Nr 9 2014 LR.pdf 77Przegląd sPawalnictwa 9/2014 Jerzy Czechowski Patryk Stempak Zastosowanie specjalnych podkładek ceramicznych przy spawaniu blach ze stopu niklu w osłonie gazowej application of special ceramic backings   for welding the sheets of ni alloy in inert gas Dr inż. Jerzy Czechowski – Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, Gliwice; inż. Patryk Stempak – Huta Zabrze S.A. Autor korespondencyjny/Corresponding author: jczechowski@icimb.pl Streszczenie Przedstawiono wyniki optymalizacji warunków zasto- sowania specjalnych podkładek ceramicznych do spawa- nia aparatury z blach ze stopu niklu C-22 w osłonie gazu obojętnego. Podkreślono zalety ich użycia, tj. uzyskanie nieutlenionego przetopu, zapewnienie stałej wysokości grani, łatwość stosowania i możliwość wielokrotnego użytku. Słowa kluczowe: podkładki ceramiczne, stopy niklu, spawanie Abstract The results of optimization of special ceramic back- ings application for welding the ni C-22 alloy sheets in inert gas has been presented. The advantages of their using i.e. obtaining the unoxidized butt joins with constant height, simplicity of application and possibility of reusing were stressed. Keywords: ceramic backings, nickel alloys, welding Wstęp Zastosowanie osłony grani spoiny przy użyciu gazu obojętnego jest konieczne przy spawaniu stali wysoko- stopowych, nierdzewnych, energetycznych oraz stopów niklu, miedzi i tytanu. Tradycyjnie doprowadzenie gazu odbywa się przez bezpośredni nadmuch albo przez in- dywidualnie przygotowane do konkretnej spawanej kon- strukcji podkładki miedziane umożliwiające doprowadze- nie gazu do złącza. Obydwa rozwiązania są kosztowne, co wynika ze znacznego zużycia argonu w pierwszym przypadku lub kosztów wykonania podkładki miedzianej. Ponadto w przypadku stosowania podkładek miedzia- nych następuje szybkie odprowadzanie ciepła. W Oddziale Materiałów Ogniotrwałych ICiMB opra- cowano uniwersalne podkładki segmentowe umożli- wiające doprowadzenie gazu do miejsca spawania, zarówno do powierzchni płaskich, jak i po łuku [1, 2]. Wahliwe segmenty o długości 20 mm (W20) mogą być stosowane przy krzywiznach o dużym promieniu, nato- miast o długości 7 mm (W7) przy małych promieniach krzywizny. Mocowane są szczelnie za pomocą taśmy samoprzylepnej pod granią spawanych blach, tak jak to pokazano na rysunku 1. Poniżej przedstawiono zastosowanie podkładek w Zakładzie Budowy Maszyn Huty Zabrze S.A. do spawania elementów aparatury dla potrzeb przemysłu koksowniczego. 78 Przegląd sPawalnictwa 9/2014 Tablica I. Zoptymalizowane warunki spawania z użyciem podkładek ceramicznych Table I. Optimimum conditions of welding with ceramic backings Rys. 1. Podkładka segmentowa GW/W7 na taśmie samoprzylepnej Fig. 1. Sectional ceramic backing GW/W7 on self gluing tape Rys. 2. Grań złącza doczołowego wykonanego bez odpowiedniej osłony argonowej Fig. 2. The butt join obtained without inert gas Warunki i wyniki spawania z użyciem podkładek Do wykonania aparatury użyto blachy ze stopu ni- klu C-22 (niCr21Mo14W-2.4602) o grubości od 2 do 8 mm. W celu zapewnienia odpowiedniej osłony grani przy spawaniu złączy doczołowych zastosowano pod- kładki ceramiczne umożliwiające doprowadzenie gazu obojętnego bezpośrednio do spawanych powierzchni. Przy średnicach zewnętrznych > 406 mm i wewnętrz- nych > 273 mm stosowano podkładki GW/W20, a przy średnicach zewnętrznych > 273 mm i średnicach we- wnętrznych > 117 mm podkładki GW/W7 (symbol GW oznacza rodzaj tworzywa ceramicznego, w tym przy- padku mulitowo-kordierytowego). Optymalizowano proces spawania z użyciem pod- kładek, w efekcie czego ustalono za najkorzystniejsze warunki zestawione w tablicy I. Przygotowanie złącza Metoda spawania TIG (141) Prąd spawania 100 A Materiał podstawowy niCr21Mo14W (2.4602) Materiał dodatkowy Φ1.6 AWS A5.14: 2010 ERniCrMo-14 Prędkość spawania ok. 12 cm/min Przepływ gazu osłaniającego grań 8÷9 l/min Gaz osłonowy Ar Czystość gazu 5,0 Zastosowanie podkładek przy stałym przepływie argonu umożliwiło uzyskanie czystego, nieutlenione- go przetopu i zapewniło odpowiednią, stałą wysokość grani (rys. 4). na rysunku 2 przedstawiono grań złącza bez zasto- sowania podkładek i osłony gazowej, natomiast na ry- sunku 3 porównanie grani złącza bez osłony gazowej (po prawej stronie) i z osłoną argonową (po lewej stro- nie). Użycie podkładek umożliwiło uzyskanie złącza o ustabilizowanej szerokości i wysokości; wyraźnie uwidacznia się znaczne ograniczenie strefy wpływu ciepła (SWC) w warunkach przepływu argonu. Rys. 3. Porównanie SWC przy zastosowaniu podkładek bez przepły- wu argonu (po prawej) i z przepływem argonu (po lewej) Fig. 3. Comparison of heat affected zones with the application of backings without flowing argon (right side) and with argon (left side) Rys. 4. Grań złącza doczołowego wykonanego z użyciem podkładek ceramicznych przy odpowiednim przepływie argonu Fig. 4. Butt join obtained with the ceramic backongs and proper ar- gon flow 79Przegląd sPawalnictwa 9/2014 Podczas wstępnych prób zmierzających do zopty- malizowania warunków spawania ustalono, że najko- rzystniejszy jest przepływ argonu o natężeniu 8÷9 l/min. Stwierdzono, że zbyt duży przepływ prowadzi do po- wstawania wklęśnięć. Podkładki dostarczane w pasmach o łącznej długo- ści segmentów na taśmie samoprzylepnej wynoszącej 600 mm były proste w użyciu. Ze względu na łatwość odjęcia segmentów lub połączenia z następnymi moż- na je było dopasować do długości spawanego złącza. Stwierdzono, że podkładki nie ulegały uszkodzeniom w czasie spawania i mogły być stosowane wielokrot- nie. Konieczna była jedynie wymiana samoprzylepnej taśmy aluminiowej, aby zapewnić ścisłe jej przylega- nie do spawanych blach. na rysunku 5 przedstawiono efekt rozszczelnienia układu w wyniku odklejenia się taśmy samoprzylepnej. Powierzchnia przetopu w tym przypadku była zmatowiona utleniona, a SWC szerokie. Podsumowanie Zastosowanie segmentowych podkładek ceramicz- nych umożliwiających doprowadzenie gazu obojetne- go do spawanych powierzchni blach ze stopu niklu wykazało: – możliwość uzyskania czystego, nieutlenionego przetopu ze znacznie ograniczoną SWC, – skrócenie czasu spawania ze względu na brak ko- nieczności podpawania złącza, – prostotę mocowania i dopasowywana podkładek do długości złącza, – możliwość wielokrotnego użycia podkładek. Literatura [1] Czechowski J., Pawełek A., Warsz K.: Podkładki ceramicz- ne do spawania stali specjalnych nierdzewnych w osłonie gazu obojętnego, Przegląd Spawalnictwa, 2014, t. 86, nr 1, s. 19-22. [2] Pawełek. A., Czechowski J., Warsz K.: Spawanie stali spe- cjalnych nierdzewnych w osłonie gazu obojętnego z zastoso- waniem specjalnych podkładek ceramicznych, Mat. Ceram. 2011, t. 63, nr 3, s. 595-602. Rys. 5. Grań złącza i SWC w przypadku odklejenia się taśmy samo- przylepnej Fig. 5. Butt joint and heat affected zone in case of tape unsticking Imię i nazwisko Kontakt do osoby zamawiającej: Adres nIP Zamawiam książkę Plany spawania – teoria i praktyka w Redakcji Przegląd Spawalnictwa w liczbie .... egz. Cena Cena 1 egzemplarza książki Jacka Słani: Plany spawania – teoria i praktyka wynosi: 80 zł (w tym 5% VAT) W celu zamówienia książki w Redakcji należy wypełnić formularz zamieszczony obok i przesłać go w formie faksu, skanu lub listu na adres: REDAKCJA – Przegląd Spawalnictwa AW SIMP ul. Świętokrzyska 14a, 00-050 Warszawa tel.: 22 827 25 42, faks: 22 336 14 79 e-mail: pspaw@ps.pl Wpłaty należy dokonać na rachunek bankowy: Bank BPH S.A. Oddział w Warszawie 45 1060 0076 0000 3200 0043 1836 Podpis Firma PLANY SPAWANIA - TEORIA I PRAKTYKA - JACEK SłANIA Oświadczam, że jestem podatnikiem Vat i upoważniam firmę do wystawienia faktury bez podpisu