EVOLUTIA STRUCTURILOR DE PODURI METALICE SUDATE

Primele poduri de cale ferata si de sosea au fost executate cu nituri; incepand cu deceniul al doilea al secolului trecut sudura s-a impus ca mijloc de imbinare si la poduri. O serie de accidente au condus la necesitatea unor analize detaliate a comportarii imbinarilor sudate solicitate la incarcari mobile. In lucrare se prezinta evolutia conceptiei de realizare a imbinarilor sudate la poduri.

Constructia podurilor a reprezentat de-a lungul veacurilor un element de referinta in istoria dezvoltarii societatii, a nivelului de cultura, civilizatie si bunastare a unei natiuni. Multe din aceste lucrari au fost nu numai culmi ale unei tehnici desavarsite, ci si monumente de arta; unele s-au pastrat pana in zilele noastre.

Dezvoltarea cailor de comunicatii, intrinsec legata de evolutia mijloacelor de transport, de la postalion la automobilele si locomotivele de astazi, a condus la realizarea unor constructii grandioase, intr-o diversitate de solutii tehnice, materiale utilizate si parametri caracteristici.

De la sfarsitul secolului al XVIII-lea si indeosebi din a doua jumatate a secolului al XIX-lea metalul incepe sa inlocuiasca, din ce in ce mai mult, lemnul si piatra de constructie, evidentiindu-se ca un material cu posibilitati nebanuite in constructia de poduri.

Primul pod metalic cunoscut, se pare in functiune si astazi, a fost realizat in anul 1706 in China, avand cca. 100 m deschidere, fiind alcatuit din noua lanturi cu zale de fier, din bare sudate la foc de mangal prin ciocanire. Fierul, mai corect spus, fonta, se obtinea prin topirea minereurilor de fier cu ajutorul carbunelui, in instalatii din ce in ce mai perfectionate, in cuptoare inalte (furnale) incarcate pe la partea superioara si cu insuflare de aer prin guri speciale amplasate la partea inferioara.

Revolutia industriala, inceputa in secolul al XVIII-lea, a condus la cresterea intensiva a productiei de metal si la perfectionarea metodelor de elaborare. Daca in anul 1740 se produceau abia 17 400 tone de fonta, in 1834 se ajunsese la 700 000 tone, iar in 1876 la cea. 6 milioane tone.

Podurile din fonta, in special cele in arc, permiteau sa se acopere deschideri destul de mari (podul Southwark peste Tamisa, construit intre anii 1815-1819, avea trei deschideri de 63,8+73,0+63,8 m) cu inaltimi de constructie relativ mici. Podurile din fonta n-au dat insa rezultatele scontate deoarece utilizarea acestui material necesita lucrari complicate si un cost ridicat. In plus, fonta era si casanta, cu rezistente mici la intindere, producandu-se multe accidente, ceea ce a facut ca dupa o perioada sa fie interzisa la constructia podurilor.

Aparitia fierului pudlat la sfarsitul secolului al XVIII-lea (1784) si ulterior a otelurilor de convertizor (Bessemer in 1856 si Thomas in 1880) face ca podurile metalice sa atinga deschideri din ce in ce mai mari si chiar recorduri, asa cum sunt podurile de cale ferata dubla. Firth of Forth (1890) in Scotia, cu doua deschideri de 521 m si Quebec (1917) cu deschiderea centrala de 548 m.

Podul Firth of Forth

Un mod inovator de a ilustra principiul Cantilever care sta la baza construirii podului Firth of Forth

Podul Quebec

Are o lungime totala de 987 m, o latime de 29 m si o inaltime de 104 m si dispune de 3 benzi rutiere, 1 linie feroviara si 1 ruta pietonala.

In tara noastra, primele poduri de fonta se construiesc in deceniul patru al secolului trecut in Banat (Ia Lugoj, cu deschiderea de 18,5 m si la Mehadia cu deschiderea de 41,0 m), apoi apar, la caile ferate, podurile din fier pudlat, ca cel de peste Siret, la Bucecea, in 1871, cu deschiderea de 72,5 m si podul peste Olt, la Slatina (45,5 + 5 x 57,3 + 45,5 m), in 1875.

Podul de la Mehadia, pe DN6, construit in 1910, cu bolta de zidarie, cu o singura deschidere, este cel mai vechi pod in functiune din Timisoara.

Podul de fier din Lugoj :

Defectele cunoscute ale tehnologiei de pudlare, prin care se realizeaza un otel cu fiabilitate scazuta, agravata de fenomenul de oboseala in conditiile sarcinilor dinamice repetate, au facut ca tablierele mari, realizate din otel pudlat, sa fie supuse unei urmariri atente si, cu foarte putine exceptii, sa fie inlocuite pe masura aparitiei unor fisuri sau rupturi periculoase.

Dupa realizarea cu succes a podurilor dunarene intre anii 1890-1895 constructorii de poduri de cale ferata s-au orientat cu curaj spre folosirea otelului moale la executia tablierelor metalice, renuntand complet la otelul pudlat. Avand lungimea totala de 4080 m si deschiderea maxima de 190 m complexul de poduri din zona Fetesti - Cernavoda de pe magistrala feroviara Bucuresti - Constanta (podul peste bratul Borcea de 970 m, viaductul Ezer de 1460 m si podul peste Dunarea Veche la Cernavoda de 1.650 m lungime), construite sub directa coordonare a inginerului Anghel Saligny, a reprezentat pentru acea data unul din cele mai mari obiective cu lucrari de arta din Europa. Erau constructii nituite, din table groase de 8 la 20 mm si profile laminate din otel moale de tip OL 37.

Podul Anghel Saligny :

Podul Regele Carol I (redenumit mai apoi Podul Anghel Saligny, pentru a-l onora pe Anghel Saligny, proiectantul si executantul podului) a fost construit intre 1890 si 1895 pentru a asigura legatura feroviara intre Bucuresti si Constanta.

Primul tronson al caii ferate spre litoralul Marii Negre a fost cel dintre Constanta si Cernavoda, realizat in 1860, inainte ca Dobrogea sa fie cedata Romaniei. Dupa razboiul de independenta si alipirea Dobrogei, in 1879 a inceput constructia tronsonului Bucuresti-Ciulnita-Fetesti. Legatura celor 2 tronsoane necesita realizarea unor poduri peste Dunare si Bratul Borcea.

Initial guvernul roman a initiat doua concursuri internationale pentru proiectarea si executarea podurilor. Suprastructura podului de peste Dunare a fost proiectata de Gustave Eiffel a carui firma de antrepriza executase recent, sub coordonarea inginerului Emile Nouguier podurile metalice ale caii ferate Ploiesti-Predeal. Neajungandu-se insa la un acord guvernul roman a intrerupt tratativele cu firme de antrepriza a lui Gustave Eiffel si a incredintat proiectarea si realizarea podurilor Directiei Generale a Cailor Ferate Romane.

Aceste tratative au dus totusi la legenda ca suprastructura metalica a podului peste Dunare, executata in Franta a fost utilizata pentru podul Faidherbe executat in aceeasi perioada. Desi analize recente efectuate de specialisti francezi au demonstrat ca aceasta legenda este falsa, ea este periodic reprodusa in ghidurile si relatarile turistice despre Senegal.

Legatura feroviara dintre Fetesti si Cernavoda are o lungime de 21 km. si cuprinde podurile peste Dunare si peste Bratul Borcea. Inceperea lucrarilor de executie a avut loc la 26 noiembrie 1890 in prezenta regelui Carol I.Colectivul de proiectare si de executie a fost condus de ing,Anghel Saligny.

Intreaga linie ferata, inclusiv podurile, au fost executate cu cale simpla.

Podul de peste Dunare are o deschidere centrala de 190 metri si alte 4 deschideri de 140 metri, alaturi de un viaduct cu 15 deschideri de 60 metri. Podul se afla la 30 m. peste nivelul apelor mari ale Dunarii pentru a permite trecerea vaselor cu cele mai mari catarge. Podul peste Borcea cuprinde 3 deschideri de cate 140 metri si un viaduct cu 11 deschideri a 50 metri. In Insula Borcea, care in acea vreme constituia o balta, pe care o traversa un tronson de 14 km al caii ferate, s-a mai realizat un viaduct de 34 deschideri a 42 metri.

Cu rampele de acces, cei 4087 metri de poduri formau, la acea vreme, cel mai lung complex de poduri construit in Romania si al treilea ca lungime din lume. Deschiderea centrala de 190 m. era cea mai mare din Europa continentala. Costul total al tronsonului de linie ferata Fetesti-Cernavoda, inclusiv liniile de cale ferata si statiile a fost de 35 milioane lei aur.

Podul a fost inaugurat la 14/26 septembrie 1895 in cadrul unor mari festivitati la care a participat regele Carol I.

Dupa ce s-a batut ultimul nit, un nit de argint, s-a zidit documentul inaugurarii si s-a celebrat serviciul religios. Un prim convoi de incercare, format din 15 locomotive grele a trecut peste pod, cu o viteza de 60 km/h., urmat de un al doilea tren rezervat oaspetilor cu o viteza de 80 km/h. In acest timp, Anghel Saligny a stat sub pod, intr-o salupa, alaturi de sefii echipelor de muncitori care lucrasera la executia podului.

Podul a fost folosit timp de aproape un secol pana in 1987 cand un nou pod a fost construit, alaturi de cel vechi care a fost dezafectat. De asemenea, in paralel cu podul de cale ferata a fost realizat un pod rutier.

Dupa primul razboi mondial, constructiile de poduri metalice capata valente noi, odata cu perfectionarea elaborarii, cu diversificarea marcilor de oteluri, a aprofundarii, dezvoltarii si fundamentarii metodelor de calcul ale structurilor, a cunoasterii modului de comportare a constructiilor din otel, sub actiunea sarcinilor fundamentale si accidentale. Astfel, sunt construite celebrele poduri suspendate Washington (1067 m) si Kill van Kull (504 m), la New-York, in 1931, Golden Gate (1282 m), la San Francisco, in 1936 etc.

Podul suspendat Kill van Kull :

Podul Golden Gate:

Podul Golden Gate,situat in California a fost inaugurat pe 27 mai 1937.In prima zi de functionare, podul a fost deschis numai pietonilor,in acea zi (numita Ziua Pietonilor) podul a fost traversat de 200000 de persoane.Cu o deschidere de 1282 m, Golden Gate leaga San Francisco de Sausalito.Podul, care are o lungime totala de 2737m, a devenit celebru prin faptul ca a fost prima constructie uriasa suspendata la peste 150 m deasupra nivelului apei, fiind in acelasi timp un simbol marcant al orasului San Francisco,fiind adesea identificat cu spiritul liberal al acestui influent oras californian.

Primele planuri de a lega printr-un pod cele 2 maluri ale stramtorii Golden Gate dateaza din anul 1871, multi specialisti avand indoieli cu privire la posibilitatea finantarii acestui proiect.In anul 1920 s-au reinoit pregatirile de realizare a proiectului, cu toate obiectiile si actiunile de boicotare a proprietarilor de vapoare, acaror vase traversau stramtoarea.Perioada de constructie a podului a durat intre data de 5 ianuarie 1933 pana la data de 27 mai 1937 sub conducerea inginerului sef Joseph B.Strauss. Este interesant ca acest pod controversat a necesitat '200 de milioane de cuvinte pentru a convinge populatia de necesitatea existentei sale si numai 4 ani si 35000 de dolari pentru construirea lui'.

In timpul de constructie a podului au fost 14 accidente mortale.Realizarea constructiei podului a necesitat realizari tehnice deosebite, fiind pentru o buna perioada de timp podul suspendat cel mai lung(2332m) din lume. Stalpul de sustinere cel mai inalt are 227 m, iar grosimea cablului este de 92 cm. Podul cantareste 887000 de tone,fiind folosite la constructie 600000 de nituri. A fost in intregime construit din donatii intr-o perioada de timp cand Statele Unite se gaseau dupa Marea Recesiune Economica.

Podul Golden Gate serveste ca legatura de transport vitala pentru Autostrada 101,aceasta face legatura intre orasul San Francisco si Marin County.Podul dispune de 6 benzi de circulatie care au o lungime totala de 2736m. Din motive de siguranta,viteza maxima admisa pe pod este de 73 km/h.Podul dispune de un sistem de monitorizare in timp real al traficului, ceea ce permite reconfigurarea benzilor de circulatie in functie de numarul si directia de deplasare a masinilor.Astfel, dimineata sunt 4 benzi spre sud si 2 spre nord,iar dupa-amiaza si in zilele libere, sunt cate 3 pe fiecare sens. Traficul pietonilor si biciclistilor este permis numi pe trotuare si numai pe timpul zilei.

Podul a fost inchis din cauza vantului puternic de 5 ori: 1951, 1982, 1983, 1996, si 2005. Vanturile puternice din 1982 au fost indeajuns de puternice sa provoace o miscare vizibila a podului.

Constructia podului Golden Gate a durat mai mult de 4 ani.

Aparitia si dezvoltarea sudurii precum si avantajele economice la care conduc imbinarile sudate, prin reducerea manoperei si a materialului metalic, au impus in atentia constructorilor aceasta noua tehnologie de asamblare a structurilor.

Figura 1. Cedarea Podului de sosea Hasselt, Belgia

La inceput, s-a utilizat acelasi otel moale si aceleasi tipuri de imbinari si detalii constructive ca la podurile metalice nituite, fara a fi sesizata necesitatea obtinerii unor oteluri cu caracteristici speciale de sudabililate si folosirea unor solutii constructive specifice.

Primele rezultate practice au fost insa dezavantajoase. Seria accidentelor incepe in anul 1938. Se prabuseste un tablier al viaductului Rüdersdorf (figura 2), unul din cele 150 de poduri sudate cu inima plina, construite intre anii 1931 - 1937 in Germania. Cauza accidentului a fost fisurarea uneia din talpile inferioare ale grinzii principale. La doua luni dupa acest eveniment cedeaza podul Hasselt (figura 1), cu deschiderea de 74 m integral sudat, cu structura din grinzi tip Vierendel. Construit din otel belgian cu rezistenta de rupere de 42 - 45 kg/mm², tablierul a cedat datorita ruperii platbandei inferioare, care avea o grosime de 55 mm, mult prea mare pentru a se putea asigura la acea data, un otel omogen.

Dupa doi ani, mai cad doua poduri din aceeasi serie (podul Herenthals - Oolen cu deschiderea de 61 m si podul Kavlille de 48,75 m) ceea ce face ca in Germania sa se suspende executia podurilor sudate. Cercetarile efectuate in acea perioada, continuate si dupa razboi, au condus la urmatoarele concluzii:

ruperile s-au produs datorita faptului ca materialul devine casant in zona de influenta termica;

sudura nu este contraindicata la poduri, dar este necesar un otel cu caracteristici optime de sudabilitate;

cusaturile sudate trebuie sa fie riguros executate si controlate;

este necesar sa se adopte sisteme constructive corespunzatoare, sa se evite concentratorii si schimbarile bruste de sectiune;

elaborarea unor noi calitati de oteluri sudabile, calmate, cu granulatie fina, limitand continutul de carbon Ia maximum 0,22% si de mangan intre 0,75-1,70%.

Tehnologia de sudare imbunatatita precum si noile marci de oteluri sudabile au impulsionat aparitia unor noi tipuri de structuri de poduri metalice, cu forme constructive specifice asamblarilor prin sudura, asa cum sunt grinzile casetate, placile ortotrope etc. Dupa 1955, podurile metalice sudate depasesc faza experimentala

La noi in tara primul tablier metalic sudat s-a executat la Resita, in anul 1931, pentru un pod de sosea, peste Birzava, cu 31,42 m deschidere. Ulterior, in 1937, tot la Resita, se construieste un al doilea pod sudat, in arc cu grinda de rigiditate de 43 m.

La calea ferata, sudura se introduce ceva mai tarziu, executandu-se tabliere pentru poduri pe linii secundare, prin combinarea imbinarilor sudate la uzina cu asamblarile nituite pe santier. In 1961 se realizeaza primele tabliere sudate din grinzi cu inima plina, cale sus, de 5 m deschidere. In 1964 se executa podul peste Olt, la Slatioara, din doua deschideri de 56,20 m grinzi cu zabrele, cale jos [l].

Figura 2. Podul de autostrada Rüdersdorf - influenta rigidizarilor verticale sudate de inima

In 1971 se construieste noul pod peste Siret la Barbosi avand patru tabliere metalice sudate de 64,20 m si doua grinzi cu zabrele, cale jos, montate pe firul unu de circulatie. Primul tablier de cale ferata dubla se realizeaza in 1974 si are 54 m deschidere.

In aceasta perioada, executia tablierelor metalice sudate se generalizeaza astfel ca, intre anii 1960 - 1980, se construiesc peste 750 de bucati.

La inceput, tablierele s-au executat dintr-un otel special elaborat de CS Resita, de tip M.16 K, care s-a folosit pana in anul 1969, cand a intrat in vigoare standardul pentru oteluri de constructii STAS 500-69, podurile realizandu-se din otel de marca OL 37.4 K.

In anul 1973 se executa si primul tablier sudat din OL 52.4 K, din grinzi cu inima plina, cale sus, de 13,0 m deschidere.

Primele tabliere metalice sudate si asamblate cu suruburi de inalta rezistenta pretensionate, pentru poduri de cale ferata, se gasesc, incepand din 1966, la podul peste Siret de la Buhaesti - Roman, realizat din grinzi cu zabrele, cale jos, de 31,1 m deschidere.

Primul tablier metalic integral sudat, din grinzi cu inima plina, cu placa ortotropa este realizat in anul 1965 pentru podul de sosea peste Olt, la Ciineni, si acopera trei deschideri de 37 + 45,90 + 37,70 m. Executat din otel calmat de marca 38 de catre uzinele ICM Bocsa, tablierul podului de la Ciineni a fost un precursor al podului peste Dunare, de la Giurgeni - Vadu Oii, experimentandu-se astfel solutia constructiva si tehnologiile de sudare.

Podul de la Giurgeni - Vadu Oii, realizat intre 1966 - 1970, are 720 m lungime in zona albiei minore si o deschidere maxima de 160 m. Tablierul este o grinda continua, casetata, tip placa ortotropa, alcatuita din table grose de otel de marca 52, slab aliat cu vanadiu.

Figura 3. Tabliere metalice sudate

Dupa 1970, constructia de tabliere metalice sudate se generalizeaza (figura 3). Pentru podurile de cale ferata sudura se limiteaza numai la realizarea in uzina a pieselor, elementelor si sub ansamblurilor din table groase de otel asamblate exclusiv pe santier prin nituire sau suruburi de inalta rezistenta pretensionate, ajungandu-se pana la deschideri de 64 m (podul peste Siret la Barbosi). In acelasi timp, pentru podurile cu deschideri mici si mijlocii, se adopta solutii constructive noi: structuri casetate inchise, in forma de T sau casete deschise cu pereti inclinati (figura 4).

Figura 4. Cordoane de sudura

In perioada 1978 - 1988 s-a construit un numar impresionant de poduri de mari deschideri, asa cum sunt cele peste canalul Dunare - Marea Neagra sau noile poduri dunarene din zona Fetesti - Cernavoda (figura 5).

Figura 5. Poduri de cale ferata dubla peste canalul Dunare - Marea Neagra

In general, sunt poduri de cale ferata dubla sau poduri combinate, de cale ferata si sosea, cu deschideri cuprinse intre 80-190 m, concepute ca sisteme spatiale din bare metalice, insumand peste 50.000 tone de constructii din table groase de otel.

Solutiile constructive sunt, in principiu, structuri casetate sudate, executate din table de 10 - 50 mm grosime, din otel de tip OL 52, asamblate pe santier, prin sudura. pentru platelajele rutiere si cu nituri sau suruburi pretensionate pentru celelalte elemente.

Verificarea calitatii tablelor si a imbinarilor sudate pentru aceste lucrari de importanta deosebita a impus un volum imens de lucrari de control nedistructiv.

Comportarea in exploatare a tablierelor metalice sudate

Asa cum s-a mentionat in capitolul precedent constructiile de poduri metalice au capatat valente noi, odata cu imbunatatirea calitatii otelurilor, cu aparitia si dezvoltarea structurilor sudate. Au aparut solutii constructive noi, economice, noi tipuri de structuri si de subansambluri prefabricate integral in uzina, care maresc gradul de industrializare al tablierelor metalice de poduri si cresc productivitatea muncii.

In acelasi timp insa structurile moderne sudate impun si o concepere judicioasa a detaliilor constructive, o alegere optima a otelurilor si a materialelor de sudare, o executie corecta, perfectionarea tehnologiilor de sudare, controlul riguros al calitatii materialelor, pieselor si subansamblurilor pe fluxul de fabricatie.

In cazul podurilor, solicitarile complexe date de convoaiele mobile feroviare si rutiere, cu viteze, pozitii si intensitati variabile in timp in elementele structurale de ansamblu si, in special, in elementele direct incarcate, impun ca acestea sa aiba asigurata o anumita capacitate de rezistenta la oboseala.

Comportamentul la oboseala al elementelor structurale este insa determinat de un mare numar de parametri care sunt in functie nu numai de solutia constructiva ci si de calitatea materialelor si a executiei.

Fenomenul de oboseala este cu atat mai acut cu cat constructiile sunt alcatuite din subansambluri si piese sudate [2].

Dintre factorii care influenteaza comportarea la oboseala a structurilor sudate de poduri, un rol determinant il au calitatea materialelor de baza si de adaos, precum si calitatea executiei cusaturilor sudate. Micile discontinuitati din imbinarile sudate, care includ puncte corodate, zgarieturi ale suprafetei, santuri de polizare, fisuri si defecte la sudare (porozitate, crestaturi, cratere neumplute, incluziuni de zgura, lipsa de patrundere si fuziune) determina in general, localizarea exacta a ruperii prin oboseala, iar forma si dimensiunile lor pot reduce durata de viata a elementelor structurale.

In cursul ultimelor doua decenii, a putut fi observat un numar destul de important de defecte locale, in anumite elemente ale nodurilor sudate. Datorita propagarii fisurilor de oboseala, defectele au condus, in numeroase cazuri, la ruperi fragile.

Cele mai multe fisuri rezulta dintr-o distorsiune in afara planului inimii, datorita unei mici dezaxari existente intre inima grinzii si cusatura sudata. Cand se produce o fisura prin distorsiune la un pod, rezulta frecvent ca un mare numar de fisuri se declanseaza aproape simultan in structura supusa la tensiuni ciclice foarte ridicate, in timp ce un numar relativ redus de cicluri este suficient pentru a provoca fisurarea.

In general, fisurile sunt dezvoltate in planuri paralele tensiunilor de exploatare si nu pun sub semnul intrebarii functionabilitatea structurii, deoarece, fiind descoperite la timp, ele sunt reparate inainte ca propagarea fisurilor sa se faca perpendicular pe directia efortului si sa produca ruperea.

A doua categorie importanta de defecte, care apar in elementele structurale, sunt defectele si fisurile initiale. In numeroase cazuri, defectul rezulta dintr-o sudura incorect executata, inainte de a fi puse la punct metodele actuale de control nedistructiv. De asemenea, numeroase defecte apar si datorita aplicarii unor detalii constructive, necorespunzatoare din conceptie, avand o slaba rezistenta la oboseala sau facilitand aparitia unor amorse de fisura (figura 4).

Fisurile apar cu o frecventa mai mare, in special, la elementele direct incarcate, asa cum sunt lonjeroanele tablierelor metalice de cale ferata sau antretoazele, in zona de prindere la noduri pe talpa inferioara.

Modificarea detaliilor constructive a imbunatatit, in mare masura, comportarea in exploatare a acestor elemente de constructie.

Fisuri mai apar si la grinzile principale cu inima plina pe reazeme, in cazul cand rigidizarile verticale nu sunt realizate corespunzator din punct de vedere al cusaturilor sudate si al pasuirii pe talpa inferioara.

Colapsul unor grinzi de 30 m lungime, prin rupere fragila la cca. 5 m de reazem in dreptul intreruperii unei platbande de acoperire la talpa intinsa, a relevat, in afara executiei slabe a cusaturilor sudate (preincalzire insuficienta, amorse de fisuri, control neadecvat) o calitate necorespunzatoare a otelului si o alcatuire defectuasa (intreruperea platbandei intr-o zona de eforturi mari) [3].

Figura 6. Geometria structurii si a detaliilor

Materiale folosite la executia tablierelor metalice sudate

Otelurile pentru structurile sudate de poduri se aleg din categoria celor de uz general pentru constructii STAS 500-80. Pentru clementele principale ale podurilor metalice se folosesc table groase de otel ale caror conditii tehnice de livrare sunt precizate de STAS 12187-88. Fata de otelurile de uz general, in standardul 12187-88 sunt indicate doua marci de oteluri, OL 37 EP si OL 52 EP, avand compozitia chimica si caracteristicile mecanice si tehnologice imbunatatite, in sensul cresterii proprietatilor de sudabilitate a materialului.

Imbunatatirile se refera, in principal, la limitarea continutului de sulf, pe produs, la 0,030% pentru OL 37 EP si la 0,020% pentru OL 52 EP, fata de 0,045% din STAS 500-80. Marca de otel OL 37 EP se dezoxideaza cu siliciu si aluminiu, iar cea de otel OL 52 EP cu siliciu, aluminiu si titan.

Pentru diminuarea fenomenului de destramare lamelara, tablele din OL 52 EP, cu grosimea de peste 20 mm, folosite la elemente solicitate pe directia grosimii trebuie sa satisfaca si conditiile clasei de calitate Z. 15, conform STAS 11417-86.

De asemenea, pentru tablele din marea OL 52 EP se garanteaza valoarea carbonului echivalent calculat pe otel lichid.

Pentru cresterea omogenitatii materialului metalic, folosit la executia tablierelor de poduri, tablele se livreaza numai daca corespund unui sistem de control nedistructiv.

Daca nu se convine pentru alta metoda, tablele cu grosimi de 8 - 50 mm se controleaza ultrasonic pe un caroiaj de 200 x 200 mm conform STAS 8866-82. Tablele cu grosimi pana la 30 mm inclusiv, trebuie sa corespunda clasei de calitate M 2 S 2, iar cele cu grosimi peste 30 mm, clasei de calitate M 3 S 3. prevazute in prescriptiile tehnice (C.36, elaborate de ISCIR). Verificarea calitatii se face pe loturi din acelasi fel de produse laminate, provenite din aceeasi sarja de elaborare si din aceeasi clasa de calitate, marimea lotului fiind de maximum 15 tone.

In ceea ce priveste materialele de adaos, pentru sudarea manuala se folosesc electrozi SUPERBAZ, cu valoarea energiei de rupere KV la temperatura de -30°C garantata la minimum 41 J, si duritatea Vickers de maximum 350 KV (pentru OL 52).

Pentru sudarea automata se utilizeaza cuplul sarma S 10 Mn l Ni l si flux FC 40 3 S D, care asigura pentru metalul depus o valoare medie a energiei de rupere KV la - 40°C de 35 J si minima individuala de 24 J. Pe imbinarea sudata se garanteaza, de asemenea, o valoare minima a energiei de rupere KV la - 20°C la 35 J.

Se mai foloseste, in aceeasi combinatie, cu sarma S 10 Mn l Ni l si fluxul marca FB 20, care realizeaza aceleasi caracteristici mecanice pe imbinarea sudata.

In ultimii ani, la executia constructiilor metalice sudate, care folosesc table groase de otel, au aparut defecte care se datoreaza caracteristicilor mecanice reduse ale tablelor, perpendicular pe directia grosimii.

Aceste defecte au aparut si ca urmare a unor deficiente la sudare si s-au evidentiat la constructii de platforme marine de foraj, poduri, structuri inalte de otel pentru cladiri, nave, recipienti sub presiune etc.

In general, sunt cunoscute formele clasice de cedare a tablelor pe directia grosimii: o cascare la dublari (suprapuneri) sau segregari (discontinuitati in care sunt prezente siruri de incluziuni, continand preponderent oxizi de aluminiu si silicati complecsi).

La imbinarile sudate supuse unor tensiuni mari de contractie, perpendicular pe suprafata tablei, apar, de asemenea, fisuri esalonate sub forma de terase, sub cusaturile sudate.

Producatorii de otel cauta sa cerceteze problemele metalurgice, conditionate de calitatea materialelor, incercand sa obtina table de otel cu garantarea proprietatilor si pe directia grosimii. In acelasi timp, proiectantii cauta sa limiteze solicitarile pe directia grosimii prin masuri constructive, care tin si de tehnologia de executie.

De exemplu, frecventa fisurilor lamelare in table creste odata cu scaderea temperaturii de preincalzire, cu cresterea continutului de sulf si de hidrogen.

Se pare ca nu exista dependenta intre frecventa fisurilor si grosimea tablei de otel, acestea aparand si la table subtiri, de 10 si 12 mm.

Riscul aparitiei fisurilor lamelare depinde de forma, repartizarea si numarul incluziunilor metaloide si, mai cu seama, a incluziunilor sulfuroase. In blocul de fonta, otelul se prezinta omogen si izotrop in cea mai mare parte. Incluziunile metaloide insa , cuprinse in el (oxizi, silicati, sulfati) sunt aproximativ uniform repartizate si de forma sferica cu un diametru de ordinul a 1/100 mm. Prin procesul de laminare, care reduce omogenitatea si izotropia, incluziunile sulfatice si silicioase se lungesc paralel cu suprafata tablei, in forma de lentile, intr-o structura liniara, pe cand incluziunile oxidice, raman aproape sferice. Incluziunile alungite in baza efectului lor de crestere si impiedicare a contractiilor transversale, reduc valorile mecanice de calitate in directia grosimii tablei si, in special, gatuirea la rupere [4].

Pe de alta parte, materialul de baza si de adaos, (electrozi, flux) insuficient uscat, introduce mult hidrogen in materialul rezultat din sudura [5].

Initial, hidrogenul se afla intr-o stare atomica in care se poate difuza rapid (hidrogen defuzibil). Cand se intalnesc atomi de hidrogen in pori sau in incluziuni metaloide, se formeaza molecule de hidrogen. Acestea formeaza bule de gaz cu o presiune atat de ridicata incat otelul din apropiere se rupe (fisureaza), daca nu cedeaza

prin curgere plastica. Fisurile se formeaza mai ales in zona de influenta termica (ZIT) care reprezinta partea cea mai dura a imbinarii sudate. Desfasurarea acestor fisuri poate sa semene cu cea a rupturilor in forma de terase, cu care pot fi uneori confundate.

In acelasi timp, in ZIT, daca se produce o racire prea rapida, se formeaza o structura de calire, care se poate deforma foarte putin. La racire se suprapun tensiunile de racire si de transformare, datorita densitatilor diferite ale tipurilor de structuri (austenitica, ferita si martensita). Daca in ZIT apar tensiuni de intindere foarte mari, acestea pot da nastere la fisuri de calire. Remediul consta in limitarea continutului de carbon, un anumit procent de carbon echivalent si bineinteles preincalzirea imbinarilor sudate.

Pentru prevenirea si limitarea fisurilor de destramare laminara se au in vedere masuri metalurgice, constructive si de tehnica sudarii. Una din aceste masuri, cu aplicabilitate certa, este si controlul nedistrucliv al tablelor, indeosebi controlul ultrasonic[6].

Bibliografie

1. Iordanescu, D., Georgescu, C.: Constructii pentru transporturi, in Romania, monografie, CCCF, Bucuresti, 1986.

2. Hohne, K.I.: Proprietatile tablelor brute in directia grosimii si insemnatatea lor pentru constructii de otel sudate. In: Stahlbau, Germania, nr.3, 1976.

3. ESDEP - European Steel Design Education Programme: Structural Systems - Refurbishment, Lecture 16.5, Vol. 28 Londra - 1995.