Dansk Fjernvarme – Temadag 2015 Stålkvalitet og udfordringer med svejsningers kvalitet Materialespecialist Henrik Bang – FORCE Technology December 2015 Agenda • Svejsekontrol – kort. • Svejsbart stål – hvad er det ? • Aktuel case – problemer med pore i svejsninger. Krav til svejsning - håndværk • Svejsningen skal være lavet ordentligt ! • Kontrol nødvendigt ! • Kontrolleres visuelt for sidekærve, underløb mv - svejsehåndværk Krav til svejsning - håndværk • Der må ikke være revner ! • Magnetpulverprøvning Krav til svejsning - håndværk • Kontrol for fejl inde i svejsningen - radiografi Krav til svejsning håndværk Bindingsfejl = håndværk Pore = håndværk, men ikke kun ! Krav til svejsning – materiale !! Varmrevner Koldrevner Heat Affected Zone (HAZ) • Koldrevner – martensitdannelse i HAZ – Lav kulstofækvivalent - < 0,45 CW = C + Mn Cr + Mo + V Ni + Cu + + 6 5 15 – Afstemt afkølingshastighed, ∆t 8/5, Q, Tp • Opsmeltningsrevner Mn/S forhold • Varmrevner – Lavt S-indhold Materialer - fjernvarmerør Absolut svejsbart stål ☺ Både for Autogen (kendt ”gammel” proces), Tig, Elektrode mv…. Aktuel problemstilling • Pore i svejsninger fra et bestemt batch. Fra en Dato… • Ser ikke ud til at være specifik på svejser. 6 svejsninger fra Østergaard Entreprise. 4 stk OK. 2 med porer. Hvordan ser porerne så ud ?? Svejsning 6 - radiografi Hvad siger kemien i stålet ? ,30 Der er ikke noget at komme efter. Tilsvarende for fire andre analyserede rør fra Fjernvarme Fyn Fyns fjernvarme Hvordan er poren ud ? Mikroslib gennem pore Hvordan ser poren ud ? Mikroslib gennem pore. Renhed og facon indikerer gas pore Hvordan ser stålets struktur ud ? Mikrostruktur – ferrit og perlit som forventet. Hvordan opstår pore ? Hvad er kilden ? • Kan forårsages af urenheder i materialet, kraftigt optag af CO, N eller H fra gassen - eller utilstrækkelig rengøring. • Smeltet metal = kan optage relativt store mængder af gasser. Vakuum afgasning anvendes til stålfremstilling !! • Størknet metal = mindre opløseligheden for gasserne = pore i materialet. • Hvis ikke gasserne ikke kan boble af eller bindes til andre elementer. Porer og gassvejsning • Gammel tommelfingerregel: 0,2 – 0,3 % Si i materiale for gassvejsning (med oxyderende flamme). • Overskud af silicium hæmmer opløsning og binder oxygen. Også brugt i stålfremstilling. Si + O2 = SiO2 • Undersøgelser viser, at rør med Si indhold på 0,01 % kan gassvejses uden pore !!! Porer, fortsat • Overskud af aluminium binder nitrogen og oxygen - Også brugt i stålfremstilling. • CO betingede porer opstår hvis for meget FeO (jernoxid = rust) FeO + C =CO + Fe • Nitrogen og hydrogen kan give porer i sig selv ved høje niveauer, men kan også diffundere ind i og øge porer betinget af CO. • Oxider i metallet bliver instabile med stigende temperatur og opløses i smelten. Kan vi måle gasser i stål ? • Ja – N kan måles. • Ja – O kan måles (På nye OES udstyr). • Brint – Ikke sådan lige. Brint i stål – hvad er nu det ? • Brint er det mindste atom i det periodiske system • Kan være i stålet og stammer fra fremstillingen / efterbehandling. • Ved svejsning (varme) vil brint diffunderer og optages i smelte. • Ved materialer med høj styrke er hydrogen induceret revnedannelse en udfordring. (bolte, afsyring, varmforzinkning). Brint og stål – ikke gode venner • Brint kan forårsage ”forsinket brud” (delayed fracture) What to do i den aktuelle sag. • Forsøg med at drive brint ud. Svejse prøver før og efter. • Fyns Fjernvarme, Østergaard Entreprise og FORCE Technology. • Lavpraktisk forsøg, men det virker ☺