Ohutlevymateriaalien korroosio merivesiolosuhteissa

Transkriptio

1 Ohutlevymateriaalien korroosio merivesiolosuhteissa

2 Ohutlevypäivät Esittely - korroosiotutkimukset Hanke WP 1 Materiaalit Korroosiotestaukset Testitulokset Mitä vielä tutkitaan Mitä olisi kiinnostava tutkia

3 Esittely - korroosiotutkimukset Diplomityö; Korrosionsprovning av nitrokarburerat stål, Atlas Copco, Tukholma Termisesti ruikutettujen pintojen korroosiokestävyys paperikonevedessä, Valmet Paperikoneen märänpään roiskealueiden korroosiotutkimus, VTT ja Metso Rakenneterästen, ruostumattomien terästen ja merialumiinin korroosiokestävyys merivesiympäristössä eri lämpötiloissa

4 Arktiset rakenteet Tekesin Arktiset meret ohjelmaan kuuluva JAMKin ja LUTin rinnakkaishanke Budjetti 600 k (JAMK 360 k ja LUT 240 k ) Tekes-rahoitus 60 ja yritykset 10 Mukana 5 yritystä: BMH Technology Oy, Etteplan Design Center Oy, Moventas Gears Oy, Tebul Oy ja Waratah OM Oy

5 Työpaketit WP1: Terästen korroosioväsyminen ja korroosiosuojaus merivesiympäristössä eri lämpötiloissa (JAMK) WP2: Valmistuksen vaikutus lujien rakenneterästen ominaisuuksiin alhaisissa käyttöolosuhteissa (JAMK) WP3: Lujista teräksistä tehtyjen liitosten kestävyys arktisissa käyttöolosuhteissa (LUT) WP4: Tutkimuksen verkottuminen, liiketoimintamahdollisuudet sekä kansainvälisen yhteistyön vaikuttavuuden parantaminen (JAMK)

6 Testatut materiaalit 1. Laser S355 MC, 3 mm Kuumavalssattu, erikoisluja ja hienorakeinen teräs (HSLA) 2. Optim 700 MC Plus, 3 mm Kuumavalssattu erikoisluja rakenneteräs, jolla hyvä kylmämuovattavuus ja iskusitkeys 3. Optim 960 W, 3 mm Kuumavalssattu ultraluja säänkestävä teräs 4. Optim 960 MC, 5 mm Kuumavalssattu ultraluja rakenneteräs, joka soveltuu kylmämuovaukseen B, 3 mm Haponkestävä ruostumaton teräs Kylmävalssattu pinta, joka viimeistelyvalssattu hehkutuksen ja peittauksen jälkeen D, 2 mm Ferriittinen ruostumaton teräs Kuumavalssattu hehkutettu pinta, josta valssaushilse peitattu E, 3 mm Duplex ruostumaton teräs Kylmävalssattu hehkutettu pinta; hilseenpoisto mekaanisesti 8. AlMg4,5Mn H111 3 mm 5000-sarjan teräs AW-5083, hehkutettu ja kevyesti muokattu Merivesiolosuhteisiin

7 Testatut materiaalit kemiallinen koostumus Rakenneteräs C max Si max Mn max P max S max Al max Nb V Cu Cr Ni Laser S355 MC 0,12 0,03 1,5 0,02 0,015 Optim 700 MC 0,1 0,2 2,1 0,02 0,01 0,015 Optim 960 MC 0,12 0,25 1,3 0,02 0,01 0,015 0,05 0,05 Optim 960 W 0,12 0,3 1,2 0,02 0,01 0,7 1,6 0,5

8 Korroosiotestaukset ASTM (Corrosion tests and standards*) Teräs Puhdistus C3.5: kasto aineeseen 10 min ja huuhtelu juoksevalla vedellä + kevyt harjaus 500 ml:aan väkevää suolahappoa (HCl, ρ=1,19 g/ml) liuotetaan 3,5 g:aa heksametyleenitetraamiinia ja laimennetaan liuos tislatulla vedellä 1000 ml:ksi Alumiini Puhdistus C1.2: kasto aineeseen 5 min ja huuhtelu juoksevalla vedellä + kevyt harjaus testauksen jälkeen Väkevä typpihappo (HNO 3, ρ=1,40 g/ml) Ruostumaton teräs Puhdistus C7.5; kasto aineeseen 5-10 min ja huuhtelu juoksevalla vedellä + kevyt harjaus testauksen jälkeen 100 ml:aa väkevää typpihappoa (HNO 3, ρ=1,40 g/ml) ja 20 ml väkevää fluori-vetyhappoa ((HF, ρ=1,13 g/ml) laimennetaan liuos tislatulla vedellä 1000 ml:ksi *Corrosion Tests and Standards: Application and Interpretation: 2nd Edition

9 Korroosiotestaukset

10 Korroosiotestaukset (5 h)

11 Korroosiotestaukset (24 h)

12 Korroosiotestaukset (24 h)

13 Korroosiotestaukset 1 Laser S355 MC, 3 mm Optim 700 MC Plus, 3 mm Optim 960 W, 3mm B, 3 mm D, 3 mm AlMg4,5Mn H111, 3 mm Referenssitesti 20 astetta x x x x x x Referenssitesti 0 astetta x x x x x Referenssitesti - 5 astetta x x x Optim 960 MC, 5 mm Upotustesti 20 astetta x x x x Upotustesti - 18 astetta x x x x Nesterajatesti 20 astetta x x x x Nesterajatesti - 18 astetta x x x x E, 3 mm

14 Korroosiotestaukset 2 Laser S355 MC, 3 mm Optim 960 MC, 5 mm E, 3 mm Mekaaninen leikkaus 20 astetta x x x Mekaaninen leikkaus 0 astetta x x x Mekaaninen leikkaus - 5 astetta x x x Plasmaleikkaus 20 astetta x x x Plasmaleikkaus 0 astetta x x x Plasmaleikkaus - 5 astetta x x x Laserleikkaus 20 astetta x x x Laserleikkaus 0 astetta x x x Laserleikkaus - 5 astetta x x x Vesileikkaus 20 astetta x x x Vesileikkaus 0 astetta x x x Vesileikkaus - 5 astetta x x x

15 Korroosiotestaukset 3 Laser S355 MC, 3 mm Laser S355 MC, 6 mm Optim 700 MC Plus, 3 mm Optim 960 W, 6 mm laserhitsaus 20 astetta x x laserhitsaus - 5 astetta x x MAG-hitsaus 20 astetta x x MAG-hitsaus - 5 astetta x x

16 Testitulokset 1 - referenssimateriaalit Lujemmilla teräksillä syöpyminen suurempaa kuin S355 teräksellä kaikissa lämpötiloissa Laser S355 MC, 3 mm Optim 700 MC, 3 mm Optim 960 W, 3 mm

17 Testatut materiaalit kemiallinen koostumus Rakenneteräs C max Si max Mn max P max S max Al max Nb V Cu Cr Ni Laser S355 MC 0,12 0,03 1,5 0,02 0,015 Optim 700 MC 0,1 0,2 2,1 0,02 0,01 0,015 Optim 960 MC 0,12 0,25 1,3 0,02 0,01 0,015 0,05 0,05 Optim 960 W 0,12 0,3 1,2 0,02 0,01 0,7 1,6 0,5

18 Testitulokset 1 - referenssimateriaalit

19 Testitulokset 1 - referenssimateriaalit 0 asteessa syöpyminen suurempaa kuin 20 asteessa AlMg4,5Mn; 3 mm 20 astetta 0 astetta

20 Testitulokset 1 upotustesti - 18 asteessa syöpyminen vähäisempää rakenneteräksillä 0,100 0,090 0,080 0,070 0,060 0,050 0,040 0,030 0,020 0,010 0,000-0,010-0,020-0,030 Upotustesti 20 astetta S355 MC Optim 960 MC AlMg4,5Mn testikappaleet 0,100 0,090 0,080 0,070 0,060 0,050 0,040 0,030 0,020 0,010 0,000 Upotustesti - 18 astetta S355 MC Optim 960 MC AlMg4,5Mn testikappaleet

21 Testitulokset 1 vesirajatesti Vähäistä syöpymistä rakenneteräksillä ja alumiinilla 0,100 0,090 0,080 0,070 0,060 0,050 0,040 0,030 0,020 0,010 0,000 Vesirajatestit 20 astetta S355 MC Optim 960 MC AlMg4,5Mn testikappaleet 0,100 0,090 0,080 0,070 0,060 0,050 0,040 0,030 0,020 0,010 0,000 Vesirajatestit - 18 astetta S355 MC Optim 960 MC AlMg4,5Mn testikappaleet

22 Testitulokset 2 eri leikkausmenetelmät Plasmaleikatuista kappaleista irtosi paloja korroosiotestin jälkeen, joten ne syöpyivät enemmän Laser S355 MC, mekaaninen, 3 mm Laser S355 MC, plasma, 3 mm 0,0900 0,0700 0,0500 0,0300 0, Laser S355 MC, laser, 3 mm 0,0900 0,0700 0,0500 0,0300 0, Laser S355 MC, vesi, 3 mm 0,0900 0,0700 0,0500 0,0300 0, ,0900 0,0700 0,0500 0,0300 0,

23 Korroosiotestaukset 2 Plasmaleikattu kappale pestiin ja harjattiin osa reunassa olevasta jäysteestä irtosi tuossa vaiheessa Mekaanisesti leikatussa reunassa näkyi pyöristymä Mekaanisesti leikattu reuna Plasmaleikattu reuna

24 Korroosiotestaukset 2 Laserleikattu pinta oli tasaisin Vesileikatussa pinnassa oli ruostetta ennen puhdistusta Laserleikattu reuna Vesileikattu reuna

25 Testitulokset 2 eri leikkausmenetelmät Ei selkeitä eroja eri leikkausmenetelmien välillä kuin Laser S355 MC teräksellä 0,0900 0,0700 0,0500 0,0300 0,0100 Optim 960 MC, mekaaninen, 5 mm Optim 960 MC, laser, 5 mm 0,0900 0,0700 0,0500 0,0300 0,0100 Optim 960 MC, plasma, 5 mm Optim 960 MC, vesi, 5 mm 0,0900 0,0700 0,0500 0,0300 0, ,0900 0,0700 0,0500 0,0300 0,

26 Testitulokset 2 eri leikkausmenetelmät Plasmaleikatuilla levyillä hieman enemmän syöpymistä duplex, mekaaninen, 3 mm 0,0900 0,0700 0,0500 0,0300 0,0100-0,0100 0,0900 0,0700 0,0500 0,0300 0,0100-0, duplex, laser, 3 mm ,0900 0,0700 0,0500 0,0300 0,0100 0,0900 0,0700 0,0500 0,0300 0, duplex, plasma, 3 mm duplex, vesi, 3 mm

27 Mitä vielä tutkitaan Laserhitsatut ja MAG-hitsatut kappaleet Laser S355 MC, 3 mm Laser S355 MC, 6 mm Optim 700 MC Plus, 3 mm Optim 960 W, 6 mm laserhitsaus 20 astetta x x laserhitsaus - 5 astetta x x MAG-hitsaus 20 astetta x x MAG-hitsaus - 5 astetta x x Maalatut pinnat Hitsattujen rakenteiden korroosioväsyminen, 5 8 mm

28 Mitä olisi kiinnostava tutkia PVD-menetelmällä pinnoitetut kappaleet (TiO 2, Al 2 O 3, SiO 2 ) TiO 2 ; fotokatalyyttiset pinnat eli itsepuhdistuvat pinnat SiO 2 ; hydro- ja oleofobisia eli vettä ja rasvaa hylkiviä pinnoitteita Al 2 O 3 ; korroosio- ja kulumiskestävyys Korroosiokestävyys roiskealueilla Sykliset korroosiotestit