201202_PSpaw.pdf 20 Przegląd sPawalnictwa 2/2012 Jacek Słania Plan spawania stalowej kładki dla pieszych i steel footbridge welding plan i Dr hab. inż. Jacek Słania, prof. IS – Instytut Spawalnictwa, Gliwice. Streszczenie opracowano plan spawania stalowej kładki dla pie- szych. omówiono w nim wymagania dotyczące materia- łów podstawowych i dodatkowych do spawania, kwali- fikacji spawaczy oraz stosowanych urządzeń spawalni- czych. Przedstawiono ogólne wytyczne dotyczące spa- wania. omówiono kolejność spawania detali oraz mon- tażu gotowych segmentów. Przedstawiono wymagania dotyczące prostowania elementów oraz naprawy wadli- wych odcinków spoin. Podano też zalecenia dotyczące próbnego montażu. Abstract The footbridge welding plan was presented. The stan- dards from this field were quoted. The issues on parent and auxiliary materials, welders qualifications and we- lding devices were described. What is more, the authors presented overall guidelines on welding technology and the sequence of welding of details and assembling seg- ments. The requirements on straightening elements and repair of faulty joints were shown. There were given re- commendations on test-assembly. Zakres stosowania niniejszy plan technologiczny dotyczy spawania konstrukcji stalowej kładki dla pieszych. Główną kon- strukcję stalową nośną kładki zaprojektowano jako dwa spawane dźwigary dwuteowe blachownicowe. Dźwiga- ry połączone są ze sobą stężeniami poprzecznymi wy- konanymi z profili walcowanych [1÷7]. Normy związane – Pn-89/S-10050 – obiekty mostowe – Konstrukcje stalowe – Wymagania i badania. – Pn-82/S-10052 – obiekty mostowe – Konstrukcje stalowe – Projektowanie. – Pn-En 10025 – Wyroby walcowane na gorąco z niestopowych stali konstrukcyjnych. warunki tech- niczne dostawy. – Pn-En 10204 – Wyroby metalowe. Rodzaje doku- mentów kontroli. – Pn-En 287-1 – Egzamin kwalifikacyjny spawaczy. Spawanie. Część 1: Stale. – Pn-En 1418 – Personel spawalniczy. Egzaminowa- nie operatorów urządzeń spawalniczych oraz na- stawiaczy zgrzewania oporowego dla w pełni zme- chanizowanego i automatycznego spajania metali. – Pn-En ISo 14175 – Materiały dodatkowe do spa- wania. Gazy i mieszaniny gazów do spawania i pro- cesów pokrewnych. – Pn-En ISo 14341 – Materiały dodatkowe do spa- wania. Druty elektrodowe i stopiwo do spawania łu- kowego elektrodą metalową w osłonie gazów stali niestopowych i drobnoziarnistych. Klasyfikacja. – Pn-En 756 – Spawalnictwo. Materiały dodat- kowe do spawania. Druty elektrodowe i kombi- nacje drut--topnik do spawania łukiem krytym stali niestopowych i drobnoziarnistych. ozna- czenia. – Pn-En 760 – Materiały dodatkowe do spawania. Topniki do spawania łukiem krytym. oznaczenia. – Pn-En ISo 15609-1 – Specyfikacja i kwalifiko- wanie technologii spawania metali. Instrukcja technologiczna spawania. Część 1: Spawanie łukowe. – Pn-En 970: 1999 + Ap1 – Spawalnictwo. Badania nieniszczące złączy spawanych. Badania wizualne. – Pn-En 1714 + A1: 2005 Badania nieniszczące złą- czy spawanych. Badania ultradźwiękowe złączy spawanych. – Pn-En 1712 + A1 + A2 – Badania nieniszczące złą- czy spawanych. Badania ultradźwiękowe złączy spawanych. Poziomy akceptacji. – Pn-En ISo 17638 – Badania nieniszczące spoin. Badania magnetyczno-proszkowe. – Pn-En ISo 23278 – Badania nieniszczące spoin. Badania magnetyczno-proszkowe spoin. Poziomy akceptacji. 21Przegląd sPawalnictwa 2/2012 – Pn-En ISo 5817 – Spawanie. Złącza spawane ze sta- li, niklu, tytanu i ich stopów (z wyjątkiem spawanych wiązką). Poziomy jakości wg niezgodności spawal- niczych. – Pn-En ISo 9013 – Cięcie termiczne. Klasyfikacja cięcia termicznego. Specyfikacja geometrii wyrobu i tolerancje jakości. – Pn-En ISo 9692-1 – Spawanie i procesy pokrewne. Zalecenia dotyczące przygotowania złączy. Część 1: Ręczne spawanie łukowe, spawanie łukowe elek- trodą metalową w osłonie gazów, spawanie gazowe, spawanie metodą TIG i spawanie wiązką stali. Metody spawania Zastosowano następujące metody spawania: – metodę 121 – spawanie łukiem krytym pod topni- kiem, – metodę 135 – spawanie elektrodą topliwą w osłonie mieszanki gazowej aktywnej. Materiały podstawowe Podłużne dźwigary dwuteowe zaprojektowane jako całkowicie spawane wykonano ze stali niestopowej S355J2G3 – wg Pn-En 10025. Pozostałe elementy konstrukcji należy wykonać ze stali S235JRG2. Wymagane dokumenty kontroli wg Pn-En 10204: – 3.2 – dla stali S355J2G3, – 2.2 – dla stali S235JRG2. Materiały dodatkowe do spawania Do spawania konstrukcji kładki należy stosować materiały spawalnicze odpowiednie do użytych mate- riałów podstawowych i metod spawania. Dla metody 121: – drut spawalniczy ø3 mm – oK. Autrod 12.20 (ESAB) – klasyfikacja wg Pn-En 756: S2, – topnik oK. Flux 10.71 (ESAB) – klasyfikacja wg Pn-En 760: SA AB 1 67 AC H5. Dla metody 135: – drut spawalniczy ø1,2 mm ULTRAMAG (LInCoLn) - klasyfikacja wg Pn-En ISo 14341: G3Si, – mieszanka osłonowa 82% Ar + 18% Co2 – klasyfi- kacja wg Pn-En ISo 14175: M21. Dla materiałów spawalniczych wymagane są doku- menty kontroli 3.1 lub 2.2 wg Pn-En 10204. Kwalifikacje spawaczy Spawanie konstrukcji stalowej kładki należy powie- rzyć wykwalifikowanym spawaczom z aktualnymi upraw- nienia wg Pn-En 287-1 (operatorom wg Pn-En 1418). Urządzenia do spawania Spawanie zmechanizowane łukiem krytym (meto- dą 121) powinno się wykonywać na urządzeniu ESAB. Do spawania półautomatycznego metodą MAG (135) należy stosować półautomaty typu MAGSTER 501 i PoWERTEC 500S. Urządzenia spawalnicze muszą być w dobrym sta- nie technicznym. Przygotowanie materiału do spawania Elementy konstrukcyjne po ich wytrasowaniu zgod- nie z rysunkami warsztatowymi należy ciąć mechanicz- nie lub gazowo za pomocą palników acetylenowo-tle- nowych. Jakość brzegów ciętych i ukosowanych musi spełniać wymagania normy Pn-En ISo 9013 – kla- sa I. Krawędzie do spawania należy przygotowywać zgodnie z dokumentacją techniczną normą Pn-En ISo 9692-1 i instrukcjami technologicznymi spawania WPS. Powierzchnie na szerokości min. 20÷30 mm po obu stronach osi wzdłużnej spoiny powinny być przed spawaniem dokładnie oczyszczone z rdzy, zgorzeli- ny, tłuszczu, farby i innych zanieczyszczeń. Wilgotne powierzchnie trzeba osuszyć za pomocą palnika ga- zowego. Spoiny sczepne należy wykonywać metodą 135. Spawacze powinni posiadać aktualne uprawnie- nia. Minimalna długość spoin sczepnych powinna wy- nosić L 20÷30 mm. Wszystkie spoiny sczepne, podle- gają 100% kontroli wizualnej. Spoiny sczepne niewto- pione lub pęknięte muszą być bezwzględnie usunięte w całości przez szlifowanie i ułożone ponownie. Ogólne wytyczne dotyczące spawania – Proces spawania należy prowadzić zgodnie z pla- nem i załączonymi do niego instrukcjami technolo- gicznymi spawania wPS. – Spawanie powinno się odbywać w temperaturze otoczenia nie mniejszej niż +5°C, na stanowiskach zabezpieczonych przed przeciągami. – na wszystkich złączach doczołowych należy stoso- wać płytki wybiegowe, które powinny być tak samo przygotowane (ukosowane) jak materiał spawany. – Poszczególne warstwy spoiny należy dokładnie oczyścić z żużla i odprysków przed ułożeniem war- stwy następnej. – Spoiny po wykonaniu muszą być ocechowane stemplem spawacza: przy spoinach krótkich na obu końcach w odległości 10÷15 mm od brzegu, a przy spoinach długich – co 1 m. – należy prowadzić dziennik spawania. Za prowa- dzenie dziennika jest odpowiedzialny bezpośredni mistrz nadzorujący prace spawalnicze. 22 Przegląd sPawalnictwa 2/2012 Plan spawania Wykonanie segmentów dwuteowych dźwigarów głównych Segmenty S1÷S7 wchodzące w skład dźwigara nale- ży wykonać w odbiciu lustrzanym. 1) Segment S1 – szt. 1 + 1 Podzespoły dwuteowe S1a i S1b należy składać i spawać na urządzeniu firmy ESAB do spawania łu- kiem krytym: – spoiny 1 i 2 – wykonać wg WPS 1, – prostować krzywizny, – składać i spawać ze sobą podzespoły S1a i S1b (segment S1). Kolejność spawania: I. pasy – spoiny 3 i 4 – wg WPS 2, II. środnik – spoina 5 – wg WPS 2; – prostować krzywizny. 2) Segment S2 – szt. 1 + 1 Przekrój dwuteowy spawać na urządzeniu firmy ESAB do spawania łukiem krytym: – spoiny nr 1 i 2 – wg WPS 1, – prostować. 3) Segment S3 – szt. 1 + 1 Podzespoły dwuteowe S3a i S3b spawać na urządze- niu firmy ESAB do spawania łukiem krytym: – spoiny 1 i 2 – wg WPS 1, – prostować krzywizny, – składać ze sobą i spawać podzespoły S3a i S3b (segment S3). Kolejność spawania: I. pasy – spoiny 3 i 4 – według WPS 2, II. środnik – spoina 5 – według WPS 2; – prostować. Uwaga: naddatek ~ 100 mm z prawej strony bę- dzie usunięty w czasie próbnego montażu segmen- tów kładki. 4) Segment S4 – szt. 1 + 1 Przekrój dwuteowy spawać na urządzeniu produkcji fir- my ESAB do spawania łukiem krytym: – spoiny 1 i 2 wg WPS 1. 5) Segmenty S5 – szt. 1 + 1 – nie wolno zajarzać łuku elektrycznego poza row- kiem spoiny. niezamierzone przypadkowe ślady zajarzenia łuku na materiale muszą być usunię- te przez szlifowanie i skontrolowane na obecność ewentualnych pęknięć. Naprawa wadliwych odcinków spoin niedopuszczalne niezgodności spawalnicze należy usunąć zgodnie z obowiązującymi zasadami przy uży- ciu tych samych procedur jak dla spoin oryginalnych. Wycięty rowek powinien mieć min. 100 mm długości mierzonej na głębokości niezgodności, nawet jeżeli nie- zgodność jest mniejsza. Spoina naprawcza może być wykonana tylko dwukrotnie w tym samym obszarze. Po spawaniu naprawczym całą spoinę należy pod- dać badaniom nieniszczącym jak dla wyspecyfikowa- nej spoiny oryginalnej oraz dodatkowo sprawdzić złą- cze w 100% metodą MT. Prostowanie po spawaniu nadmiernie odkształcone elementy po spawaniu, niemieszczące się w granicach tolerancji wymiarowej, należy prostować. Przy prostowaniu na gorąco należy przestrzegać następujących zasad: – temperatura nagrzewania nie powinna przekraczać 650°C, – do nagrzewania można wykorzystać palniki gazo- we acetylenowo-tlenowe z zastosowaniem miękkie- go (neutralnego) płomienia nagrzewającego, – chłodzenie elementów powinno odbywać się po- woli, w temp. otoczenia nie niższej niż 5°C, bez użycia wody, – przy prostowaniu nie powinno się stosować metod udarowych. Kontrola i badania spoin Spoiny konstrukcji stalowej kładki wykonane w wa- runkach warsztatowych podlegają badaniom nienisz- czącym według planu ujętego w tablicy I. Tablica I. Plan badań nieniszczących spoin wykonanych w warunkach warsztatowych Table I. non-destructive testing plan for joints made in workshop opis złączy spawanych Rodzaj badań nieniszczących i ich zakres 1) Poziom jako- ści spoin 2)VT UT MT Spoiny czołowe pasów i średników dźwigarów głównych 100% 100% - B Spoiny pachwinowe dźwigarów głównych 100% - 5% C Pozostałe spoiny pachwinowe (przy tężnikach poprzecznych, wiatrownicach, balustradach) 100% - 2% C UWAGI: 1) obowiązujące normy dot. badań nieniszczących: VT – Pn-En ISo 17637, UT – Pn-En ISo 11666, Pn-En ISo 17640, MT – Pn-En ISo 17638, Pn-En ISo 23278, 2) Poziomy jakości spoin wg Pn-En ISo 5817 23Przegląd sPawalnictwa 2/2012 Rys. 4. Segment S4 Fig. 4. S4 segment Rys. 5. Segment S5 i S6 Fig. 5. S5 and S6 segments Rys. 6. Segment S7 Fig. 6. S7 segment Rys. 7. Kolejność spawania Fig. 7. Welding sequence Rys. 1. Segment S1 Fig. 1. S1 segment Rys. 3. Segment S3 Fig. 3. S3 segment 6) Segmenty S6 – szt. 1 + 1 Przekroje dwuteowe spawać na urządzeniu firmy ESAB do spawania łukiem krytym: – spoiny 1 i 2 – wg WPS 1. 7) Segment S7 – szt. 1 + 1 Składać i spawać pasy i środniki z dwóch części: – spoiny 1, 2 i 3 – wg WPS 2, – prostować ewentualne krzywizny, – przekrój dwuteowy spawać na urządzeniu firmy ESAB do spawania łukiem krytym: s – poiny 4 i 5 – wg WPS 1, – prostować. Uwaga: naddatek ~ 100 mm z prawej strony bę- dzie usunięty w czasie próbnego montażu segmentów kładki. Montaż żeber poprzecznych do segmentów dwuteowych dźwigarów – Trasować miejsca pod żebra poprzeczne według rysunków wykonawczych. – Zakładać i sczepiać żebra do segmentów dwute- owych dźwigarów. – Spawać żebra spoinami pachwinowymi dwustron- nymi a = 4 mm. – Kolejność spawania – wg rys. 7 (od środka każdego segmentu w kierunku na zewnątrz elementu). – Prostować krzywizny. Uwaga: nie spawać żeber występujących nad ło- żyskami podporowymi (w segmentach S1, S2, S4, S6, S7). Będą one spawane po próbnym zmontowaniu segmentów kładki i ustaleniu wymiarów między pod- porami. Montaż próbny konstrukcji stalowej kładki – na wypoziomowanych leżniach wykonać szablon do składania w całość konstrukcji stalowej kładki w położeniu pracy. – Dopuszcza się montaż próbny kładki w dwóch czę- ściach na długości. – Do zestawionych z segmentów dźwigarów dwu- teowych zakładać i sczepiać poprzecznice dolne i górne wraz z zastrzałami oraz pręty stężenia wia- trowego. – Spawać zgodnie z rysunkami warsztatowymi. – natrasować i upalić naddatki na długości kładki. – Pasować do konstrukcji nośnej kładki elementy ba- lustrady. Rys. 2. Segment S2 Fig. 2. S2 segment Literatura [1] Kurpisz B.: Technologiczne plany spawania. Instytut Spawal- nictwa, Gliwice 1991. [2] norma Pn – En ISo 3834-2: Wymagania jakości dotyczące spawania materiałów metalowych. Część 2: Pełne wymaga- nia jakości. [3] norma Pn – B – 06200: Konstrukcje stalowe budowlane. warunki wykonania i odbioru. wymagania podstawowe. [4] Słania J.: Plan spawania carg płaszcza pieca obrotowego. Przegląd Spawalnictwa 2/2011, s. 36-41. [5] Słania J., Wodecki D.: Plan spawania belki poprzecznej dźwi- gu. Przegląd Spawalnictwa 2/2011, s. 30-35. [6] Słania J.: Plan technologiczny spawania płyty gąsienicowej. Przegląd Spawalnictwa 3/2010, s. 16-25.