Zavareni spoj
<s>Zavareni spoj predstavlja cjelinu ostvarenu zavarivanjem, koja obuhvaća skrutnuti dio metala šava stvoren taljenjem, te rubne dijelove zavarenih komada.</s><s>Šav je dio zavarenog spoja nastao taljenjem samo osnovnog metala ili taljenjem osnovnog metala i dodatnog materijala u jednom ili više prolaza.</s><s>Zavar je dio šava nastao u jednom prolazu zavarivanja.</s><s>Sloj čini jedan ili više zavara u dijelu šava.</s><s>U šavu koji se sastoji od više zavara razlikuju se korijeni zavar, zavari popune žlijeba, sljemeni ili pokrivni zavar, te ponekad i završni ili pokrivni korijeni zavar.</s><s>Korijeni zavar je zavar položen u korijenu žlijeba.</s><s>Završni ili pokrivni korijeni zavar je, također, korijeni zavar položen sa strane naličja šava, a obično nakon žlijebljenja korijenog zavara.</s><s>Zavari popune žlijeba polažu se nakon korijenog zavara i služe za ispunjavanje žlijeba, te formiranje šava.</s><s>Sljemeni ili pokrivni zavar je posljednji zavar u šavu na strani otvora žlijeba.</s>

<s>Na proces nastajanja, kao i na svojstva zavarenog spoja, utječu brojni čimbenici: količina i oblik prijenosa rastaljenog metala, sastojci i značajke dodatnog materijala, zaštita rastaljenog osnovnog i dodatnog metala, dovođenje i odvodenje topline, jakost struje i brzina zavarivanja, plinovi koji iz okolne atmosfere ulaze u rastaljeni metal, i drugo.</s><s>Kemijske reakcije rastaljenog metala s kisikom, vodikom i dušikom negativno utječu na mehanička i druga svojstva zavarenog spoja.</s><s>Homogenost se zavarenog spoja može bitno poremetiti pojavom mikro i makropukotina, te zbog raznih nemetalnih uključaka.</s>

<s>U odnosu na tvorbu zavarenog spoja, zavarivanje električnim lukom predstavlja jedan izuzetno složeni proces, s nizom uzajamnih utjecaja i osobitosti.</s><s>Značajan je utjecaj vrlo visokih temperatura i velike brzine zagrijavanja metala, čak i s preko 1000 °C/s.  Temperature dostižu do 3000 °C, pa i više.</s><s>Zagrijavanje uzrokuje promjene u metalurškoj strukturi zavarivanog metala i razne kemijske reakcije između rastaljenog metala, plinova iz okolne atmosfere i tekuće troske.</s><s>Zagrijavanjem metala dolazi do njegovog širenja, pa zatim tijekom hlađenja do stezanja i nastajanja plastičnih deformacija, uz pojavu znatnih zaostalih naprezanja u zavarenom spoju.</s><s>Mala količina rastaljenog metala, u odnosu na veliku masu zavarivanih dijelova, dovodi do snažnog odvodenja topline iz zone taljenja, uz brzine hladenja i preko 350 °C u minuti.</s><s>Stoga, pojedine se kemijske reakcije između rastaljenog metala i tekuće troske odvijaju u vrlo kratkom vremenskom rasponu i, vrlo često, ne uspijevaju se u potpunosti okončati.</s>

<s>Procesi kod nastajanja zavarenog spoja
Kod nastajanja zavarenog spoja djeluju različiti fizikalni, kemijski, metalurški i drugi procesi.</s><s>Ako je osnovni metal neke manje debljine, njegova je toplinska propusnost i apsorpcijska sposobnost mala, dok je za veće debljine veća.</s><s>Toplinu odvedenu u okolnu zonu zavarivanog metala potrebno je nadoknaditi na samom mjestu zavarivanja tj. u zoni taljenja metala, da bi se tako održavala odgovarajuća veličina kupke taline.</s><s>Vrlo visoke temperature procesa, ponekad i do 6000 °C, dovode do disocijacije ili raspadanja molekula plina kisika i dušika, te molekula vodene pare.</s><s>Nastali jednoatomni kisik, dušik i vodik intenzivno ulaze u rastaljeni metal.</s><s>Stoga, mora se osigurati odgovarajuća zaštita, kako električnog luka, tako i zone taljenja na mjestu zavarivanja.</s>

<s>Utjecaj kisika na zavareni spoj
Vrlo česti proces kod zavarivanja metala je oksidacija.</s><s>Kod zavarivanja čelika prvenstveno oksidira željezo, pa su mogući sljedeći procesi oksidacije:
2 Fe + O2 ˂=˃ 2 FeO;
Fe + O ˂=˃ FeO;
3 Fe + 2 O2 ˂=˃ Fe3O4;
4 Fe + 3 O2 ˂=˃ 2 Fe2O3.</s><s>U procesu oksidacije željeza aktivno sudjeluju i plin ugljikov dioksid (CO2) i vodena para (H2O), koji mogu ući u prostor električnog luka, pa tada imamo:
Fe + CO2 ˂=˃ FeO + CO; 
Fe + H2O ˂=˃ FeO + H2;
Dobiveni ugljikov monoksid (CO) je vrlo otrovan plin i tijekom zavarivanja potrebno je osigurati dobru isisnu ventilaciju.</s><s>Dvoatomna se molekula vodika H2 kod visokih temperatura zavarivanja dalje raspada i kao jednoatomni vodik intenzivno ulazi u reakcije s rastaljenim metalom.</s><s>Svako ulaženje kisika i vodika u zonu električnog luka i rastaljenog metala posebice je nepoželjno, te je to u praksi zavarivanja potrebno sprječavati.</s><s>Kisik oksidacijom metala snižava čvrstoću i udarnu žilavost.</s><s>Dušik će ulaskom u metal sniziti njegovu udarnu žilavost i rastezljivost, a nastajanje nitrida posebice povisuje tvrdoću.</s><s>Fe4N izlučuje se na granicama kristala, pa tako dolazi do prekida kontinuiteta između kristala, narušavanja homogenosti metala, porasta krhkosti, ubrzavanja procesa starenja, i dr. Da bi se omogućio izlazak plinova iz metala, ponekad je potrebno produžiti vrijeme hlađenja postupkom dogrijavanja zavarenog spoja.</s>

<s>Utjecaj vodika na zavareni spoj
Vodik svojim otapanjem u metalu zavara, najčešće uzrokuje pojavu pukotina i poroznosti.</s><s>Ukoliko ima otopljenog vodika u talini, koji nije uspio izaći dok je metal bio još u potpuno rastaljenom stanju, na površini skrutnutog metala zavara ostat će sitne pore (tzv. ‘’riblje oči’’).</s><s>U takvim je slučajevima nužno poduzeti mjere za smanjenje količine vodika, primjerice primjenom posebnih elektroda s bazičnom oblogom.</s><s>Približno kod 2500 °C maksimalna zasićenost čelika vodikom iznosi 43 cm3 u 100 grama metala (obujamski 100 g čelika predstavlja oko 13 cm3).</s><s>Povratkom u normalne temperaturne uvjete poraste parcijalni tlak vodika, čak i do 100 MPa (oko 1000 bara).</s><s>Takvi unutarnji tlakovi mogu dovesti do znatno povećane krhkosti i pucanja zavarenih spojeva.</s><s>Izvori vodika pri izvođenju zavarivanja mogu biti: vlažni okolni zrak, površina zavarivanih dijelova ili obloga elektrode ili prašak.</s>

<s>Zona taljenja
Pod djelovanjem intenzivnog dovođenja topline nastaje kupka potpuno rastaljenog metala, odnosno talina ili zona taljenja.</s><s>Hlađenjem taline započinje skrućivanje metala zavara i stvaranje prvih kristala na granici taljenja, odnosno na polurastaljenim kristalnim zrnima ili klicama kristalizacije (dendritima).</s><s>Proces kristalizacije može se odvijati brže ili sporije.</s><s>U slučaju bržeg odvijanja procesa i kraćeg ukupnog trajanja hlađenja, nastaju samo sitni kristali.</s><s>Kod sporijeg hladenja i dužeg trajanja hlađenja nastat će krupniji kristali.</s><s>Zbog svega navedenoga potrebno je ostvariti odgovarajuću zaštitu električnog luka i rastaljenog metala od ulaska plinova iz okolne atmosfere, i to korištenjem: suhih i kvalitetnih obloženih elektroda, čija će obloga stvarati zaštitne plinove i odgovarajuću trosku; praška za prekrivanje električnog luka, gdje prašak predstavlja izravnu zaštitu, te stvara zaštitne plinove i trosku; praškom punjenih žica; zaštitnih plinova kako čistih inertnih i aktivnih plinova, tako i njihovih mješavina.</s><s>Zaštitni plinovi sprječavaju ulazak kisika, dušika i vodika u zonu električnog luka.</s><s>Da bi se postigla zadovoljavajuća zaštita, plinski omotač mora biti što gušći, a gustoća će biti veća što je kraći električni luk.</s>

<s>Taljenjem vrha elektrode nastaju kapljice rastaljenog dodatnog metala, a izgaranjem obloge elektrode i dodatnih praškova nastaje tekuća troska i plinovi.</s><s>Tekuća troska obavija kapljice rastaljenog metala za vrijeme njihovog prolaza kroz zonu električnog luka sve do ulaska u samu talinu.</s>

<s>Struktura zavarenog spoja
U strukturi zavarenog spoja uobičajeno se mogu razlikovati sljedeće karakteristične zone: zona taljenja (ZT), zona utjecaja topline (ZUT), te zona nepromijenjenog osnovnog metala.</s>

<s>Zona taljenja
Zona taljenja (ZT) predstavlja dio zavarenog spoja određen granicama taljenja unutar kojih se je osnovni metal potpuno istalio, uz udjel rastaljenog dodatnog metala.</s><s>U zoni taljenja dostignu se vrlo visoke temperature, hlađenje metala najduže traje, a nastala metalurška struktura najviše ovisi o samom načinu izvodenja zavarivanja.</s><s>Strukturu u toj zoni čine, najčešće, krupna kristalna zrna, a u slučaju višeslojnog zavarivanja nastaje normalizirana sitnozrnata struktura.</s>

<s>Zona utjecaja topline 
Zona utjecaja topline (ZUT) nalazi se izvan granica taljenja u rubnim dijelovima osnovnog metala i predstavlja zonu u kojoj je, zbog utjecaja povišenih temperatura, došlo do značajnih strukturnih promjena osnovnog metala, a s time i do promjena u mehaničkim i drugim
svojstvima zavarenog spoja.</s><s>Kod zavarivanja čelika područje dostignutih temperatura kod kojih dolazi do izraženijih strukturnih promjena, tj. zona utjecaja topline (ZUT), uzima se u rasponu od 723 do 1523°C.</s>

<s>Unutar čitave zone utjecaja topline dolazi do različitih metalurških promjena i, sukladno njihovim osobitostima, mogu se razvrstati u slijedeća karakteristična područja:
 područje pregrijanja, koje se nalazi izravno uz granicu taljenja; uglavnom krupna zrna, smanjena elastičnost i udarna žilavost metala,
 područje normaliziranja, odnosno žarenja; sitnija zrna i poboljšana mehanička svojstva zavarivanog čelika,
 područje djelomičnog prekristaliziranja; mogu se pojaviti vrlo tvrda mjesta, kao i pogoršana mehanička svojstva.</s>

<s>Vrste zavarenih spojeva
Žlijeb čine obrađeni ili neobrađeni, najčešće, rubni dijelovi osnovnog metala, na mjestu pripremljenom za njihovo spajanje, odnosno izvodenje zavarivanja.</s><s>Oblik i dimenzije žlijeba mogu biti različiti, a odabir odgovarajućeg oblika žlijeba ovisit će o debljini materijala koje treba zavariti, primijenjenom postupku zavarivanja, položaju zavarivanja, vrsti i namjeni spoja, i drugo.</s><s>Iako se u praksi susreće i upotrebljava više različitih oblika žljebova, gotovo svi žljebovi imaju neke zajedničke elemente.</s>

<s>Priprema žljebova za zavarivanje može se izvoditi mehaničkom obradom ili rezanjem različitim postupcima.</s><s>Kod mehaničke obrade, priprema rubova izvodi se posebnim strojevima i prikladnim alatom, npr. noževima, diskovima, škarama i dr., koji daju traženi oblik rubova zavarivanih dijelova.</s><s>U praksi se najčešće koristi rezanje plinskim plamenom, a zastupljeni su, također i, postupci rezanja plazmatskim lukom, laserskim snopom, te elektrolučno rezanje ugljenom ili šupljom čeličnom elektrodom, uz dovođenje stlačenog zraka.</s><s>Kod rezanja plinskim plamenom, primjenjuje se poseban plamenik za rezanje i odgovarajuća mješavina plinova, najčešće kisika i acetilena (ili butane).</s><s>Samo rezanje i priprema rubova može se izvoditi ručno ili strojno.</s>

<s>Sučeljni spoj
Sučeljni spoj nastaje zavarivanjem dijelova čiji se krajevi sučeljavaju i međusobno zatvaraju kut koji može biti izmedu 160º i 200º, a najčešće je 180º.</s><s>Dimenzioniranje sučeljnog spoja ne predstavlja poseban problem, jer je debljina tj. dimenzija šava određena debljinom osnovnog metala.</s><s>S velikom pažnjom moraju biti pripremljeni rubovi spoja, da bi se omogućilo dobro protaljivanje uz minimalne deformacije i naprezanja u spojevima.</s><s>Jednostavno se provjerava i rendgenski snima, a zavarivanje se može izvoditi s jedne strane ili dvostrano.</s>

<s>Preklopni spoj
Priprema spoja preklapanjem rubova je jednostavna i ne zahtijeva posebice točno podešavanje dijelova koji se spajaju.</s><s>Preklopni spoj zavaren s obje strane može biti podvrgnut znatno većim opterećenjima od spoja zavarenog samo s jedne strane.</s>

<s>Kutni spoj
Kutni spoj može biti izveden zavarivanjem samo s jedne strane ili s obje strane, a predstavlja prikladno rješenje i za zavarivanje relativno debljih dijelova.</s><s>Izvedba kutnog spoja moguća je bez skošavanja stranice ruba zavarivanog elementa, a isto tako s jednostranim ili dvostranim skošenjem.</s><s>Kutni spoj s jednostranim skošenjem obično se koristi kod spajanja limova debljine do 12 mm, kada se zavarivanje izvodi samo s jedne strane, dok su kutni spojevi s dvostranim skošenjem primjereni za debljine do 40 mm, pa i više.</s>

<s>Križni spoj
Poseban oblik kutnog spoja predstavlja križni spoj, koji ima sve elemente zajedničke s jednostavnim kutnim spojem, a osnovna mu je značajka da ima jedan kontinuirani element, dok se drugi prekida i nastavlja s druge strane spoja.</s><s>Križni spoj najčešće se koristi kod većih metalnih konstrukcija, npr. brodova i raznih kutijastih konstrukcija s unutrašnjim uzdužnim i poprečnim elementima.</s>

<s>Kutni rubni spoj
Kutni rubni spojevi nalaze svoju primjenu, najčešće, u sklopovima pojedinih strojnih dijelova, kućišta, kutijastih konstrukcija, i slično.</s>

<s>Prirubni spoj
Prirubni spojevi prvenstveno se koriste za tanke limove, do najviše 4 mm debljine, te za manje opterećene spojeve.</s><s>Kod takvog se rješenja spajanja, posebnim prirubljivanjem limova, dobiva ukupna širina polja za polaganje zavara jednaka dvostrukoj debljini spajanih dijelova, a to predstavlja znatno olakšanje zavarivaču pri vođenju izvora topline i kontroliranju taline.</s>

<s>Izvori</s>

<s>Literatura</s>

<s></s>

<s>Zavarivanje</s>

