Svařitelnost termomechanicky zpracovaných ocelí

Abstract

V posledních letech jsou při výrobě ocelových konstrukcí používány nelegované nebo mikrolegované termomechanicky zpracované oceli. Hlavním důvodem jejich použití je zvýšení mechanických vlastností bez nutnosti zvyšování obsahů legujících prvků. Se zvýšením mechanických vlastností souvisí možnost snížení tloušťky dílců konstrukcí, a tím i hmotnost konstrukcí, spolu s jejich cenou. K hlavním zástupcům patří termomechanicky zpracované plechy, pásy a betonářská výztuž. U konstrukcí z betonářských výztuží je důležitým parametrem její plánovaná životnost až 100 let. Disertační práce se zabývá problematikou svařitelnosti termomechanicky zpracovaných ocelí, zahrnuje studium problematiky svařitelnosti přechodových oblastí termomechanicky zpracovaných ocelí, včetně studia vzniku vad svarových spojů, ke kterým v těchto oblastech dochází. Z důvodu možnosti zhotovování svarových spojů při opravách konstrukcí starých až 100 let, je v teoretické části disertační práce shrnuta historie a vývoj betonářské výztuže v České republice. Dále je v teoretické části provedena charakteristika termomechanicky zpracovaných ocelí, včetně způsobu výroby s vlivem na metalografii a fázové přeměny při chladnutí. Při svařování těchto ocelí dochází ke změnám vlastností těchto ocelí a současně ke vzniku vad definovaných v této části. Na základě teoretické části práce byly stanoveny cíle a postup řešení disertační práce. Praktická část disertační práce řeší návrh a provedení svarových spojů betonářských ocelí jakosti B500B a posouzení jejich přechodových oblastí z hlediska makrostruktury, mikrostruktury. Práce se dále zabývá posouzením mechanických vlastností svarových spojů. U jednotlivých svarových spojů betonářské výztuže byly provedeny příčné zkoušky tahem, zkoušky ohybem, zkoušky střihem a měření tvrdosti. U vybraných svarových spojů bylo zkoušení rozšířeno o měření mikrotvrdosti a posouzení lokálního chemického složení vybraných oblastí svarových spojů. Součástí praktické části disertační práce je posouzení vzniklých vad svarových spojů. Na základě vyhodnocení svarových spojů betonářské výztuže, diskuse a shrnutí výsledků, byl stanoven vliv vneseného tepla na degradaci vlastností termomechanicky zpracovaných ocelí, vliv vad svarových spojů na jeho kvalitu, změny lokálního chemického složení společně se změnami mikrotvrdostí s ohledem na plánovanou životnost konstrukcí z betonářských ocelí 100 let. Z celkových výsledků disertační práce byly definovány oblasti nových poznatků pro rozvoj vědního oboru Strojírenská technologie. Praktickým výstupem disertační práce je stanovení postupu svařování (WPS) v souladu s platnými normami a předpisy.

The non-alloyed or microalloyed thermomechanically treated steels for the production of the steel´s constructions have been used in the last years. The main reason for their application is the increase of the mechanical qualities without the necessity of alloy element content’s increasing. The possibility of thickness reduction is related to increasing of mechanical quality, the weight of construction as well as the price. The thermomechanically treated plates, strips, reinforcing steel bars belong to the main types. For the reinforcing steel bar´s constructions the important parameter is the planned service lifetime for 100 years. The thesis work deals with the welding issues of the reinforcing steel bars, includes the study of the welded transit zones and the study of the defect‘s formation . In the theoretical part the history and the development of the reinforcing steel bars in The Czech republic have been described becouse of the possibility of old construction’s reconstructions. Further, the theoretical part includes the characteristic of the reinforcing steel bars, the ways of production, the influence of the macrostructure and microstructure and phase’s transformations during the cooling. During the welding of the reinforcing steel bars the changes of the material‘s qualities and the defect’s formations are created. The practical part of thesis work deals with welded joint making and their appraisal. The work more includes review of mechanical qualities of welded joints. There have been tensile, bend, shear tests and the meassurment of the hardness made. For some welded joints the testing was broaden. The meassurement of the microhardness and local chemical composition of some parts of the welded joints have been made. On the basis of this thesis work, discussion and result’s summary, the heat input influence on defects, the local chemical changes and the changes of microhardness have been determined regarding the lifetime of the reinforcing steel bar’s constructions which are proposed for 100 years. From the final results there have been defined new fields of this research for the development of the Mechanical Engineering branch. The practical aim of this thesis work is the defining of welding process specifications (WPS) in accordance to the valid standards and the rules.