1. Lujitusvalssaus 2. Materiaalin ominaisuudet 3. Sovellukset 4. Standardit 5. Outokumpu Tornio Worksin lujitetut tuotteet

Transkriptio

1 Lujat ruostumattomat teräkset, ominaisuudet ja käyttösovelluksia October 25, 2012 (Nordic Welding Expo Tampere) Hannu-Pekka Heikkinen, tutkimusinsinööri, IWE Outokumpu Stainless Oy 1. Lujitusvalssaus 2. Materiaalin ominaisuudet 3. Sovellukset 4. Standardit 5. Outokumpu Tornio Worksin lujitetut tuotteet 2 25 October

2 Miksi valita lujitusvalssattu ruostumaton teräs? Tyytyväinen asiakas Kustannussäästöt Kevyempi rakenne Ohuempi materiaali Korkeampi lujuus 3 25 October 2012 Mitä on lujitusvalssaus? HIGH STRENGTH austenitic stainless steels made by controlled cold rolling reduction R p0,2 = 260 MPa R p0,2 = MPa Saavutetut mekaaniset ominaisuudet riippuvat teräslajista ja käytetystä valssausreduktiosta Standardien mukaiset merkinnät EN: 2H ASTM: TR 4 25 October

3 1. Lujitusvalssaus 2. Materiaalin ominaisuudet 3. Sovellukset 4. Standardit 5. Outokumpu Tornio Worksin lujitetut tuotteet 5 25 October 2012 Tuotteiden edut Korkeampi lujuus mahdollistaa kevyemmät rakenteet Hyvä muovattavuus ja suuret venymät Korroosionkestävyys Kulumiskestävyys Hyvä hitsattavuus Esteettinen Helposti puhdistettava ja hygieeninen Alhaiset käyttökustannukset Täysin kierrätettävä materiaali TR TR TR 6 25 October

4 Lujitusvalssatut austeniittiset ruostumattomat teräkset R p0,2 [N/mm 2 ] 750 +CP700 Temper rolled austenitic grades (up to strength class +CP1100) 500 +CP500 LDX SAF SAF SMO Duplex L Austenitic Corrosion resistance 7 25 October 2012 Mekaaniset ominaisuudet- Sitkeys Lujuuden noustessa venymäarvot pienevät hehkutettuun materiaaliin verrattuna. Tästä huolimatta austeniittisten ruostumattomien terästen sitkeys säilyy alhaisissa lämpötiloissa Hyvät sitkeysominaisuudet mahdollistavat jatkojalostuksen vaatimat muovausprosessit. Esim. rullamuovaus 0.2% Proof strength MPa Elongation % Some typical combinations of proof strength and elongation properties of the steel grade as temper rolled 8 25 October

5 Strength Properties R p0,2 vs. R m Lujitusvalssaus aiheuttaa mekaanisiin ominaisuuksiin anisotropiaa Poikittain valssaussuuntaan nähden määritetyt lujuusarvot ovat yleensä hieman korkeammat kuin pitkittäin valssaussuuntaan nähden R p0,2 - R m R p0,2 - R m Rolling direction, RD R p0,2 /R m suhde riippuu sekä teräslajista että lujitusasteesta EN Steel Grade EN Strength Class Rp0,2 / Rm - ratio C700 ~ 0, C700 ~ 0, C850 ~ 0, C1000 ~ 0, C700 ~ 0,90 Testaussuunta RD 9 25 October 2012 Epäsymmetrisyys Epäsymmetrisyys riippuu valssaussuunnasta Poikittain valssaussuuntaan määritettynä myötölujuus puristuskokeessa on suurempi kuin vetokokeessa Valssaussuuntaan määritettynä myötölujuus puristuskokeessa on pienempi kuin vetokokeessa Rp0,2 > Rp0,2 Rp0,2 < Rp0,2 Rolling direction, RD Käsikirja Ruostumattomien terästen käyttö kantavissa rakenteissa (3. Painos) Euro Inox, 2006: Pituussuuntaisessa puristuskuormituksessa ominaislujuutena käytetään 0.8 x 0,2%-myötörajan minimiarvoja lujuusluokittain October

6 Muokkauslujittumisen hyödyntäminen Lopputuotteelta vaadittavat lujuusominaisuudet saavuttavat vaadittavan tason Muokkauslujittumista tapahtuu myös muovausprosessissa Valmistetaan prototyyppi Mikäli lujitusvalssatun materiaalin lujuusominaisuudet eivät täytä tuotteelta vaadittua lujuutta 11 Hitsauksen vaikutus lujuuteen Lujuusominaisuudet hitsissä ja hitsin lämpövyöhykealueella (HAZ) heikkenevät suuren lämmöntuonnin vuoksi Matalaenergiset hitsausmenetelmät kuten laserhitsaus sekä pulssihitsausmenetelmät ovat suositeltavia Laser- hitsauksessa ja TIG-hitsauksessa muodostuvat HAZ-alueet lujuusluokittain Laser- ja TIG-hitsausmenetelmien vaikutus perusmateriaalin myötölujuuteen October

7 Hitsauksen vaikutus lujuuteen TR -butt joint Laser beam Force [N/mm 2 ] Ainestodistus H (C850) TR, laser TR, MAG YAG-laser, 1.75kW: 1,5m/min: no shielding gas FIMECC/DEMAPP/X-Weld Strain [%] Grade Paksuus R p0.2 R m A 301LN TR Perusaine 2mm Laser 4kW, 9m/min, argon LN TR Perusaine 2,2mm Laser 4kW, 7m/min, typpi Laser 4kW, 7m/min, argon October Closed butt preparation 2 Prolas-projekti Kiekkolaser/LTU 1. Lujitusvalssaus 2. Materiaalin ominaisuudet 3. Sovellukset 4. Standardit 5. Outokumpu Tornio Worksin lujitetut tuotteet October

8 Suositukset ja määräykset Rakentaminen Käsikirja Ruostumattomien terästen käyttö kantavissa rakenteissa (3. Painos) Euro Inox, 2006: Ilman erillistestausta suunnittelusäännöt lujuusluokkiin +CP500 / +C850 asti HAZ-alueella mitoituksessa tulee käyttää hehkutetun materiaalin lujuuksia EN :2006 (Eurocode 3): Design of steel structures: General rules: Supplementary rules for stainless steels Kuljetusvälineet Lujitettujen tuotteiden hyödynnettävyys riippuu sovelluksesta Painelaitteet Lujitetuille tuotteille ei tällä hetkellä saa eurooppalaista painelaitedirektiivin (PED) mukaista yleistä materiaalihyväksyntää October 2012 Sovellukset tieliikenteessä Säiliöautot: ja , 2H+C850, paksuusalue: 3-4 mm Tukkirekat: ja , 2H+C850, paksuusalue: 1-5,5 mm Linja-auton korirakenteet: , 2H +CP350 suorakaideputket paksuusalue: 3-5 mm Obas Oy Kome Oy Alukarikka Oy Volvo Bus Finland October

9 Sovellukset rautatieliikenteessä Outokummun lujitusvalssattuja ruostumattomia teräksiä on nykyään monissa maailman johtavien junanvalmistajien junissa Asiantuntemuksemme mahdollistaa parhaat mahdolliset materiaalivalinnat jatkuvasti kasvaviin junateollisuuden vaatimuksiin Outokumpu Tornio Works on toimittanut lujitusvalssattuja austeniittisia ruostumattomia teräksiä useisiin junateollisuuden projekteihin vuodesta 1997 lähtien October 2012 Muut sovellukset Olutastian suojavanteet EN / AISI 304 EN / AISI 301 LN R m ~ N/mm 2 Paksuus alue mm Sandwich-rakenteet Hollow sections as a load bearing structure Application requirements Strength, fire resistance Surface appearance As welded, polished, brushed or shot-blasted surfaces Corrosion resistance Established materials EN CP October

10 1. Lujitusvalssaus 2. Materiaalin ominaisuudet 3. Sovellukset 4. Standardit 5. Outokumpu Tornio Worksin lujitetut tuotteet October 2012 Lujitusvalssattujen ruostumattomien terästen luokitus murtolujuuden mukaan Toimitustila 2H (EN :2005) Grade EN / ASTM Tensile strength EN R m MPa / 304 +C C C / 301LN +C700* C C / 316L +C C C * Täyttää arvot jo toimitustilassa 2B

11 Lujitusvalssattujen ruostumattomien terästen luokitus myötölujuuden mukaan Toimitustila 2H (EN :2005) Grade EN / ASTM Proof strength EN R p0.2 MPa / 304 +CP CP CP / 301LN +CP350 * CP CP / 316L +CP CP CP * Täyttää arvot jo toimitustilassa 2B. 21 Lujitusvalssattujen ruostumattomien terästen luokittelu Toimitustila TR (ASTM A666-03) Grade ASTM / EN Strength class Rp 0,2, min R m, min A50, min 304 / /16 Hard /8 Hard /4 Hard /2 Hard LN / /16 Hard /8 Hard /4 Hard /2 Hard L / /16 Hard /8 Hard /4 Hard /2 Hard

12 1. Lujitusvalssaus 2. Materiaalin ominaisuudet 3. Sovellukset 4. Standardit 5. Outokumpu Tornio Worksin lujitetut tuotteet October 2012 Temper Rolled Steel Gradesfrom Tornio Works / 304 : general-purpose grade with good corrosion resistance / 301LN : good combination of strength, ductility and corrosion resistance, also work-hardens strongly in further processing / 316L : general-purpose steel grade with highest resistance to general corrosion, pitting and crevice corrosion of all temper rolled grades Outokumpu EN / AISI Temper rolled / 304 Temper rolled / 301LN Temper rolled / 316L C max. Si max. Mn max max max N Cr Mo Ni October

13 Temper Rolled Productsfrom Tornio Works Thickness range (mm) for temper rolled products from Tornio Works: Strength class EN / AISI 304 EN / AISI 301LN EN / AISI 316L CP350 1,8 5,8 0,8 6,35 1) 1,8 5,8 CP500 0,8 5,5 0,8 5,5 0,8 5,5 CP700 0,8 4,0 0,8 4,0 C700 1,8 5,8 0,8 6,35 1) 1,8 5,8 C850 0,8 5,5 0,8 5,5 0,8 5,5 C1000 0,8 4,0 0,8 4,0 1/16 Hard 0,8 6,35 1) 1/8 Hard 1,8 5,8 1,8 5,8 1,8 5,8 1/4 Hard 0,8 5,5 0,8 5,5 0,8 5,5 1/2 Hard 0,8 4,0 0,8 4,0 1) Fulfils requirements in 2B condition Standard widths mm Other dimensions on request Minimum delivery size: 20 tons October 2012 High strength stainless steels for a customer who wants to Save costs Reduce the weight of application Utilize the best available material 26 13

14 Lisätietoja Esite: High strength stainless steel - Temper rolled Esite: Stainless steel for railway vehicles Concluding remarks - disclaimer This advice and assistance is provided without charge and in good faith without any undertaking, representation or warranty and Outokumpu will obtain no liability neither compensatory or consequential for advice or assistance given October 2012 Thank You! 14