ÜZEMFENNTARTÁSI TEVÉKENYSÉGEK 3.16 4.09
Lézersugaras kézi hegesztés törött alkatrészek javítására Tárgyszavak: javítás; karbantartás; hegesztés; szerszám.
Nd:YAG-lézeres kézi hegesztés Olyan szerszámok, eszközök javítására, helyreállítására, amelyek a szükséges előmelegítés nélkül, a fellépő elhúzódások, méretváltozások miatt hagyományos ívhegesztéssel, védőgázas vagy plazmahegesztéssel nem javíthatók, előnyösen alkalmazható a nagy teljesítményű Nd:YAG lézer. A régebbi lézeres, kézi hegesztőberendezések sem voltak alkalmasak nagyobb anyagmennyiségek felvitelére, mivel az edzett acél martenzites szerkezete következtében a hegesztési varratban gyakran képződnek repedések, és a nagy térfogatú felrakóhegesztési térfogatban fellépő jelentős húzófeszültségek anyagleválásokat okozhatnak. A több óráig tartó, lézersugaras felrakóhegesztés előtt célszerű a munkadarabot vagy legalább egy részét 50…60 oC-ra előmelegíteni, hogy a hegesztés kezdeti szakaszában kialakuló húzófeszültségek elkerülhetők legyenek. Nem előmelegített munkadarabon több sorban, nagy térfogatú hegesztési varratokat készítve az anyagban jelentős húzófeszültségek alakulnak ki, amelyek általában magában az alapanyagban repedés képződéséhez, töréshez vezetnek. Martenzites szerkezetű, felrakóhegesztéses rétegek minősége és tartóssága nagymértékben függ az első és a következő hegesztett rétegekben képződő húzófeszültségek mértékétől. A lézersugárral hegesztett anyag is végighalad a hevítési, olvadási, dermedési és hűlési fázisokon, azonban ezek a folyamatok ezredmásodpercek alatt zajlanak le, és az alapanyagban nem ismerhetők fel hőhatásnak kitett tartományok. Szobahőmérsékleten végzett, nagy térfogatú felrakóhegesztés során az egyes hegesztési varratok hűlésük közben, a nagyobb hőmérséklet-különbség következtében jobban összehúzódnak a közepük felé, mint akkor, ha az alkatrész előmelegített állapotban van. A lehűlés köz-
beni térfogatcsökkenés következtében húzófeszültségek keletkeznek, amelyek repedést, az alapanyagban bekövetkező törést okozhatnak.
Példák lézeres kézi hegesztésre Sajtolóbélyeg javítása A DSI Laser Service GmbH cég ilyen helyreállítási munkák elvégzésére szakosodott. Példaként szolgáljon egy kb. 2 kg súlyú, 62 HRC keménységűre edzett, X153CrMoV12 anyagú, törött kombinált vágó–hajlító szerszám, amelyből egy kb. 120 mm hosszú kitört részt kellett hozzávetőleg 20 mm magasságig felrakóhegesztéssel pótolni. A hagyományos ívhegesztéssel, volfrámelektródás, védőgázas vagy plazmás hegesztéssel a szerszám nem volt javítható. A nagy teljesítményű Nd:YAG-lézer (200 W) viszonylag nagy anyagleválasztási sebessége következtében már gazdaságosan alkalmazható jó minőségű javítási–helyreállítási munkákhoz. A fenti sajtolóbélyeg hegesztéséhez összesen kb. 39 m hosszú, 0,6 mm átmérőjű (közel 20 cm3) hegesztőhuzalt és „λaser Mold 10” adalékanyagot alkalmaztak, amely nagy élstabilitású, nitridálható, szürkeöntvényhez is használható hegesztett anyagot eredményez. Présszerszám javítása–húzófeszültségek csökkentése Egy 300 kg-os présszerszám javítása során három-négy hosszirányú hegesztési varrat után egy-egy, ezekre merőleges helyzetű, „feszültségtörő” hegesztési varrat készítésével előzik meg túl nagy húzófeszültségek kialakulását. Ez a hosszanti varrat „szegmentálásával” megszakítja a húzófeszültséget. A több órán át tartó hegesztés közben a munkadarab hőmérséklete ne haladja meg a 100 oC-ot, a szükségszerű hegesztési szünetek alatt célszerű az alkatrészt azonos hőmérsékleten tartani, mert így megelőzhető a tágulás és zsugorodás közben a belső feszültségek keletkezése. A hegesztés befejezése után a munkadarabot lassan kell lehűteni. A tapasztalatok szerint 35 mm vastag felrakóhegesztéssel javított alkatrészek minősége is megfelelő. Törött fogaskerék javítása Sérült, törött alkatrészek hegesztéssel végzett javítása nagy tapasztalatot igényel. Egy 2,1 m átmérőjű, szürkeöntvényből készült fogaske-
rék 12 kitört fogának pótlását egy szakműhely vállalta. A fogcsonkokban furatokat készítettek, amelyekbe acél tőcsavarokat helyeztek, majd hideghegesztéssel helyreállították a fogakat, amelyeket azután modulsablonnal alakra köszörültek. 12 órányi működés után a helyreállított fogaskerék egyik javított foga újra kitört. Ennek egyik oka feltehetően az volt, hogy a kapcsolódó kis fogaskerék fogainak utánmunkálása elmaradt, és így a tökéletes alakú új fogakra nagyobb igénybevétel hatott. Helytelen volt az is, hogy az acélcsapokat befogadó furatok mélysége azonos volt (1. ábra). Az azonos mélységű furatokban levő tőcsavarok következtében csökkent keresztmetszetre ható húzó- és hajlítóerők hozzájárultak a fog töréséhez. Célszerűbb lett volna a tőcsavarokat különböző mélységű furatokban elhelyezni.
a keresztmetszet-csökkenés által okozott törés
1,5 … 4,0 d
d
1. ábra Az azonos mélységű furatokba helyezett tőcsavarok által okozott keresztmetszet-csökkenés eredménye törés (fent); a helyes elrendezés (lent) Sólétartály helyreállítása Egy 10 m magas, 30 m átmérőjű, 700 m3 térfogatú sólétartályba korróziós károk miatt új fenéklemezt kellett beépíteni (üzembe helyezés
1972-ben). A 7 mm vastag fenéklemezt a régi fenéklemezhez és a tartály falához hegesztett támasztógyűrűhöz rögzítették (2. ábra). A tartályt a statikus nyomáspróba után feltöltötték, azonban néhány hónappal később a köpenyhez rögzítő hegesztési varrat 4,6 m hosszúságon felszakadt, és a tartály tartalma kifolyt. kiindulási állapot
első szerelési állapot
7
12
15
a tartály alapozása új tompavarrat támasztógyűrű
7
a tartály új fenéklemeze
alapcsavar M 12x260
a tartály alapozása
a tartály köpenye teraszos törés
fűzővarrat
a tartály régi fenéklemeze
a tartály alapozása a tartály köpenye
helyreállítás eltávolított hegesztési varrat 5
5
teraszos törés fűzővarrat
a tartály régi fenéklemeze
a tartály alapozása
2. ábra A sólétartály javítási munkái: az első javítás utáni teraszos törés (középen) és a nagy ráfordítást igénylő helyreállítás (alul) Az utólagos vizsgálat során a köpeny teraszos törését állapították meg, annak ellenére, hogy a tartály H 52-3 anyagból készült köpenyének
ekvivalens széntartalma a megengedett 0,47%-nál kisebb volt. A törés oka a támasztógyűrű és a tartály köpenyét összekötő illesztő tompavarrat konstrukciós kialakítása volt. A javításhoz a 2. ábra alsó részén látható megoldást választották. A sarokvarrat kétoldali hegesztése ugyan igen nagy ráfordítást igényelt, azonban eredményes volt. Motorblokk javítása Egy traktor motorjának szürkeöntvényből készült motorblokkját a megfagyott hűtővíz kb. 23 cm hosszúságban megrepesztette. A motor kiszerelésének és teljes szétszerelésének elkerülésére megkísérelték a repedés végeinek megfúrásával és a repedés 2–3 mm mélységű kiköszörülésével a repedést nikkelalapú elektródával végzett hideghegesztéssel kitölteni. A meleghegesztést az eltérő falvastagságok miatt elkerülhetetlen elhúzódások veszélye miatt mellőzték. A javítási kísérlet nem volt eredményes, mert az új varrat mellett már a hegesztés közben hajszálrepedések keletkeztek, a motorblokk lehűlése után pedig a behegesztett repedés környezetében több új repedést észleltek, amelyek mélysége ugyan csak néhány mm volt, azonban ezek kijavítása az egész motorblokk nikkelezésével járt volna. Ezért az eredeti repedés még meglévő részét kézi ívhegesztéssel, két rétegben, lehetőleg kis hőbevitellel (2,5 mm átmérőjű elektródával) behegesztették, és a fedőréteg felvitele előtt a gyökvarratot bekalapálták az anyagba. Ezután a motorblokkot üvegszálas szövetanyaggal és öntőgyantával tömítették. Jelenleg már több olyan eset ismert, amelyekben megfelelő ragasztó- és tömítőanyagok alkalmazásával hosszú ideig működőképessé lehet tenni berendezéseket. Igen sok olyan ragasztó- és tömítőanyag használatos, amelyek elviselik a fellépő mechanikai és kémiai igénybevételeket, magas hőmérsékleteket és hőmérséklet-ingadozásokat. Ezeket az anyagokat megfelelő töltőanyagok alkalmazásával a mindenkori igénybevételekhez illeszteni lehet. Összeállította: Pálinkás János Irodalom Frank, C.: Laserstrahlschweißen von Hand mit dem Nd:YAG-Laser – Teil 3: Notfallservice für Werkzeuge und Formen. = Der Praktiker, 57. k. 10. sz. 2005. p. 293–295. Tatter, U.: Nur Mut zur Reparaturschweißung alter Stahlbauteile! (Teil 2).= Der Praktiker, 57. k. 10. sz. 2005. p. 290–292.
Röviden… Csővezetékhibák tömörségvizsgálata rendszeres ellenőrzéssel Szabadon fektetett csővezetékeken az alábbi vizsgálatokat kell elvégezni: oldható és nem oldható csőkötések tömörségvizsgálata üzemi nyomáson; a csőrögzítések és a korrózióvédelem állapotának ellenőrzése; az armatúrák és egyéb vezetéktartozékok működőképességének ellenőrzése. Egy finomacéltermékeket (többek közt huzalokat) előállító, kisebb cég, a BGH Edelstahl (Lugau, Németország) közüzemi ellátó, valamint sűrített levegőt és hidrogént szállító, összesen 20 km hosszú vezetékeinek felügyeletére és karbantartására szakvállalatnak adott megbízást. A szolgáltató munkatársai a föld alatti és fölötti gázvezetékek tömörségét, ill. áteresztését speciális szondával ellenőrzik. A szonda mérőfeje szabadon, pl. csarnoktetőn fektetett vezetékben akár 5 m-re kinyúlhat és a környezet levegőjét közvetlenül a cső alatt szívja be. A szondára szerelt gázelemző már ppm nagyságrendű gázkoncentrációra reagál. „Mintha egy stadion százezres közönségéből valaki kiválasztaná az egyetlen náthás embert” – jellemzi a szakember a készülék teljesítőképességét. Különösen nehéz feladat a 200 m hosszú hidrogénvezetékek vizsgálata. A hidrogén mint igen könnyű és kevéssé viszkózus gáz, a legkisebb folytonossági hiányon át is megszökik, emellett a földgáznál is gyúlékonyabb, sőt bizonyos térfogatarányú levegővel robbanó elegyet, durranógázt képez. Ha nem kevernek hozzá olyan erős szagú gázt (odorálószert), amely észlelhetővé teszi, akkor a vezetékhálózat tömörtelenségeit csak speciális felszereléssel lehet felderíteni. A BGH Edelstahl teljes – részben még 1972-ben fektetett – csővezetékrendszerének felmérésekor (4000 euróért!) csak szokásos, nagy kockázatú hibákat találtak, jellemzően szivárgó tekercselt és karimás csőkötéseket, valamint tömítetlen tömszelencéket. Ezekről részletes, fényképekkel és vázlatrajzokkal szemléltetett dokumentum készült. A kisebb hibákat rögtön, még a vizsgálathoz kapcsolódva kijavítják, a nagyobb feladatokat beillesztik a karbantartási tervbe, pl. a tömszelencék kicserélését. A szakvállalat nagy tapasztalatú munkatársai igen rossz állapotú csőhálózatokat is vizsgáltak, 3 km hosszon akár száz hibával, köztük azonnali beavatkozást igénylőkkel. Statisztikai adatok szerint a szivárgáskeresők egy-egy „bevetés” alkalmával átlagosan 30 vezetékhibát találnak. 2004-ben a „régi” szövetségi tartományokban összesen 130 km-en végzett felmérés 1250 károsodást fedezett fel. A felmérés végeztével azt is megállapították, hogy az acélfeldolgozó üzem szabadon fektetett vezetékeit elég hat év múlva felülvizsgálni, a föld alattiakra a Németországban érvényes DVGW-szabályzat azonban rövidebb időközöket ad meg. Ezeket ugyancsak rövidítik bizonyos környezeti és üzemi feltételek (sós levegő, ill. nagy nyomás). A szürkeöntvényből készült csővezetékeket legalább évente kell átvizsgálni. (Instandhaltung, 2006. 1. sz. p. 20–21.)
