Způsoby výroby betonářské výztuže a problematika jejího svařování (2. část)
© sveta - Fotolia.com
Ve dvoudílném seriálu představíme současné trendy a způsoby výroby betonářské výztuže, jakostní značky a jejich grafické znázornění. Zmíníme rovněž problematiku svařování betonářské výztuže, specifika mající vliv na kvalitu svarových spojů výztuže a procesní přístup ke svařování betonářské výztuže. Důležité jsou též používané metody svařování, typy svarových spojů, jejich výhody a nevýhody a kvalifikace svářečů a svářečského dozoru pro svařování betonářské výztuže, kvalifikace postupů svařování, výrobní zkoušky a způsobilost organizace ke svařování betonářské výztuže.
Úvod
První část článku byla zaměřena na přehledné rozdělení ocelí pro použití do betonových konstrukcí, vyjmenování jejich základních standardů a popisu současných trendů ve způsobu výroby svařitelné betonářské výztuže s žebírky. Druhá kapitola se zabývala problematikou vlastního svařování betonářské výztuže, specifiky majícími vliv na kvalitu svarových spojů a řešením založeném na procesním přístupu. Dále byly uvedeny používané metody svařování betonářské výztuže včetně typů svarových spojů s popisem jejich výhod a nevýhod.
Ve druhém díle článku najdete procesní přístup svařování betonářských výztuží, zabývá se požadavky na způsobilost svářečského personálu, kvalifikacemi postupů svařování, výrobními zkouškami svarů a požadavky na způsobilost výrobce pro získání certifikátu způsobilosti dle požadavků ČSN EN ISO 17660. Závěr obsahuje celkové shrnutí a popisuje současný stav svařování betonářských ocelí u nás.
1. Způsobilost a kvalifikace postupů svařování betonářské výztuže
1.1. Způsobilost svářečského personálu pro svařování betonářské výztuže
Kvalifikace svářečů a operátorů. Pro jednotlivé metody svařování musí mít výrobce k dispozici dostatečný počet kvalifikovaných svářečů. Pro provádění nosných svarových spojů tyčí z betonářské oceli musí mít svářeč jednak výchozí způsobilost ke svařování koutových svarů podle ČSN EN ISO 9606-1, dále doplněnou o dodatečný speciální výcvik svařování betonářských ocelí. Počet zkušebních kusů musí být v souladu s ČSN EN ISO 17660-1, tabulka 3 a musí pokrýt nejkritičtější podmínky svařování ve výrobě (např. rozměry, polohy svařování). Zkušební kusy musí být vyhodnoceny a kladný výsledek musí být potvrzen svářečským dozorem. Jeden z možných způsobů vyhodnocení zkoušek je uveden v ČSN EN ISO 17660-1, příloha E.
Svářečští operátoři pro plně mechanizované nebo automatické svařování si musí udržovat platnost svého osvědčení ke svařování betonářské oceli podle ČSN EN ISO 14732.
Svářeč kvalifikovaný ke svařování betonářské oceli zůstává kvalifikován po dobu dvou let v rozsahu své původní kvalifikace. Po této době se svářeč musí rekvalifikovat nebo se kvalifikace může prodloužit. Pro prodloužení kvalifikace svářeče musí být navíc dokumentovány záznamy ze zkoušek výrobních svarů, jejich rozsah je uveden v ČSN EN ISO 17660-1, kap. 12, tab. 7. Šestiměsíční potvrzení a opakovací zkouška podle ČSN EN ISO 9606-1 nejsou nezbytné, pokud svářeč svařuje pouze tyče z betonářské oceli a prodloužení se vztahuje na svařování tyčí z betonářské oceli.
Kvalifikace svářečského dozoru. Výrobce svarových spojů z betonářské oceli musí mít k dispozici nejméně jednoho pracovníka svářečského dozoru, který splňuje požadavky ČSN EN ISO 14731 a který má navíc specifické technické znalosti svařování betonářské oceli. Specifické technické znalosti svářečského dozoru mohou být dosaženy prostřednictvím speciálního kursu podle EWF 544-01 nebo absolvováním národních výcvikových programů, příp. dosažením výrobní zkušenosti se svařováním betonářských ocelí.
Svářečský dozor musí mít technické znalosti v oblasti svařování betonářské oceli a musí mít schopnost správně vyhodnotit vady ve svarových spojích betonářské oceli. Rovněž musí mít schopnost řídit, provádět a vyhodnocovat kvalifikační zkoušky svářečů.
Svářečský dozor zejména zodpovídá:
- za kvalitu svarových spojů z betonářské oceli prováděných v dílně a na montáži
- za to, že veškeré svary jsou prováděny podle specifikovaných postupů svařování (WPS) zpracovaných na podkladě kvalifikovaných postupů svařování (WPQR)
- za nápravná opatření v případě zjištění vad svarových spojů
- za způsobilost a kvalifikaci svářečského personálu, který je pod jeho dozorem a za udržování této způsobilosti (řídit kvalifikační zkoušky svářečů, prodlužovat jejich osvědčení o zkoušce, …)
1.2. Kvalifikace postupů svařování betonářské výztuže
Pro kvalifikaci postupů svařování betonářských ocelí platí zásady, požadavky a kritéria uvedená v ČSN EN ISO 17660-1, kap. 11. Pro jednotlivé metody svařování musí být vyhotoveny různé druhy svarových spojů, které musí být podrobeny zkouškám dle tabulky 2.
| Metoda svařování | Druh svarového spoje | Počet zkušebních kusů | ||
|---|---|---|---|---|
| Zkouška tahem | Zkouška ohybem | Zkouška střihem | ||
| 135 136 111 114 | Spoj přesahem/ spoj s příložkami | 3 | – | – |
| Tupý spoj | 3 | 3 | – | |
| Křížový spoj | 6 a) | 3 b) | 3 c) | |
| Ostatní spoje | 3 | – | – | |
| 21 23 | Křížový spoj | 6 a) | 3 b) | 3 c) |
| 24 25 42 47 | Tupý spoj | 3 | 3 | – |
Poznámka:
| ||||
Zkušební vzorky musí být svářeny podle předběžné specifikace postupu svařování (pWPS), jejíž vzor je uveden v ČSN EN ISO 17660-1, příloha A.
Před mechanickým zkoušením musí být svarové spoje obloukového svařování podrobeny vizuální kontrole a musí vyhovět na stupeň jakosti C pro povrchové vady podle ČSN EN ISO 5817.
Veškeré mechanické zkoušky musí být provedeny podle ČSN EN ISO 15630-1 a 2, přičemž doporučené rozměry zkušebních kusů jsou uvedeny v ČSN EN ISO 17660-1, příloha C. Kritéria přípustnosti jednotlivých zkoušek, včetně způsobu vyhodnocení výsledků (pokud není v technické specifikaci výrobku stanoveno jinak), jsou uvedeny v ČSN EN ISO 17660-1, kap. 14.
Rozsah klasifikace postupu svařování uvedený v tabulce 3 má přísná pravidla:
- zkouška postupu svařování provedená na jedné jakosti oceli nekvalifikuje jiné jakosti oceli
- zkouška postupu svařování je omezena na konkrétní proces výroby betonářské oceli
- uhlíkový ekvivalent oceli použité ke zkoušce postupu svařování kvalifikuje pouze oceli se stejným nebo nižším uhlíkovým ekvivalentem
- zkouška postupu svařování provedená na nosných svarových spojích kvalifikuje rovněž nenosné svarové spoje, ale ne naopak
| Průměr tyče a tloušťka plechu použité při zkoušce postupu svařování a) | Rozsah kvalifikace | ||
| d / d | Jeden jmenovitý průměr nahoru a dolů za předpokladu, že tyče jsou stejného průměru b) | ||
| dmax / dmin c) | dmax / dmin c) | ||
| dmax / dmax dmin / dmin | Všechny spoje v rozmezí dmax / dmax a dmin / dmin, které mají stejný průměr | ||
| dmax / dmax dmin / dmin dmax / dmin c) d) | Všechny kombinace s rozměry od dmin do dmax | ||
| Spoje s jinými ocelovými součástmi | |||
| Ocelová tyč | Tloušťka materiálu | Ocelová tyč | Tloušťka materiálu |
| dmax a dmin | 4 < t < 30 | dmin ≤ d ≤ dmax | 0,5 t e) až 1,2 t |
| t ≥ 30 | ≥ 5 | ||
Poznámka:
| |||
Platnost kvalifikačních postupů svařování je neomezená, pokud je potvrzena výrobními zkouškami svarů. Pokud došlo k přerušení výroby na dobu více než 12 měsíců, musí být platnost postupů svařování obnovena na základě výrobních zkoušek.
1.3. Výrobní zkoušky svarů betonářské výztuže
Výrobní zkoušky svarů se provádějí z důvodů ujištění se, že za konkrétních výrobních podmínek (v dílně nebo na montáži) lze, podle kvalifikovaného postupu svařování, dosáhnout shodné kvality svarů. Počet zkušebních kusů pro jednotlivé metody svařování a druhy svarových spojů pro výrobní zkoušky svarů je uveden v tabulce 4. Zkušební kusy musí být provedeny každým svářečem a pro každou WPQR. Výrobní zkoušky svarů musí být navíc svařovány v nejobtížnější výrobní poloze.
| Metoda svařování | Druh svarového spoje | Počet zkušebních kusů | ||
|---|---|---|---|---|
| Zkouška tahem | Zkouška ohybem | Zkouška střihem | ||
| 135 136 111 114 | Spoj přesahem/spoj s příložkami | 1 | – | – |
| Tupý spoj | 1 | 1 | – | |
| Křížový spoj | 1 a) | 1 b) | 3 c) | |
| Ostatní spoje | 1 | – | – | |
| 21 23 | Křížový spoj | 2 a) | 1 b) | 3 c) |
| Spoj přesahem | 1 | – | – | |
| 24 25 42 47 | Tupý spoj | 1 | 1 | – |
| 42 | Ostatní spoje | 1 | – | – |
Poznámka:
| ||||
V případě nepřerušené výroby (využívající téhož kvalifikovaného dílenského postupu svařování) musí být max. doba mezi výrobními zkouškami svarů 3 měsíce. V ostatních případech (v případě přerušované výroby nebo na montáži) je vyžadovaná jedna série zkoušek na počátku každé zakázky a pak každý měsíc.
Výsledky výrobních zkoušek svarů musí být zaznamenány do výrobního deníku vedeného na pracovišti, který musí být uchován po dobu nejméně 5 let. Výrobní deník musí být veden zvlášť pro každou metodu svařování. Kromě odkazů na WPQR musí obsahovat výsledky všech výrobních zkoušek a veškeré důležité výrobní údaje. Příklad vedení výrobního deníku je uveden v ČSN EN ISO 17660-1, příloha F.
1.4. Způsobilost výrobce ke svařování betonářské výztuže
Posouzení schopnosti výrobce svařovat betonářské oceli dle požadavků norem řady ČSN EN ISO 17660 lze provést:
- nezávislým oddělením výrobce pro prokazování kvality svarových spojů
nebo - zákazníkem na podkladě zákaznického auditu
nebo - certifikačním orgánem s příslušnou akreditací
Pro získání certifikátu způsobilosti ke svařování nosných spojů betonářských ocelí musí výrobce prokázat, že jeho systém splňuje min. požadavky ČSN EN ISO 3834-3 a dále výše uvedené specifické požadavky ČSN EN ISO 17660-1. Certifikát je vydáván na základě auditu s platností na dobu max. tří let s pravidelnými ročními dozory. V certifikátu je zpravidla uvedeno:
- místo výroby/dílny
- certifikační standard
- rozsah procesu certifikace (např. svařovaní betonářské oceli betonových prvků, dílců a konstrukcí)
- odkaz na výrobkové normy (např. ČSN 42 0139, ČSN EN 10080, …)
- používané kvalifikované postupy svařování
- používané základní materiály (např. ocel B500B, ...)
- jméno pracovníka – odpovědného svářečského dozoru s kvalifikací
Certifikát lze před vypršením jeho platnosti prodloužit na podkladě recertifikačního auditu o další tři roky. Pokud v průběhu platnosti certifikátu dojde u výrobce k významným změnám, musí o tom informovat certifikační orgán, který následně provede kontrolní audit v požadovaném rozsahu.
2. Závěr
V současné době používané metody výroby betonářských ocelí, které k získání požadovaných mechanických vlastností (Re, Rm) využívají změnu struktury (při řízeném ochlazování), nebo zpevnění (při válcování nebo natažení za studena), jsou při svařování náchylné k degradaci mechanických vlastností již při teplotách nad 500 °C.
Rovněž z výše uvedeného důvodu je ve standardu pro navrhování betonových konstrukcí „ČSN EN 1992-1-1“ (Eurokód 2) uveden požadavek na povinnost „provádět svařování betonářských ocelí“ podle požadavků ČSN EN ISO 17660.
V současné době je v ČR poměrně malá skupina výrobců s uvedenou způsobilostí. V převážné většině se jedná o výrobce, případně montážní firmy, pracující na stavbách většího významu (např. stavbách pod správou Ministerstva dopravy nebo Správy železniční dopravní cesty, apod.). V těchto případech jsou požadavky na způsobilost výrobců k provádění svarových spojů betonářských ocelí specifikovány v technických kvalitativních podmínkách.
V ostatních případech jsou zejména z důvodů technické a finanční náročnosti spojené se zavedením a udržováním způsobilosti ke svařování betonářských ocelí požadavky ČSN EN 1992-1-1, potažmo ČSN EN ISO 17660 přehlíženy.
Svařování betonářské výztuže tak „bohužel“ zůstává na pokraji zájmu stavební veřejnosti a ve většině případů nadále převládá názor, že se jedná o obyčejnou ocel, která nevyžaduje při svařování žádnou zvláštní pozornost.
Literatura
- ČSN EN 10080 „Ocel pro výztuž do betonu – Svařitelná betonářská ocel – Všeobecně“
- ČSN 42 0139 „Ocel pro výztuž do betonu – Svařitelná betonářská ocel žebírková a hladká“
- ČSN EN 1992-1-1 „Eurokód 2: Navrhování betonových konstrukcí – Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby“
- ČSN EN ISO 17660-1 „Svařování – Svařování betonářské oceli – Část 1: Nosné svarové spoje“
- ČSN EN ISO 17660-2 „Svařování – Svařování betonářské oceli – Část 1: Nenosné svarové spoje“
- ČSN EN ISO 3834-2 „Požadavky na jakost při tavném svařování kovových materiálů. Část 2: Vyšší požadavky na jakost“
- ČSN EN ISO 3834-3 „Požadavky na jakost při tavném svařování kovových materiálů. Část 3: Standardní požadavky na jakost“
- ČSN EN ISO 9606-1 „Zkoušky svářečů – Tavné svařování – Část 1: Oceli“
- ČSN EN ISO 14732 „Svářečský personál – Zkoušky svářečských operátorů a seřizovačů pro mechanizované a automatizované svařování kovových materiálů“
- ČSN EN ISO 14731 „Svářečský dozor – Úkoly a odpovědnosti“
- ČSN EN ISO 15630-1 „Ocel pro výztuž a předpínání do betonu – Zkušební metody – Část 1: Tyče, válcovaný drát a drát pro výztuž do betonu“
- ČSN EN ISO 15630-2 „Ocel pro výztuž a předpínání do betonu – Zkušební metody – Část 2: Svařované sítě“
- prEN 10 138-1 „Oceli pro předpínání betonu – Část 1: Všeobecné požadavky“
- Dokument EWF 544-01 „Speciální kurz pro svařování betonářských ocelových výztuží na úrovni specialisty“
Dvoudílný článek uvádí patřičné normy, dále stručně popisuje tři způsoby výroby „betonářské výztuže“, která se používá od roku 2007, včetně grafického znázornění žebírek jednotlivých typů. Všechny tyto typy nově vyráběné výztuže mohou být poškozeny při nedodržení technologické kázně při svařování a na to se právě autor článku zaměřuje. V části 2.1 ukazuje špatné příklady svařování na 4 obrázcích. V další části pak poukazuje na normu EN ISO 17660 „Svařování-Svařování betonářské oceli“. Do jisté míry jsou z normy přebírány celé tabulky a obrázky svarových spojů. Jsou však oproti normě doplněny komentářem o jejich výhodách a nevýhodách. Závěrečná část článku se týká kvalifikace svářečského personálu, postupů svařování a výrobních zkoušek svarů. Tato část vychází opět textově z normy EN ISO 17660 a příslušné tabulky jsou doslovně přebrány. Dá se říci, že článek vhodně uvádí a zestručňuje normu a ukazuje na důležitost mít kvalifikaci a dodržovat postupy i při svařování „betonářské výztuže“. Možná by se mělo více zdůraznit, že tyto „nové typy ocelí“ jsou daleko náchylnější na tepelné změny vlivem technologie výroby, nežli byly „staré typy výztuže“ dle ČSN 41 0423 (kromě výztuží zkrucovaných za studena).
Current trends and methods of production of steel for the reinforcement, quality grades and their graphic representation. Welding problematics of steel for the reinforcement of concrete, specifics affecting the quality of welds of reinforcing steel. Process approach to welding of reinforcing steel, welding processes, types of welds, their advantages and disadvantages. Qualification of welders and welding coordinators for welding of reinforcing steel, qualification of welding procedures, production tests and acceptance crireria of the organization for welding of reinforcing steel.