Het lassen van duplex roestvast staal volgens ESAB

Transcriptie

1 Het lassen van duplex roestvast staal volgens ESAB Een compleet assortiment toevoegmaterialen voor alle duplex typen en lasprocessen STRENGTH THROUGH COOPERATION

2 Topkwaliteit duplex toevoegmaterialen en technische ondersteuning... Bruggen - een relatief nieuw toepassingsgebied van duplex roestvast staal. Cover: Chemicaliëntankers - een traditioneel toepassingsgebied van duplex roestvast staal en ESAB toevoegmaterialen. ESAB biedt duplex - met inbegrip van lean en super duplex roestvast staal - lastoevoegmaterialen aan als onderdeel van haar uitgebreide programma draad, poeder en elektroden voor het lassen van roestvaststaal. ESAB levert een compleet programma las- en snijapparatuur, toevoegmaterialen en toebehoren voor ieder industrieel segment waarin gebruik wordt gemaakt van duplex staal. Wij hebben een wereldwijd netwerk van Door ESAB als partner te kiezen, weten klanten zich verzekerd van de technische ondersteuning van een van de grootste leveranciers van lastoevoegmaterialen verkoopkantoren en dealers om u service en ondersteuning te bieden, waar u zich ook bevindt. Het staat allemaal ter beschikking om u te helpen ter wereld. ESAB heeft de expertise en toepassingservaring om met u te delen. Ieder risico op kostbare kwaliteitsproblemen wordt tot een minimum teruggebracht. Volledig programma van toevoegmaterialen voor duplex roestvast staal Consistente topkwaliteit prestaties Technische ondersteuning Compleet programma las- en snijapparatuur Wereldwijd netwerk van verkoopkantoren en dealers om uw productiviteit op te voeren. Alles uit één enkele betrouwbare bron. Werkend in partnerschap met onze klanten, zetten we onze capaciteiten op het gebied van expertise en innovatie ESAB is in staat om klanten wereldwijd te Milieubewustzijn in om een volledig programma van snijbeleveren vanuit omvangrijke productiefaciliteiten en toch dezelfde consistente kwaliteit te garanderen met centraal en lasproducten aan te bieden alsmede accessoires die nauwkeurig zijn aangepast aan de plaatselijke eisen van de markt. gedefinieerde specificaties in termen van: ruwe materialen testmethoden kwaliteitsmanagementsystemen ISO OHSAS Onze oplossingen worden geleverd op een betrouwbaar niveau van milieubewustzijn in relatie tot de gezondheidsen veiligheidsaspecten in iedere sector....van een wereldwijd toonaangevende onderneming in lastechnologie

3 Een volledig programma toevoegmaterialen voor alle duplex typen en lasprocessen Duplex (austenitisch/ferritische) roestvaste staalsoorten omvatten een grote familie; van de lager gelegeerde lean typen, via de veelgebruikte 22% Cr typen tot de hoog-gelegeerde superduplex typen. Ze bieden alle een aantrekkelijke combinatie van hoge sterkte en een goede weerstand tegen corrosie dankzij hun tweefasen- microstructuur die bestaat uit ongeveer 50% ferriet en 50% austeniet. Typerend voor duplex roestvaste staalsoorten is de tweemaal zo hoge treksterkte vergeleken met austenitisch RVS met een vergelijkbare weerstand tegen corrosie. Lean duplex typen In het recente verleden is een aantal zogenoemde lean duplex roestvaste staalsoorten geïntroduceerd als kostenefficiënt alternatief voor standaard austenitische typen zoals 304L (1.07) en 316L (1.4401). De lean duplex staalsoorten worden succesvol ingezet bij vele toepassingen zoals ontziltingsinstallaties, pijpleidingen, opslagtanks, druktanks, sluisdeuren en loopbruggen. Er bestaat geen ondubbelzinnige definitie van lean duplex roestvaste staalsoorten, maar de term wordt gewoonlijk gebruikt voor bijna Mo-vrije typen met een laag gehalte aan Ni. Een deel van de Ni in lean duplex roestvaste staalsoorten wordt vaak vervangen door een combinatie van Mn en N om de legeringskosten tot een minimum te beperken en de sterkte, weerstand tegen corrosie en een geschikte fasen-balans te handhaven. Er zijn ook typen met Kenmerkende chemische samenstelling en Pitting Resistant Equivalent (PREN) van gewoon austenitisch, lean duplex en standaard 22-25% Cr duplex roestvast staal. AISI/UNS No. Austenitic EN No. Cr Ni Mo Mn Cu N PREN* 304L L Lean duplex S ,7 0,3 5 0,3 0,15 23 S ,5 1,5 0,3 3 0,2 26 S ,5 1,5 0,3 5 0,3 0,2 26 S ,3 1,3 0,2 0,2 26 S ,3 1 0,1 26 S ,5 1,7 2 0, ,5 0,3 1,5 2 0, %Cr duplex S ,3 2,8 1 0,16 34 S ,3 5,7 3,2 1 0, %Cr super duplex S , ,17 39 S ,2 0,27 42 S ,4 6,9 3,8 1 0,7 0,27 42 S ,2 1 0,5 0,26 40 *PREN = %Cr + 3,3%Mo +16%N

4 Een volledig programma toevoegmaterialen voor alle duplex typen en lasprocessen tussenliggende Mo-gehalten of met aanzienlijke Cu-toevoegingen, vaak omschreven als lean typen (zie Tabel 1). Zoals uit de tabel blijkt, hebben lean duplex typen een betere of gelijke weerstand tegen putvormige corrosie dan standaard austenitische typen. Offshore-industrie - duplex roestvast staal wordt breed toegepast voor de bewerking en het transport van olie en gas. Aanbevolen ESAB toevoegmaterialen De lean duplex, duplex en super duplex toevoegmaterialen garanderen minimaal gelijke mechanische eigenschappen en weerstand tegen corrosie. Ze hebben daarom een hoger gehalte aan austeniet bevorderende elementen vergeleken met het corresponderende staaltype, om overmatig ferriet in het lasmetaal te vermijden. Met enkele uitzonderingen kunnen alle lean duplex typen gelast worden met toevoegmaterialen van het type 2209, met als resultaat uitstekende mechanische eigenschappen en weerstand tegen corrosie. Lean duplex toevoegmaterialen zijn echter kostenefficiënter en metallurgisch ontwikkeld om laseigenschappen te realiseren overeenkomstig die van het basismateriaal. Er zijn ook enkele toepassingen waarbij Mo een negatief effect heeft op de weerstand tegen corrosie waardoor 2209-typen toevoegmateriaal minder geschikt zijn. Het Mo-gelegeerde lean type S32003 wordt echter bij voorkeur gelast met 2209-type toevoegmaterialen om een gelijke weerstand tegen corrosie te garanderen. Lean duplex typen Duplex typen Super duplex typen AISI/ UNS nr. EN nr. Type OK 67.56* OK Autrod 2307 OK Tigrod 2307 Shield-Bright 2307 OK Autrod 2307/ OK Flux OK 67.50, OK 67.53, OK OK Autrod 2209 OK Tigrod 2209 OK Tubrod 14.27, OK Tubrod OK Autrod 2209/ OK Flux OK 68.53, OK OK Autrod 2509 OK Tigrod 2509 OK Tubrod OK Autrod 2509/ OK Flux S D x* x x x x S x* x x x x S LDX 2101 x* x x x x S x* x x x x S x* x x x x S S x x x x x x x x x x S x x x x x x x x x x S x x x x x S x x x x x S Zeron 100 x x x x x S39274 DP3W x x x x x *Pas rechte lassen of licht zwaaien toe. Overmatig zwaaien gaat het loslaten van de slak tegen. AC/DC+ polariteit. x: zeer geschikt. 1: Geschikt tenzij Mo-legering een negatief effect heeft op de weerstand tegen corrosie. 2: Geschikt wanneer een geringe vermindering van de weerstand tegen corrosie aanvaardbaar is. 3: Geschikt tenzij Cu-legering is vereist.

5 De papier- en pulpindustrie - een klassiek toepassingsgebied voor duplex roestvast staal en ESAB toevoegmaterialen Productgegevens Productnaam Omschrijving Classificatie Kenmerkende chemische samenstelling van het zuivere lasmetaal in procenten Mechanische eigenschappen ferrietgehalte/ CPE*PRE** Goedkeuringen MIG/TIG MMA OK OK OK OK OK OK OK Autrod 2209/ OK Tigrod 2209 Duplex zuur-rutiel Duplex rutiel Duplex basische Lean duplex zuur-rutiel Super duplex basischrutiel Super duplex basische Duplex massieve draad AWS A/SFA 5.4 E E N L R 32 AWS A/SFA 5.4 (E ) E N L R 12 AWS A/SFA 5.4 E E N L B 22 EN 1600 E Z 23 7 N L R EN 1600 E N L R 32 AWS A/SFA 5.4 E EN 1600 E N L B 42 AWS A/SFA 5.4 E AWS A/SFA 5.9ER2209 EN ISO1-A G/W N L C 0,03 Si 0,8 Mn 0,8 Cr 23,2 Ni 8,8 Mo 3,2 N 0,16 C 0,03 Si 1,0 Mn 0,7 Cr 23,7 Ni 9,3 Mo 3,4 N 0,16 C 0,04 Si 0,7 Mn 1,0 Cr 23,2 Ni 9,1 Mo 3,2 N 0,15 C 0,03 Si 0,9 Mn 0,7 Cr 23,7 Ni 6,9 Mo 0,4 N 0,15 C 0,03 Si 0,6 Mn 0,7 Cr 25,2 Ni 10,2 Mo 4,0 N 0,25 C 0,04 Si 0,6 Mn 0,9 Cr 25,2 Ni 10,4 Mo 4,3 N 0,24 C 0,02 Si 0,5 Mn 1,6 Cr 22,5 Ni 9 Mo 3 N 0,15 R p MPa Rm 820 MPa A5 25% Charpy-V +20 C 50 J R p MPa Rm 840 MPa A5 25% Charpy-V +20 C 56 J R p MPa Rm 800 MPa Charpy-V +20 C 100 J, -20 C 85 J, -40 C 75 J, -60 C 65 J R p MPa Rm 754 MPa A5 26% Charpy-V +20 C 47 J, -30 C 38 J R p MPa Rm 850 MPa A5 30% Charpy-V +20 C 50J, -40 C 40J R p MPa Rm 900 MPa Charpy-V +20 C 90 J, -40 C 55 J, -60 C 45 J R p Rm 765 MPa Charpy-V +20 C >100 J FN 45/ 27.5 C/ 36 FN 40/ 27.5 C/ 36 FN 45/ 27.5 C/ 36 FN FN 42/ FN 45/ FN 30-45/ C/ 35 ABS BV CE CWB DNV GL TÜV TÜV DNV CE DNV TÜV CE CE DNV TÜV DNV LR (Pending) TÜV DNV & GL valid for Autrod only OK Autrod 2307/ OK Tigrod 2307 T 23 7 N L P M21 2 EN ISO A C 0,03 Si 0,7 Mn 0,8 Cr 23,7 Ni 8,4 N 0,12 R p Rm 774 MPa A5 33% OK Autrod 2509/ OK Tigrod 2509 Super duplex massieve draad EN ISO 1-A G/W N L C 0,02 Si 0,4Mn 0,4 Cr 25 Ni 10 Mo 4 N 0,25 R p MPa Rm 850 MPa A5 30% Charpy-V +20 C 150 J (MIG), +20 C 150 J (TIG) FN 30-50/ TÜV SAW FCAW OK Tubrod14.27 OK Tubrod14.37 OK Tubrod14.28 Shield-Bright 2307 OK Flux 10.93/ OK Autrod 2209 Duplex rutiel, alle posities, gevulde draad Duplex rutiel, onder de hand, gevulde draad Superduplex rutiel, alle posities, gevulde draad Lean duplex rutielgevulde draad voor alle posities. Superduplex rutiel, alle posities, gevulde draad AWS A/SFA A5.22 E2209 T1-1 and T1-4 EN 12073T N L P M 2T N L P C 2 AWS A/SFA A5.22 E2209 T0-1 and T0-4 EN 12073T N L R M 3T N L R C 3 AWS A/SFA A5.22 E2553 T1-G EN ISO A T 23 7 N L P M21 2 EN 760 SA AF 2 DC EN ISO 1-A S N L C 0,03 Si 0,9 Mn 1,0 Cr 22,6 Ni 9,0 Mo 3,0 N 0,15 C 0,03 Si 0,7 Mn 0,9 Cr 22,6 Ni 8,9 Mo 3,1 N 0,13 C 0,03 Si 0,6 Mn 0,9 Cr 25,2 Ni 9,2 Mo 3,9 N 0,25 C0,028 Si 0,72 Mn 0,78 Cr 23,7 Ni 8,4 N 0,12 C 0,03 Si 0,5 Mn 1,4 Cr 22 Ni 9 Mo 3 N 0,15 R p MPa Rm 828 MPa A5 26% Charpy-V -20 C 58 J R p MPa Rm 768 MPa A5 31% Charpy-V +20 C 55 J, -40 C 40 J R p MPa Rm 820 MPa A5 18% Charpy-V +20 C 45 J, -40 C 35 J Rp MPa Rm 774 MPa A5 33% Charpy-V -20 C 62 J, -30 C 63 J R p MPa Rm 780 MPa A5 30% Charpy-V +20 C 140 J, -60 C 80 J FN 30-45/ 30 C/ 35 FN 30-45/ C/ 36 FN 30-45/ Charpy-V -20 C 62 J, -30 C 63 J FN 30-50/ C/ 34 ABS DNV GL LR RINA VdTUV FN TÜV CE DNV LR GL Rina BV ABS OK Flux 10.93/ OK Autrod 2307 Basisch poeder/lean duplex massieve draad voor lassen onder poederdek EN 760 SA AF 2 DC EN 1-A S Z 23 7 N L C 0,02 Si 0,7 Mn 1,1 Cr 22,5 Ni 7,5 N 0,12 R p MPa Rm 840 MPa Charpy-V +20 C 85 J, -40 C 60 J FN CE OK Flux 10.93/ OK Autrod 2509 Basisch poeder/super duplex massieve draad voor lassen onder poederdek EN 760 SA AF 2 DC EN ISO 1-A S N L C 0,02 Si 0,5 Mn 0,5 Cr 24,5 Ni 9,5 Mo 4 N 0,25 R p MPa Rm 840 MPa Charpy-V +20 C 85 J, -60 C 50 J FN 30-50/ TÜV OK Flux 10.94/ OK Autrod 2509 Basisch Cr-legerend poeder/super duplex massieve draad voor lassen onder poederdek EN 760 SA AF 2 Cr DC EN ISO 1-A S N L C 0,02 Si 0,5 Mn 0,5 Cr 25 Ni 9,5 Mo 4 N 0,25 R p MPa Rm 830 MPa Charpy-V +20 C 90 J, -60 C 50 J FN 30-50/ *)CPT = Critical Pitting Temperature (CPT) in ijzerchloride, volgens ASTM G48 **PRE= %Cr+ 3,3%Mo+16%NSamenstelling en eigenschappen kunnen onaangekondigd veranderd worden

6 Het lassen van duplex roestvast staal volgens ESAB Vóór het lassen Een enigszins bredere vooropening en naadhoek dan die toegepast voor standaard roestvast staal moeten worden toegepast om een goede penetratie te verkrijgen. Gebruik keramische backingstrip om het lassen van de grondnaad te vergemakkelijken. De naad en het naastliggende basismateriaal dienen grondig gereinigd te worden. Alleen roestvaststalen borstels moeten worden gebruikt voor het reinigen. Voorverwarmen wordt gewoonlijk niet aanbevolen. Er moeten altijd droge elektroden worden gebruikt. ESAB kan de duplex elektroden leveren in ESAB VacPac hetgeen een effectief systeem is voor het Aanbevelingen m.b.t. wamtetoevoer en interpasstemperatuur Warmtetoevoer: 0,5-1,5 kj/mm en Timax=150 C voor lean duplex typen b.v. UNS S Warmtetoevoer tot 2,5 kj/mm kan in de meeste gevallen worden toegepast, maar het verdient aanbeveling dit bij de staalleverancier te controleren. Warmtetoevoer: 0,5-2,5 kj/mm en Timax=200 C voor duplex typen b.v. EN , UNS S Warmtetoevoer: 0,2-1,5 kj/mm en Timax=150 C voor super lean duplex typen b.v. UNS S Bescherm- en backinggas TIG Ar of Ar-He menggassen MIG Ar-O 2 (1-3%), Ar-CO 2 (1-3%) of Ar-He-O 2 (1-34%) menggassen FCAW Ar-CO 2 (25%) menggassen of zuivere CO 2 behandelen van laselektroden. Er zijn twee verpakkingsgrootten met het oog op het verbruik tijdens een gewone werktijd. Dit elimineert kostbare herdroogprocedures. Tijdens het lassen De warmtetoevoer dient in verhouding te staan tot de plaatdikte en de lasmethode. Een te lage of te hoge warmtetoevoer moet vermeden worden. Super duplex staalsoorten zijn bijzonder gevoelig voor een hoge warmtetoevoer en interpasstemperaturen. De warmtetoevoer mag niet hoger zijn dan 1 kj/mm bij het lassen van dunne plaat. Vermijd het ontsteken van de boog buiten de naad. Boogontstekingen kunnen putcorrosie en scheuren initiëren. Houd de juiste boog- en uitsteeklengte aan om de opname van stikstof te vermijden. Een goede gasbescherming van de grondlaag is belangrijk. Geschikte backing-gassen zijn Ar van hoge zuiverheid en menggassen die N 2 en H 2 bevatten. Overmatig zwaaien moet vermeden worden. Dit kan resulteren in een te grote warmtetoevoer. Na het lassen Grondig reinigen na het lassen is van essentieel belang om een goede weerstand tegen corrosie te verkrijgen. Alle slak en oxide op en naast de las moeten worden verwijderd. Borstelen moet met de hand gedaan worden en alleen met roestvast stalen borstels. Roterende borstels kunnen microscheurtjes in het lasmetaal veroorzaken. Een warmtebehandeling na afloop is normaal gesproken niet nodig. Duplex staalsoorten en lasmetalen kunnen echter een gloeibehandeling ondergaan (zie de aanbevelingen van de staalproducent). Spanningsvrij gloeien moet vermeden worden omdat

7 dit verbrossing van het staal en het lasmetaal kan veroorzaken. Vlamrichten van gewalste platen kan worden gebruikt, als de aanbevolen procedure van de staalleverancier wordt gevolgd. Eenzijdig lassen voor een productieve paneelfabricage ESAB heeft een zeer productief alternatief ontwikkeld voor het standaard tweezijdig verbinden van panelen in chemicaliëntankers waarbij gebruik wordt gemaakt van eenzijdig lassen onder poederdek. (OSW) lasprocedures met een special backingpoeder en met ondersteuning van een koperen backingstrip. Door gebruik te maken van deze techniek hoeven de panelen niet te worden verplaatst van het lasstation, omgedraaid en opnieuw geplaatst voor het voltooien van de las. In plaats daarvan kan de las aan één zijde worden voltooid. Onnodig te zeggen dat dit een kostenefficiënt alternatief is dat gemakkelijk kan worden ingevoerd met lage investeringskosten. Eenzijdig enkeldraadslassen onder poederdek Eenzijdig lassen onder poederdek van 22 mm duplex staal met enkeldraads multipass. Alle afstanden zijn in mm. Eenzijdig lassen onder poederdek in tandem Eenzijdig lassen onder poederdek van 22 mm duplex staal met tandem multi-pass. Naadvorm geschikt voor eenzijdig lassen onder poederdek van panelen in duplex chemicaliëntankers. Voorspelling van het ferrietgehalte Het fasenevenwicht van het lasmetaal en de warmtebeïnvloede zone (HAZ) is van vitaal belang wanneer het gaat om het verkrijgen van goede eigenschappen in lassen van duplex roestvast staal. Overmatig veel ferriet zal brosheid veroorzaken, terwijl een gebrek aan ferriet zal leiden tot verlies aan weerstand tegen spanningscorrosiescheuren. Het ferrietgehalte in het lasmetaal moet zich normaal gesproken bevinden in het bereik FN (ongeveer 22-70%). Het WCR-92 diagram vormt een nuttig hulpmiddel om het ferrietgehalte van lasmetaal te berekenen. De positie van enkele ESAB toevoegmaterialen en het gebruik van het diagram wordt hieronder geïllustreerd. Het WRC 1992 samenstellingsdiagram Het Cr-eq en Ni-eq van het staal en het volle lasmetaal worden berekend uit hun chemische samenstellingen, uitgezet op het diagram en verbonden door een lijn. Deze lijn vertegenwoordigt alle mogelijke samenstellingen van het lasmetaal voor verschillende graden van opmenging. In het gegeven voorbeeld is een 30% opmenging gebruikt en het voorspelde ferrietgehalte van de las bedraagt ongeveer FN 45. Positie van: 1 Basismateriaal, SAFD 2205 (EN ), opnieuw gesmolten. 2 Duplex MMA lasmetaal, neergesmolten met OK Duplex MIG lasmetaal, neergesmolten met OK Autrod Superduplex MMA lasmetaal, neergesmolten met OK X positie van las in SAF 2205 (EN ) gelast met OK MMA elektrode met aanname van 30% opmenging. Ni eq = Ni + 35 C + 20 N Cu A AF 0 FA 2 F Cr eq = Cr + Mo Nb (Published Gepubliceerd in Welding Welding Journal by door D.J. D.J. Kotecki Kotecki and en T.A. Siewert)

8 Wereldleider in technologie en systemen voor lassen en snijden. Ontziltingsinstallaties - een minder algemeen bekend toepassingsgebied van duplex roestvast staal en ESAB toevoegmaterialen. ESAB opereert in de frontlinie van de las- en snijtechnologie. Meer dan honderd jaar continue verbetering van producten en processen stellen ons in staat om de uitdagingen van de technologische vooruitgang aan te gaan in iedere sector waarin ESAB actief is. Kwaliteits en milieunormen Kwaliteit, het milieu en veiligheid zijn de drie sleutelbegrippen. ESAB is een van de weinige internationale ondernemingen die voldoen aan de ISO en OHSAS normen t.a.v. milieu-, gezondheids- en veiligheidsmanagementsystemen in al onze productiebedrijven ter wereld. Bij ESAB is kwaliteit een voortgaand proces dat de kern vormt van al onze productieprocessen en bedrijven over de gehele wereld. Multinationale productie, lokale vertegenwoordiging en een internationaal netwerk van onafhankelijke distributeurs brengt de voordelen van de ESAB kwaliteit en ongeëvenaarde expertise in materialen en processen binnen handbereik van al onze klanten, waar ze ook gevestigd zijn. ESAB wereldwijde ESAB Sales verkoop- and en Support ondersteuningsvestigingen Offices worldwide Inclusief * Includes productiebedrijven manufacturing facilities van ESAB of ESAB Noord-Amerika North America, een a wholly volledige owned subsidiary dochteronderneming of Anderson van Group Anderson Inc. Group Inc. ESAB Nederland B.V. Laan 1914 nr EX Amersfoort Postbus CE Amersfoort Tel. +31(0) info@esab.nl ESAB Belgique 10 rue de la Métrologie Parc Dobbelenberg Haren 1130 BRUXELLES Belgique Tel. +32(0) info@esab.be Reg. No: XA