2/2005 Hitsaustekniikan paljastus s. 2 Paras metallitäytelanka? s. 3 100 vuotta ja 100 kiloa s. 8 Tuulivoimaa jauhekaarihitsaamalla s. 12
Kokovartalokuva hitsaustekniikasta Työsuojelu savut säteily ergonomia melu ym. Hitsaus valokaari-ilmiöt hitsausprosessit laitteet mekanisointi automatisointi suoritustekniikka ym. Hitsausmetallurgia perusaineiden hitsattavuus hitsauslisäaineet hitsiaineet ym. Laadunvarmistus laatujärjestelmät laadunvalvonta tarkastusmenetelmät henkilöstön pätevöinti ym. Suunnittelu muotoilu lujuuslaskenta väsyminen murtumismekaniikka hitsiluokat ym. (+ Leikkaustekniikka) HITSAUSUUTISET Nro 2/2005 39. vuosikerta Päätoimittaja Juha Lukkari Toimitussihteeri Tuula Virta Taitto Taiten Oy Reprotyöt ja painopaikka PAINOPRISMA Oy Julkaisija OY ESAB Ruosilantie 18 00390 Helsinki Puh. (09) 547 761 Faksi (09) 547 7771 www.esab.fi Sähköpostiosoitteet etunimi.sukunimi@esab.fi Jakelu Jaetaan ilmaiseksi hitsauksesta ja leikkauksesta kiinnostuneille. Tilaukset ja osoitteenmuutokset Lehden yhteyskortilla, joka on sivulla 15, tai faksilla: OY ESAB/Hitsausuutiset, (09) 547 7771 Hitsaus on yleisin ja tärkein terästen ja ei-rautametallien liittämismenetelmä. Se säilyttää vielä pitkään ykkösasemansa eikä itse asiassa haastajaa ole edes näköpiirissä. Toki liimauksesta on puhuttu vuosikausia, mutta kunnon esiintuleminen antaa odottaa itseään. Hitsausta tutkii ja kehittää hitsaustekniikka. Hitsaustekniikka on hyvin monipuolinen ja monitieteellinen tekniikan osa-alue, jonka kuvaus ja määrittely ei ole aivan helppoa. Se käsittelee hitsattavien tuotteiden suunnittelua, valmistusta ja laadunvarmistusta. Täytelangat Paras metallitäytelanka? 3 PZ6105R Mitä pienet edellä, sitä isot perässä Koneosapalvelu Oy 5 Timberjack Oy 6 Tuottavuus Hitsiaineentuotto 100 vuotta ja 100 kiloa 8 Jauhekaarihitsaus Tuulivoimaloiden tornien jalustojen jauhekaarihitsaus 12 Hitsaustekniikassa sovelletaan monia eri tieteenaloja, mm. metallurgiaa, fysiikkaa, kemiaa, mekaniikkaa, sähkötekniikkaa ja lujuusoppia. Se on tärkeä oppiaine, jota voi opiskella monissa eritasoisissa oppilaitoksissa kurssikeskuksista korkeakouluihin ja yliopistoihin. Huippuammattilaisia tarvitaan kaikilla tekijäportailla kädentaitajista hitsausinsinööreihin. Hitsauksella on suuri merkitys metalliteollisuudelle, mistä syystä hitsaustutkimus on tärkeä tekijä yrityksille ja niiden pärjäämiselle kovassa kansainvälisessä kilpailussa. Tuoteuutuuksia ESAB MIG-juotto edullinen paketti sinkkipinnoitettujen ja alumiinipäällysteisten ohutlevyjen hitsaukseen 15 Palvelu JUHA LUKKARI Lähipalvelua ESABin rekassa pitkin, poikin Suomea 10 Yhteyskortti 15 2 Hitsausuutiset 2/2005
Yleinen liitostyyppi on päällekkäisliitos. Kuvan kohteessa levynpaksuus on 1,5 mm ja hitsausnopeus 1,9 m/min. Paras metallitäytelanka? FILARC kehitti 90-luvun loppupuolella metallitäytelangan PZ6105R, jonka ominaisuudet on optimoitu erityisesti mekanisoituun ja robotisoituun hitsaukseen. Langalla on erinomaiset langansyöttöominaisuudet, herkkä ja luotettava syttyvyys sekä hyvät ja tasaiset hitsausominaisuudet. Viime vuosina monet robottihitsausta käyttävät yritykset ovat siirtyneet umpilangasta täytelankaan, kuten on tapahtunut muuallakin hitsaavassa teollisuudessa. Robottihitsaukseen luonnollinen valinta on kuonaton metallitäytelanka. PZ6105R onkin saanut jo paljon suosiota käyttäjien keskuudessa. Mutta se soveltuu yhtä hyvin myös käsinhitsaukseen, kuten oheiset suomalaiset käyttäjäesimerkit osoittavat. Samat langan edut tulevat esille myös käsinhitsauksessa. Monet robottihitsattavista kappaleista, joita tällä metallitäytelangalla voidaan myös hitsata, ovat suhteellisen ohuita, vaikka ohuin langanhalkaisija onkin vain 1,4 mm. Sillä pystytään kuitenkin hitsaamaan ohuitakin aineita hyvin suurella nopeudella. Lanka on ohutkuorinen, minkä ansiosta virtatiheys on suuri ja saadaan hyvin hienojakoinen aineensiirtyminen. Valokaari palaa jo yllättävän pienilläkin virta- ja jännitearvoilla. Ohuiden aineiden läpipalamisriski on paksun langan ansiosta pienempi kuin 1,2 mm:n langalla. Lanka antaa anteeksi ilmarakoja. Langan pinta on lisäksi erikoiskäsitelty ja se on erityisen sileä ja hitsausvirran ylimeno suuttimessa on hyvä ja tasainen. Kaikki käyttäjät tuovat esiin langan erinomaiset syöttöominaisuudet, roiskeettomuuden ja tasalaatuisuuden sekä sen, että suuttimeen kiinnipalamisia esiintyy erittäin harvoin. Suurin osa käyttäjistä ostaa langan Marathon Pac -tynnyrissä, mutta se on saatavissa myös keloissa. Myös muissa ominaisuuksissa PZ6105R on erinomainen. Puhtaan hitsiaineen iskusitkeyden luokittelu on 4 (väh. 47 J -40 C:ssa) ja vetypitoisuusluokka on H5 (max 5 ml/100 g) eli erittäin matalavetyinen lanka. Langanhalkaisijat: 1,4 mm 1,6 mm Suojakaasu: Ar+2-20%CO 2 Luokittelu: EN 758: T 42 4 M M 3 H5 AWS A5.18: E70C-6M H4 Hitsausvirta ja -tuottotiedot: Langanhalkaisija: 1,4 mm Virta/jännite: 120 A/17 V-450 A/33 V Langansyöttö: 2,5 12 m/min Tuotto: 2 8 kg/h Suutinetäisyys: 20 mm Lyhytkaari: noin 120 170 A (2,5 3,5 m/min) Kuumakaari: noin 200 450 A (5 11 m/min) Hitsausuutiset 2/2005 3
PZ6105R soveltuu myös järeiden tuotteiden hitsaukseen, mistä esimerkkinä maantiejyrän runko. Autoteollisuuden ohutlevykomponentti. Vasemmalla hitsattuna umpilangalla (1,0 mm) ja oikealla hitsattuna metallitäytelangalla PZ6105R (1,4 mm). Umpilanka Ø 1,0 mm PZ6105R Ø 1,4 mm Auton istuimen liukukisko. Huomaa hyvä hitsin muoto. Hitsausvirta 290 A ja hitsausnopeus 1,3 m/min. Lämmönvaraaja. Hitsausnopeus 1,3 m/min ja suojakaasuna 98Ar/ 2CO 2 ja 92Ar/8CO 2. Käyttöalue on poikkeuksellisen monipuolinen: paksujen ja ohuiden aineiden hitsaus sekä pitkien ja lyhyiden hitsien hitsaus. Tämän sivun kuvissa on valikoima esimerkkejä metallitäytelanka PZ6105R:n käytöstä. Langanhalkaisija on kaikissa tapauksissa 1,4 mm. Seuraavilla sivuilla on suomalaisia käyttäjäesimerkkejä, joita tullaan esittelemään lisää seuraavissa Hitsausuutisten numeroissa. JUHA LUKKARI (09) 547 7890 tai 0500 414 045 4 Hitsausuutiset 2/2005
Mitä pienet edellä, Koneosapalvelu Oy PZ 6105R sitä isot perässä Koneosapalvelu Oy sijaitsee Vilppulassa Keski- Suomessa vajaa 50 kilometriä Jyväskylästä länteen. Se valmistaa erilaisia metsäkoneiden ja metsänostureiden toimilaitteita, varaosia ja komponentteja, myös alihankintatuotteina suurille konevalmistajille, kuten Ponsselle. Lisäksi se tekee liikkuvan kaluston hydrauliikan, vaihteistojen ja voimansiirtolaitteiden huolto- ja korjauspalvelua sekä kunnostaa myös käytettyjä metsäkoneita edelleen myyntiin. Koneosapalvelu on Alirannan veljesten perheyritys, joka perustettiin 1976. Liikevaihto oli viime vuonna 10 milj. + ja henkilökuntaa 50. Vilppulan lisäksi pienet myyntikonttorit ovat Vantaalla, Kuopiossa Hitsaaja Jari Saarinen hitsaa harvennusteloja, jotka tulevat metsäkoneiden renkaiden ympärille. Lanka tulee 250 kg:n tynnyristä, joita häneltä kuluu vuodessa viisi kappaletta. Lanka toimii erinomaisesti. Kertaakaan lanka ei palanut kiinni suuttimeen edellisen tynnyrin aikana, eikä tarvitse langanjohtimia puhaltaa puhtaaksi, koska lanka on niin puhdasta. Vasemmalta tuotantopäällikkö Jarmo Järvinen, hitsaaja Esa Korsumäki ja ESABin edustaja Kari Halonen. Esa Korsumäki kehuu myös lankaa. Lanka syttyy erittäin hyvin eikä pala suuttimeen kiinni. Se on myös hyvin tasalaatuista. Kahmareiden hitsausta metallitäytelangalla PZ6105R. Hitsausuutiset 2/2005 5
PZ 6105R Mitä pienet edellä, sitä isot perässä ja Lappeenrannassa. Lisäksi myyntiedustajia on useassa Euroopan maassa, joten vientiäkin on noin 20 %:n osuudella. Syyriastakin tuli tilaus kahdelle kunnostetulle koneelle, kertoi myyntipäällikkö Mika Aliranta. No, sitten porukalla ihmeteltiin, minkälaista metsää Syyriassa on. Onkohan koneiden suunnittelija ottanut huomioon palmumetsien olosuhteet? Metsäkonealalla menee tällä hetkellä lujaa, kuten on tapana sanoa. Ruotsissa makaa puuta metsissä viime kesän myrskyjen jäljiltä 100 miljoonaa kuutiometriä. Kaikki kunnostetut koneet menevät kaupaksi, kertoo Mika Aliranta edelleen. Metsäkoneiden toimilaitteet, kuten telat, puomit ja kahmarit, tehdään hitsaamalla viiden ammattimiehen ja yhden robotin voimin. Koneosapalvelu oli yksi ensimmäisiä ellei peräti ensimmäinen yritys, joka ryhtyi Suomessa käyttämään FILARCin kehittämää uudentyyppistä metallitäytelankaa, PZ6105R, 1990-luvun puolenvälin vaiheilla. Sen jälkeen käyttäjiä on tullut kymmeniä lisää. Lankakulutus on tätä nykyä vuositasolla 5 6 tonnia, mikä on suhteellisen korkea luku näin pienelle hitsaajamäärälle. Olemme kokeilleet moniakin eri lankoja, mutta tämä on meidän mielestä paras, sanoo tuotantopäällikkö Jarmo Järvinen. Hänen mielestään suuttimien kuluminen on erittäin pientä, langanjohtimet pysyvät hyvin puhtaina, roiskeita syntyy erittäin vähän ja hitsausarvojen säätöalue on suhteellisen laaja. Timberjack Oy Kehityspäällikkö Raimo Sorjonen ja robotin käyttäjä Veikko Turunen, joka kehuu myös PZ6105R-lankaa. Hyvä ja toimintavarma lanka, joka hitsaa alusta loppuun ilman katkoja. Suuttimeen kiinnipalamisia on erittäin harvoin. Timberjack Oy on maailman johtava metsäkonevalmistaja, jonka markkinaosuus on noin 50 %. Tuotantolaitoksia on Suomessa, Kanadassa ja Yhdysvalloissa. Timberjack kuuluu yhdysvaltalaiseen, maailmanlaajuiseen Deere-konserniin, joka tunnetaan myös nimellä John Deere ja jonka omistukseen se siirtyi toukokuun alusta 2000. Joensuun tehdas valmistaa yhtiön tuotevalikoimaan kuuluvat harvesterit ja kuormatraktorit. Joensuun tehtaan liikevaihto oli 2004 noin 300 milj. euroa ja se työllistää noin 350 henkeä, joista noin 120 on palkattu parin viime vuoden aikana. Lisäksi me työllistämme ympäristön alihankkijoilla noin 150 henkeä, kertoo kehityspäällikkö Raimo Sorjonen. Joensuun tehdas valmisti viime vuonna noin 1200 metsäkonetta, mikä on yli kaksinkertainen määrä 90-luvun loppupuolen määriin. Syynä kovaan kasvuun oli tuotannon siirto Ruotsista tänne meidän tehtaalle, mutta kyllä siinä markkinaosuudenkin kasvua on myös kovasti. Saimme äskettäin Venäjälle 300 koneen tilauksen, joka toimitetaan kolmen vuoden aikana, täydentää Sorjonen. Tehdas näyttää olevan vakaalla kasvu-uralla. Paikallinen sanomalehti Karjalainen kertoi 11.2.2005, että yhtiö tulee tekemään viiden miljoonan euron laajennuksen, jonka antamiin lisätiloihin on tarkoitus siirtää käytettyjen koneiden huolto. Nykyiset huoltotilat vapautuvat uusien koneiden valmistukselle. Tehtaalle on tulossa myös useamman miljoonan euron koneistuskeskus, joka on luokassaan modernein Euroopassa. Konepaja vastaa itse ydinosaamisesta eli runko- ja kuormainvalmistuksesta. Komponentit ostetaan niihin erikoistuneilta ja hyväksytyiltä alihankkijatoimittajilta, pääasiassa Joensuun lähiympäristöstä. Levyt, levyosat 6 Hitsausuutiset 2/2005
Robotti ja PZ6105R. Lanka on Marathon Pac -tynnyrissä. yms. ostetaan valmiina mittoihin laser- ja plasmaleikattuina osina hitsausviisteineen ja särmäyksineen teräspalvelukeskuksilta ja alihankkijoilta. Omasta polttoleikkaustoiminnasta luovuttiin vajaa kymmenen vuotta sitten. Hitsausmenetelmä on MAG-hitsaus, jota tehdään sekä umpilangalla että täytelangalla. Hitsaus on sekä käsinhitsausta että robottihitsausta. Suojakaasuna on itse sekoitettu 82/18- seoskaasu. Suojakaasun kulutus on ostotilastojen mukaan noin 0,40 m 3 lankakiloa kohti. Hitsaajia konepajalla on 75, joista käsinhitsaajia 60 ja hitsausrobottien käyttäjiä 15. Kaikesta huomaa, että robottihitsauksen lisäksi on panostettu kovasti myös muuten tuotannon tehostamiseen. Konepajalla on tuotannon kulku sujuvaa ja virtaviivaista, järjestys ja siisteys hyvä, työpisteet hyvin järjestetyt sekä hyvät kappaleenkäsittelylaitteet ja jigit. Rungot kasataan, silloitetaan ja varustellaan robottihitsausta varten käsinhitsauksena. Tehtaalla on käytössä kolme robottia, joista muutaman vuoden takainen uusin hankinta on tandem-mag-robotti. Robottien käyttöaste on korkea, noin 80 % (ohjelma-aika/käyttäjälle maksetut työtunnit). Tästä 80 %:sta kaa- Jotkut käsinhitsaajat käyttävät myös PZ6105R-lankaa. riajan osuus on noin 80 %. Tällä hetkellä hitseistä tehdään 70 % roboteilla laskettuna kulutetusta lankamäärästä, mutta julkilausuttu tavoite on jopa 90 %, kertoo Sorjonen. Ohjelma-ajat vaihtelevat puolesta tunnista viiteen tuntiin. Robotit hitsaavat yötä päivää kolmessa vuorossa. Avainasemassa tähän pääsemisessä on suunnittelu, joka on aina kompromissi robottihitsauksen tarpeiden ja rakenteen tarpeiden välillä. Meillä on jatkuva yhteydenpito suunnittelun kanssa ja suunnittelijat käyvät täällä vähintään kerran kuussa, jolloin käymme läpi valmistuksen kannalta tärkeitä asioita. Muuten hommasta ei tule mitään. ESAB on toimittanut kaikki lisäaineet: umpilanka OK AristoRod 12.50, metallitäytelangat OK Tubrod 14.12 ja 14.05 sekä metallitäytelanka PZ6105R. Umpilanka on volyymilanka roboteilla, lähinnä hinnan takia. Pikkurobotti ajaa FI- LARCin metallitäytelankaa PZ6105R, sanoo Sorjonen. Todennäköisesti kaikissa roboteissa olisi PZ6105R, jos hinnalla ei olisi väliä, vaikka lopputuotteen hinnassa langan kustannus on suhteellisen pieni. PZ6105R on hyvin varmatoiminen lanka, jota käytetään kuormainten komponenttien hitsauksiin, joissa tarvitaan hyvin juohevia hitsejä väsytyskuormituksen takia. Jälkityötä on erittäin vähän. JUHA LUKKARI (09) 547 7890 tai 0500 414 045 Hitsausuutiset 2/2005 7
Hitsiaineentuotto Kaarihitsauksen historia on noin 100 vuotta vanha. Hitsauksen historiasta oli useita kirjoituksia Hitsausuutisten numerossa 3 4/2004. Toki hitsauksen esiaskeleita otettiin jo aikaisemminkin. Kun ESABin perustaja Oscar Kjellberg keksi ja patentoi päällystetyn hitsauspuikon vuonna 1904, niin kaarihitsaus sai alkunsa. Jauhekaarihitsauksen historia alkaa vuodesta 1930. Hitsauksen kehitys on ollut valtavaa ja paljon on keksitty, kehitetty ja saatu aikaan eikä se ole suinkaan vielä loppunut. Oscar Kjellbergin puikolla hitsiaineentuotto lienee ollut alle 1 kg/h. Kun ESAB rakensi muutama vuosi sitten Göteborgin DemoCenteriin kokeilutarkoituksiin 6-lankajauhekaarilaitteiston, hitsiaineentuotto satakertaistui arvoon noin 100 kg/h. Tämä kuvakertomus on luonnollisesti aika lailla yksinkertaistettu esitystapa hitsauksen tehokkuuden (hitsiaineentuoton) historiasta ja esitettynä yhden menetelmän, jauhekaarihitsauksen tehokkuuden kehityksen avulla. Se ei huomioi suinkaan kaikkia asioita ja saavutuksia. Tuottoluvut ovat myös pyöristettyjä tasalukuja. Mutta kai sitä joskus voidaan hieman suoristaakin historiaa! Kaksoislanka: 15 kg/h Täytelanka: 13 kg/h Kylmälanka: 15 kg/h Vuosi 1904 ja Oscar Kjellberg: 1 kg/h 1-lanka: 10 kg/h S a d a n v u o d e n 8 Hitsausuutiset 2/2005
100 vuotta ja 100 kiloa! Kaksoislanka-tandem + kylmälanka: 40 kg/h Vuosi 2004 ja 6-lankahitsaus: 100 kg/h Tandem: 20 kg/h Kaksoislanka-tandem: 30 kg/h 4-lankahitsaus: 60 kg/h Metallijauhe: 15 kg/h t u o t t o p o r t a a t JUHA LUKKARI (09) 547 7890 tai 0500 414 045 Hitsausuutiset 2/2005 9
Lähipalvelua ESABin rekassa Kemi Raahe Oulu pitkin, poikin Suomea Ylivieska Kajaani Kokkola Vaasa Seinäjoki Kuopio Joensuu Jyväskylä Varkaus Mikkeli Savonlinna Pori Tampere Rauma Hämeenlinna Hollola Imatra ESABin näyttelyrekka kiertää jälleen Suomea. Esittelemme uusinta hitsaustekniikkaa yksinkertaisimmista harrastelijakoneista vaativimpiin automaatiolaitteisiin. Nyt Sinulla on erinomainen tilaisuus tutustua ESABin laajaan hitsauskone- ja hitsauslisäainevalikoimaan. Useimpia koneita voit myös kokeilla! Tarjolla on myös joukko erikoistarjouksia. Seuraa ilmoittelua paikkakuntasi lehdissä. Tartu tilaisuuteen! Turku Salo Järvenpää Helsinki Karhula 10 Hitsausuutiset 2/2005
Päivä PAIKKAKUNTA Jälleenmyyjä Osoite www-sivut Puhelin ma 11.4.2005 SALO Salon Hitsikeskus Oy (02) 728 8010 Salitunkatu 3, 24100 Salo www.hitsisalo.fi ti 12.4.2005 RAUMA Teräshansa Oy (02) 822 4747 Kairakatu 40, 26100 Rauma www.ameronic.fi ke 13.4.2005 PORI Satahitsi Oy (02) 641 5240 Karjarannantie 31, 28100 Pori www.satahitsi.fi to 14.4.2005 HELSINKI Hitsitalo Weld Oy (09) 8569 7201 Tattarisuontie 1, 00770 Helsinki www.veld.fi pe 15.4.2005 HÄMEENLINNA Oy Etola Ab 0207 651 034 - Teollisuus Etola-Nelitarvike Parolantie 106, 13130 Hämeenlinna www.nelitarvike.fi ma 18.4.2005 SEINÄJOKI Kojaltek Oy 0207 471320 Välkkilänkatu 7, 60120 Seinäjoki www.kojaltek.fi ti 19.4.2005 VAASA Kojaltek Oy 0207 471360 Myllärinkatu 17, 65100 Vaasa www.kojaltek.fi ke 20.4.2005 KOKKOLA Pohjolan Tekniikka Oy (06) 823 0600 Tehtaankatu 51, 67100 Kokkola www.pt-yhtiot.fi to 21.4.2005 YLIVIESKA Kojaltek Oy Vieska 0207 471340 Suopellontie 4, 84100 Ylivieska www.kojaltek.fi pe 22.4.2005 RAAHE Kojaltek Oy Raahe 0207 471270 Muurarinkatu 4, 92120 Raahe www.kojaltek.fi ma 25.4.2005 KEMI Pohjolan Tekniikka Oy (016) 216 600 Karjalahdenkatu 16, 94600 Kemi www.pt-yhtiot.fi ti 26.4.2005 OULU Kojaltek Oy 0207 471200 Voudintie 6, 90400 Oulu www.kojaltek.fi Päivä PAIKKAKUNTA Jälleenmyyjä Osoite www-sivut Puhelin ke 27.4.2005 KAJAANI Pohjolan Tekniikka Oy (08) 633 360 Petäisentie 3, 87400 Kajaani www.pt-yhtiot.fi to 28.4.2005 KUOPIO Kojaltek Oy Kuopio 0207 471380 Liipasintie 5, 70460 Kuopio www.kojaltek.fi pe 29.4.2005 VARKAUS Varkauden Industria Center (017) 365 8010 Kiertotie 4, 78200 Varkaus www.kojaltek.fi ma 2.5.2005 MIKKELI Mikkelin Industria Center (015) 228 836 Takojankatu 2, 50100 Mikkeli ti 3.5.2005 SAVONLINNA Savonlinnan Industria Center (015) 517 670 Ahertajantie 8, 57230 Savonlinna ke 4.5.2005 IMATRA Karjalan Tekniikka Oy (05) 541 6600 Valvatinkatu 4, 55800 Imatra www.ruuskagroup.fi pe 6.5.2005 KARHULA Kotkan Tarvikeapu Oy (05) 226 2000 Tikankatu 9, 48600 Karhula www.ruuskagroup.fi ma 9.5.2005 JYVÄSKYLÄ Matti Toivola Oy (014) 338 8800 Seppäläntie 5, 40320 Jyväskylä www.mattitoivola.fi ti 10.5.2005 HOLLOLA Hämeen Konesampo Oy (03) 874 8500 Terveystie 14, 15860 Hollola ke 11.5.2005 JÄRVENPÄÄ Hitsitalo Weld Oy (09) 8569 7204 Vanha Yhdystie 6, 04430 Järvenpää www.veld.fi to 12.5.2005 TAMPERE Tampereen Insinööritoimisto Oy (03) 366 4288 Kuokkamaantie 12, 33800 Tampere www.ruuskagroup.fi pe 13.5.2005 TURKU Ameronic Oy AGA-Center (02) 271 7149 Polttolaitoksenkatu 11, 20380 Turku www.ameronic.fi Hitsausuutiset 2/2005 11
Merelle asennettavien tuulivoimaloiden hitsatut tornit jalustoineen joutuvat kestämään paljon suurempia rasituksia kuin maalle tulevat tornit. Tornien runkojen ja niiden perustojen hitsausmenetelmä on jauhekaarihitsaus. Koska valmistuksessa käytettävien levyjen paksuudet kasvavat, niin railotilavuudet ovat yhä suurempia, mikä edellyttää tuottavuuden tehostamista. Tästä syystä on jouduttu kehittämään myös uusia entistä tehokkaampia menetelmiä. Tuulivoimaloiden tornien jalustojen jauhekaarihitsaus Merellä tuulenvoimakkuus on suurempi kuin maalla, mistä syystä runkoon kohdistuvat rasitukset ovat suurempia. Tornien kasvavat tehot lisäävät myös runkojen hitseille asetettuja vaatimuksia. Tällä hetkellä suurimmat rakenteilla olevat tuulimyllyt ovat teholtaan jo 5 MW ja korkeudeltaan yli 100 metriä. Pohjanmerellä ja Itämerellä on jo nyt valtavia tuulivoimapuistoja, joissa voi olla 100 myllyä, ja lisää rakennetaan. Merelle rakennettaville myllyille on useita perustusvaihtoehtoja (kuva 1). Yksirunkoiset jalustat sopivat mataliin vesiin (alle 25 m). Syvempiin vesiin sopivat muut jalustamallit paremmin. Yhteistä kaikille perustusvaihtoehdoille on, että ne ovat kuin suuria putkistoja. Jalustarakenteet rakennetaan suurista putkista. Jos merenpohja on liian kova paaluille, niin jalustana voidaan käyttää kelluvaa mallia (kuva 2). Jos oletetaan tuulimyllyn eliniäksi 20 vuotta, niin kuormitussyklien määräksi tulee 10 9 kappaletta. Rakenne on siten hyvin dynaamisesti kuormitettu. Väsymiskestävyys edellyttää, että hitsit sijoitetaan vähemmän rasitetuille alueille eikä niissä saa olla väsymiskestävyyttä heikentäviä jyrkkiä liittymiä ja koloja. Yksipilaristen perustusten runkoputkien tyypillinen halkaisija on yli 4 metriä ja pituus yli 30 metriä. Levynpaksuudet vaihtelevat 40 70 mm. Vertailun vuoksi mainittakoon, että maalle rakennettavien tornien levynpaksuudet vaihtelevat alhaalta ylöspäin mentäessä 45 10 mm, joten jalustarakenteet ovat paljon jämerämpiä rakenteita. Kuva 1. Esimerkkejä merelle rakennettavien tuulimyllyjen jalustavaihtoehdoista. Kuva 2. Jos merenpohja on liian kova paaluille, niin jalustana voidaan käyttää kelluvaa mallia. 12 Hitsausuutiset 2/2005
Teräkset ja hitsit Seostamattomien terästenkin hiiliekvivalentit voivat kasvaa melko korkeaksi, kun levynpaksuudet ovat näin suuria. Tästä syystä on otettava huomioon myös vetyhalkeamien mahdollisuus ja keinot niiden syntymisen estämiseksi: Esikuumennus Riittävän korkea lämmöntuonti Erittäin niukkavetyiset lisäaineet Yleinen rakenneteräs S355J2G3 on käytetyin teräslaji maalle rakennettavien tuulimyllyjen rungoissa. Sitkeysvaatimukset merelle rakennettaviin rungoissa ja jalustoissa ovat suuremmat, mistä syystä niissä joudutaan käyttämään hienoraeteräksiä. Epäpuhtauspitoisuuksien pitää olla myös pienemmät. Hitsien iskusitkeysvaatimukset on yleensä asetettu 40 C:ssa. Lisäksi saatetaan vaatia myös CTODtestauksia. Luokituslaitos Germanischer Lloyd jakaa runkorakenteet kolmeen pääryhmään riippuen tyypistä ja kuormitusten suuruudesta: Special Structural Members (voimakkaasti kuormitetut komponentit) Primary Structural Members (normaalit komponentit) Secondary Structural Members (vähän kuormitetut komponentit) seuraavat tiedot: Hitsausmenetelmä Hitsausasento Hitsausparametrit Esikuumennus Välipalkolämpötila Lämmöntuonti Hitsauslisäaine Hitsaustuotanto Päämenetelmä kaikkialla on tornien runkojen ja perustusten hitsauksissa jauhekaarihitsaus. Se tarjoaa monia mahdollisuuksia tehostaa perinteisen yksilankahitsauksen tuottavuutta moninkertaisesti laadun tai sitkeysominaisuuksien kärsimättä. Yksi tällainen uusi menetelmä on kaksoislanka-tandem-hitsaus (kuva 3). Siinä tandemin kummassakin hitsauspäässä on yhden langan sijaan kaksi ohutta lankaa (kaksoislanka), minkä ansiosta hitsiaineentuotossa on mahdollista päästä jopa yli 30 kg/h. Jotta lämmöntuonti ei kasvaisi liian korkeaksi ja palkojen paksuudet eivät tulisi liian suuriksi, hitsausnopeutta on vastaavasti nostettava, jopa yli 100 cm:iin minuutissa. Iskusitkeydet ovat hyvät vielä -40 C:ssa. Hitsauksen pitää olla korostetusti monipalkohitsausta. Hitsauskokeita ESAB on tehnyt yhdessä asiakkaiden kanssa hitsauskokeita, joissa on käytetty tehokasta kaksoislanka-tandem-hitsausta. Teräslaji kokeissa oli S355G8+N (S355NL). Levynpaksuus oli 50 mm. Kokeissa käytettiin ESABin tuulivoimaloiden runkojen hitsauksiin kehittämää uutta jauhetta OK Flux 10.72, jolla pystytään saamaan seostamattoman OK Autrod 12.22 -langan kanssa riittävä iskusitkeys vielä -50 C:ssa. Tämä ei olisi mahdollista yleisimmän jauheen OK Flux 10.71 kanssa. Jauheen OK Flux 10.72 emäksisyysaste on hieman korkeampi, minkä ansiosta iskusitkeys on parempi (taulukko 1). Lämmöntuonnille on tunnetusti yleensä sekä ala- että yläraja. Liiallinen karkeneminen ja kovuuden kasvu asettaa alarajan ja riittävien iskusitkeysominaisuuksien saaminen ylärajan. Kokeissa lämmöntuonti oli 2,7 kj/ mm täyttöpaloissa, kun taas 1,9 kj/mm pohjapalossa. Esikuumennukseksi valittiin 125 C ja välipalkolämpötila pidettiin alle 250 C, mihin saakka se ei kuitenkaan näissä kokeissa noussut. Railomuoto oli 50 :n V-railo, jossa juuripinta oli 4 mm. Juurenpuolelle oli myös pieni ja matala railo, joka täytettiin ensin käsin Rasitetuimmissa (Special Structural Members) osissa käytetään seuraavia teräslajeja: S355G8+M (+N) S420G2+Q (+M) S460G2+Q (+M) S355G10+M (+N) Normaalirakenteissa (Primary Structural members) käytetään seuraavia teräslajeja: S355G7+M (+N) S420G1+Q (+M) S460G1+Q (+M) S355G9+M (+N) Hitsausohjeet vaaditaan yleensä kaikille hitseille ja ne on pätevöitettävä menetelmäkokeilla. Hitsausohjeeseen (WPS) kuuluvat mm. Kuva 3. Kaksoislanka-tandem-jauhekaarihitsaus tuulimyllyjen runkoputkien valmistuksessa. Hitsausuutiset 2/2005 13
Taulukko 1. Yhdistelmän OK Autrod 12.22+OK Flux 10.72 tiedot Lisäaine Standardi Luokittelumerkintä OK Flux 10.72 SFS-EN 760 SA AB 1 58 AC H5 OK Autrod 12.22 SFS-EN 756 S2Si Hitsiaine SFS-EN 756 S 38 5 AB S2Si Puhdas hitsiaine Myötölujuus (MPa) Murtolujuus (MPa) Iskusitkeys (tyypilliset arvot) (J/-50 C) 12.22+10.72 420 500 80 MAG-umpilangalla. Palkojen määräksi tuli yhteensä 31 (kuva 4). Ensimmäinen palko eli pohjapalko hitsattiin käyttäen pelkästään tandemin 1. hitsauspäätä (DC+ ja kaksoislanka 2x2,5 mm), kuva 5. Täyttöpalot hitsattiin käyttäen kaksoislanka-tandemia (2x2,5 mm + 2x2,5 mm), kuva 6. Kuva 5. Ensimmäinen palko eli pohjapalko hitsattiin käyttäen pelkästään tandemin 1. hitsauspäätä. Koetulokset Kuva 4. Makrohie. Koelevyille tehtiin tarvittavat mekaaniset kokeet: kovuudet, vedot, taivutukset ja iskut, joiden tulokset täyttivät hyvin asetetut vaatimukset. Taulukko 2. Kovuustulokset Koe- Perus- HAZ Hitsi- Kovuustulokset on annettu taulukossa 2. paikka aine aine Saksalaisen offshore-standardin DIN-EN 10225 mukainen vaatimus on max 325 HV, Alin arvo (HV) 154 170 178 minkä tulokset täyttävät hyvin. Keskiarvo (HV) 157 211 193 Poikittaisessa vetokokeessa saatiin murtolujuus Ylin arvo (HV) 161 260 205 520 MPa, mihin mainittu standardi Taulukko 3. Iskukoetulokset: Muutosvyöhyke Sauvan merkki Sauvan paikka Koe- 1 2 3 Keskiarvo lämpötila (J) (J) (J) (J) ( C) VHT 1/2 Pinta -40 111 115 112 113 VHT 1/20 Keski -40 56 41 58 52 VHT 1/38 Juuri -40 64 56 78 66 Taulukko 4. Iskukoetulokset: Hitsiaine Sauvan merkki Sauvan paikka Koe- 1 2 3 Keskiarvo lämpötila (J) (J) (J) (J) ( C) VWT 0/2 Pinta -50 113 107 110 110 VWT 0/20 Keski -50 100 75 55 77 VWT 0/38 Juuri -50 42 66 48 52 Kuva 6. Täyttöpalkojen kaksoislankatandem-hitsaus, jossa hitsiaineentuotto oli 26 kg/h. Hitsausarvot: 2x2,5 (DC+, 900 A, 32 V) + 2x2,5 (AC, 750 A, 34 V) ja 120 cm/min. antaa vaatimukseksi 470 630 MPa. Murtuma tapahtui perusaineen puolella. Iskukokeissa standardin antama vaatimus on min. 36 J -40 C:ssa. Muutosvyöhykkeen (HAZ) tulokset on annettu taulukossa 3 ja ne täyttävät hyvin vaatimukset. Hitsiaineen tulokset ovat taulukossa 4 ja nekin täyttävät vaatimukset. Hitsiaine testattiin -50 C:ssa, koska käytetty yhdistelmä on myös hyväksytty tähän lämpötilaan saakka. Tosin selvää arvojen heikkenemistä verrattuna pinnan arvoihin on nähtävissä hitsin keskellä ja juuressa. Artikkeli on lyhennetty versio ESABin Svetsaren-lehdessä nro 1/2005 olleesta artikkelista: Submerged arc welding of steels for offshore wind towers, Rolf Paschold ja Dirk Dirksen. JUHA LUKKARI (09) 547 7890 tai 0500 414 045 14 Hitsausuutiset 2/2005
Tuote- UUTUUKSIA ESAB MIG-juotto edullinen paketti sinkkipinnoitettujen ja alumiinipäällysteisten ohutlevyjen hitsaukseen ESAB MIG-juottamisella on monia etuja muihin menetelmiin verrattuna, kun hitsataan sinkittyjä ohutlevyjä. ESAB on luonut paketin, joka sopii mm. nykyaikaisten autojen korjaukseen. Parametrien synergiset säädöt ovat valmiina tässä kompaktissa laitteistossa. Sinkkipinnoitetun materiaalin lisääntyneellä käytöllä autoteollisuudessa pyritään estämään korroosiovaurioita, mutta se on tuonut ongelmia MAG-hitsauksessa. Hitsauksen aikana sinkkipinnoite höyrystyy ja aiheuttaa epävakaan valokaaren, roiskeita ja savua sekä huokosia hitsiin. Tämä johtuu siitä, että sinkkikerroksen sulamislämpötila on paljon alhaisempi kuin teräslangan hitsisulan lämpötila. ESABin MIG-juottamismenetelmä sopii autoteollisuuden lisäksi myös autokorikorjaamoille. Erinomainen lisäaine MIG-juottamiseen on ESABin piipronssilanka OK Autrod 19.30 (CuSi3), joka antaa hyvän ja vakaan valokaaren. Erityisesti se soveltuu limiliitosten ja ilmaraollisten päittäisliitosten juottamiseen. Tuotetunnus 0349 304 659 Suojakaasuna voidaan käyttää puhdasta argonia, mutta 1 %:n happilisä (O 2 ) antaa tasaisemman, kiiltävän pinnan. Teflonista langanjohdinta suositellaan käytettäväksi parhaan lopputuloksen aikaansaamiseksi. ESAB MIG-juotto -paketti sisältää: ESABMIg C 240s -virtalähde synergiasäädöillä MIG-juottamiseen hitsauspistooli PSF 250, 3 m:n teflonisilla langanjohtimilla OK Autrod 19.30/19.40, 1.0 mm:n hitsauslankaa Edut: vähemmän roiskeita vähemmän jälkikäsittelyä pienempi lämmöntuonti vähemmän muodonmuutoksia hitsi on aina vahvempi kuin perusmateriaali vahvistaa kestävyyttä antaa hyvän korroosionsuojan yksinkertaistaa ilmaraollisten päittäisliitosten hitsausta Lisätietoja antavat: Juha Hurtta, (09) 547 7951 tai 0500 202 663 tai ESAB-jälleenmyyjät kautta maan. HITSAUSUUTISTEN TILAUS/OSOITTEENMUUTOS Postita tai faksaa (09) 547 7771 Kiinnitä tähän osoitelippu viimeksi saamastasi lehdestä OY ESAB maksaa postimaksun UUDET TIEDOT Osoite tai tehtävä muuttunut Henkilö poistunut yrityksestä Yritys lopettanut toimintansa Olen uusi tilaaja Peruutan Hitsausuutiset-lehden tilauksen Täytä koneella tai selvästi tekstaten ja merkitse rasti oikeaan ruutuun! Nimi Yritys/toimipaikka Yrityksen/toimipaikan lähiosoite Postinumero ja -toimipaikka Puhelin (työaikana) Faksi Sähköpostiosoite Tehtävä yrityksessä Yrityksen toimiala Kotiosoite (jos lehti halutaan kotiin) Kotiosoitteen postinumero ja -toimipaikka OY ESAB Asiakaspalveluryhmä VASTAUSLÄHETYS Sopimus No 00390 46 00003 HELSINKI
ODOROX ja MISON ovat AGA AB:n rekisteröityjä tavaramerkkejä CORGON on Linde AG:n rekisteröity tavaramerkki Saako olla standarditasoa vai premiumia? AGAn laajentunut hitsauskaasujen tuoteohjelma antaa enemmän valinnanvapautta Tuttujen huipputuotteiden ODOROX hajuhapen ja MISON suojakaasujen lisäksi AGAn palvelupisteet tarjoavat nyt myös laadukkaat standardituotteet, kuten teollisuushapen ja CORGON suojakaasut. Valitse vapaasti palvelusta ja turvallisuudesta tinkimättä; kaikissa pulloissa on viivakoodi, jonka ansiosta pullot ovat jäljitettävissä ja tehokkaassa käytössä. AGAsta saat kaikki kaasut ja asiantuntevan palvelun. AGA ideoista ratkaisuiksi Oy AGA Ab puh. 010 2421 www.aga.fi