Hitsin rajaviivan HFMI- ja TIG jälkikäsittelyn vaikutus jäännösjännityksiin levyn poikkileikkauksen yli

Abstract

Hitsien jälkikäsittely on oleellinen osa väsymiskestävyyden parantamisessa, mutta käsittely usein tehdään kappaleen kummallekin puolelle. Todellisuudessa käsittelyä ei aina voida tehdä väsymiskriittiselle rajaviivalle. Tässä työssä tarkasteltiin HFMI ja TIG jälkikäsittelyn vaikutuksia jäännösjännityksiin levyn poikkipinnan yli, kun käsittely on tehty vain yksipuoleisesti. Työn keskeisin tavoite on selvittää kyetäänkö jälkikäsittelyllä aiheuttamaan merkittäviä muutoksia levyn poikkileikkauksen yli lokaaleissa jäännösjännitystiloissa.

Tutkimusta varten valmistettiin kolme kolmen koekappaleen sarjaa; käsittelemätön, HFMI-käsitelty ja TIG sulatettu. Koekappaleet koostuivat 15 mm ainevahvuudelta olevasta S690QT teräslevystä, johon hitsattiin 10 mm S355 terästä olevat pitkittäiset rivat. Ripojen kärjistä kaikki paitsi yksi käsiteltiin ja jäännösjännitykset mitattiin käsittelemättömän kärjen puolelta rajaviivalta aina 30 mm etäisyydelle asti. Saatuja arvoja verrattiin ennen käsittelyä mitattuihin arvoihin.

Keskeisimmät havainnot olivat, että jälkikäsittely menetelmät vaikuttavat jäännösjännitysten suuruuteen mutta ei niin suuresti jakautumiseen. Toispuoleisella käsittelyllä huomattiin olevan vaikutusta globaaleihin siirtymiin verrattaessa kaksipuoleiseen käsittelyyn.

Post-treatment has a significant impact on improving the fatigue performance of welds. The treatment cannot always be done on the fatigue-critical toe of the weld. This thesis examines the effects of HFMI and TIG treatment on the residual stresses over the cross-section of the plate. The main objective is to find out whether post-weld treatment can cause noticeable changes in local residual stress states across the cross-section of the plate.

Three sets of three test pieces were prepared for the study; untreated, HFMI-treated, and TIG-fused. The test specimens consisted of a 15 mm thick S690QT steel plate, to which 10 mm thick S355 steel longitudinal ribs were welded on both sides. After welding all but one of the rib ends were post-weld treated, and the residual stresses were measured from the untreated side up to 30 mm from the weld toe. The values obtained were compared with the values measured before the treatment.

The main findings were that post-processing methods affect the magnitude of residual stress through material thickness, but not so much the distribution. The one-sided treatment was also found to cause larger global displacements compared to the two-sided treatment.