2023. szeptember 06.

Hegesztett acélszerkezetek viselkedése tûzihorganyzásnál

Hegesztett acélszerkezetek viselkedése tûzihorganyzásnál

A tûzihorganyzásra beérkezõ acélszerkezetek döntõ hányada hegesztett kivitelben készül. Ez a mennyiség hazánkban évente megközelítõen kilencven-százezer tonna, az Európai Unióban hét-nyolc millió tonna/év hegesztett és tûzihorganyzott acélszerkezetet jelent. Jelentõségének megfelelõen a magyar tûzihorganyzó ipar támogatja a tervezõket és acélszerkezet-gyártókat a kiváló minõségû tûzihorganyzott, hegesztett acélszerkezetek elõállítása érdekében, melyekbõl néhány fontos elemet emelünk ki cikkünkben.

A tûzihorganyzott acélszerkezet minõsége

A készregyártott acélszerkezetek (1. kép) horganybevonataira vonatkozó MSZ EN ISO 1461:2023 szabvány kizárólag csak a védõréteg minõségére vonatkozik. Egy tûzihorganyzott acélszerkezeti elem minõségének fogalma nemcsak magának a bevonatnak a tulajdonságait foglalja magában, hanem az adott szerkezet megfelelõ alaktartását is. A továbbiakban eltekintünk a bevonat minõségi elõírásainak ismertetésétõl, cikkünkben a termék tényleges felhasználhatóságát befolyásoló alaktartással, deformációs kérdésekkel foglalkozunk. A tûzihorganyzás alatti deformációk forrásait, fontosabb okait az alábbi táblázatban foglaljuk össze.

Hegesztett acélszerkezetek viselkedése tûzihorganyzásnál

1. Acélszerkezet alakváltozásait kiváltó fontosabb okok tûzihorganyzáskor 

 

Hegesztett acélszerkezetek viselkedése tûzihorganyzásnál

2. Deformáció a horganyzott készterméken

 

Az acélszerkezet anyagába bevitt gyártási feszültségekhez (mint sajátfeszültségekhez) fog hozzáadódni a használatkor fellépõ statikus és dinamikus terhek (szélteher, hóteher, saját tömeg, egyéb külsõ terhek) összessége, az így kialakuló terhelésnek kell majd megfelelnie az acélszerkezetnek. Amennyiben egy hagyományos, hidegfestéssel ellátott acélszerkezetre tekintünk, a fentiek teljesen igazak. Tûzihorganyzott acélszerkezetnél azonban a bevonási technológia részben módosíthatja a gyártási feszültségek eloszlását és nagyságát.

 

A tervezés

Minden különálló szerkezeti elem tervezésénél figyelembe kell venni a tûzihorganyzási célt, melynek fõ technológiai jellemzõje a magas bevonási hõmérséklet, a kb. 450 °C-os fémolvadék (folyadék), ahol a horganybevonat nagy részben kialakul (3. kép). Tervezéskor feltételként kell figyelembe venni, hogy az acélszerkezetben minél kisebb gyártási feszültségek keletkezzenek, továbbá a tartókeresztmetszetekben a gyártási feszültségek eloszlása lehetõleg szimmetrikus legyen. A bevonás mûvelete alatt fellépõ dilatációk különbségei miatt szélsõséges lemezvastagság eltérések nem lehetnek egy összehegesztett darabon belül. Ennek oka az eltérõ felmelegedési idõszükséglet, így az idõben eltolódó hosszváltozás. Vékony lemezszerû szerkezetek, acélhálók kialakítására külön szabályok vannak. Az önállóan horganyzott termék saját tömege (önsúlya), valamint befoglaló méretei illeszkedjenek a kiválasztott tûzihorganyzó lehetõségeihez. A szerkezeti csomópontok kialakítására vonatkozóan néhány egyszerû elv betartása szükséges (technológiai nyílások a teljes bevonás és biztonsági követelmények miatt). Részletesebb tudnivalókhoz az MSZ EN ISO 14713-1 szabványból és szakmai kiadványokból lehet hozzájutni.

Hegesztett acélszerkezetek viselkedése tûzihorganyzásnál

3. Többtonnás acélszerkezet tûzihorganyzása

 

Az acélszerkezet gyártás

Acélszerkezetek gyártásakor a termikus alakítás, a hegesztés deformációkat okozhat, mert az adott technológia kisebb-nagyobb szerkezeti feszültségeket gerjeszt az acélanyagban. Csak a helyes hegesztési megoldások vezetnek megfelelõ alakú, felhasználható szerkezeti elemhez. Ez egyébként általános hegesztéstechnológiai követelmény is. Ha az acélszerkezetet, vagy annak egyes elemeit hidegalakításnak vetik alá, az érintett anyagrészekben jelentõsen megváltozik a feszültségek nagysága, eloszlása és iránya.

Hegesztett acélszerkezetek viselkedése tûzihorganyzásnál

4. „Feszültség-export” az acélszerkezet gyártása során

 

Az erõs maradandó alakváltozás miatt az acél szakítószilárdsága és folyáshatára megnõ, ütõmunkája romlik. A bevitt feszültségek nagysága függvényében már kisebb hõmérsékleten is (pl. 500°C alatt) megindulhat a feszültségek csökkenése, diszlokációk átrendezõdése, amely deformációkban is megnyilvánulhat. Minél nagyobb a hidegalakítás nagysága annak kisebb hõmérsékleten kezdõdhet meg a belsõ feszültségek feloldódása. Növekvõ hõmérséklettel a szerkezeti acél folyáshatára csökken (5. kép) és a lecsökkent folyáshatárt „elérõ” feszültségcsúcsok leépülnek, közben mikrofolyások keletkeznek, melyek összegzõdve szabad szemmel is látható alakváltozásként jelenhetnek meg. Mivel a tûzihorganyzás egy alacsony hõmérsékletû hõkezelésnek is megfelel, ezért befolyásolja, általában csökkenteni fogja az acélszerkezet anyagában – a gyártásából eredõ – maradó feszültségek nagyságát. Egyes esetekben ez a horganyozást követõen, szemmel is látható deformációkhoz vezethet, melyet el kell és el lehet kerülni. Megjegyezzük, hogy ritka, kritikus esetben a folyamat akár repedések kialakulását is okozhatja, melyet helyes tervezéssel, jó minõségû gyártással és szakszerû tûzihorganyzással meg lehet elõzni.

Hegesztett acélszerkezetek viselkedése tûzihorganyzásnál

5. Anyagszerkezeti feszültségek csökkenése tûzihorganyzás alatt

 

A tûzihorganyzás

A technológia végrehajtása ellenõrzött üzemi körülmények között történik, a technológiai paramétereket számítógépes ellenõrzõrendszerek felügyelik. A termékek végsõ alakjára leginkább ható üzemi jellemzõk a fémolvadék hõfoka, a bemerítés sebessége és dõlésszöge és az expozíció idõtartama.

A bevonás alatt nagy szerepe van a horganyozást végzõk szakmai hozzáértésének, azonban egy hibás konstrukcióból, vagy rossz minõségû acélszerkezet-gyártásból eredõ hibát nem tudnak kiküszöbölni.

Következõ írásunkban a zártszelvényekbõl készített, tûzihorganyzott kivitelû acélszerkezetek fontosabb tervezési és gyártási irányelveivel foglalkozunk.

Hegesztett acélszerkezetek viselkedése tûzihorganyzásnál

(x)

hrlevl-feliratkozs

épjog