ESW- nauhapinnoituksen tutkimus, soveltaminen ja käyttöönotto lämmönsiirtimen valmistuksessa

Abstract

Diplomityössä tutkittiin ESW- nauhapinnoituksen soveltamista korroosionkestävän pinnoitteen hitsaukseen lämmönsiirtimen valmistuksessa. ESW- nauhapinnoitus on tuottava hitsausprosessi, joka soveltuu hyvin suurempien pinta-alojen pinnoitushitsaukseen. ESW- nauhapinnoitus muistuttaa jauhekaarihitsausta muutamilla eroavaisuuksilla. Hitsausprosessi toimii ilman valokaarta ja lisäainenauha sulaa nauhahitsauspään ja työkappaleen välille syntyvän sähkövastuksen avulla. Sähköä johtava, aktiivinen jauhe osallistuu hitsausprosessiin ja sitä syötetään vain lisäainenauhan etupuolelle. Lämmönsiirtimissä käytetään paljon erilaisia väliaineita, joista osa on korroosiota aiheuttavia. Korroosiota aiheuttavat väliaineet pitää huomioida lämmönsiirtimen materiaalivalinnoissa. Korroosionkestävät materiaalit ovat yleensä runsaasti seostettuja teräksiä, jonka seurauksena niiden hinta on korkea. Vaihtoehto korroosionkestävän materiaalin käytölle on pinnoittaa hiiliteräs korroosionkestävällä pinnoitteella. Pinnoittamalla hiiliteräs, saavutetaan tarvittava korroosionkesto kustannustehokkaammin. Tämän diplomityön tarkoituksena oli tutkia ESW- nauhapinnoituksen soveltamista ja käyttöönottoa Vahterus Oy:n valmistamien hitsattujen PSHE- levylämmönsiirtimien valmistuksessa. Diplomityössä tutkittiin ESW- nauhapinnoituksella hitsatun korroosionkestävän pinnoitteen kemiallisia ja mekaanisia ominaisuuksia. Lisäksi diplomityössä tutkittiin hitsausparametrien vaikutusta korroosionkestävään pinnoitehitsiin. Koehitsauksien perusteella pyrittiin löytämään optimaaliset hitsausparametrit korkealaatuisen pinnoitteen tuottamiseksi. Diplomityössä tutkittiin myös ESW- nauhapinnoitushitsauksen kustannustehokkuutta ja tehtiin laskelmia pinnoitteen kustannuksista. ESW- nauhapinnoituksen kustannuksia vertailtiin käytössä olevaan toiseen korroosionkestävään pinnoitusmenetelmään. Diplomityön tutkimuksien perusteella ESW- nauhapinnoitus on oikealla tavalla toteutettuna kustannustehokas menetelmä tuottaa korkealaatuista korroosionkestävää pinnoitetta.

It was investigated in the Thesis how the Electro Slag Welding is suitable in Heat Exchanger manufacturing. ESW- weld overlay is productive welding process and it’s especially suitable for large area weld overlay. ESW- weld overlay resembles Submerged Arc Welding with a few differences. Welding process works without arc and filler metal strip melts due to electrical resistance between cladding nozzle and workpiece. Electrically conducted active flux is involved in the process and it’s fed only front of the filler metal strip during the welding. Different mediums are used for heat transferring in the Heat Exchanger. Some of the mediums are corrosive and those need to be taken account in material choices. Corrosion resistant materials are usually high alloyed steels which has higher price. Corrosion resistant weld overlay is an option for corrosion resistant materials. Corrosion resistance properties of carbon steel can be improved cost effectively with weld overlay. One of the main purposes of this Thesis was investigate ESW- weld overlay suitability and usability for Vahterus Oy PSHE- heat exchanger manufacturing. ESW- weld overlay chemical- and mechanical properties were investigated. Welding parameters and their effect for weld overlay properties were also investigated. Optimal welding parameters and effect for corrosion resistant weld overlay were investigated with welding tests. ESW- weld overlay cost efficiency was investigated with calculations. Cost calculation results were compared with another corrosion resistant overlay method. Based on the results of Thesis, ESW- weld overlay is cost effective method to produce a high-quality corrosion resistant weld overlay.