Tandem-MAG-welding of high strength steels for shipbuilding applications

Abstract

Tämän työn tavoitteena oli hitsata tandem MAG –laitteistolla 25 mm paksua Ruukin E500 TMCP terästä. Työssä oli tarkoituksena vähentää railotilavuutta mahdollisimman paljon sekä suorittaa testihitsaukset 0.8 kJ/mm sekä 2.5 kJ/mm lämmöntuonneilla. Teoriaosuudessa käsiteltiin Tandem MAG-hitsaukseen, sen tuottavuuteen ja laatukysymyksiin liittyviä asioita sekä siinä perehdyttiin suurlujuusteräksien käyttöön hitsauksessa sekä laivanrakennuksessa. Kokeellisessa osuudessa perehdyttiin hitsauksessa huomattuihin etuihin, ongelmiin sekä ongelmien ratkaisumahdollisuuksiin. Hitsausliitoksen mekaaniset ominaisuudet tutkittiin rikkomattomin sekä rikkovin menetelmin. Alustavat hitsausohjeet luotiin kummallekin lämmöntuonnille. Testaukset aloitettiin 30 º railokulmalla pienentäen kulmaa mahdollisuuksien mukaan. Testauksissa ei saatu hitsattua onnistuneesti alle 30 º railokulmalla. Hitsaustestien aikana huomattiin magneettisen puhalluksen vaikutus hitsaustapahtumaan. Kaasunvirtausnopeuden tuli olla tietyn suuruinen jotta palkokerrokset onnistuivat ilman huokoisuusongelmaa. Pienemmällä lämmöntuonnilla hitsattaessa kaasunvirtausnopeudet olivat tärkeämpiä hitsatessa ylempiä palkokerroksia. Kääntämällä hitsauspoltinta sivuttaissuunnassa 7-10 astetta auttoi ehkäisemään reunahaavan syntymistä. Rikkovista menetelmistä testitulokset olivat hyväksyttyjä kaikkien muiden paitsi päittäishitsin sivutaivutuskokeen osalta.

The aim of the study was to weld 25 mm thick Ruukki offshore steel E500 TCMP with tandem MAG. The air gap and volume of the single-V butt weld was as small as possible while using around 0.8kJ/mm and 2.5 kJ/mm heat input. In theoretical part of this Master’s thesis tandem MAG welding, productivity of it and quality aspects in it were discussed. Also aspects of using high strength steels in welding and in shipbuilding were concentrated on. The experimental part focused on benefits, problems and ways to lessen or counter these problems in welding procedure. Mechanical properties of welded joints were examined by non-destructive and destructive testing. Preliminary welding procedure specification (pWPS) was created. The testing was started with groove angle of 30º and less. During testing welding was not successful for welds done with groove angle of less than 30º. Based on the results observed in welding tests, magnetic arc blow affects the quality on tandem MAG welding. Gas flow rate must be enough to prevent porosity on upper bead layers and it is of more importance while welding with lower heat input. By turning the tandem welding head on its axis by 7-10 degrees helps to prevent undercutting. All welds passed destructive testing, except for transverse bend test.