Zkušenosti s kvalifikací postupů svařování betonářských ocelí

• Foto

Stěžejním okamžikem, který rozhýbal poněkud stojaté vody v této oblasti, bylo vydání českého překladu ČSN EN ISO 17 660-1 a ČSN EN ISO 17 660-2 loni v létě. Tyto komplexně pojaté normy řeší průřezově problematiku svařování betonářských ocelí v nosných konstrukcích (část 1) i v konstrukcích nenosných (část 2). Norma přesně vymezuje požadavky na provedení svarových spojů, na kvalifikaci svářečů i svářečského dozoru, na kvalifikaci postupů i na pracovní zkoušky přímo na stavbě a na dokumentaci s těmito kroky spojenou.
Velký dík patří Miloslavě Pošvářové z poradenské firmy Mott MacDonald, pracující pro Ministerstvo dopravy, která s velkou energií poukazovala na nedostatky, přednášela na specializovaných kurzech a seminářích a podílela se na obsažném TP 193, shrnujícím technické podmínky svařování betonářské výztuže na stavbách pozemních komunikací.
S kvalifikacemi postupů svařování úzce souvisí i kvalifikace personálu. Jak už bylo výše uvedeno, je firma DOM-ZO 13 i největší zkušební organizací, tak většinou kvalifikace postupů prováděné naší firmou jsou spojené i s kvalifikací svářečů, kterých stavební společnosti mají kvalifikovaných málo. Naše zkušenost je, že v některých firmách jen obtížně nacházeli svářeče, kteří byli schopni bez větší přípravy na základě předchozích zkušeností kvalitně svařit zkušební vzorky z betonářské oceli a zároveň doplnit i kvalifikaci podle ČSN EN 287-1, tak jak norma ČSN EN ISO 17 660-1 předepisuje. Pro nenosné spoje podle ČSN EN ISO 17 660-2 stačí předchozí kvalifikace podle ČSN 050705, což velká většina svářečů splňuje, a též i kvalitativní požadavky normy a TP A 217 (CWS ANB) jsou nižší.
DOM-ZO 13 je i autorizovaným ATB od CWSANB pro školení podle TP C 027 – Specializační kurz pro svařování betonářských ocelí (ocelových výztuží) na úrovni specialisty. Tato kvalifikace jako nadstavba stávajících kvalifikací svářečského dozoru (IWE/EWE, IWT/EWT, IWS/ EWS, IWP/EWP) je nutnou podmínkou pro funkci svářečského dozoru v této oblasti s tím, že zodpovědnost za vypracování WPS a používání WPQR má vůči objednateli pouze pracovník s nejvyšší z uvedených kvalifikací. Od počátku letošního roku absolvovalo kurz i zkoušku a obdrželo diplom již několik desítek pracovníků SD nejen z výrobně-montážních firem, ale i ze společností věnujících se přípravě svářečů. Tato rostoucí odbornost (spolu s požadavky investorů) pak vyvolala vyšší tlak na kvalifikaci svářečů i postupů svařování. Níže uvedené zkušenosti s kvalifikacemi vycházejí zejména ze zpracování sad WPQR pro firmy Hochtief CZ, SMP CZ, H.A.N.S. stavby, které patřily spolu s Metrostavem mezi první společnosti, které splnily požadavky normy ČSN EN ISO 17 660-1. Některé zkoušky probíhaly v dílenském zázemí uvedených firem, ale svařovaly se zkušební vzorky i přímo na stavbě, například na stavbě Pražského vnějšího okruhu (obr. 1 a 2).
Nejčastěji byla kvalifikována metoda svařování obalenou elektrodou (111), méně často metoda svařování v ochranné atmosféře tavící se elektrodou (135). Nejčastěji se kvalifikovaly spoje s přesahem (FW-LJ) (obr. 3), přeplátované spoje s (FE-SLJ) (obr. 4 a 5), křížové spoje (FW-CJ) (obr. 6 a 7) a spoje s nasazenou tyčí (FW-SOB) (obr. 8).
Základní materiály používané pro betonářské oceli velmi podrobně popisuje TP 193 Ministerstva dopravy, kde je v příloze vyčerpávající soubor materiálových listů a nechybí zde ani pohled do minulosti, což velmi usnadňuje porovnání současných materiálů s materiály používanými dříve. Důležité je, že i identifikace podle žebírek má v souladu se zaváděnými evropskými normami změny, se kterými je nutné se seznámit.
V současnosti nejčastěji používaným materiálem je ocel BSt500S, kterou vyrábí Třinecké železárny v souladu s technickými dodacími podmínkami podle DIN 488-1 a která byla vesměs použita i pro námi kvalifikované postupy. Jedná se o žebírkovou ocel, u nás vyráběnou v průměrech 10 až 32 mm válcováním za tepla a dodávanou ve stavu řízeně ochlazovaném z doválcovací teploty s povrchem okujeným. Z hlediska chemického složení je to ocel obsahující max. 0,24 % C, 0,055 % S, 0,055 % P a 0,013 % N a s uhlíkovým ekvivalentem CEV = 0,52. Nejnižší mez kluzu musí dosahovat 500 MPa, mez pevnosti 550 MPa a nejnižší tažnost 10 %.
Rozborem změn vlastností betonářských ocelí tohoto typu se podrobně zabývali také v ČSÚ, což prezentoval Ivo Hlavatý mimo jiné i na červnovém semináři zkušebních orgánů CWS ANB. Z podrobných rozborů makro i mikrostruktur svarových spojů vyplynulo, že velmi nepříznivý vliv na vlastnosti svarového spoje má vznik martenzitu nebo bainitu ve svarovém kovu či tepelně ovlivněné oblasti. Tomu lze zamezit pomalejším ochlazováním místa svařování. Při běžných podmínkách v místě svařování není třeba zvláštních opatření. Problém nastává, což se potvrdilo i při zkouškách v rámci kvalifikací postupu, při svařování rozdílných průměrů tyčí. Nejnepříznivější podmínky nastávají při svařování křížových spojů. Z hlediska ekonomicko-organizačního je nejlepší kvalifikovat spoje všech kombinací vzájemných průměrů zkouškami svarů nejmenšího průměru (pro výše uvedenou ocel 10 mm) a průměru největšího (32 mm). Zde jsou ale pro každou tyč spoje odlišné optimální parametry svařování, hlavně tepelného příkonu, kdy při nedostatečném (ve velkém průměru) dochází ke studeným spojům či vzniku výše uvedených křehčích struktur, při nadměrném (v malém průměru) k nevhodnému přežíhání s problémem v dodržení pevnostních limitů. Dalším nezanedbatelným problémem je vliv žebírek a nedostatečné čistoty svařovaných materiálů, kdy zvláště na stavbách je svařovaný povrch zbavený všech nečistot a oxidů spíše výjimkou. Vliv žebírek lze zjednodušeně shrnout:

• při nevhodné vzájemné poloze zvětšují mezeru a zhoršují průvar kořene,
• způsobují vrubový účinek a při chladnutí vytržení z povrchu tyče.

Nečistoty pak způsobují vznik trhlin ve svarovém kovu. Tato obecná pravidla a zásady se plně projevily i při konkrétních zkouškách u výrobních firem. Protože u kvalifikovaných firem již působil vyškolený svářečský dozor a zkušenosti se svařováním těchto ocelí byly nemalé, základní parametry postupů byly vesměs nastaveny správně. Kde se ukazoval problém, byla dost rozdílná kvalita svářečů. Většinou byl přítomen svářeč, který vše technicky zvládal bez vad, ale neplatilo to vždy a pro všechny. Při současném nedostatku svářečů, jejich migraci a nedostatečné zpětné vazbě měla řada svářečů problémy nejen při svařování betonářských ocelí, ale i při svařování koutového svaru na plechu podle ČSN EN 287-1. Při vlastní práci na stavbě se k těmto nedostatkům připojuje i ne vždy optimální přístupnost svarů, podcenění čistoty svarových ploch, a proto vznikají zmetky, o kterých již i na stránkách tohoto časopisu byla řeč. Tam, kde by ani svářečský dozor nebyl znalý, zkušený a důsledný, tam kvalitní svary nelze očekávat.
Z našich zkušeností vyplynulo, že této problematice by se obecně mělo věnovat více pozornosti, neboť svařování nosných svarových spojů neprobíhá jenom na pozemních komunikacích, kde se již přísnost zvýšila, ale i ve většině dalších stavebních oblastí, kde je kvalita svařování ocelových výztuží stále dost podceňována.

Welding of concrete steel reinforcements has been paid a lot of attention recently. Last year´s international standards have contributed thereto, and at the same time, some unfortunate experience at construction sites recently. The technical intensity of the process was underestimated, the procedures were not tested, and workers did not possess required qualifi cation. Based on the experience of the rticle authors, more attention should generally be paid to this issue since welding of bearing welded joints does not only take place at roads – where their severity has increased, but also in majority of other construction areas where the quality of welded steel reinforcements is still quite underestimated.

Autoři

• Ing. Mádle Luděk
• Ing. Večeřa Jindřich
• Ing. Šimčík Stanislav
• Ing. Doležal Jaroslav