VAATIVIEN MATERIAALIEN HITSAUS Hitsaustekniikkapäivät, Tampere Kari Mäkelä
TÄMÄ ESITELMÄ SISÄLTÄÄ 1. MUUTOKSET KATTILALIIKETOIMINNASSA 2. VAIKUTUS KATTILARAKENTEISIIN 3. MATERIAALIEN MUUTOS 4. MATERIAALIEN TUOTEMUODOT 5. UUSIEN MATERIAALIEN KÄYTTÖÖNOTTO 6. VALMISTUS 7. HITSAUS 8. YHTEENVETO 2
KATTILA? Päivi kertoi: Älykäs kone? 3
1. MUUTOKSET KATTILALIIKETOIMINNASSA - Kasvihuoneilmiön estäminen voimalaitoksissa Hyötysuhteen nosto Tuotetun höyrynlämpötilan ja paineen nosto Uusituvien polttoaineiden käyttö Biomassat Havempien uusituvien polttoaineiden käyttö Kierrätyspuu Kotitalouksien kierrätyspolttoaine 4
Polttoaineita Tarve ~50000 Rekka-autollista/vuosi Hiili Hake? Hakkuutähde Kierrätyspuu 5
2. VAIKUTUKSET KATTILARAKENTEISIIN - Lujuusvaatimukset korkeammissa lämpötiloissa ja paineissa Lujemman ja hauraamman materiaalin käyttö Materiaalimuutokset Seostusmuutokset Paksuus/jäykkyysmuutokset - Korroosio Monimutkaisempia konstruktioita - Eroosio Design muutokset Suojat 6
3. MATERIAALIEN MUUTOS - Lämpötila-paine T23, T24, 12 Cr lisätty W, Ni pohjaiset materiaalit.. Paksuus-Kuva lieriö - Korroosio Seostamattomat > Niukkaseosteiset > Runsasseosteiset ferriitiset (9-12% Cr) > Std ruostumattomat > Korkea Cr (~27% Cr) ruostumattomat > Nipohjaiset seokset > Tulossa erikoismateriaalit Paksuus lievittää muttei auta - Eroosio Kulutuskestävät levyt Pinnoitushitsaus 7
Tulossa olevia hitsattavia materiaaleja kattilalaitoksissa, Vuodelta 2002 C Mn P S Si Cr Mo Ti V W Cb B N Ni Al Nb Cu T23 0.04 0.10 max. max. max. 1,9 0.05-0.20 1,45 0.02 0.0005 max. - max. - - 0.10 0.60 0.030 0.010 0.50 2,6 0.30 0.30 1,75 0.08 0.0060 0.030 0.030 T24 0.05 0.30 max. max. 0.15 2,2 0.90 0.05 0.20 - - 0.0015 max. - max. - - 0.10 0.70 0.020 0.010 0.45 2,6 1,1 0.10 0.30 0.0070 0.010 0.020 HR3C 0.04 max. max. max. max. 24.00 - - - - 0.20-0.15 17.00 - - - 0.1 2.00 0.030 0.030 0.75 26.00 0.60 0.35 23.00 E911 0.09 0.30 max. max. 0.10 8,5 0.9-0.18 0.90-0.0005 0.050 0.10 max. 0.06-0.13 0.60 0.020 0.010 0.50 9,5 1,1 0.25 1,1 0.005 0.090 0.40 0.04 0.10 NF 616 0.07 0.30 max. max. max. 8,5 0.30-0.15 1,5-0.001 0.030 max. max. 0.04-0.13 0.60 0.020 0.010 0.05 9,5 0.60 0.25 2 0.006 0.070 0.40 0.040 0.09 HCM 12A 0.07 max. max. max. max. 10 0.25-0.15 1,5 - max. 0.040 max. max. 0.04 0.30 0.13 0.70 0.020 0.010 0.50 12,5 0.60 0.30 2,5 0.005 0.100 0.50 0.040 0.1 1,7 Kvaerner Pulping Oy, Tampere, Finland 2002
Hitsaustekniikkapäivät, Tampere STEAM DRUM Lifting up to 80 m Weight > 130 tn Wall thickness > 100 mm
Hitsaustekniikkapäivät, Tampere
4. MATERIAALIEN TUOTEMUUTOKSET - Samaa materiaalia - Komposiittimateriaali - Päällehitsattu/pinnoitettu materiaali 11
5. VAATIVIEN-UUUSIEN MATERIAALIEN KÄYTTÖÖNOTTO - Uudet tai vaativat materiaalit Miten määritellään Vaativa materiaali ko konepajalle on sellainen, jonka kaltaista ei ole aiemmin käytetty Normaalista materiaalista voi tulla vaativa eripariliitoksissa Mm kahden eri std liitoskohta - Materiaalin valmistaja materiaalitestit ok, lisäinetestit lähes poikkeuksetta jäljessä, onko edes lisäainetta - Muovattavuus - Hitsattavuus Koneiden soveltuvuus Materiaalin luokittelu - Lämpökäsittely Standardien ja tuotteen vaateet Mahdollisuus 12
6. VALMISTUS - Kokonaisuus Käsittely Puhtaus on puoliruokaa, etenkin Ni-pitoist materiaalit Koneistus Pystyvätkö koneet valmistamaan railot ym... Muovattavuus Prosessi, kykenenkö Hitsattavuus Lämpökäsittely Vaikutus lopputulokseen Jälkikäsittelyt, puhdistus, peittaus jos liuoshehkutus? 13
7. HITSAUS - Ei ole hitsausmetallurgiaa: on lämpökäsittelyjä ja valamista - Onhan: lisäaineet, valokaari, tunkeutumiset, sulan sekotuminen jne PITÄÄ YMMÄRTÄÄ KAIKKI OSA-ALUEET 1. Kokonaisuus 2. Lisäaine 3. Metallurgisia seikkoja hitsauksessa 4. Materiaalin toimitustila 14
Kokonaisuus Vaateet T23 materiaali Ref ASME (g) Except as provided in para. (h), if during the manufacturing any portion of the component is heated to a temperature greater than 1470 F (800 C), then the component must be reaustenitized and retempered in its entirety in accordance with para. (a), or that portion of the component heated above 1470 F (800 C), including the Heat- Affected Zone created by the local heating, must be replaced, or must be removed, reaustenitized, and retempered, and then replaced in the component.? For materials with greater than 5% strain, and less than or equal to 20% strain, the cold strained portion of the part or component shall not be exposed to temperatures between 1325 F and 1900 F (720 C and 1040 C) during fabrication or erection, whether purposefully or incidentally with other components. If such a cold strained area is so exposed during fabrication, the cold strained area shall be scrapped or may be salvaged by reaustenitizing and retempering, as described in para. (e)(1). 15
7. HITSAUS 2. Lisäaine - Jos ei saatavilla ko perusaineeseen Sopivin, tuotteelle 27Cr31NiCe Harkitse voiko käyttää parusaineesta vetämällä, ei muuten sisällä lisäaineelle lisäseostusta 16
7. HITSAUS 3. Metallurgisia seikkoja hitsauksessa, 9-12Cr kattilamateriaaleille, T91,... - Lämpösykli, periaate soveltuu kaikille teräksille Jännityksen poisto Päästö Mf lämpötila Esilämmitys Jäähdytys Mf T:n alle 17
Materiaalin toimitustila Esim materiaali AISI 310... Fe = vihreä Cr-karbidi = punainen 18
8. YHTEENVETO - Globalisoituminen - Vaativuus kasvanut ei pelkästään hitsari tasolla vaan erityisesti hitsaussunnittelun ja valvonnan saralla. - Metallurgian osaaminen ymmärrys - Palauteprosessi, muut alueet Suomalaiset on maailman parhaita kehittäjiä Saadaan jo geeneissä/äidinmaidossa 19