sudura

- îmbinări cu sudură cap la cap: cordoane, prelucrări, dimensiuni de calcul, comportare, verificare prin calcul

- îmbinări cu sudură de colţ: cordoane, dimensiuni de calcul, comportare, verificare prin calcul

- defectele cordoanelor de sudură şi mijloace de detectare

Imbinarile sudate ale elementelor metalice se realizeaza in moduri diferite, si se pot grupa in: Imbinari cap la cap in care piesele sunt

asezate una in prelungirea celeilalte ;

Imbinari cu piese suprapuse, in care piesele imbinarii se acopera una pe cealalta

Imbinari in care piesele se intalnesc sub un unghi oarecare

Legaturile dintre piesele unei imbinari se realizeaza prin cusaturi (cordoane) de sudura. O cusatura este partea din imbinare obtinuta prin solidificarea materialului de baza topit si a materialului de adaos.

Sudurile sunt asamblari nedemontabile, pentru a căror desfacere este necesară distrugerea parţială sau totală a organului de asamblare sau a pieselor componente.

Imbinarile cu sudura pot fi de doua tipuri: imbinari cu sudura in adancime si imbinari cu sudura in relief (de colt)

Imbinari cu sudura “cap la cap” (in adancime)Sudurile in adancime la elementele asezate “cap la cap” reprezinta cea mai buna forma de imbinare. Daca sudura nu are defecte iar ingrosarea cordonului de sudura este inlaturata prin prelucrare, transmiterea tensiunilor nu sufera practic nici o perturbare. Metalul depus pastreaza proprietati plastice distincte, insa caracteristicile mecanice sunt cel putin egale cu cele ale metalului de baza.

Sudurile cap la cap se executa pe toata grosimea si latimea pieselor.

Caracteristicile geometrice ale unui cordon de sudura:- grosimea cordonului de sudura (a)- lungimea cordonului de sudura (ls)

- lungimea de calcul a cordonului de sudura (lsc)

Lungimea cordoanelor de sudura

lsc = ls – 2 x a ls

c= ls – 2 x a lsc= ls

lsc= ls – 2 x a

Grosimea cordoanelor de sudura

a = t a = t a = min (t1; t2) a = min (t1; t2)

- imbinari pe o singura parte, cu placute suport

Tipuri de cordoane de sudura cap la cap

Se foloseste la sudarea tablelor cu grosime mai mica de 8mm

Sudura in “V” (t<20mm)

Sudura in “U” (recomandata la piesele ce nu se pot suda pe ambele fete)

Sudura in “X” (pentru sudarea pieselor cu grosimi mari)

Sudura in “K” (utilizata atunci cand nu este posibila prelucrarea muchiei uneia dintre piesele de imbinat)

Sudura in “1/2 V” cu prelucrarea muchiei unei singure piese din imbinare

Sudura in “U” pe ambele fete (pentru sudarea pieselor cu grosimi mari; se realizeaza depuneri reduse si contractii mai mici )

Sudura in “V”

Imbinari cu patrundere completa (in adancime)Imbinarile pieselor in “T” se realizeaza cu suduri in K sau in V.Se iau masuri pentru resudarea radacinii sau se sudeaza pe placuta

suport

Resudarea radacinii se sudeaza inaintea depunerilor tuturor straturilor care formeaza cordonul de sudura. La sudurile in K si cele in X se prefera sudarea alternativa pe de o perte si pe alta, realizandu-se o compensare a deformatiilor din contractie.

Imbinari cu sudura in relief (de colt)Imbinarile pieselor in cu sudura in relief se executa in unghiul format de marginile pieselor care se imbina, si nu necesita prelucrarea muchiilor

Grosimea cordonului de sudura “a” reprezinta inaltimea triunghiului inscris in sectiunea transversala a cusaturii

Grosimi maxime ale cordoanelor de sudura de colt

Observatii: - la sudarea cornierelor sau a profilelor laminate “U” se admite ingrosarea cu pana la 20% a sudurilor asezate la muchia acestora- grosimea minima a cordonului de sudura este de 3mm

Grosimi minime ale cordoanelor de sudura

Lungimile cordoanelor de sudura

Sudura frontala: lsc=ls-

2 x a

Sudura laterala: lsc=ls-

2 x aIntoarcerea cordoamelor la capete: ls

c=ls- a

Conditii constructive:Lungimea de calcul a sudurii de colt va fi de cel putin 40mm sau 6aCand se sudeaza profile cornier sau profile “U”, lungimea de calcul a cordoanelor de sudura se limiteaza la 15a ≤ ls

c≤ 60a si lsc ≥ b , unde b este latura profilului; daca

se sudeaza si partea frontala a profilului, lungimea de calcul minima a sudurii se poate reduce la 10a ≤ ls

c

Cordoane de sudura intrerupte

Cordoane de sudura intrerupte nu se folosesc in medii corosive.La capetele elementului cu sectiune compusa alcatuit din doua sau mai multe piese se vor realiza suduri cu lungimea Lwe care va fi mai mare decat 0,75b sau 0,75b1 (b si b1 sunt latimile pieselor care se sudeaza). Solidarizarea barelor comprimate se va face cu sudura alternanta pe ambele fete Conform SR EN 1993-1-8, distanta dintre capetele cordoanelor de sudura L1 va fi mai mica decat:- L1 ≤ min(16t; 16t1; 200mm) la barele intinse

- L2 ≤ min(12t; 12t1; 0,25b; 200mm) la barele comprimate sau solicitate la forfecareConform STAS 10108/0-78, distanta dintre capetele cordoanelor de sudura L1 va fi mai mica decat:- L1 ≤ 30tmin la barele intinse

- L1 ≤ 15tmin la barele comprimate

Comportarea si calculul imbinarilor cu sudura cap la cap

In cazul unor solicitari compuse, relatiile de verificare sunt:

Ris= rezistenta sudurii la intindere

Rcs= rezistenta sudurii la compresiune

Rfs= rezistenta sudurii la forfecare

Rsi=0,8R

Rsi=R daca sudura este realizata automat si

verificata prin mijloace fiziceRc

s= R daca sudura este realizata semiautomat sau manualRf

s= 0,6R

unde R este rezistenta materialului de baza

sci

sN R

A

N/

sf

sT R

A

T

sci

sM Ry

I

M/

sci

ss

RyI

M

A

N/

Rech 22 3

Comportarea si calculul imbinarilor cu sudura de colt

Rfs= rezistenta sudurii la forfecare

Rsf=0,7R unde R este rezistenta materialului de

baza

sfrez R

Relatia de verificare:

Sudurile supuse la incovoiere in plan normal pe planul imbinarii se verifica cu relatia:

Sudurile supuse la incovoiere in planul cordoanelor de sudura se verifica cu relatia:

In care: si

Is,x si Is,y sunt momentele de inertie ale cordoanelor de sudura in raport cu axele x-x respectiv y-y

sf

xsM Ry

I

M

,

sfyxrez R 22

yTI

M

ysxsx

,,

xTI

M

ysxsy

,,

Sudura supusa la incovoiere in plan normal pe planul imbinarii

Sudura supusa la incovoiere in planul cordoanelor de sudura

Verificarea cordoanelor de sudura de colt conform SR EN 1993-1-8Metoda directionala de determinare a rezistentei sudurilor de colt

Rezistenta de calcul a unei suduri de colt trebuie sa satisfaca urmatoarele doua conditii:

Metoda simplificata de determinare a rezistentei sudurilor de colt

Exemplul 1: Sa se verifice imbinarea din figura urmatoare:

NEd=500kN; grosimea guseului tg=12mm; material otel S235 →fy=360 N/mm2

Caracteristicile cordoanelor de sudura:

a1=6mm; ls1=180mm; leff1=ls1 -2a1=180-2x6=168mm;

a2=4mm; ls2=180mm; leff2=ls2 -2a2=180-2x4=172mm;

Distribuim forta axiala catre cele 2 perechi de cordoane de sudura:

kNb

ebNN EdEd 360

100

28100500)1(

kN

b

eNN EdEd 140

100

28500)2(

Verificarea imbinarii cu sudura conform STAS 10108/0-78

Rezistenta materialului S235 (OL37) = 220N/mm2

Rezistenta de calcul a cordonului de sudura de colt (tabelul 10) Rsf=150N/mm2

Verificarea cordoanelor de sudura (relatia 16.6): sfRla

N

Pentru cordoanele 1:

2

3

)1()1(

)1(

)1( 6.17816862

10360

mm

N

la

N

eff

Ed

%119100

150

6.178

1

sfR


2

3

)2()2(

)2(

)2( 7.10117242

10140

mm

N

la

N

eff

Ed

%68100

150

7.101

1

sfR

Verificarea imbinarii cu sudura conform SR EN 1993-1-8:2006:

Forte axiale pe unitatea de lungime a unui cordon de sudura si tensiuni in cordoanele de sudura:

mm

N

ln

NF

effs

EdEdw 1071

1682

10360 3

)1(

)1()1(,

2

3

)1(1

)1()1(, 6,178

16826

10360

mm

N

lna

N

effs

EdEdII

2

3

)2(

)2()2(, 407

1722

10140

mm

N

ln

NF

effs

EdEdw

2

3

)2(2

)2()2(, 7,101

17224

10140

mm

N

lna

N

effs

EdEdII

Se calculeaza rezistenta de calcul la forfecare a sudurii de colt (β=0.80; γM2=1.25)

22

, 208732.1

360

25,18,03

360

3 mm

Nff

Mw

udvw

Se calculeaza forta capabila a sudurii pe unitatea de lungime RdwF ,

mm

kNafF dvwRdw 248.1106208 31,

1,

mm

kNafF dvwRdw 832.0104208 32,

2,

Verificarea imbinarii cu sudura:


Verificare tensiuni:

Verificare forte:


Verificare tensiuni:

Verificare forte:

2086,178,)1(, dvwEdII f

%86%100

208

6,178

,

)1(,

dvw

EdII

f

248.1071.11,

1, RdwEdw FF

%86%100

248.1

071.11,

1,

Rdw

Edw

F

F

2087,101,)2(, dvwEdII f

%49%100

208

7,101

,

)1(,

dvw

EdII

f

832.0407.02,

2, RdwEdw FF

%49%100

832.0

407.02,

2,

Rdw

Edw

F

F

Verificarea conform SR EN 1993-1-8

Aw=2 x 5 x 250+2 x 5 x 140 +2 x 5 x 61 = 4510mm2

Awi=2 x 5 x 250 = 2500mm2

46223

10573.585.139514025.122561412

25052 mmI yy

Defectele cordoanelor de suduraImperfectiunile din cordoanele de sudura se pot clasifica dupa mai multe criterii:

· dupa sursele imperfectiunii (interne sau externe)· dupa tipul imperfectiunii· din punct de vedere al mecanicii ruperii (prin dimensiunile crapaturilor , modul depropagare al acestora, precum si cresterile de tensiuni datorita reducerii suprafetei de actiune)

La exterior sudura trebuie sa aiba un aspect lucios, cu solzi marunti uniform repartizati, de o forma usor bombata in cazul sudurilor cap la cap si plana sau usor concava in cazul sudurilor de colt. Sudura trebuie sa aiba aceeasi latime pe toata lungimea cusaturii.Defecte exterioare ale sudurii:

-dimensiuni necorespunzatoare cu abateri de la forma, deplasari de la axa rostului, neuniformitati, ingrosari-treceri discontinue sub forma de crestaturi marginale, muscaturi, scurgeri, revarsari, strapungeri-cratere formate la extremitatea unui rand-radacina nesudata formata la baza rostului

In interior sudura trebuie sa fie compacta, fara pori sau incluziuni, trebuie sa aiba cel putin aceleasi caracteristici cu cele ale materialului de baza. Zonele influentate termic nu trebuie sa cantina structuri defavorabile. Defecte interioare:

-nepatrunderile, caracterizate prin lipsa de aliere intre sudura si materialul de baza-incluziunile de gaze, care apar sub forma de sulfuri sferice sau alungite-incluziunile solide, de zgura, de oxizi-fisurile, care apar in zonele influentate termic, si sunt defectele cele mai grave deoarece conduc la ruperea fisurii-structurile necorespunzatoare, care provin din nerespectarea regimului de sudare-compozitia chimica necorespunzatoare

Mijloace de detectare ale defectelor in cordoanele de suduraLa constructiile metalice sudate se fac urmatoarele operatii de verificare si de control:

- verficarea dimensiunilor fiecarei piese sudate si a pozitiei ei relative in ansamblul imbinarii; - examinarea si verificarea cordoanelor de sudura; - verificarea calitatii sudurii.

Dimensiunile si pozitia relativa se verifica prin masurari, verificari cu sabloane si examinarea exterioara.Cordoanele de sudura se verifica prin masurari cu sabloane de control si se examineaza la exterior cu ochiul liber si cu lupa.Calitatea sudurii se verifica prin incercarea epruvetelor sau prin examinarea cu raze Roentgen, raze gama sau cu unde ultrasonice.

Controlul aplicat in scopul detectări defectelor unor piese sau a unor asamblări este cunoscut sub denumirea generală de control defectoscopic el se poate efectua, prin distrugerea piesei sau îmbinări controlate (denumindu-se control distructiv), sau fără distrugerea acestora denumindu-se (control nedistructiv).

Controlul defectoscopc distructiv se aplica prin sondaj şi are dezavantajul că obiectele controlate îşi pierd utilitatea. O răspândire mult mai largă o are controlul defectoscopic nedistructiv. El se poate efectua prin simpla observare cu ochiul liber sau cu o lupă, sau cu ajutorul unei aparaturi specializate.

Prin examinare vizuală se pot constata: uniformitatea sudurii; existenţa unor defecte de dimensiuni mari la suprafaţa sudurii sau în vecinătatea ei: crăpături,

stropi, cratere, crestături, etc.

Controlul efectuat cu aparatură de control defectoscopic nedistructiv are un domeniu de aplicabilitate mult mai larg deoarece poate pune în evidenţă cu o mare precizie defectele situate atât la suprafaţa cât şi in interiorul pieselor.

Alegerea metodei optime de control se face pe baza tipului de defecte urmărite şi în special pe baza locului unde sunt amplasate defectele astfel :

pentru punerea in evidenţă a defectelor de suprafaţă se folosesc: controlul cu substanţe penetrante şi controlul cu pulberi magnetice;

pentru punerea în evidenţă a defectelor interioare se folosesc: controlul cu ultrasunete şi controlul cu radiaţi penetrante;

Controlul defectoscopic cu pulberi magnetice se face prin introducerea piesei cercetate într-un câmpmagnetic, produs de o bobină sau de un jug magnetic, sau prin trecerea unui curent electric de intensitate mare prin piesă.

Magnetizarea pieselor în vederea controlului defectoscopic cu pulbere magnetic:

a- cu jug magnetic;b- cu bobină;c- prin trecerea curentului electricprin piesă;

1 – piesă examinată;2 – jug magnetic;3 – bobină;4 – manşon de contact;5 – transformator electric.

Pe suprafaţa piesei examinate se presară pulbere magnetice (oxid feroferic) sau mai bine se lasă să se scurgă o suspensie de pulbere magnetică în petrol lampant cu adaos de ulei de transformator.În locurile în care se găsesc defecte de suprafaţă sau situate în imediata ei vecinătate se vor produce acumulări de pulbere magnetică.Pentru uşurarea efectuării controlului se utilizează pulberi fluorescente, acumulările punându-se foarte uşor în evidenţă prin iluminarea suprafeţei cu raze ultraviolete.

Punerea în evidenţă a defectelor cu ajutorul pulberilor magnetice:1 şi 2 – defecte care pot fi puse în evidenţă;

3 şi 4- defecte care nu pot fi evidenţiate.

Controlul defectoscopic cu lichide penetrate decurge în felul următor:- suprafaţa piesei, degresată şi curăţită în mod special înainte se acoperă cu un strat subţire şi uniformde vopsea foarte fluidă de obicei de culoare roşie;- vopseaua se depune prin pensulare, pulverizare sau imersare;- datorită fluidităţii ei ridicate, vopseaua pătrunde în cele mai mici defecte de suprafaţă (Fig. a);- după scurgerea unui anumit timp 10-15minute suprafaţa se curăţă de vopsea prin ştergere sau prin spălare şi uscare (Fig. b);- în felul acesta vopseaua va rămâne numai în interiorul defectelor (Fig.c);- pe suprafaţa piesei se depune apoi un strat subţire de suspensie de caolină într-un lichid foarte volatil (Fig.d);- după uscare caolina absoarbe din interiorul defectelor vopseaua (Fig.e) astfel încât acestea vor fi puse în evidenţă prin pete de culoare roşie pe un fond alb al caolinei.

Metoda descrisă este cunoscută sub numele de metoda colorării. În practică, mai este întâlnită însă şi o altăvariantă, metoda fluorescenţei la care în locul vopselei se foloseşte un lichid fluorescent, defectele punându-se în final în evidenţă iluminare cu raze ultraviolete (pe fondul alb, apar pete galbene-verzui, strălucitoare)

Controlul defectoscopic cu ultrasunete constituie una dintre cele mai răspândite metode de control nedistructive.Această metodă se bazează pe proprietatea lor de a se reflecta atunci când întâlnesc în cale un obstacol. Undele ultrasonore se produc prin efecte piezoelectric în traductoare (cu plăcuţe de cuarţ sau de titanat de bariu) denumite palpatoare.

Undele produse pot fi:- longitudinale când mişcarea particulelor mediului se efectuează pe direcţia de deplasare a

undelor, sau - transversale când mişcarea particulelor este perpendiculară pe direcţia de deplasare a undelor.

Controlul se efectuează prin deplasarea palpatorului pe suprafaţa piesei controlate.Undele ultrasonore pătrund în corpul cercetat şi se reflectă atunci când întâlnesc un defect sau fundul piesei.

Datorită faptului că efectul piezoelectric este reversibil acelaşi palpator va reacţiona semnalele reflectate şi le va transmite sub formă de impulsuri electrice la un amplificator şi la un osciloscop. Pe ecranul osciloscopului apar semnale care indică nu numai existenţa defectului dar şi adâncimea la care se află.

Pe ecranul osciloscopului se obţin de regulă două semnale:- I care arată intrarea ultrasunetelor în piesă (semnal de intrare);- F provenind de la ecoul produs prin reflectarea ultrasunetelor când întâlnesc fundul piesei

(semnal de fund);- existenţa unui defect este marcată de apariţia unui alt semnal D amplasat între semnalele I şi F la o distanţă kd proporţională cu distanţa d la care se găseşte defectul în piesă.

Dispariţia semnalului de fund de pe ecranul osciloscopului arată existenţa unui defect de dimensiuni mari,care reflectă în totalitate undele ultrasonore. Pentru controlul îmbinărilor sudate se folosesc de obicei undele transversale.

Defectoscopia RoentgenDefectoscopia Roentgen se bazează pe faptul ca razele Roentgen, având o lungime de unda foarte mica si ofrecventa foarte mare trec prin metale fiind mai puţin sau mai mult absorbite pe drum după cum metalul prezintăsau nu defecte interioare. Razele Roentgen sunt produse intr-un tub Roentgen imbracat intr-o camasa de plumb,pentru a proteja personalul de deservire contra radiatiilor periculoase sanatatii. Tubul este prevazut cu un orificiuprin care este dirijat fasciculul de sudura ce trebuie examinat, iar in spatele cusaturii se aseaza o placa fotografica(radiografie) sau un ecran fluorescent (radioscopie) pe care apar defectele cautate sub forma de pete

Defectoscopia cu raze gamaDefectoscopia cu raze gama este asemanatoare cu aceea cu raze Roentgen, cu deosebirea ca sursa de radiatieeste o substanta radioactiva naturala sau artificiala. Razele gama au aceleasi proprietati ca si razele Roentgen.Instalatia pentru defectoscopia gama consta dintr-un mic vas sferic sau cilindric,de plumb, avand inauntru o fiola cusubstanta radioactiva. Vasul de plumb are rol protector contra radiatiei; el este prevazut cu un orificiu care atuncicand aparatul nu este folosit este astupat cu u dop de plumb. Substanta radioactiva emite razele gama prin orificiulrecipientului care este indreptat spre cordonul de sudura; in spatele cusaturii se aseaza placa fotografica pe care apar defectele sub forma de pete.

Defectoscopia ultrasonicaAceasta consta in examinarea cordoanelor de sudura prin impulsuri de oscilatii ultrasonice care patrund prinmetal si in receptionarea impulsurilor reflectate de defectele interioare ale cordoanelor. Undele ultrasonice suntemise de un cristal emitator si sunt receptionate de un al doilea cristal receptor.Defectoscopul ultrasonic se compune dintr-un generator de inalta frecventa, un amplificator, un sincronizator, doua placute de cuart (placuta emitatoare si placuta receptoare) si un oscilograf catodic.In functie de diferentele distantelor dintre aceste puncte se poate aprecia adancimea la care se afla defectul,citindu-se direct pe ecran cu ajutorul unei scari de masurat. Prin acest sistem de detectare a defectelor se obtinrezultate remarcabile, cu singurul inconvenient ca nu se pot determina cu toata precizia forma, caracterul simarimea defectului, ceea ce urmeaza sa se faca prin roentgenografie sau gamagrafie.

sudura

Documents