Lean Duplex -terästen hitsaus

Abstract

Viime vuosien aikana tapahtunut nikkelin hinnan nouseminen on vaikuttanut austeniittis-ferriittisten ruostumattomien terästen, ns. duplex -terästen kehittämiseen. Niukkaseosteisemmissa lean duplex -teräksissä seostetun nikkelin määrää on vähennetty ja sitä on korvattu typellä ja mangaanilla. Nämä muutokset ko. terästen seostuksessa aiheuttavat haasteita hitsaukselle, erityisesti austeniitti-ferriitti -suhteen säilyttämisessä, sekä sitä kautta iskusitkeyden ja korroosio-ominaisuuksien säilyttämiselle. Suurempi typen osuus myös lisää teräksen hitsisulan viskositeettia, mikä heikentää juuripalkojen hitsauksessa tunkeumaa.

Tässsä diplomityössä on tutkittu keinoja helpottaa paksujen (yli 20 mm) lean duplex -teräslevyjen hitsausta käytännön näkökulmasta, sekä parantaa hitsattujen levyjen iskusitkeyttä. Hitsauskokeilla löydettiin hitsausta helpottavia menetelmiä ja kokeista saatiin karsimalla valikoitua hitsausarvot, joilla pystytään hitsaamaan painelaitedirektiivin mukaisesti hyväksyttäviä hitsejä lean duplex -laatuihin LDX2101 ja UR2202.

In the last few years, the rising cost of nickel has led to a development of duplex stainless steels. Lean duplex stainless steels have less alloyed nickel, but some of it has been replaced with nitrogen and manganese. These changes in the alloying of lean duplex stainless steels give a challenge to welding, especially for maintaining austenite-ferrite -ratio, and thus keeping the steel’s impact toughness and corrosion-properties. Also, higher nitrogen-content increases the viscosity of the melt pool when welding, leading to a poorer penetration with root passes.

Different ways were studied to make welding practice for thick (over 20 mm) lean duplex stainless steels easier and to ensure high enough impact toughness for welds in the demanding requirements of pressure vessel fabrication. Through welding experiments, successful welding methods and welding parameters were found for lean duplex grades UR2202 and LDX2101.