B.3 Terästen hitsattavuus



Samankaltaiset tiedostot
Perusaineesta johtuvat hitsausvirheet ovat pääasiassa halkeamia, kuuma- ja/tai kylmähalkeamia.

Ultralujien terästen hitsausmetallurgia

Kulutusta kestävät teräkset

B.4 Kutistuminen, jäännösjännitykset ja muodonmuutokset

LAPPEENRANNAN TEKNILLINEN YLIOPISTO Teknillinen tiedekunta Konetekniikan koulutusohjelma

Korjaushitsauskäsikirja

Lujat ja erikoislujat termomekaanisesti valssatut hienoraeteräkset

Puikkojen oikea valinta

A.1 Kaarihitsauksen perusteet

SEOSAINEIDEN VAIKUTUKSET TERÄSTEN HITSATTAVUUTEEN. MIKRORAKENTEEN MUUTOKSET HITSAUSLIITOKSESSA.

Lujat termomekaanisesti valssatut teräkset

TERÄSVALUJEN HITSAUS: CASE 25CrMo4 THE WELDING OF STEEL CASTINGS: CASE 25CrMo4

Corthal, Thaloy ja Stellite

Raex kulutusterästen hitsaus ja terminen leikkaus

Betonielementtien työmaahitsaukset

Teräspaalujen jatkaminen hitsaamalla Laatuvaatimukset ja työn toteutus

Lapin alueen yritysten uudet teräsmateriaalit Raimo Ruoppa

B.2 Levyjen hitsausliitokset

Diplomi-insinööri Misa Tillaeus

Korjaushitsauskäsikirja

selectarc - KOVAHITSAUSPUIKOT Somotec Oy KORJAUS- JA KUNNOSSAPIDON AMMATTILAISILLE

HUOM. Kirjan taulukoissa on käytetty suomalaisesta käytännöstä poiketen pistettä erottamaan kokonais- ja desimaaliosaa toisistaan.

A.6 Hitsauksen suoritus 1

Hitsausmenetelmävalintojen vaikutus tuottavuuteen

UUTISET HITSAUS GLOBAL SOLUTIONS FOR LOCAL CUSTOMERS EVERYWHERE. Hitsausuutiset 40 vuotta. 1, 2, 3... hitsaus. Kuinka QSet toimii.

HITSAUS. YLEISTIETOA KUUMAVALSSATUT TERÄSLEVYT JA -KELAT

Seppo Saarela

HITSAUS HARDOX. Hitsaus Hardox

Korjaushitsauskäsikirja

A9 Hitsaajan pätevyyskokeet

Ferriittisten ruostumattomien terästen hitsattavuus ja hitsialueen muovattavuus

B6 Yleiskatsaus hitsausprosesseihin

kansainvälisyys JACQUET johtava, maailmanlaajuinen ruostumattomien kvarttolevyjen käyttäjä 483 työntekijää

Oppilaitos, standardit ja teollisuus

HITSAUSNOPEUDEN VAIKUTUS TUNKEUMAAN JAUHEKAARIHITSAUKSESSA VAKIOVIRRALLA JA VAKIOJÄNNITTEELLÄ HITSATTAESSA

Täytelangan oikea valinta

UUSI SYMPLEX 320 SYMPLEX 420. Puikkohitsausja MIG/MAG- Invertterit. AWtools Oy

WELDING INSTRUCTION SVETSINSTRUKTION SCHWEISSANLEITUNG HITSAUS OPETUSTA ИНСТРУКЦИЯ ПО СВАРКЕ.

HITSAUSMENETELMÄT. Eri hitsausmenetelmien kuvaukset. Lähteet: Esab, Kemppi, Wikipedia

H. Valukappaleen korjaushitsausmenetelmät

OSAAMISEN ARVIOINTI ARVIOINNIN KOHTEET JA AMMATTITAITOVAATIMUKSET OSAAMISEN HANKKIMINEN. osaa: työskentely

J O H D A N T O... E 1. 2

WiseRoot+ ERITTÄIN TEHOKASTA POHJAPALON HITSAUSTA

Monet polut työelämään -hanke Maahanmuuttajan aiemmin hankitun ammatillisen osaamisen tunnistamisen toiminnallinen ja käytännön testi.

ROBOTTIHITSAUS JA HITSAUSPARAMETRIEN VAIKUTUS MIG/MAG-HITSAUKSEEN

TERÄSTEN STANDARDINMUKAISET SEOSAINEPITOISUUDET JA NIIDEN VAIHTELUIDEN VAIKUTUS HITSATTAVUUTEEN

MATERIAALI- VALINTA HITSAUS- AINEET

WiseRoot ERITTÄIN TEHOKASTA POHJAPALON HITSAUSTA

Luku 1. Johdanto 1.1. LMC Käyttötarkoitus

OHUTSEINÄMÄISTEN PUTKIEN ORBITAALI-TIG-HITSAUS ORBITAL TIG WELDING OF THIN-WALLED TUBES

AWS A5.20/A5.20M : E70T-9C-H8 / E70T-9M-H8 EN 758 : T 46 0 R C 3 H10 / T 46 0 R M 3 H10

Hitsausmerkinnät rakentamisessa Unto Kalamies, diplomi-insinööri Teknillinen asiamies, Teräsrakenneyhdistys

BK20A0500 Hitsausmetallurgia (5 op) 2014

LISÄMODULI. PSS Ruostumattomat teräkset ja niiden hitsaus

selectarc - HITSAUSPUIKOT 2009 Somotec Oy KORJAUS- JA KUNNOSSAPIDON AMMATTILAISILLE SEOSTAMATTOMAT NIUKKASEOSTEISET RUOSTUMATTOMAT VALURAUTA NIKKELI

CD-hitsauspultit. Tuoteluettelo Tekniset tiedot

WAMETA MINIMIG 180 SYNERGIC

A.7 Hitsauksen suoritus (2)

Robotisoidun MIG/MAG-hitsauksen käyttö Metso Automation Oy:n venttiilin valmistuksessa

RUOSTUMATTOMASTA TERÄKSESTÄ VALMISTETUN SÄILIÖN HITSAUS ROBOTILLA

RAKENNUSTEOLLISUUDEN HITSAUSTÖIDEN MUUTTUNEET VAATIMUKSET

WiseThin+, Tuottavaa levyhitsausta ja asentohitsausta. WiseThin+ TUOTTAVAA LEVYHITSAUSTA JA ASENTOHITSAUSTA (6)

HITSAUS- STANDARDIT 2006

OSAAMISEN ARVIOINTI ARVIOINNIN KOHTEET JA AMMATTITAITOVAATIMUKSET OSAAMISEN HANKKIMINEN

HITSAUSVIRTALÄHTEEN OHJAUS LÄMMÖNTUONNIN JA JATKUVAN JÄÄHTYMISEN S-KÄYRÄN PERUSTEELLA

Hitsausmessut TAMPEREEN MESSUKESKUS

3 Hitsattujen rakenteiden vaatimustenmukaisuuden osoittaminen (B7 kohta 11)

A.2 Hitsauslaitteisto

S960-TERÄKSEN HITSAUSLIITOKSEN LEIKKAUSKESTÄVYYS SHEARING STRENGTH OF S960 WELD JOINT

Ferriittiset ruostumattomat teräkset ja niiden hitsaus. May 12,

Mikä on ruostumaton teräs? Fe Cr > 10,5% C < 1,2%

HITSAUSENERGIAN HALLINTA KORKEALUJUUSTERÄKSILLÄ ERI HITSAUSASENNOISSA

Souru Oy, Kahitie Nurmijärvi

KÄYTTÖ-OHJE EVERLAST

UUTISET HITSAUS GLOBAL SOLUTIONS FOR LOCAL CUSTOMERS EVERYWHERE. Kuumalujaa hitsausta. Kapearailohitsaus

Minarc Evo TEHOKKAAMPI JA EDULLISEMPI KUIN KOSKAAN AIEMMIN

MISON suojakaasu. Annatko otsonin vaarantaa terveytesi?

Jalosauma Tutkimus ferriittisten ruostumattomien terästen käytettävyydestä: hitsattavuus DIGIPOLIS SEMINAARI

WiseRoot+ ERITTÄIN TEHOKASTA POHJAPALON HITSAUSTA

B.1 Johdatus teräkseen

Näyttötutkinnon perusteet

Teräsputkipaalujen kalliokärkien suunnittelu, lisäohjeita FEMlaskentaa

FastMig M. Uuden sukupolven työjuhta teollisuuskäyttöön

Universaalit hitsausohjepaketit MIG/MAG- ja puikkohitsaukseen

Universal WPS for stick (MMA) welding HITSAAMINEN TYÖMAILLA

TERÄSVALUN JA HITSATUN RAKENTEEN VERTAILU COMPARISON OF STEEL CASTING AND WELDED STRUCTURE

Ovakon terästen hitsaus

Liite 1. Rakenteiden murtumismekanismin, rakenteissa käytettyjen materiaalien ja rakenteiden hitsausliitosten laadun selvitys

HITSAAJAN AMMATTITUTKINTO. Valmistavan koulutuksen koulutussuunnitelma. Voimassa alkaen

Matti Peltola. Hitsaajan pätevyyskokeen virhetarkastelusta osaamisen johtamiseen

Hitsien laatu ja. Hitsausuutisissa julkaistut artikkelit, osat 1 5. Juha Lukkari OY ESAB

VEDENALAINEN KAARI- JA KITKATAPITUSHITSAUS UNDERWATER STUD WELDING AND FRICTION STUD WELDING

KEMI-TORNION AMMATTIKORKEAKOULU TEKNIIKAN KOULUTUSYKSIKKÖ

SUURLUJUUSTERÄSTEN SUUREN LUJUUDEN JA PIENEN MURTOVENYMÄN TUOMAT ERITYISPIIRTEET TERÄSRAKENTEEN SUUNNITTELIJALLE

Tasalujat hitsauslangat ultralujille teräksille

Kon Teräkset Viikkoharjoitus 2. Timo Kiesi Koneenrakennuksen materiaalitekniikan tutkimusryhmä Koneenrakennustekniikan laitos

FERRIITTISET RUOSTUMATTOMAT TERÄKSET.

Hitsaustalous ja tuottavuus

Miten parannan hitsauksen tuottavuutta

17VV VV Veden lämpötila 14,2 12,7 14,2 13,9 C Esikäsittely, suodatus (0,45 µm) ok ok ok ok L. ph 7,1 6,9 7,1 7,1 RA2000¹ L

Transkriptio:

1 B. Terästen hitsattavuus B..1 Hitsattavuus käsite International Institute of Welding (IIW) määrittelee hitsattavuuden näin: Hitsattavuus ominaisuutena metallisessa materiaalissa, joka annetun hitsausprosessin käytössä annettua tarkoitusta varten tekee sen, että jatkuva metallinen liitos voidaan saada aikaiseksi sopivalla menettelyllä, jolloin hitsin pitää täyttää paikalliset vaatimukset ja niiden vaikutus rakenteeseen, johon se sisältyy. Tästä määritelmästä ei hitsaaja tule paljoakaan viisaammaksi. Mitä siinä yritetään sanoa on, että hitsaamalla materiaalia hyvillä tuloksilla, niin materiaali on sopivaa hitsattavaksi. Käytännöllisesti katsoen kaikki metallit ovat hitsattavissa, mutta eri syistä vältetään hitsaamasta useita metalleja. Tulee liian kalliiksi tai tulokset ovat huonoja ja siksi valitaan muita liittämismenetelmiä liitoksen tekemiseksi. Suurelta osin seuraavat tekijät määräävät materiaalin sopivuuden hitsattavaksi: kemiallinen koostumus metallin rakenne lämpötila hitsattaessa aineenpaksuus hitsausprosessi hitsausparametrit ja asento rakenteellinen muotoilu Kemialliset analyysit, joissa on paljon epäpuhtauksia ja seosaineita, jotka esimerkiksi lisäävät karkenevuutta, tekevät hitsauksen vaikeaksi. Hyvin hitsattavien terästen hiilipitoisuus ei saisi ylittää 0,5%. Erityistä huomiota on kiinnitettävä hitsausmenetelmään ja lisäaineeseen, lämpökäsittelyyn jne (katso kohta hiiliekvivalentista tässä kappaleessa). Metallin mikrorakenne voidaan tietyssä määrin liittää kemialliseen analyysiin. Lämpötila hitsauksessa riippuu hitsausprosessista. On yleisesti tunnettua, että mitä "kylmemmällä" hitsausprosessilla työskennellään, sitä enemmän lämpöä leviää materiaaliin, josta seuraa hitsin hitaampi jäähtyminen. Kaasuhitsaus ja jauhekaarihitsaus ovat hitsausprosesseja, jotka antavat suurimman lämmönleviämisen, seuraavaksi puikko, MIG/MAG, TIG, plasma ja laser tässä järjestyksessä. Kaksi viimeksi mainittua antavat vain muutaman millimetrin lämmönleviämisen ja ovat siitä syystä lempeitä materiaalille. (Katso kohta: Lämmöntuonti) Kaasuhitsaus aiheuttaa suuren lämmönleviämisen TIG-hitsaus pienemmän Hitsattavan kappaleen aineenpaksuudella on tietty rooli hitsauksessa. Suhteellisen ohut materiaali voi tietyissä tapauksissa olla suhteellisen helppoa hitsata, mutta sama materiaali paksuna voi vaatia sekä erilaisia lämpökäsittelyjä että hyvin suunnitellun hitsaustapahtuman. SHY

Paksut materiaalit tarvitsevat lyhyesti sanottuna enemmän aikaa jäähtymiseen. Hitsausprosessi: katso lämpötila hitsauksessa. Hitsausparametrit ja asento: Suuret hitsausparametrit (virta, jännitys, langansyöttö, induktanssi) lisäävät tosin hitsiaineentuottoa kg/tunti, mutta ne voivat olla suorastaan tuhoisia herkkien materiaalien hitsauksessa. Paksut hitsit jäähtyvät hitaammin kuin ohuet. Hitsauksen vaikutus perusaineeseen Hitsauksen sulassa tilassa ollut aine kutsutaan hitsiaineeksi. Hitsiaineen ja sulamattoman perusaineen välillä oleva raja kutsutaan sularajaksi. Hitsiaineen vieressä on lämpövyöhyke. Lämpövyöhykkeen osa, jossa on tapahtunut mikrorakennemuutoksia kutsutaan muutosvyöhykkeeksi (HAZ). Muutosvyöhykkeessä välittömästi hitsiaineen vieressä on ylikuumentunut eli karkearakeinen vyöhyke (), jossa on isoksi kasvaneita kiteitä. Tämä vyöhyke voi olla rakenteelle haitallinen, koska siellä kiteet ovat suuria ja hauraita. Tällä alueella lämpötila on ollut välillä 1100...10 C. Sitä seuraa normalisoitunut hienorakeinen vyöhyke (4), jonka lämpötila on ollut välillä 870...1100 C ja sitten siitä aina 70 C asti alue, jota kutsutaan osittain austenitoituneeksi vyöhykkeeksi (5). Lämpötiloissa 70...5 C käynyt alue on karbidien palloutumis- vyöhyke ja sen jälkeen perusainetta vastaava rakenne eli hitsauslämpö ei ole muuttanut rakennetta lainkaan. Tämä jähmettyminen tapahtuu suhteellisen nopeasti. Mitä paksumpi materiaali, sitä nopeampi jäähtyminen. iski on silloin, että materiaali muuttaa rakennettaan ja saa aikaan epätoivotut ominaisuudet. Kuva esittää hitsausliitoksen vyöhykkeet teräksessä, jonka hiilipitoisuus on 0,15%. aekoko on esitetty huomattavasti suurennettuna. 1 Hitsiaine, Sularaja, Karkearakeinen vyöhyke, 4 Hienorakeinen vyöhyke, 5 Osittain austenoitunut vyöhyke, 6 Karbidien palloutumisvyöhyke Käyrä T kuvaa maksimilämpötilaa, jossa vastaava kohta teräksestä on käynyt. Kuvassa oikealla on osa rauta-hiiliolotilapiirroksesta, josta on luettavissa ko. lämpötilaa vastaava mikrorakenne. Pystykatkoviiva esittää terästä, jonka hiilipitoisuus on 0,15%. SHY

B.. Analyysin, lämpötilan ja levyn paksuuden (hitsin paksuuden) vaikutus Lämmöntuonti Suuri merkitys teräksen ominaisuuksille hitsauksen jälkeen on sillä lämpömäärällä, mikä tuodaan materiaaliin. Mitä suurempi lämpömäärä tuodaan, sitä enemmän lämpöä leviää materiaaliin. Muutosvyöhykkeessä rakeenkasvualue (hauras) kasvaa ja materiaalin lujuusarvot heikkenevät vastaavasti. Hitsiin tuotu lämpömäärää pituusyksikköä kohti kutsutaan lämmöntuonniksi Lämmöntuonti ilmoitetaan kj/mm. Lämmöntunti lasketaan kaavasta: Lämmöntuonti = k x Q = k x U x I x 10 - v (KJ/mm) jossa k = terminen hyötysuhde Q = hitsausenergia (kaarienergia) U = kaarijännite I = hitsausvirta v = hitsausnopeus (mm/s) Lämmöntuonti lasketaan ennen hitsausta ja annetaan hitsausohjeessa hitsausparametrien muodossa eli kaarijännite, hitsausvirta, hitsausnopeus ja puikon koko. Terästen hitsauksessa pääasiassa pyritään välttämään halkeaminen syntymistä hitsiin. Kun materiaali on usein karkenevaa, hitsauksen täytyy tapahtua oikealla tavalla halkeamien välttämiseksi. Halkeilualttiutta voidaan arvioida tietyille teräksille laskemalla hiiliekvivalentti. (Katso seuraava sivu.) Terminen hyötysuhde Terminen hyötysuhde kertoo paljonko hitsausenergiasta menee hitsattavaan kappaleeseen eri hitsausprosesseilla. Jauhekaarihitsauksessa terminen hyötysuhde on 1. Jauhekaarihitsauksessa lämpöä ei häviä yhtään säteilemällä kuten muissa hitsausprosesseissa. Termiset hyötysuhteet: Jauhekaarihitsaus 1 MIG/MAG-hitsaus 0,8 Puikkohitsaus (MMA) 0,8 TIG-hitsaus 0,6 Lämmöntuonnin laskeminen Lämmöntuonnin tulee olla sopiva käytettävälle materiaalille. Useimmat terästen valmistajat antavat neuvoja, kuinka heidän materiaalejaan pitää hitsata. SHY

4 Esimerkki: Lämmöntuonti puikkohitsaukseen 15 mm:n paineastiateräkselle P5GH, lisäaine OK 48.00,,5 mm. terminen hyötysuhde = 0,8 kaarijännite = 1 V hitsausvirta = 80 A hitsausnopeus = 1, mm/s Kaavaan sijoittamalla saadaan lämmöntuonniksi: 0,8 x 1 x 80 / (1, x 1000) = 1,1 kj/mm Kaarijännite ja hitsausvirta luetaan hitsauksen aikana. Hitsausnopeus voidaan laskea, kun tiedetään kaariaika ja palon pituus. Kaariaika löytyy annettuna puikkoluetteloista ja palon pituus saadaan hitsausrailosta mitattuna, kun koko hitsauspuikko on käytetty. Hiiliekvivalentti CE Toinen tärkeä huomioitava tekijä laskettaessa työlämpötilaa on hiiliekvivalentti. Se voi löytyä annettuna terästehtaiden materiaalitodistuksessa (sulatusanalyysi). Jos sitä ei ole annettuna todistuksessa, niin se voidaan laskea materiaalianalyysin perusteella. Hiiliekvivalentin laskelma voidaan tehdä seuraavalla tavalla, kun kemiallinen koostumus kokonaisuudessaan tunnetaan: CE = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15 Esimerkki: Paineastialevy SFS-EN 1008- P5GH aineenpaksuus 0 mm, jonka kemiallinen analyysi on seuraavanlainen: Hiili = C = 0,16% Mangaani = Mn = 1,% Kromi = Cr = 0,0% Molybdeeni = Mo = 0,08% Vanadiini = V = 0,0% Nikkeli = Ni = - Kupari = Cu = 0,% CE = 0,16 + 1,8/6 + (0,0 + 0,08 + 0,0)/5 + 0,0/15 CE = 0,46 CE-arvoja käytetään arvioitaessa korotetun työlämpötilan tarvetta. Katso käsite korotettu työlämpötila seuraavalta sivulta. Aineenpaksuuden (hitsin paksuus) vaikutus Kuten aikaisemmin olemme maininneet, on aineenpaksuudella suuri vaikutus hitsaukseen. Laskettaessa esikuumennuslämpötilaa pitää kaikki mahdolliset lämmön poistumisreitit ottaa huomioon. Mitä enemmän lämmön poistumisreittejä on, sitä nopeammin jäähtyminen tapahtuu. Kuvassa A nähdään kaksi poistumisreittiä lämmölle. Kuvassa B poistumisreittejä on kolme. Tästä seuraa, että tapauksessa B jäähtymisnopeus on suurempi. Normaalisti käytetään yhdistettyä levyn paksuutta laskelmissa. Yhdistetty aineenpaksuus tapauksessa A ja B on luettavissa kuvatekstistä, kun aineenpaksuus on 0 mm. SHY

5 Yhdistetty aineenpaksuus = 60 (0 + 0) Yhdistetty aineenpaksuus = 90 (0 + 0+ 0) Yhteenveto esikuumennuslämpötilan tarpeesta Esikuumennustarve määritetään lämmöntuonnin, analyysin (hiiliekvivalentin), yhdistetyn aineenpaksuuden ja hitsiaineen vetypitoisuuden perusteella. Esimerkki: Materiaali teräslevy SFS-EN 1008- P5GH, aineenpaksuus 0 mm Hitsausprosessina on puikkohitsaus, puikkona OK 48.00,5 mm Lämmöntuonti = terminen hyötysuhde X kaarienergia (Puikkohitsaus) = 0,8 x 1 x 80 /( 1, x 1000) = 1,1 kj/mm Hiiliekvivalentti CE = 0,46 Yhdistetty aineenpaksuus 0 mm + 0 mm = 60 mm Alla olevassa taulukossa nämä arvot on tuotu esille (ote standardista SFS-EN 1011-). Esikuumennuslämpötilan valinta Alin suositeltava esikuumennuslämpötila (katso myös välipalkolämpötilat) on annettu taulukossa, joka pätee puikoille, joiden vetypitoisuusluokka on H5. Kovia sisäisiä jännityksiä sisältäville hitsausliitoksille ja korjaushitsauksissa nostetaan lämpötilaa vähintään 5 C. Lämmöntuonti kj/mm ) 0,44 1 0,46 1 0,48 1 0, 1 CE 1) Yhdistetty aineenpaksuus, mm. Katso yllä olevat kuvat. 0 0 40 60 70 90 100 75 75 100 100 15 100 15 1) Eripariliitoksissa, joissa hiiliekvivalentin arvot poikkeavat toisistaan, käytetään korkeinta. ) Palkokohtainen ) = huoneenlämpötila SHY

6 Taulukosta voidaan katsoa alin työlämpötila, jota voidaan käyttää. Esimerkissämme riittää huoneen lämpötila. Jos hiiliekvivalentti olisi ollut 0,, niin työlämpötila olisi ollut 75 o C. Jos yhdistetty aineenpaksuus olisi ollut 100 mm, niin tarvittava työlämpötila olisi ollut o C. Yksinkertaistettu yhteenveto kuuluu siis: korkea hiiliekvivalentti, pieni lämmöntuonti ja paksut kappaleet vaativat korkeamman työlämpötilan. Yleensä esikuumennuslämpötila vaihtelee välillä 0 o C o C Hyvien hitsaustulosten saavuttamiseksi voi olla tarpeen tutustua teräs- ja puikkovalmistajien ohjeisiin. Hitsattavuuskokeet On olemassa suuri määrä hitsattavuuskokeita ja sen vuoksi niitä ei ole helppoa esittää selventävästi lyhyesti. Hitsattavuuskokeet voidaan jaotella kylmä- ja kuumahalkeamakokeisiin. Kylmähalkeamakokeita esitetään standardissa EN ISO 1764-1/ ja kuumahalkeamakokeet standardissa EN ISO 17641-1/. Tietyt kokeet ovat hyvin monimutkaisia ja toiset taas huomattavasti yksinkertaisimpia. Vaikeusaste ja testin valinta täytyy soveltua siihen rakenteeseen, jota hitsataan tai muutoin kaikki esitestit ovat hukkaan heitettyä rahaa. Tulokset jostakin näistä kokeista ohjaavat hitsausohjeen (= WPS) laadintaa. Hitsaajana voi käydä niin, että sinä pääset mukaan tekemään jotakin näistä hitsattavuuskokeista. SHY