Text je závěrečnou částí v tématu požadavků Přílohy D (informativní) normy ČSN EN ISO 12944-3, v částech Uspořádání svarů, Zajištění spár, Vyloučení ostrých hran a Vyloučení povrchových vad na svarových spojích.
Na obr. 1 představuji vhodné a nevhodné uspořádání spojovacího svaru podle obrázku D.2 Přílohy D (informativní) ČSN EN ISO 12944-3. Koutový spoj u přeplátovaných položek může vytvářet plochy, které jsou v rozporu s Přílohou A této normy (odkazuji na článek z čísla 1/2012 tohoto časopisu), nedovolí provedení proudových technologií povrchových úprav (mytí postřikem, tryskání povrchu a nástřik barev kapalných i práškových, roztavených kovů, keramických nebo smaltéřských prášků a břeček) pod optimálním pracovním úhlem a z optimální vzdálenosti. Vzniklá spára mezi položkami je v rozporu s Přílohou C této normy (odkazuji na článek z čísla 3/2012 tohoto časopisu) jako místo, kde nelze zhotovit kvalitní, případně žádnou protikorozní ochranu. Kromě toho mohou být vytvářeny žlábky a prohlubně, zadržující a shromažďující úsady v rozporu s Přílohou D této normy (odkazuji na článek z čísla 5/2012 tohoto časopisu).
Uspořádání s přeplátováním je nežádoucí a nepoužitelné v případě, kdy bude provedena ochrana proti korozi žárovým pozinkováním v tavenině. Spára mezi položkami je místo, do kterého budou v průběhu zinkování zatékat všechny pracovní kapaliny (mycí a odmašťovací lázeň, mořicí kyselina, oplachovací vody, tavidlo) a roztavený zinek, a při přemísťování výrobku mezi vanami budou znečišťovat a znehodnocovat následující lázně i taveninu zinku. Dále se budou tyto pracovní kapaliny ve spáře nekontrolovatelně hromadit a ještě dlouho po ukončení zinkování a uvedení do funkce budou ze spáry vytékat a způsobovat vady vzhledu, ale i těžkou až nebezpečnou korozi svaru a jeho zasaženého okolí.
V oboru ocelových konstrukcí a obdobných výrobků se projektanti a konstruktéři přeplátovanému svaru raději vyhýbají, nicméně v případě přípojů podle obr. 2 jsou tyto používány běžně (Poznámka: Svar je proveden po celém obvodu.) Vhodnějším uspořádáním je tupý svar. I když je pracnější a náročnější na provedení, je-li správně proveden, nezpůsobí žádné komplikace při zhotovování povrchových úprav a protikorozní ochrany. Obr. 3 ukazuje případ zavětrování ocelové konstrukce s využitím tupého svarového spoje jako alternativu řešení na obr. 2.
Zajištění spár je předmětem podle obrázku D.3 Přílohy D (informativní) ČSN EN ISO 12944-3. Na obr. 4 ukazuji tři varianty řešení s různým stupněm vhodnosti. Upozorňuji na poznámku v normě, uvedené k obrázku D.3, že:
1 – Uvedené příklady představují pouze ilustraci principu
2 – V případě žárového zinkování viz též 5.7, poslední odstavec.
Článek 5.7 Duté prvky, duté stavební díly. Mají-li být stavební díly před natíráním žárově pozinkované, musí být zajištěny konstrukční požadavky ohledně tvaru se zřetelem na pozinkování (viz ISO 1461 a ISO 14713). Toto je obzvláště důležité z důvodu zabránění nebezpečí exploze v případě zinkování hermeticky uzavřených dílů a z důvodu vyloučení vad zinkového povlaku.
Problematika spár je velmi rozsáhlá, a i když je ilustrována v normě na válcovaných úhelnících, vztahuje se na libovolný typ konstrukčních materiálů, ocelových konstrukcí a podobných výrobků všeobecně. Z hlediska koroze a ochrany proti ní je vždy nejvhodnějším řešením nepřerušený profil. Jakákoliv spára, pokud není řádně utěsněna, je místem hromadění nečistot včetně korozních stimulátorů a zdrojem obtížně kontrolovatelné koroze. Musí-li být použito řešení se spárou, je nutné spáru těsnit. Možností utěsnění spáry je více, závisí na typu materiálu, na typu konstrukce, na korozním prostředí, kterému bude spára vystavena, na tuhosti spoje a jeho případnému vystavení tlaku, nárazům, vibracím, kavitaci a tak dále.
Jako speciální případ štěrbin, spojených šroubováním, lze uvést jednak spojovací příruby potrubí a armatur (musí být rozebíratelné), jednak šroubované třecí spoje (nejsou považovány za rozebíratelné). Problematika je složitější a nelze ji v tomto příspěvku rozebírat. Na obr. 5 ukazuji úpravu plochy do šroubovaného třecího spoje barvou o definovaném koeficientu tření (zde zinkovou silikátovou). Na obr. 6 ukazuji korozi vycházející ze spáry příruby přivaděče na vodní turbínu, kde nebyly provedeny žádné úpravy proti korozi.
Utěsnění spáry průběžným svarem je pracné a spolehlivé řešení, je ovšem rizikové a nežádoucí v případě výrobku, který bude opatřen ochranou proti korozi žárovým zinkováním v tavenině (lépe nepoužívat). Uzavřená dutina spáry se v takovém případě stává tlakovou nádobou a v tavenině zinku může explodovat. Problémy mohou někdy nastat i při úpravě povrchu práškovými barvami nebo smaltováním, a to popraskáním povlaku při teplotních změnách během procesu, jestliže materiál konstrukce/výrobku není dostatečně tuhý.
Vyloučení ostrých hran je předmětem podle obrázku D.5 Přílohy D (informativní) ČSN EN ISO 12944-3. Obr. 7 ukazuje, jak problematiku norma řeší. Je při tom nutné si uvědomit, že ostrá hrana je nepřípustná i z bezpečnostních důvodů a musí být alespoň sražena. Problematika se tím zužuje na zkosené nebo zaoblené hrany.
Zkosená ocelová hrana je postačující pro povlaky zinkové, nanášené žárovým zinkováním v tavenině. Je vyhovující pro povlakové systémy tolerantními kapalnými barvami a rovněž pro práškové barvy nanášené v elektrostatickém poli. Pro těžká korozní prostředí by však taková řešení měla být pečlivě uvážena, ne každý, byť i tolerantní povlakový systém, takové tvrdé podmínky zvládne. Pro citlivé barvy, žárové nástřiky kovů a keramik a pro smalty se nehodí. Mezi tolerantní barvy lze počítat např. barvy mastixového typu, zejména epoxidové, a klasické olejové barvy (dnes již neběžné), mezi citlivé např. barvy s vysokým obsahem zinku. Je to i otázka důkladné znalosti nátěrových hmot a ostatních povlakových materiálů, amatérské pokusnictví rozhodně nedoporučuji.
Zaoblené ocelové hrany jsou vhodné pro všechny typy povrchových úprav a ochran proti korozi. Jejich zhotovení je ovšem pracné, časové náročné a nákladné. Mělo by být proto vždy pečlivě zváženo, zda lze vystačit s hranami pouze zkosenými či zda podmínky použití a povlakový systém nutně vyžadují hrany zaoblené. Povlaky žárově stříkanými kovy a keramikami, smaltové povlaky a povlaky náročnými barvami, zejména pro velmi těžké korozní a provozní podmínky, a pro velmi dlouhé životnosti musí být vždy zhotoveny na podklady s hranami zaoblenými.
Na obr. 8 ukazuji loupání nátěru na neupravené hraně v těžkém korozním prostředí. Na obr. 9 je hrana po pálení, zcela nevhodná pro jakoukoli ochranu proti korozi. Na obr. 10 je ukázka kvalitně připravených hran pod vysoce odolný nátěrový systém.
Vyloučení povrchových vad na svarových spojích řeší ČSN EN ISO 12944-3 podle obrázku D.6 Přílohy D (informativní). V tomto textu řešení předkládám na obr. 11. V širokém rozsahu se kryje s požadavky na kvalitu svarů z hledisek pevnostních charakteristik.
Grafické vyjádření obrázků normy je natolik zřetelné, že nepotřebuje zvláštního výkladu nebo doplňování. Pouze pro ilustraci přikládám obrázky z praxe. Na obr. 12 je zobrazen vícevrstvý svar vyhovující kvality opatřený výkonným vysokosušinovým základním nátěrem. Na obr. 13 je nekvalitní svar opatřený stejně tak nekvalitním a již korodujícím kombinovaným povlakem pro dlouhé životnosti.
Tímto seriál „Praktické ukázky vlivu konstrukčních detailů ocelových konstrukcí na chování nátěrových povlaků“ končím. Další ponechávám na osobním studiu čtenáře.
JAROSLAV SIGMUND
foto archiv autora
Literatura:
ČSN EN ISO 12944-3 Nátěrové hmoty – Protikorozní ochrana ocelových konstrukcí ochrannými nátěrovými systémy – Část 3: Navrhování
Ing. Jaroslav Sigmund (*1948)
vystudoval VŠCHT, od roku 1995 pracoval postupně v mostárně a v těžké mechanice Vítkovice, Frýdek-Místek a Ostrava, od roku 2009 do odchodu z aktivní činnosti v roce 2010 u Mott MacDonald Praha. Ve všech pozicích se věnoval povrchovým úpravám kovů technologiemi mechanickými, chemickými a elektrochemickými a protikorozním ochranám ocelových konstrukcí, ocelových mostů a jiných. Mimo to působil a působí v oboru povrchových úprav a protikorozních ochran i jako odborný expert, konzultant a poradce.
