Predhrev (preheat) a dohrev (postheat) sú kľúčové technologické kroky v procese zvárania, ktoré významne ovplyvňujú kvalitu zvaru, mikroštruktúru základného materiálu aj životnosť zvarového spoja. Ich správne použitie znižuje riziko vzniku trhlín, deformácií aj vnútorného pnutia. .
Čo je preheat a prečo sa používa?
Preheat znamená ohrev základného materiálu pred samotným zváraním. Cieľom je znížiť teplotný rozdiel medzi roztavenou zvarovou kúpeľou a okolitým materiálom. Pri rýchlom ochladzovaní by mohlo dôjsť k:
-
vzniku vodíkových trhlín (najmä pri nelegovaných a nízkolegovaných oceliach),
-
vytvoreniu tvrdej martenzitickej štruktúry v tepelnou ovplyvnenej oblasti (TOO),
-
vysokému vnútornému napätiu v spoji,
-
alebo k deformáciám a prasklinám po vychladnutí zvaru.
Odporúčané teploty predhrevu závisia od typu základného materiálu, hrúbky, druhu prídavného materiálu a podmienok zvárania. Napríklad:
-
Pri uhlíkových oceliach (napr. S355): 100–150 °C
-
Pri vysokopevnostných nízkolegovaných oceliach: 150–250 °C
-
Pri liatine alebo vysokopevnostných odliatkoch: aj viac než 300 °C
Kedy a prečo použiť postheat
Postheat je dohrev po ukončení zvárania, ktorého cieľom je:
-
uvoľnenie vnútorného pnutia,
-
spomalenie chladenia (hlavne pri citlivých zliatinách),
-
odstránenie vodíka difúziou zo zvaru (tzv. hydrogen bake-out),
-
stabilizácia mikroštruktúry v TOO.
Postheat sa často používa pri nízkolegovaných oceliach s vyšším obsahom uhlíka, prípadne pri materiáloch náchylných na krehké štruktúry. Napríklad pri oceliach typu P91 alebo Cr-Mo-V oceliach (napr. pre tlakové nádoby) je postheat nevyhnutnou súčasťou zváracej technológie.
Typy obkladov a spôsoby predhrevu
Pre zabezpečenie rovnomerného a efektívneho predhrevu sa používajú rôzne druhy teplonosných obkladov a ohrevných systémov:
-
Indukčný ohrev – presná a rýchla metóda využívajúca elektromagnetickú indukciu.
-
Odporový ohrev – výhrevné pásy alebo deky, vhodné na rovnomerný ohrev väčších plôch.
-
Plameňový ohrev (autogén) – flexibilná metóda, horšie sa však kontroluje teplota a rovnomernosť.
-
Infračervené ohrevy – využívajú IR žiarenie, často pri tenkých materiáloch alebo v uzavretých priestoroch.
Materiály obkladov musia byť nehorľavé, teplotne odolné a s dobrou tepelnou vodivosťou. Bežne sa používajú keramické vlákna, vermikulitové panely alebo nerezové fólie.
Príklady použitia v praxi
1. Zváranie potrubných systémov
Pri vysokotlakových parných potrubiach z Cr-Mo ocelí (napr. 13CrMo4-5) je predhrev a následný dohrev nevyhnutný. Predhrev býva v rozsahu 200–300 °C, postheat dosahuje až 600–650 °C. Cieľom je zabrániť tvrdnutiu TOO a rozvoju trhlín po viacerých cykloch zaťaženia.
2. Zváranie liatiny
Liatina (najmä sivá alebo tvárna) je extrémne citlivá na rýchle zmeny teploty. Predhrev na 300–600 °C a pomalé ochladzovanie (často v piesku alebo peci) je kľúčové pre zamedzenie praskania. Postheat nie je vždy nutný, ale môže pomôcť s odstránením zvyškového napätia.
3. Opravy strojových súčiastok
Pri naváraní opotrebovaných častí strojov (napr. hriadele, ozubené kolesá) je predhrev dôležitý pre zníženie vnútorných napätí a lepšie naviazanie vrstvy navareného kovu. Bez predhrevu často dochádza k odlupovaniu alebo tvorbe trhlín.
Vplyv na mikroštruktúru a mechanické vlastnosti
Správne vykonaný preheat a postheat významne ovplyvňujú mikroštruktúru v oblasti zvaru aj TOO:
-
Zníženie tvrdosti v tepelnou ovplyvnenej oblasti – prechodové zóny nie sú tak krehké.
-
Zvýšenie húževnatosti zvaru – vďaka obmedzeniu rýchleho ochladenia.
-
Menšie zvyškové napätie – zvar si „sadne“ do štruktúry základného materiálu.
-
Zvýšenie únavovej životnosti spoja – dôležité pre konštrukcie pod cyklickým zaťažením.
Naopak nedodržanie predpísaných teplôt môže viesť k degradácii vlastností, najmä pri legovaných a tepelne spracovaných oceliach.
Odporúčania a kontrola teploty
Teplota preheatu aj postheatu sa meria pomocou:
-
kontaktných teplomerov (bimetalové, dotykové),
-
teplotných kried (Tempilstik),
-
IR teplomerov (presné bezkontaktné meranie).
Je dôležité merať teplotu nielen na povrchu, ale aj vnútri hrubších materiálov (ak to technológia dovoľuje), aby bol ohrev rovnomerný. Nezabúdajte na izoláciu ohriatych častí medzi jednotlivými zvarmi – teplota sa musí udržiavať.
Preheat a postheat nie sú zbytočné technologické kroky – naopak, ich správne použitie je často podmienkou úspešného zvárania, najmä pri náročnejších materiáloch a konštrukciách. Predhrev znižuje riziko trhlín, dohrev stabilizuje mikroštruktúru a pomáha odviesť vodík zo zvaru. V praxi je kľúčové voliť vhodný spôsob ohrevu, starostlivo riadiť teploty a prispôsobiť technológiu konkrétnemu materiálu a typu spoja.
Potrebujete poradiť s výberom správnej technológie alebo ohrevného systému? Kontaktujte náš tím odborníkov – radi vám pomôžeme s optimalizáciou vášho zváracieho procesu.