Předhřev (preheat) a dohřev (postheat) jsou klíčové technologické kroky v procesu svařování, které významně ovlivňují kvalitu svaru, mikrostrukturu základního materiálu i životnost svařovaného spoje. Jejich správné použití snižuje riziko vzniku trhlin, deformací i vnitřního pnutí.
Co je preheat a proč se používá?
Preheat znamená ohřev základního materiálu před samotným svařováním. Cílem je snížit teplotní gradient mezi roztavenou svarovou lázní a okolním materiálem. Při rychlém ochlazení by mohlo dojít k:
-
vzniku vodíkových trhlin (zejména u nelegovaných a nízkolegovaných ocelí),
-
vzniku tvrdé martenzitické struktury v tepelně ovlivněné oblasti (TOO),
-
vysokému vnitřnímu napětí ve spoji,
-
nebo k deformacím a prasklinám po vychladnutí svaru.
Doporučené teploty předehřevu se řídí typem základního materiálu, tloušťkou materiálu, druhem přídavného materiálu a podmínkami svařování. Například:
-
U uhlíkových ocelí (např. S355): 100–150 °C
-
U vysokopevnostních nízkolegovaných ocelí: 150–250 °C
-
U litiny nebo vysokopevnostních odlitků: i více než 300 °C
Kdy a proč použít postheat
Postheat je dohřev po dokončení svaru, jehož cílem je:
-
uvolnění vnitřního pnutí,
-
zpomalení chladnutí (hlavně u citlivých slitin),
-
odstranění vodíku difuzí ven ze svaru (tzv. hydrogen bake-out),
-
stabilizace mikrostruktury v TOO.
Postheat se často používá u nízkolegovaných ocelí s vyšším obsahem uhlíku, případně u materiálů náchylných na tvrdé a křehké struktury. Například u ocelí typu P91 nebo Cr-Mo-V ocelí (např. pro tlakové nádoby) je postheat důležitou součástí technologie svařování.
Typy obkladů a způsoby předehřevu
Pro zajištění rovnoměrného a efektivního předehřevu se používají různé druhy teplonosných obkladů a ohřevných systémů:
-
Indukční ohřev – přesný a rychlý způsob, využívá elektromagnetickou indukci.
-
Odporový ohřev – topné pásy nebo deky, vhodné pro rovnoměrné ohřátí větších ploch.
-
Plamenový ohřev (autogen) – flexibilní metoda, ale hůře se kontroluje teplota a rovnoměrnost.
-
Infračervené ohřevy – využívají IR záření, často u tenkých materiálů nebo v uzavřených prostorech.
Materiály obkladů musejí být nehořlavé, teplotně odolné a mít dobrou tepelnou vodivost. Obvyklé jsou např. keramická vlákna, vermikulitové panely nebo nerezové fólie.
Příklady použití v praxi
1. Svařování potrubních systémů
U vysokotlakých parních potrubí z Cr-Mo ocelí (např. 13CrMo4-5) je předehřev a následný dohřev naprosto nezbytný. Předhřev bývá v rozmezí 200–300 °C, postheat dosahuje až 600–650 °C. Cílem je zabránit tvrdnutí TOO a rozvoji trhlin po několika cyklech zatížení.
2. Svařování litiny
Litina (zejména šedá nebo tvárná) je extrémně citlivá na rychlé změny teploty. Předehřev na 300–600 °C a pomalé ochlazování (často v písku nebo peci) je klíčové pro zamezení prasklin. Postheat není vždy nutný, ale může pomoci k odstranění zbytkového napětí.
3. Opravy strojních součástí
U navařování opotřebovaných částí strojů (např. hřídelí, ozubených kol) bývá předehřev důležitý pro omezení vnitřních napětí a pro lepší navázání vrstvy navařovaného kovu. Bez předehřevu často dochází k odlupování vrstvy nebo ke vzniku trhlin.
Dopad na mikrostrukturu a mechanické vlastnosti
Správně provedený preheat a postheat výrazně ovlivňují mikrostrukturu v oblasti svaru i tepelně ovlivněné oblasti:
-
Snížení tvrdosti v TOO – přechodné oblasti nejsou tak křehké.
-
Zvýšení houževnatosti svaru – díky omezení rychlého ochlazení.
-
Menší zbytkové pnutí – svar si "sedne" do struktury základního materiálu.
-
Zvýšení únavové životnosti spoje – důležité pro konstrukce pod cyklickým zatížením.
Naopak nedodržení předepsaných teplot může vést k degradaci vlastností, zejména u legovaných a tepelně zpracovaných ocelí.
Doporučení a kontrola teploty
Teplota preheatu i postheatu se měří pomocí:
-
kontaktních teploměrů (bimetalové, dotykové),
-
teplotních kříd (Tempilstik),
-
IR teploměrů (přesné měření bez kontaktu).
Je důležité teplotu měřit nejen povrchově, ale i uvnitř silnějších materiálů (pokud to technologie dovoluje), aby byl ohřev rovnoměrný. Nezapomínejte na izolaci ohřátých částí mezi jednotlivými svary – teplota musí být udržována.
Preheat a postheat nejsou zbytečné technologické kroky – naopak, jejich správné použití je často podmínkou úspěšného svařování, zejména u náročnějších materiálů a konstrukcí. Předehřev snižuje riziko trhlin, dohřev stabilizuje mikrostrukturu a pomáhá odvést vodík ze svaru. V praxi je klíčové volit vhodný způsob ohřevu, pečlivě řídit teploty a přizpůsobit technologii konkrétnímu materiálu a typu spoje.
Potřebujete poradit s výběrem správné technologie nebo ohřevného systému? Kontaktujte náš tým odborníků – rádi vám pomůžeme s optimalizací vašeho svařovacího procesu.