrNi)

Tabelul 15.1 Grupe de oŃeluri conform SR EN 287-1

Calificarea pentru îmbinări sudate pe o parte, cu suport la rădăcină, este valabilă şi pentru îmbinări sudate din ambele parŃi.

Calificarea pentru îmbinări cap la cap este valabilă şi pentru îmbinări în colŃ, dacă condiŃiile de sudare sunt similare.

Calificarea pentru îmbinări sudate din ambele părŃi, fără curăŃire, este valabilă şi pentru îmbinări sudate dintr-o parte cu suport şi din ambele părŃi cu curăŃire.

Calificarea pentru îmbinări cap la cap la Ńevi, fără suport, este valabilă şi pentru racorduri, în domeniile corespunzatoare poziŃiei de sudare, grosimii şi diametrului exterior al Ńevilor racordate.

În tabelul 15.2 se indică domeniul de valabilitate al calificării în funcŃie de materialul de bază.

Domeniul de valabilitate al autorizării Grupa de material a probei

W01 W02 W03 W04 W11

W01 * - - - - W02 X * - - - W03 X - * - - W04 - - - * - W11 - - - - *

Legendă: * indică îmbinarea pentru care sudorul este autorizat X indică îmbinarea pentru care sudorul este de asemenea autorizat - indică îmbinarea pentru care sudorul nu este autorizat NOTĂ : acest tabel se aplică numai când metalul de bază reprezentat prin * precum şi metalul de adaos sunt din aceeaşi grupă

Tabelul 15.2 Domeniul de valabilitate al calificării în funcŃie de materialul de bază

57

În cee ce priveşte materialele de adaos, se remarcă urmatoarele aspecte : - pentru oŃeluri, învelişul electrodului este o variabilă principală a calificării; - fluxurile şi gazele de protecŃie pot fi înlocuite, însa schimbarea gaz activ – gaz inert

sau invers necesită o calificare separată. Calificarea obtinută la sudarea într-o poziŃie de sudare poate fi extinsă şi la alte poziŃii de

sudare, precizate în standard. Astfel, de exemplu, pentru o calificare obŃinută pe o proba de sudură cap la cap la table, în poziŃia PF, este valabilă în aceleaşi condiŃii şi pentru poziŃiile PA, PC şi PE.

În vederea calificării, sudorii susŃin un examen teoretic şi unul practic, în faŃa unei comisii de examinare. Proba practică de sudare trebuie să fie reprezentativă pentru îmbinările sudate în procesul de producŃie. Standardul cuprinde metodele de verificare a sudurii. Pentru oŃel, aceste verificări sunt prezentate în tabelul 15.3.

Metoda de verificare Sudură

cap la cap la table

Sudură cap la cap la Ńeavă

Sudură în colŃ

Vizuală * * * Radiografică *

1) *

1) +

Îndoire * * + Rupere + + *

2)3)

Macroscopică (fără şlefuire) + + *3)

Pulberi magnetice/ Lichide penetrante

+ + +

1) Examinarea radiografică se poate înlocui cu o examinare ultrasonică pentru grosimi mai mari de 12 mm numai la oŃeluri inoxidabile feritice. 2) Încercarea la rupere trebuie să fie completată cu examinarea cu particule magnetice / lichide penetrante dacă este cerută de examinator. 3) Încercarea la rupere se poate înlocui cu o examinare macroscopică a cel puŃin 4 sectiuni. Legendă: * indică faptul că verificarea este obligatorie + indică faptul că verificarea nu este obligatorie

Tabelul 15.3 Metode de verificare a sudurii

16. SpecificaŃia şi calificarea tehnologiilor de sudare Tehnologia (procedura) de sudare reprezintă o succesiune specificată de acŃiuni care trebuie să fie urmată în cazul execuŃiei unei suduri, incluzând referirea la material, pregătire, preîncălzire (dacă este cazul), metoda de examinare a sudurii şi tratamentul termic dupa sudare (dacă este relevant) precum şi echipamentul necesar care trebuie utilizat (SR EN 287-1).

În vederea asigurării repetabilităŃii, variabilele necesare unei aplicaŃii specifice sunt cuprinse într-un document numit specificaŃia procedurii de sudare (WPS). SpecificaŃia simplificată a procedurii de sudare, adecvată pentru utilizarea în atelierul de sudură este instrucŃiunea de lucru.

Pentru fiecare îmbinare sudată, trebuie să existe o WPS. WPS trebuie să ofere detalii asupra modului în care se execută o operaŃie de sudare,

conŃinând toate informaŃiile relevante despre lucrarea respectiva şi anume : - identificarea producătorului; - identificarea WPS;

58

- referirea la procesul verbal de calificare a procedurii de sudare (WPAR); - tipul materialului de bază şi dimensiunile materialului de bază; - procedeul de sudare; - forma rostului şi elementele geometrice ale acestuia - poziŃia de sudare; - pregătirea rostului sau a marginilor; - tehnica de sudare (cu sau fără pendulare); - poziŃionarea capului de sudare, a electrodului şi/sau sârmei de adaos; - metoda de curăŃare a rădăcinii; - protecŃia rădăcinii; - metalul de adaos – tip, dimensiuni, pregătire înaintea utilizării; - parametrii electrici; - parametrii mecanici; - temperatura de preîncălzire sau cea ambiantă minim admisibilă; - temperatura între treceri succesive; - tratament termic după sudare. Pe langă aceste date, specifice oricărui procedeu de sudare, WPS mai cuprinde date

specifice unei grupe de procedee. Până la calificarea ei, WPS este preliminară, calificarea procedurilor de sudare fiind

reglementată în standardul SR EN 288. Standardul defineste următoarele metode de calificare a procedurilor de sudare : - prin verificarea procedurii de sudare pe probe sudate (SR EN 288-3); - prin utilizarea materialelor de sudare certificate (SR EN 288-5); - prin referire la experienŃa anterioară (SR EN 288-6); - prin referire la o procedură de sudare standard (SR EN 288-7); - printr-o încercare de sudare înainte de începerea fabricaŃiei (SR EN 288-8).

Pentru calificare, producătorul trebuie să elaboreze o specificaŃie preliminară a procedurii de sudare. Aceasta trebuie să fie aplicabilă în producŃia curentă, utlizând experienŃa din producŃia anterioară şi fondul general de cunoştinŃe din domeniul tehnologiei de sudare. În continuare, această specificaŃie se califică prin unul din procedeele mai sus menŃionate. Standardul SR EN 288-1 cuprinde indicaŃii pentru alegerea şi calificarea uneia dintre metodele de calificare prezentate. Domeniul de valabilitate al unei calificări, domeniu ce precizează extinderea calificării pentru o variabilă esenŃială, este indicat în standardul menŃionat. Această extindere are în vedere evitarea multiplicării inutile şi costisitoare a încercărilor pentru calificare. În ceea ce priveşte materialul de bază, calificarea este valabilă pentru grupa de material respectivă, eventual prin extindere pentru alte grupe de material mai uşor sudabile. În tabelul 15.4 se prezintă grupele de material de bază (oŃeluri) conform SR EN 288. Calificarea obŃinută pe unul din oŃelurile dintr-o grupă, acoperă oŃelurile mai slab aliate din aceeaşi grupă sau cu limita de curgere mai scazută din aceeaşi grupă. Grupa 2 acoperă grupa 1. Confirmarea rezultatelor fiecarei probe efectuate, la calificarea procedurii, sunt cuprinse în procesul verbal de calificare a procedurii (WPAR).

59

Tabelul 15.4 Grupele de material de bază (oŃeluri) conform SR EN 288

Grupa Tipul de otel

1

OŃeluri cu limita minimă specificată Re ≤ 355 N/mm2 sau cu Rm ≤ 520 N/mm2 şi cu valori ale analizei chimice care nu depaşesc în % : C = 0,24 Si = 0,55 Mn = 1,60 Mo = 0,65 S = 0,045 P = 0,045 Orice alt element singular = 0,3 Restul elementelor în total = 0,8

2 OŃeluri cu granulaŃie fină, normalizate sau tratate termomecanic, cu limita de curgere specificată Re > 355 N/mm2

3 OŃeluri călite şi revenite, cu granulaŃie fină, cu limita de curgere specificată Re > 500 N/mm2

4 OŃeluri cu Cr max. 0,6%, Mo max. 0,5%, V max. 0.25%. A se vedea nota 5 OŃeluri cu Cr max. 9%, Mo max. 1,2%. A se vedea nota 6 OŃeluri cu Cr max. 12%, Mo max. 1%, V max.0,5%. A se vedea nota 7 OŃeluri cu Ni max. 9%. A se vedea nota 8 OŃeluri inoxidabile feritice sau martensitice cu 12% până la 20% Cr. A se vedea nota 9 OŃeluri inoxidabile austenitice

Nota. Pentru grupele 4 până la 8 : conŃinutul elementelor de aliere se referă la analiza chimică nominală pe oŃel lichid.

17. Controlul îmbinărilor sudate

Controlul dimensional şi de suprafaŃă cuprinde următoarele operaŃii de bază: - controlul pregătirii semifabricatelor şi a rostului îmbinării; - controlul dimensional al îmbinării; - controlul formei şi poziŃiei îmbinării; - controlul aspectului exterior. Respectarea formei rostului este necesară fiindcă s-a ales în funcŃie de : grosimea şi forma

semifabricatului, material, procedeu de sudare, condiŃii de accesibilitate la sudare şi control nedistructiv, calitatea impusă a îmbinării etc.

Controlul suprafeŃei rostului se execută vizual sau cu lichide penetrante. Nu se admit fisuri, crestături adânci, suprapuneri, suprafeŃe murdare, oxidate, vopsite sau pasivizate, scobituri sub muchie, profil ondulat, rizuri de adâncime excesivă. Se îndepărtează, în cazul controlului cu lichide penetrante, urmele soluŃiilor penetrante.

Controlul dimensional este foarte important întrucât, în cazul unor abateri, se afectează direct rezistenŃa construcŃiei.

Controlul dimensional al îmbinării sudate cuprinde : - controlul lungimii; - controlul lăŃimii; - controlul grosimii. Controlul lungimii şi lăŃimii se poate efectua cu şublere, rulete şi rigle gradate. Abaterile de pregatire ale rostului, supraînălŃarea, se determină cu ajutorul şublerului

pentru cordon, figura 17.1.

60

Figura 17.1 Şubler pentru cordon de sudură

Metodele de control nedistructiv sunt : - controlul vizual; - controlul cu lichide penetrante; - controlul cu radiaŃii penetrante; - controlul cu ultrasunete; - controlul cu pulberi magnetice.

17.1 Controlul vizual

Controlul vizual al aspectului exterior al îmbinării sudate este metoda de control fundamentală şi obligatorie pentru orice execuŃie, în toate fazele şi pe toată lungimea cusăturii. Controlul vizual se impune, în multe cazuri, ca singura alternativă de stabilire a naturii defectelor.

Controlul vizual trebuie orientat asupra observării următoarelor aspecte : - forma cusăturii; - curbura suprafeŃei; - trecerea de la cusătură la materialul de bază; - gradul de pătrundere la rădăcină; - supraînălŃarea; - aspectul capetelor cusăturii. În cazul când controlul se reduce la controlul vizual, îmbinarea se va încadra în clasele

inferioare de calitate, deoarece defectele interioare rămân nedetectate. Defectele evidenŃiate pe suprafaŃa cusăturilor, se grupează în funcŃie de influenŃa

exercitată asupra caracteristicilor de rezistenŃă, respectiv etanşeitate a îmbinării : - defecte neadmise

o fisurile în ZIT, în sudură, în materialul de bază; o suprafeŃe spongioase şi cu pori grupaŃi; o supratopirea, scurgerea de material topit

- defecte admise o sufluri şi incluziuni, daca sunt izolate o lipsa de topire la rădăcina sudurii se admite numai în clasele de calitate mai

puŃin pretenŃioase; o lipsa de pătrundere se admite dacă este izolată în clasele mai pretenŃioase şi nu

depaşeşte h≤ (0,05-0,01) x s; o crestatura marginală este admisă numai dacă nu depaşeşte 10% din lungimea

cusăturii; o stropii se admit izolaŃi şi dispersaŃi.

Limitele defectelor sunt date în SR EN 25817.

61

17.2 Controlul cu lichide penetrante

Pune în evidenŃă orice defect de suprafaŃă. Se poate aplica, practic, la orice material, formă şi dimensiuni de piesă, pe suprafeŃe uscate la temperatură peste 10-15oC. Metoda este productivă, ieftină şi uşor de aplicat.

Rezultatele sunt concludente, imediate şi uşor de interpretat. Se limitează strict la detectarea defectelor de suprafaŃă. Se poate aplica şi între straturi, daca temperatura nu depaşeşte +50oC.

Principiul metodei constă în aplicarea pe suprafaŃa supusă controlului, a unui lichid cu bune proprietăŃi de penetrare în discontinuităŃile superficiale şi evidenŃierea lor, prin contrast, cu ajutorul unui developant.

Aceasta metodă pune în evidenŃă, în exclusivitate, defectele de suprafaŃă cum sunt : porii, fisurile din cusătură, ZIT, lipsuri de pătrundere deschisă la suprafaŃă, crestături marginale, exfolierile din materialul de bază, craterele.

Dintre metodele de control se amintesc : - metoda colorării, la care contrastul pentru relevarea defectelor este un contrast de

culoare roşu pe alb; - metoda fluorescentă, la care contrastul pentru relevarea defectelor se obŃine prin

examinare în lumina ultraviolet (galben verde pe fond închis violet). Indiferent de felul penetrantului sau developantului, controlul cu lichide penetrante

comportă următoarele faze : - pregătirea suprafeŃei; se curăŃă de oxizi, zgură, nisip, şpan, grăsimi, uleiuri, vopsea şi

alte impurităŃi. În vederea evitării închiderii defectelor, nu se recomandă curăŃirea mecanică şi sablarea, utilizarea de cârpe care lasă scame.

- aplicarea penetrantului; poate fi aplicat prin pulverizare, cu pensula sau prin reŃinere electrostatică;

- îndepărtarea excesului de penetrant prin spălare cu apă; o spălare excesivă poate să conducă la scoaterea penetrantului din discontinuităŃi, falsificând rezultatul controlului;

- aplicarea developantului; se aplică prin pulverizare; - examinarea suprafeŃelor şi interpretarea indicaŃiilor; suprafeŃele se examinează în

lumină difuză. Defectele apar sub forma : - liniară (fisuri, suprapuneri, lipsă de topire, lipsă de pătrundere) - rotunde sau eliptice (cratere, pori, zgură etc).

17.3 Controlul cu radiaŃii penetrante

În defectoscopia nedistructivă cu radiaŃii penetrante, sursele de bază sunt razele X şi γ. Cu ajutorul radiaŃiilor penetrante pot fi puse în evidenŃă toate tipurile de defecte din îmbinările sudate. Controlul poate fi efectuat cu instalaŃii fixe şi mobile portante. Se poate utiliza la majoritatea materialelor.

Metoda de control constă în proiectarea unui fascicul de radiaŃii penetrante asupra piesei de controlat şi înregistrarea pe film a modificărilor suferite de fascicul la trecerea prin material.

Modificările sunt în functie de variaŃia de densitate, respectiv grosimile de străbătut şi se manifestă prin variaŃii de înnegrire a filmului.

Aprecierea calităŃii unei radiografii de realizează cu ajutorul unor etaloane de referintă, capabile să reproducă cât mai fidel caracterul şi dispoziŃia defectelor din piese. Etaloanele sunt denumite indicatori de calitate a imaginii (ICI).

62

Principalele tipuri de ICI sunt : - cu fire; - cu trepte şi găuri; Constructiv, ICI cu fire se compune dintr-o succesiune de 7 fire cu diametre diferite,

fixate într-o montură de material plastic, purtând la partea superioară simbolul intervalului numerelor de ordine corespunzătoare diametrelor extreme ale firelor. Se consideră la limita vizibil cel mai subŃire fir perceput în întregime.

Indicatorul de calitate a imaginii cu trepte şi găuri, este constituit dintr-o piesă sau dintr-un ansamblu de piese din acelaşi material, cuprinzând 6 trepte succesive cu grosimi din şirul numerelor normale.

Controlul radiografic nu impune condiŃii deosebite de prelucrare a suprafeŃei examinate. Se consideră suficientă o curăŃire de oxizi până la luciu metalic. În vederea identificării poziŃiei controlate din piesă şi a filmului, zona de reper se marchează printr-un simbol de cifre sau litere de plumb aşezate, înainte de radiografiere, pe piesă.

Amplasarea sursei de iradiere se face la distanŃă determinată, astfel încât grosimea străbătută sa fie minimă şi pe cât posibil constantă.

Filmul se poziŃioneaza pe partea posterioară a piesei de examinat, pe cât posibil în contact cu suprafaŃa piesei.

17.4 Controlul cu ultrasunete

Controlul cu ultrasunete pune în evidenŃă toate tipurile de defecte interne ale îmbinării

sudate. Se poate aplica la toate metalele şi la materialele nemetalice. Rezultatul controlului este imediat şi sigur, putând identifica cu precizie locul, mărimea şi

adâncimea defectelor. Datorită sensibilităŃii ridicate a metodei, se pot detecta defecte de dimensiuni mici, respectiv fisuri fine care nu pot fi înregistrate radiografic.

Principalele tipuri de palpatoare sunt : - palpatoare emiŃătoare-receptoare de unde longitudinale (palpatoare normale) - palpatoare de unde transversale (palpatoare înclinate). Alegerea palpatoarelor constă în corelarea acestora cu forma piesei, tipul îmbinării,

posibilitatea de acces, caracteristicile de propagare a ultrasunetelor în materialul din care este confecŃionată piesa de controlat.

Controlul îmbinărilor sudate se efectuează, în majoritatea situaŃiilor, cu palpatoare înclinate de unde transversale. Aceasta presupune examinarea implicit a unor fisuri din materialul de bază în lungul cusăturii, de o parte şi de alta cuprinsă între cusătură şi limita maximă de deplasare a palpatorului. Obligativitatea controlului unor fâşii de material, adiacente îmbinării sudate, este cauzată de posibilitatea existenŃei unor defecte în materialul de bază, de exemplu defecte plane de tipul suprapunerilor de laminare, care în cazul plasării în calea fasciculului obturează parŃial sau total secŃiunea sudurii, făcând astfel imposibilă identificarea defectelor din aceste zone de umbră.

Acest lucru poate să conducă la nişte erori de apreciere a defectelor din îmbinările sudate, deoarece un defect în materialul de bază, ca suprapunerea, formează o zonă de umbră, unde detectarea defectelor este imposibilă.

În vederea unei detectări corecte a defectelor orientate defavorabil în raport cu una din părŃile de examinare, controlul trebuie efectuat succesiv fie de pe ambele părŃi ale îmbinării, fie de pe ambele suprafeŃe. Alegerea poziŃiilor de examinare este condiŃionată şi de accesul la suprafeŃele respective, calitatea suprafeŃelor de palpare, de forma îmbinării, precum şi de clasa de control.

În vederea efectuării controlului, suprafaŃa adiacentă îmbinării sudate unde se realizează examinarea, trebuie să se asigure alunecarea uşoară a palpatorului şi condiŃii bune de cuplare şi reflexie.

63

Este necesar să se îndepărteze şi neregularităŃile grosolane ale suprafeŃei cusăturii, cum ar fi : retasurile, craterele, crestăturile marginale, supraînălŃările excesive ale căror semnale perturbă interpretarea corectă a indicaŃiilor de defect din sudură.

64

BIBLIOGRAFIE

1. DEHELEAN D. , Sudarea prin topire, Editura Sudura Timişoara, 1997

2. TÚSZ F. , Tratat de sudură, Editura Sudura Timişoara, 2003

3. ECHIM I., LUPESCU I. , Tehnologii pentru sudarea prin topire a oŃelurilor, Editura Tehnică Bucuresti, 1974

4. SAFTA V., Defectoscopie nedistructivă industrială, Editura Sudura Timişoara, 2001.

* * *