Kaivosteollisuuden C-Mn terästen hitsaus Rikasta Pohjoista 2016, 14.4.2016 Kemi Marko Lehtinen sr. welding specialist Knowledge Service Center SSAB
Olemme Maailmanlaajuinen, vahvasti erikoistunut teräsyhtiö 2
Suurimmat tuotantolaitokset Ruotsissa, Suomessa ja Yhdysvalloissa 17 000 työntekijää yli 50 maassa SSAB:n tehtaat Myynnin kattavuus Pohjoismaat Muu Eurooppa 3
Laajentunut teräksen tuotanto Pohjoismaissa 1 Luulaja 1 200 työntekijää Teräksen valmistus SSAB Europe 2 Raahe 2 800 työntekijää Teräksen valmistus, kvarttolevyt ja nauhatuotteet, SSAB Europe 1 3 4 Hämeenlinna 900 työntekijää Nauhatuotteet ja putket SSAB Europe Borlänge 2 100 työntekijää Nauhatuotteet SSAB Europe 4 5 2 3 5 Oxelösund 2 400 työntekijää Teräksen valmistus, kvarttolevyt SSAB Special Steels 4
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
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 4-5 40 50 % *nuorrutusteräkset, nauhateräkset 700 MPa Kvarttolevyt Amerikka ~10 20 25 % Lähde: World Steel Association, Eurofer, SSAB:n analyysi 6
Tuotteemme ovat osa ratkaisua Light TM Efficient Strong Durable Safe Sustainable 7
SSAB erikoisterästen tuotetarjonta Kulutusta kestävät teräkset Kulutusta kestävillä teräksillä suurin mahdollinen hyötykuorma ja pisin käyttöikä 350-700 HBW Tietotaito ja palvelut Rakenneteräkset Lujilla teräksillä vaativia, kestäviä ja kevyitä ratkaisuja 600-1300 MPa Suojaus ja koneistus Suojausteräkset turvaavat ihmiset ja omaisuuden Käyttövalmiilla koneistusteräksellä tuotteet nopeasti markkinoille 8
Kulumista ja pintapainetta kestävät teräkset Karkaistu kulutusteräs, joka on suunniteltu kestämään hankaavaa kulutusta ja kovaa pintapainetta. Tyypillisesti: Kovuus 350 600 HB Murtolujuus > 1000 MPa Hiiliekvivalentti korkeampi kuin yleisimmillä rakenneteräksillä 9
Kulutusterästen käyttökohteita 10
Esimerkki 55 % kevyempi 11 25 % edullisempi valmistaa
Esimerkki 55 % kevyempi sama valmistuskustannus 12
Esimerkki 44 % kevyempi lava 1 m³ enemmän betonia 13
Kulutusterästen hitsaus
Tärkein asia kulutusterästen hitsauksessa Vetyhalkeiluriskin tiedostaminen ja vetyhalkeilun ehkäiseminen 15
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
Vetyhalkeilu Vetyhalkeilu johtuu kolmen osatekijän samanaikaisesta epäedullisesta yhteisvaikutuksesta: 1. Mikrorakenne, hitsiaineen tai muutosvyöhykkeen 2. Vety 3. Vetojännitykset liitoksessa 17
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-141-04 18
Vedyn lähteet Ilmankosteus Kosteat ja likaiset railopinnat Hitsauslisäaine tyypillisiä vetypitoisuuksia (ml/100 g hitsiainetta) MAG, umpilanka: 1.5 2 MAG, emästäytelanka: 2 3 MAG, metalli-/rutiilitäytelanka: 3 8 SAW, emäsjauhe: 2 4 Lisäaineen vetypitoisuus on aina korkeampi kuin perusaineen vetypitoisuus 19
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
Vedyn määrän vähentäminen Esimerkki, esilämmityksellä n. 50-80 % matalampi vetypitoisuus Esimerkki, vedynpoistohehkutuksen vaikutus vetypitoisuuteen eri pitoajoilla ja lämpötiloilla G. K. Padhy et al 21
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
Lämpökäsittelyn vaikutus kulutusteräksen kovuuteen Karkaistun kulutusteräksen kovuus laskee 500-600 C myöstössä huomattavasti 23
Suositukset Hardox terästen hitsaukseen
Kovuus 350 700 HBW Levynpaksuudet 0.7 160 mm Leveys enimmillään 3.35 m Markkinoiden parhaat konepajaominaisuudet Valittavissa myös iskusitkeystakuulla Saatavissa putkena kovuusluokissa 400 HBW ja 500 HBW 25
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
Suositeltavat austeniittiset ruostumattomat lisäaineet Hardox 400 550 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 309 27
Lämmöntuontisuositus Hardox hitsiliitoksilla ei tavallisesti ole ankaria lujuus- ja sitkeysvaatimuksia Lämmöntuontisuositus on tämän vuoksi suuntaa-antava 28
Esilämmityssuositukset 100 C up to 160 mm 100 C up to 100 mm 100 C up to 100 mm 29
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 1.0-1.6 kj/mm. Esilämmityssuositukset pätee myös silloitushitsauksessa ja pohjapalkojen hitsauksessa. Suositeltu siltahitsin min. pituus 50 mm. 30
Esilämmitystekniikka Esilämmitys voidaan toteuttaa monin eri tavoin, esimerkiksi sähkövastuksilla tai kaasupolttimilla Lämmityksen tasaisuus ja lämpötilan kontrollointi tärkeää 31
Palkojen välinen lämpötila Hardox laatu Hardox HiTuf 300 Hardox 400 225 Hardox 450 225 Hardox 500 225 Hardox 550 225 Hardox 600 225 Hardox Extreme 100 Korkein suositeltu palkojen välinen lämpötila ( C) 32
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 510 530 100 2 min/mm (min. 1 h) 33