Naprawa pęknięć metodą napawania – jak kontrola naprężeń decyduje o trwałości
Pęknięcie w elemencie stalowym lub żeliwnym jest jedną z najbardziej podstępnych form uszkodzenia — często niewidoczne w początkowej fazie, a jednak inicjujące dalszą degradację materiału. W praktyce serwisowej DEZETA zauważono, że w wielu przypadkach samo wypełnienie szczeliny materiałem napawanym nie zapewnia długotrwałej naprawy. Kluczowe znaczenie ma sposób, w jaki rozkładają się naprężenia w materiale po zakończeniu procesu napawania — szczególnie w strefie wpływu ciepła (SWC), gdzie dochodzi do największych zmian strukturalnych.
Marcin Bielecki
10/20/20252 min read
Podczas napawania na gorąco w materiale występują gradienty temperatury rzędu kilkuset stopni, co powoduje nierównomierne rozszerzanie i kurczenie się metalu. W efekcie powstają naprężenia własne, które – jeśli nie są kontrolowane – mogą prowadzić do mikropęknięć, zwłaszcza w kierunku prostopadłym do osi ściegu. Szczególnie istotne jest to w przypadku stali wysokowęglowych, żeliwa sferoidalnego oraz stopów o podwyższonej twardości, w których różnice współczynników rozszerzalności cieplnej pomiędzy materiałem rodzimym a napoiną są znaczne.
W praktyce warsztatowej DEZETA stosuje się techniki prowadzenia ściegu napawanego w sposób naprzemienny, od środka pęknięcia ku jego końcom, co pozwala równoważyć skurcz i ograniczać koncentrację naprężeń w osi uszkodzenia. Dodatkowo, kontrola temperatury międzyściegowej – utrzymywana w zakresie zalecanym przez producenta materiału dodatkowego – stabilizuje strukturę austenityczno-ferrytyczną i zapobiega powstawaniu twardych, kruchych faz w SWC. W przypadku elementów grubościennych lub o dużej masie cieplnej, wprowadza się również lokalne podgrzewanie przedprocesowe (150–300°C) oraz powolne chłodzenie po napawaniu, co redukuje gradienty termiczne i minimalizuje ryzyko odkształceń.
Zauważono, że właściwe dopasowanie materiału napawania – szczególnie pod względem współczynnika rozszerzalności cieplnej i modułu sprężystości – ma równie istotne znaczenie jak sama technika spawania. Przykładowo, zastosowanie stopów niklowych lub Fe–Ni w naprawie żeliwa eliminuje ryzyko wtórnych pęknięć dzięki większej plastyczności i zdolności kompensacji naprężeń skurczowych.
Po wykonaniu naprawy, kontrola jakości metodami nieniszczącymi (VT, PT, UT) stanowi konieczny etap potwierdzający stabilność struktury. Badania penetracyjne pozwalają ujawnić mikropęknięcia w strefie napoiny, natomiast ultradźwiękowe — ocenić ciągłość i brak nieciągłości wewnętrznych. Regularne wykonywanie takich badań w cyklach przeglądowych jest kluczowe dla potwierdzenia skuteczności naprawy i eliminacji ryzyka powrotu defektu.
W praktyce warsztatów regeneracyjnych DEZETA uzyskano obserwacyjnie redukcję występowania wtórnych pęknięć nawet o 60% w przypadkach, gdy stosowano kontrolowane sekwencje ściegów i dobór materiału o zbliżonych właściwościach fizycznych. Oznacza to, że trwałość naprawy jest w większym stopniu wynikiem zarządzania naprężeniami niż samej techniki spawania. Dobrze zaplanowany proces napawania, oparty na analizie kierunków naprężeń, doborze parametrów cieplnych i kontroli jakości, decyduje o realnej żywotności elementu po regeneracji. |
[1] Welding Journal, vol. 102, issue 7, 2024
[2] EN ISO 17663:2022 – Welding — Quality requirements for heat treatment of welded joints
[3] Materiały techniczne DEZETA – praktyka regeneracji elementów napawanych
[4] MGB Group – karta techniczna elektrody niklowej NiFe-CI do napraw żeliwa |