Lujien painelaiteterästen hitsaus
Pesonen, Sami (2014)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2014060326168
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2014060326168
Tiivistelmä
Työn tavoitteena oli tutkia lujan nuorrutetun painelaiteteräksen P500QL2 hitsattavuutta ja koehitsausten avulla löytää optimaaliset hitsausparametrit ja lämmöntuonti teräksen hitsaukseen. Työn tavoitteena oli myös selvittää ja käsitellä kaikkien painelaiteterässtandardissa esitettyjen lujien painelaiteterästen hitsauksessa huomioon otettavia asioita.
Työn teoriaosuudessa käsitellään lujien painelaiteterästen hitsauksessa huomioitavia erityispiirteitä, kuten lämmöntuontia, jäähtymisaikaa, esilämmitystä sekä hitsausaineiden valintaa. Lisäksi teoriaosuudessa käsitellään painelaitteiden valmistusta, painelaiteterässtandardiin kuuluvia lujia painelaiteteräksiä sekä keinoja lujien terästen hitsattavuuden arviointiin.
Työn kokeellisessa osassa tutkittiin aineenvahvuudeltaan 50 mm paksun P500QL2-teräksen päittäisliitoksen mekaanisia ominaisuuksia eri lämmöntuonneilla hitsattuna. Kokeellisessa osassa tutkittiin myös myöstön poisjättämisen vaikutuksia liitoksen mekaanisiin ominaisuuksiin. Mekaanisia ominaisuuksia tutkittiin toteuttamalla koekappaleiden aineenkoetus menetelmäkoestandardin vaatimuksia soveltaen. Tutkimuksessa käytettyjä testausmenetelmiä olivat silmämääräinen tarkastus, magneettijauhetarkastus, ultraäänitarkastus, mikro- ja makrorakennetarkastelu, kovuuskokeet, vetokokeeet ja iskukokeet. Testauksessa saatujen tulosten avulla lujan painelaiteteräksen P500QL2 hitsaukseen laadittiin alustava hitsausohje.
Hitsausliitosten testauksessa saatujen tulosten perusteella havaittiin hitsien lujuuden ja kovuuden laskevan lämmöntuonnin kasvaessa. Hitsausliitosten iskusitkeysominaisuudet olivat erinomaiset vielä suurellakin lämmöntuonnilla, mutta liitosten murtovenymäarvot laskivat lämmöntuonnin kasvaessa. Myöstön havaittiin parantavan hitsin mekaanisia ominaisuuksia huomattavasti. Tutkimuksen tulosten perusteella painelaiteteräs P500QL2 on hitsattavissa suurella lämmöntuonnilla ja suurella tuottavuudella liitoksen täyttäessä painelaitevalmistuksen edellyttämät vaatimukset. The aim of this study was to examine weldability of quenched and tempered high strength pressure vessel steel P500QL2 and to find optimal welding parameters and heat input for welding of P500QL2. The aim of this study was also to identify and discuss about the factors in welding of high strength pressure vessel steels included in pressure vessel steel standard.
Theoretical part of this Master’s thesis introduces characteristics in welding of high strength steels such as heat input, cooling time, preheating and selection of filler materials. Also manufacturing of pressure equipment, high strength steels that are included in pressure vessel steel standard and methods to evaluate weldability of high strength steels are reviewed in this Master’s thesis.
The experimental part focuses on examination of mechanical properties of 50 mm thick buttwelds welded with different heat inputs into P500QL2 pressure vessel steel. Effects of not using post weld heat treatment were also examined. Mechanical properties of welded joints were examined by performing weld tests adjusting requirements of welding procedure test standard. Testing methods used in the study were visual inspection, magnetic particle inspection, ultrasonic testing, microscopic and macroscopic examination, hardness testing, transverse tensile testing and impact testing. Preliminary welding procedure specification was created according to results of weld testing.
Based on the results observed in weld testing, strength and hardness of joints decreases when heat input increases. Impact test results were excellent with all heat inputs but elongation decreased with increasing heat input. Examinations show also that post weld heat treatment improves mechanical properties sicnificantly. Based on the results, pressure vessel steel P500QL2 has good weldability with relatively high heat input and high productivity. Weld joints will most likely fulfill all mechanical properties that are required from pressure vessel steels.
Työn teoriaosuudessa käsitellään lujien painelaiteterästen hitsauksessa huomioitavia erityispiirteitä, kuten lämmöntuontia, jäähtymisaikaa, esilämmitystä sekä hitsausaineiden valintaa. Lisäksi teoriaosuudessa käsitellään painelaitteiden valmistusta, painelaiteterässtandardiin kuuluvia lujia painelaiteteräksiä sekä keinoja lujien terästen hitsattavuuden arviointiin.
Työn kokeellisessa osassa tutkittiin aineenvahvuudeltaan 50 mm paksun P500QL2-teräksen päittäisliitoksen mekaanisia ominaisuuksia eri lämmöntuonneilla hitsattuna. Kokeellisessa osassa tutkittiin myös myöstön poisjättämisen vaikutuksia liitoksen mekaanisiin ominaisuuksiin. Mekaanisia ominaisuuksia tutkittiin toteuttamalla koekappaleiden aineenkoetus menetelmäkoestandardin vaatimuksia soveltaen. Tutkimuksessa käytettyjä testausmenetelmiä olivat silmämääräinen tarkastus, magneettijauhetarkastus, ultraäänitarkastus, mikro- ja makrorakennetarkastelu, kovuuskokeet, vetokokeeet ja iskukokeet. Testauksessa saatujen tulosten avulla lujan painelaiteteräksen P500QL2 hitsaukseen laadittiin alustava hitsausohje.
Hitsausliitosten testauksessa saatujen tulosten perusteella havaittiin hitsien lujuuden ja kovuuden laskevan lämmöntuonnin kasvaessa. Hitsausliitosten iskusitkeysominaisuudet olivat erinomaiset vielä suurellakin lämmöntuonnilla, mutta liitosten murtovenymäarvot laskivat lämmöntuonnin kasvaessa. Myöstön havaittiin parantavan hitsin mekaanisia ominaisuuksia huomattavasti. Tutkimuksen tulosten perusteella painelaiteteräs P500QL2 on hitsattavissa suurella lämmöntuonnilla ja suurella tuottavuudella liitoksen täyttäessä painelaitevalmistuksen edellyttämät vaatimukset.
Theoretical part of this Master’s thesis introduces characteristics in welding of high strength steels such as heat input, cooling time, preheating and selection of filler materials. Also manufacturing of pressure equipment, high strength steels that are included in pressure vessel steel standard and methods to evaluate weldability of high strength steels are reviewed in this Master’s thesis.
The experimental part focuses on examination of mechanical properties of 50 mm thick buttwelds welded with different heat inputs into P500QL2 pressure vessel steel. Effects of not using post weld heat treatment were also examined. Mechanical properties of welded joints were examined by performing weld tests adjusting requirements of welding procedure test standard. Testing methods used in the study were visual inspection, magnetic particle inspection, ultrasonic testing, microscopic and macroscopic examination, hardness testing, transverse tensile testing and impact testing. Preliminary welding procedure specification was created according to results of weld testing.
Based on the results observed in weld testing, strength and hardness of joints decreases when heat input increases. Impact test results were excellent with all heat inputs but elongation decreased with increasing heat input. Examinations show also that post weld heat treatment improves mechanical properties sicnificantly. Based on the results, pressure vessel steel P500QL2 has good weldability with relatively high heat input and high productivity. Weld joints will most likely fulfill all mechanical properties that are required from pressure vessel steels.