Investigation of the fatigue performance of welded duplex stainless steel
Mattila, Mika (2016)
Diplomityö
2016
Julkaisun pysyvä osoite on
http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2016051612385
http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2016051612385
Tiivistelmä
Diplomityössä tutkitaan hitsatun duplex-teräksen, laatu: EN 1.4462 (Outokumpu laatu 2205) väsymislujuutta. Tutkimusmetodologia noudattaa sekä kokeellisia että laskennallisia menetelmiä.
Kokeelliset menetelmät sisältävät hitsatun teräksen väsytystestaukset laboratoriossa, hitsausten jälkikäsittelyt (HiFIT) sekä perusaineelle ja hitseille tehtävät metallurgiset tutkimukset. Väsytyskokeista saatavia tuloksia verrataan kansainvälisen hitsausinstituutin (IIW) vahvistamiin rakennekohtaisiin standardeihin sekä kirjallisuudessa esiintyviin tutkimustuloksiin.
Laskennalliset menetelmät sisältävät vertailulaskelmia tehollisen lovijännityksen (ENS) menetelmää hyödyntäen. Tehollisen lovijännityksen menetelmässä liitoksissa vaikuttavat teholliset lovijännitykset selvitetään elementtimenetelmän (FEM) avulla.
Tulokset vahvistavat, että hitsauksella ja hitsausten jälkikäsittelyllä on suuri merkitys rakenteen kestoikään. Suurin osa väsytyskokeiden tuloksista osoitti parempia väsymiskestävyyden arvoja kuin rakennekohtaiset standardit, mutta liitosten liitosvirheiden todettiin heikentävän väsytyskestävyyttä. Jälkikäsittelyiden todettiin parantavan liitosten väsymiskestävyyden tuloksia ja todettiin tulosten olevan hyödynnettävissä mitoituksessa. In the master’s thesis work the fatigue performance of welded duplex stainless steel, grade EN 1.4462 (Outokumpu grade 2205), was under investigation.The research methodology included both experimental and computational methods.
The experimental part involves the fatigue testing in laboratory, the application of post-weld improvement method (HiFIT) and metallurgical examinations for the base material and weldings. The results from fatigue tests were compared to International Institute of Welding (IIW) standards and published research results found from literature.
The computational method involved calculations by means of an Effective Notch Stress method (ENS) for comparing the fatigue test results In the ENS-method notch stresses were evaluated numerically by using Finite-Element Method (FEM).
The results confirmed that the weld toe and weld treatment are critical points on behalf of fatigue life of the structure. Most of the fatigue test results showed a better fatigue endurance compared to the constructional standards but it was also discovered that joint imperfections are reducing the fatigue performance. It was stated that post weld treatment increases the fatigue performance and this can be exploited in dimensioning.
Kokeelliset menetelmät sisältävät hitsatun teräksen väsytystestaukset laboratoriossa, hitsausten jälkikäsittelyt (HiFIT) sekä perusaineelle ja hitseille tehtävät metallurgiset tutkimukset. Väsytyskokeista saatavia tuloksia verrataan kansainvälisen hitsausinstituutin (IIW) vahvistamiin rakennekohtaisiin standardeihin sekä kirjallisuudessa esiintyviin tutkimustuloksiin.
Laskennalliset menetelmät sisältävät vertailulaskelmia tehollisen lovijännityksen (ENS) menetelmää hyödyntäen. Tehollisen lovijännityksen menetelmässä liitoksissa vaikuttavat teholliset lovijännitykset selvitetään elementtimenetelmän (FEM) avulla.
Tulokset vahvistavat, että hitsauksella ja hitsausten jälkikäsittelyllä on suuri merkitys rakenteen kestoikään. Suurin osa väsytyskokeiden tuloksista osoitti parempia väsymiskestävyyden arvoja kuin rakennekohtaiset standardit, mutta liitosten liitosvirheiden todettiin heikentävän väsytyskestävyyttä. Jälkikäsittelyiden todettiin parantavan liitosten väsymiskestävyyden tuloksia ja todettiin tulosten olevan hyödynnettävissä mitoituksessa.
The experimental part involves the fatigue testing in laboratory, the application of post-weld improvement method (HiFIT) and metallurgical examinations for the base material and weldings. The results from fatigue tests were compared to International Institute of Welding (IIW) standards and published research results found from literature.
The computational method involved calculations by means of an Effective Notch Stress method (ENS) for comparing the fatigue test results In the ENS-method notch stresses were evaluated numerically by using Finite-Element Method (FEM).
The results confirmed that the weld toe and weld treatment are critical points on behalf of fatigue life of the structure. Most of the fatigue test results showed a better fatigue endurance compared to the constructional standards but it was also discovered that joint imperfections are reducing the fatigue performance. It was stated that post weld treatment increases the fatigue performance and this can be exploited in dimensioning.