WiseRoot-prosessilla hitsatun päittäisliitoksen väsymislujuus
Kautonen, Timo (2011)
Tiivistelmä
Työssä tutkittiin Kempin WiseRoot-prosessilla hitsattujen päittäisliitosten väsymiskestävyyttä laboratoriokokein ja väsymiskestävyyden mitoitusmenetelmillä. WiseRoot-hitsausprosessi on räätälöity lyhytkaariprosessi juuripalkojen hitsaukseen yhdeltä puolelta. Väsytyskoekappaleissa käytettiin eri lujuusluokan rakenneteräksiä sekä materiaalipaksuuksia. Mantsinen Group Ltd Oy hitsasi lisäksi yhdeltä ja kahdelta puolelta hitsattuja vertailukappaleita normaalilla MAG-hitsausprosessilla.
Väsymismitoitus tehdään yleisesti perustuen väsymisluokkiin, joten väsytyskokeilla ja mitoitusmenetelmillä saatuja tuloksia tarkasteltiin näiden luokitusten avulla. Tuloksia vertailtiin sekä keskenään että standardeista löytyviin väsymisluokkasuosituksiin. Väsymiskestävyyden mitoitusmenetelmistä työssä käytettiin nimelliseen jännitykseen, teholliseen lovijännitykseen ja paikalliseen venymään perustuvaa menetelmää sekä murtumismekaniikkaa.
Laboratoriokokeiden perusteella voidaan todeta, että WiseRoot-hitsausprosessilla on mahdollista tuottaa yhdeltä puolelta päittäisliitos, jonka väsymiskestävyys on verrattavissa kahdelta puolelta hitsattuun päittäisliitokseen. Mitoitusmenetelmillä saadut tulokset olivat pääsääntöisesti konservatiivisia verrattuna koetuloksiin. Ainoastaan paikalliseen venymään perustuvalla menetelmällä saadut väsymisluokat olivat suurempia kuin väsytyskoetulosten perusteella lasketut väsymisluokat. In the Master’s thesis fatigue strength of one side welded butt joints welded with Kemppi’s WiseRoot process was investigated by fatigue tests and fatigue assessments. WiseRoot welding process is a modified short-arc process for root pass welding. In the fatigue tests were used different steel grades and thicknesses of structural steels. In addition these Mantsinen Group Ltd Oy welded one and two side welded comparison test specimens with normal MAG welding process.
Fatigue design is usually based on the fatigue classes so the results of the fatigue tests and the fatigue assessments were studied based on this classification. The results were compared to each other and to the fatigue class recommendations found in the standards. In the Master’s thesis following fatigue assessments: nominal stress approach, effective notch stress approach, notch strain approach and fracture mechanics were applied.
According to the fatigue test results can be found that with WiseRoot process it is possible to produce one side welded butt joints that is comparable to two side welded butt joint. The fatigue classes calculated by fatigue assessments were generally conservative in comparison to the test results. Only the fatigue classes measured by the notch strain approach were un-conservative in comparison to the test results.
Väsymismitoitus tehdään yleisesti perustuen väsymisluokkiin, joten väsytyskokeilla ja mitoitusmenetelmillä saatuja tuloksia tarkasteltiin näiden luokitusten avulla. Tuloksia vertailtiin sekä keskenään että standardeista löytyviin väsymisluokkasuosituksiin. Väsymiskestävyyden mitoitusmenetelmistä työssä käytettiin nimelliseen jännitykseen, teholliseen lovijännitykseen ja paikalliseen venymään perustuvaa menetelmää sekä murtumismekaniikkaa.
Laboratoriokokeiden perusteella voidaan todeta, että WiseRoot-hitsausprosessilla on mahdollista tuottaa yhdeltä puolelta päittäisliitos, jonka väsymiskestävyys on verrattavissa kahdelta puolelta hitsattuun päittäisliitokseen. Mitoitusmenetelmillä saadut tulokset olivat pääsääntöisesti konservatiivisia verrattuna koetuloksiin. Ainoastaan paikalliseen venymään perustuvalla menetelmällä saadut väsymisluokat olivat suurempia kuin väsytyskoetulosten perusteella lasketut väsymisluokat.
Fatigue design is usually based on the fatigue classes so the results of the fatigue tests and the fatigue assessments were studied based on this classification. The results were compared to each other and to the fatigue class recommendations found in the standards. In the Master’s thesis following fatigue assessments: nominal stress approach, effective notch stress approach, notch strain approach and fracture mechanics were applied.
According to the fatigue test results can be found that with WiseRoot process it is possible to produce one side welded butt joints that is comparable to two side welded butt joint. The fatigue classes calculated by fatigue assessments were generally conservative in comparison to the test results. Only the fatigue classes measured by the notch strain approach were un-conservative in comparison to the test results.