Kaivosteollisuuden C-Mn terästen hitsaus. Marko Lehtinen sr. welding specialist Knowledge Service Center

Transkriptio

1 Kaivosteollisuuden C-Mn terästen hitsaus Rikasta Pohjoista 2016, Kemi Marko Lehtinen sr. welding specialist Knowledge Service Center SSAB

2 Olemme Maailmanlaajuinen, vahvasti erikoistunut teräsyhtiö 2

3 Suurimmat tuotantolaitokset Ruotsissa, Suomessa ja Yhdysvalloissa työntekijää yli 50 maassa SSAB:n tehtaat Myynnin kattavuus Pohjoismaat Muu Eurooppa 3

4 Laajentunut teräksen tuotanto Pohjoismaissa 1 Luulaja työntekijää Teräksen valmistus SSAB Europe 2 Raahe työntekijää Teräksen valmistus, kvarttolevyt ja nauhatuotteet, SSAB Europe Hämeenlinna 900 työntekijää Nauhatuotteet ja putket SSAB Europe Borlänge työntekijää Nauhatuotteet SSAB Europe Oxelösund työntekijää Teräksen valmistus, kvarttolevyt SSAB Special Steels 4

5 Kaksi tuotantolaitosta Yhdysvalloissa 1 2 Montpelier, Iowa Työntekijöitä 500 Kvarttolevytehdas Kierrätysteräkseen perustuva tuotanto valokaariuuneissa Tutkimus- ja kehityskeskus Mobile, Alabama Työntekijöitä 600 Kvarttolevytehdas Kierrätysteräkseen perustuva tuotanto valokaariuuneissa Nuorrutusteräksen linjat 1 2 SSAB:n tuotantolaitokset Kulutusosien ratkaisut 5

6 Olemme markkinajohtaja maailman hiiliteräsmarkkinoiden tietyillä alueilla Hiiliteräksen maailmanmarkkinat SSAB:n päämarkkinaalueet Markkina-alueen koko, M tonnia SSAB:n markkinaosuus, % 100 % = ~1400 M tonnia Lujat teräkset (nuorrutusteräkset ja pitkälle kehitetyt lujat teräkset) Maailmanlaajuisesti ~25* 5 40 % Suurempi osuus joissakin ryhmissä / joillakin alueilla 3 % Levy- ja ja putkituotteet Pohjoismaat % *nuorrutusteräkset, nauhateräkset 700 MPa Kvarttolevyt Amerikka ~ % Lähde: World Steel Association, Eurofer, SSAB:n analyysi 6

7 Tuotteemme ovat osa ratkaisua Light TM Efficient Strong Durable Safe Sustainable 7

8 SSAB erikoisterästen tuotetarjonta Kulutusta kestävät teräkset Kulutusta kestävillä teräksillä suurin mahdollinen hyötykuorma ja pisin käyttöikä HBW Tietotaito ja palvelut Rakenneteräkset Lujilla teräksillä vaativia, kestäviä ja kevyitä ratkaisuja MPa Suojaus ja koneistus Suojausteräkset turvaavat ihmiset ja omaisuuden Käyttövalmiilla koneistusteräksellä tuotteet nopeasti markkinoille 8

9 Kulumista ja pintapainetta kestävät teräkset Karkaistu kulutusteräs, joka on suunniteltu kestämään hankaavaa kulutusta ja kovaa pintapainetta. Tyypillisesti: Kovuus HB Murtolujuus > 1000 MPa Hiiliekvivalentti korkeampi kuin yleisimmillä rakenneteräksillä 9

10 Kulutusterästen käyttökohteita 10

11 Esimerkki 55 % kevyempi % edullisempi valmistaa

12 Esimerkki 55 % kevyempi sama valmistuskustannus 12

13 Esimerkki 44 % kevyempi lava 1 m³ enemmän betonia 13

14 Kulutusterästen hitsaus

15 Tärkein asia kulutusterästen hitsauksessa Vetyhalkeiluriskin tiedostaminen ja vetyhalkeilun ehkäiseminen 15

16 Vetyhalkeilu Vetyhalkeilu = kylmähalkeilu = viivästynyt halkeilu Vetyhalkeilua tapahtuu tyypillisesti hitsauksen jälkeen liitoksen jäähdyttyä alle +150 C lämpötilaan Vetyhalkeilu tapahtuu tyypillisesti viiveellä jopa useiden vuorokausien jälkeen itse hitsauksesta Halkeamia voi ilmetä hitsiaineeseen, sularajalle tai muutosvyöhykkeeseen 16

17 Vetyhalkeilu Vetyhalkeilu johtuu kolmen osatekijän samanaikaisesta epäedullisesta yhteisvaikutuksesta: 1. Mikrorakenne, hitsiaineen tai muutosvyöhykkeen 2. Vety 3. Vetojännitykset liitoksessa 17

18 Mikrorakenne Luja martensiittinen mikrorakenne on huomattavasti herkempi vedylle kuin matalampilujuuksinen, esim. feriittivaltainen, mikrorakenne Vety heikentää teräksen sitkeyttä Hitsausmenetelmän valinnalla voidaan vaikuttaa muutosvyöhykkeen lujuuteen ja liiallista muutosvyöhykkeen karkenemista tulisikin välttää P. Zimmer et al IIW Doc. II-A

19 Vedyn lähteet Ilmankosteus Kosteat ja likaiset railopinnat Hitsauslisäaine tyypillisiä vetypitoisuuksia (ml/100 g hitsiainetta) MAG, umpilanka: MAG, emästäytelanka: 2 3 MAG, metalli-/rutiilitäytelanka: 3 8 SAW, emäsjauhe: 2 4 Lisäaineen vetypitoisuus on aina korkeampi kuin perusaineen vetypitoisuus 19

20 Vedyn määrän vähentäminen Railopintojen huolellinen puhdistus ennen hitsausta Käytä vain niukkavetyisiä lisäaineita, vetypitoisuus enintään 5 ml/100g Esilämmitys ja korotettu työlämpötila Vedynpoistohehkutus hitsauksen jälkeen Tarkasta lisäaineen vetyluokitus tuote- ohjelehdeltä, enintään H5 20

21 Vedyn määrän vähentäminen Esimerkki, esilämmityksellä n % matalampi vetypitoisuus Esimerkki, vedynpoistohehkutuksen vaikutus vetypitoisuuteen eri pitoajoilla ja lämpötiloilla G. K. Padhy et al 21

22 Vetojännitystila liitoksessa Aina läsnä hitsauksen jälkeen jäännösjännitysten vuoksi Enimmillään myötölujuuden veroisia jännityksiä Matalalujuuksinen lisäaine eduksi Samoin ylisuurten hitsien välttäminen Jäännösjännityksiä voidaan poistaa myöstöhehkutuksella ei yleensä suositella karkaistuille kulutusteräksille! 22

23 Lämpökäsittelyn vaikutus kulutusteräksen kovuuteen Karkaistun kulutusteräksen kovuus laskee C myöstössä huomattavasti 23

24 Suositukset Hardox terästen hitsaukseen

25 Kovuus HBW Levynpaksuudet mm Leveys enimmillään 3.35 m Markkinoiden parhaat konepajaominaisuudet Valittavissa myös iskusitkeystakuulla Saatavissa putkena kovuusluokissa 400 HBW ja 500 HBW 25

26 Suositeltavat ferriittiset lisäaineet Hardox terästen hitsaukseen suositellaan ensisijaisesti niukkaseosteisia lisäaineita, joiden puhtaan hitsiaineen myötölujuus on noin 500 MPa Lisäksi käytettävän lisäaineen tulee olla niukkavetyinen, vetypitoisuus enintään 5 ml/100 g. 500 MPa H5 26

27 Suositeltavat austeniittiset ruostumattomat lisäaineet Hardox teräksille niissä tapauksissa, kun esilämmitystä ei jostain syystä voida toteuttaa Hardox 600 Hardox Extreme teräksille suositellaan esilämmitystä myös austeniittisia lisäaineita käytettäessä Hitsattaessa Hardox teräksiä muihin kuten: ruostumattomat teräkset Mn-teräs (Hadfieldin teräs) muut vaikeasti hitsattavat teräkset Puskurikerroksen hitsaukseen kovapinnoitteen alle AWS 307 AWS

28 Lämmöntuontisuositus Hardox hitsiliitoksilla ei tavallisesti ole ankaria lujuus- ja sitkeysvaatimuksia Lämmöntuontisuositus on tämän vuoksi suuntaa-antava 28

29 Esilämmityssuositukset 100 C up to 160 mm 100 C up to 100 mm 100 C up to 100 mm 29

30 Esilämmityssuositukset Taulukossa annetut esilämmityslämpötilat ovat samalla myös suositus monipalkohitsauksen palkojen väliseksi vähimmäislämpötilaksi Taulukon lämpötila suositellaan nostettavan 25 C seuraavissa tapauksissa: 1. Kun ilmankosteus on suuri tai ilman lämpötila on alle +5 C 2. Hitsattavan rakenteen jäykkyys on suuri 3. Hitsattaessa lämmöntuonnilla kj/mm. Esilämmityssuositukset pätee myös silloitushitsauksessa ja pohjapalkojen hitsauksessa. Suositeltu siltahitsin min. pituus 50 mm. 30

31 Esilämmitystekniikka Esilämmitys voidaan toteuttaa monin eri tavoin, esimerkiksi sähkövastuksilla tai kaasupolttimilla Lämmityksen tasaisuus ja lämpötilan kontrollointi tärkeää 31

32 Palkojen välinen lämpötila Hardox laatu Hardox HiTuf 300 Hardox Hardox Hardox Hardox Hardox Hardox Extreme 100 Korkein suositeltu palkojen välinen lämpötila ( C) 32

33 Jännitystenpoistohehkutus l. myöstö Hardox 400 Hardox 600 ja Hardox Extreme terästen hitsiliitoksille ei suositella myöstöä Hardox HiTuf teräksen liitoksia voidaan tarvittaessa myöstöhehkuttaa alla olevan taulukon suositusten mukaisesti Myöstö voi muuttaa liitoksen mekaanisia ominaisuuksia Hardox grade Holding temperature ( C) Heating and cooling rate ( C/h) Holding time Hardox HiTuf min/mm (min. 1 h) 33

34