Voorwarm temperatuur

Transcriptie

1 Lasgroep Zuid Limburg Metaalkunde in de Lastechniek H. Harry. Schrijen Schrijen CCM, 1 Voorwarm temperatuur vermijden Koudscheuren Belangrijkste scheurvorm die optreedt bij Fabricage H. Harry. Schrijen Schrijen CCM, 2 1

2 H. Harry. Schrijen Schrijen CCM, 3 Invloed Voorwarmen H. Harry. Schrijen Schrijen CCM, 4 2

3 Werd vroeger gebruikt H. Harry. Schrijen Schrijen CCM, 5 H. Harry. Schrijen Schrijen CCM, 6 3

4 Opmenging H. Harry. Schrijen Schrijen CCM, 7 Opmenging van belang bij : Ongelijksoortige materiaal combinaties zwart/wit wit/wit Bufferlagen Gecladde vaten Corrosievaste oplassingen H. Harry. Schrijen Schrijen CCM, 8 4

5 Samenstelling lasmetaal is afhankelijk van : De gemiddelde plaatsamenstelling De samenstelling van de draad (elektrode) De toe - of afbrand De opmenging H. Harry. Schrijen Schrijen CCM, 9 Opmenging 2.5 mm 10 % 3.2 mm 15 % 4.0 mm 20 % 5.0 mm 25 % H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 10 5

6 Als gevolg van het verschil in fysische eigenschappen van twee metalen is het smeltbad asymmetrisch van vorm. H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 11 Schaeffler - Diagram H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 12 6

7 Maurer Schaeffler-De Long Basis metaal Las metaal H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 13 H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 14 7

8 Voorbeelden Zwart aan Wit zonder lastoevoegmateriaal Staal aan AISI 304 L 0.2 C 0.02 C 1.0 Mn 1.5 Mn 0.3 Si 19Cr Ni. eq = Ni Cr. eq. = Si Cr. eq. = 0.45 Ni. eq. = 6.5 H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 15 H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 16 8

9 50% 30 % Mo H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, Duplex H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 18 9

10 Lasfouten Uitvoering H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 19 Lasfouten Metallurgisch H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 20 10

11 Warmscheuren H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 21 Oorzaak Las krimpt tijdens stolling Las krimpt tijdens afkoeling Indien de toevoer van vloeibaar lasmetaal onvoldoende is ontstaat er een vast-vloeistof grensvlak waardoor bij krimp spanning scheuren ontstaan.. H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 22 11

12 Scheur temperatuur : ºC onder T smelt Segregaties zijn niet te vermijden tijdens stollen waardoor er ontmenging ontstaat bij het begin van de stolling.. S O -B -C Ti N H -P Meest gevaarlijk H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 23 Vloeistof films Fe S 1190 ºC FeS FeO 940 ºC Ni Ni3S2 645 ºC MnS MnO 1300 ºC MnS 1600 ºC (CrFe)3P 1000 ºC H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 24 12

13 Warmscheuren Vorm faktor voor OP lassen : a) W > d kan aanleiding geven tot oppervlakte scheurtjes b) W < d kan aanleiding geven tot scheuren in het hart van de las c) W/d ongeveer 1.5 geeft goede lassen H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 25 Voorkomen - Schoon werken laskanten, plaat/pijp, draad, handschoenen enz. - Lage heat input KJ/cm - Niet voorwarmen - Interpass Temp. < C - Snoeren trekken - Niet zwaaien - Uittrek lengte SMAW Diam 2.5 > 10 cm Diam 3.25 > 13 cm Diam 4 > 20 cm - Slijp start / stop H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 26 13

14 Koud-scheuren Waterstof -Scheurvorming 80 % van alle lasfouten tijdens fabrikage H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 27 koudscheuren H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 28 14

15 Fish eyes H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 29 Waterstof H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 30 15

16 preheat temperature interpass temperature thickness welding proces chemical composition atmospheric condition Hydrogen Stresses Microstructure mechanical properties weld preparation heat input material thickness preheat temperature interpass temperature chemical composition welding proces heat input material thickness preheat temperature interpass temperature H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 31 Parameters [H] scheuren Waterstof Spanning Hardheid S H v H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 32 16

17 Samenstelling t kritisch C - Ceq. Scheuren > < Oke Lasproces t werkelijk Waterstof Δ t ( ) Heat input Q Microstructuur Δ t ( ) Voorwarmen To Lasspanning K Geometrie lasconstructie H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 33 Koudscheuren H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 34 17

18 Koudscheuren Voorkomen Minimaliseer waterstof aanbod laag waterstof lastoevoegmateriaal / proces zorg dat alles droog is pas voorwarmen toe verhoog interpass tiid Limiteer sterkte lasmetaal Keuze lastoevoegmateriaal Goede fit-up H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 35 Voorwarmen Vermijden scheurvorming H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 36 18

19 Reheat cracking Scheuren in Heat Affected Zone tijdens Spannings-arm gloeien H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 37 Reheat Cracks H.A.Z Interkristallijn H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 38 19

20 Reheat cracks Mechanisme Post Weld Heat Treatment 500 C 650 C Temperatuur Precipitatie in de korrels Kritisch gebied Taaiheid H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 39 Reheat cracks 5 Cr 1 Mo Weinig risico 2.25Cr - 1 Mo 1 Cr 0.5 Mo 0.5Mo- B 0.5Cr - 0.5Mo V Hoog risico 10mm H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 40 20

21 Reheat cracks PWHT procedure Om scheurvorming te vermijden extreem snel opwarmen en temperatuur verschillen vermijden. Zorg dat las vrij is van spannings - concentraties H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 41 Temper Bead Lastechniek H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 42 21

22 H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 43 Lamellar Tearing H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 44 22

23 Lamellar Tearing BP Forties platform lamellar tears were produced when attempting the repair of lack of root penetration in a brace weld H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 45 H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 46 23

24 Lamellar Tearing Lamellar tearing ontstaat als gevoelig materiaal wordt belast in dikterichting. Het scheur fenomeen kont voor bij gewalste materalen. De trap-vormige ' scheurvorming is aanwezig in het basis materiaal onder de HAZ en loopt evenwijdig aan de smeltlijn. Het risico neemt toe met hogere residuele waterstof frakties. H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 47 Anti-lamellar kwaliteiten Z15 Z25 Z35 : moderate stresses : severe stresses : stressed and restraint Kwaliteit Z15 Z25 Z35 Insnoering in dikte richting %) 15 (minimum) 25 (minimum) 35 (minimum) H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 48 24

25 Lamellar Tearing H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 49 Lamellar Tearing Buttering with lage sterkte lasmetaal H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 50 25

26 RVS H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 51 Austeniet Austeniet vormers Ferriet vormers H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 52 26

27 Austeniet vormers C Ni Mn N Meest belangrijk Ni equivalent = (Ni) + (Co) + 0.5(Mn) + 0.3(Cu) + 25(N) + 30(C) Ferriet vormers Cr Mo Si W Al. Meest belangrijk Cr equivalent = (Cr) + 2(Si) + 1.5(Mo) + 5(V) + 5.5(Al) +1.75(Nb) + 1.5(Ti) (W) H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 53 RVS Ferriet Martensiet Microstructuur bij kamer temperatuur Austeniet Ferriet-Austeniet H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 54 27

28 Typische microstruur van Ferritisch Chroomstaal H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 55 Typische microstructuur van Austenitisch CrNi staal H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 56 28

29 Microstructuur van Duplex staal H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 57 H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 58 29

30 Ferritisch Chroom - Staal H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 59 C,N H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 60 30

31 1400 ºC Austeniet Austeniet + Ferriet Korrelgroei Ferriet 900 ºC H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, ºC Korrelgroei Austenite Austeniet C - N Ferriet Ferriet 900 ºC Lokale Martensiet H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 62 31

32 Doorgaans alleen Cr als legeringselement met Fe Ferritsch bij alle temperaturen. Kunnen bros zijn bij kamer temperatuur. Kunnen niet gehard worden door warmte behandelingen en gevoelig voor korrelgroei boven 950ºC Varatie Cr gehalte tussen 12 en 18%, maar met laag C en ferro-magnetisch. H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 63 Problemen bij het lassen Korrelgroei in de HAZ Lokaal Martensiet vorming op de korrelgrenzen H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 64 32

33 Taai naar Bros overgang en niet geschikt voor lage temperatuur toepassing Vervormingsmogelijkheden slechter dan Austenitisch CrNi Slechts beperkt toegepast in de apparatenbouw H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 65 Las-probleem HAZ Voor Na het lassen H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 66 33

34 Austenitisch Cr Ni staal H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 67 + Ni + Ni Ferriet Ferriet - Austeniet Austeniet H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 68 34

35 310 H (1.4848) X40 CrNiSi (1.4841) X15 CrNiSi H (1.4828) X15 CrNiSi (1.4550) X6 CrNiNb (1.4541) X6 CrNiTi H (1.4948) X6 CrNi (1.4301) X5 CrNi /UNS X2 CrNiN ,5% Mo 304 Si (1.4361) X1 CrNiSi L (1.4306) X2 CrNi LN (1.4311) X2 CrNiN L (1.4335) X1 CrNi EL X1 CrNi X2 CrNiMoN H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 69 Toepassing waar ferro-magnetisme is niet toegestaan. Ferromagnetisme kan optreden door kouddeformatie. Toepassing van lage tot hoge temperaturen. Hoge uitzettingscoefficient. Slechte warmtegeleiding Hoge rek H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 70 35

36 H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 71 Lassen van Austenitisch CrNi-staal Gevoeligheid voor warmscheuren en liquation scheuren. Verschillende orientaties : centerline cracks transverse cracks micro scheurtjes in onderliggend lasmetaal of HAZ Aanwezigheid van Ferriet vermindert warmscheurvorming omdat in Ferriet P, S, Nb, Si beter oplossen dan in Austeniet. 3-8 % ferriet is meestal voldoende!!! H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 72 36

37 De austenitische CrNi staalsoorten zijn over het algemeen goed te lassen. De thermische geleiding is de helft van de ferritsche legeringen, derhalve warmte-inbreng om zelfde penetratie te krijgen is lager. Pas op met doorbranden van de grondlaag Uitzetting is groot grote krimp H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 73 Warmscheuren Geen problemen H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 74 37

38 Heat Input!! Interpass!! H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 75 H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 76 38

39 Duplex Stainless Steel H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 77 Microstructuur vloeistof liquid α α α α α α α α Walsen + Warmtebehandelen H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 78 39

40 Microstructuur H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 79 Stainless Steel Family Carbon Steel Chromium Stainless 18-8 Stainless High Alloy Ferritics Low Alloy Duplex Duplex High Alloy Super Feritics Super duplex Super Aust. Safurex Nickel Alloys Ferritcs Duplex Austenitics H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 80 40

41 Duplex staal H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 81 Duplex staal Duplex heeft een twee fase structuur met ongeveer 50 / 50 Ferriet en Austeniet De samenstelling ligt in de range van 22-26% Cr, 4-7% Ni, 0-3% Mo en Stikstof ( %) Duplex heeft grotere sterkte dan Austenitisch RVS en verbeterde corrosie eigenschappen H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 82 41

42 Eisen Basis materiaal % Ferriet Las % Ferriet H.A.Z % Ferriet H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 83 H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 84 42

43 Weld Spatter Arc Strike H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 85 Vuistregels SMAW DC neg. voor grondnaad DC pos. voor vullen en sluiten Laselektroden met aangepaste analyse: 8-9% Nikkel Liever kleinere diameters dan grotere (1-stap terug t.o.v. CrNi ) Controleer elektroden op beschadigingen Conditioneer elektroden, geopende pakken bakken op 225º -250 ºC / 1,5 2 uur (of advies fabrikant) H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 86 43

44 Interpass temperatuur < 150 º C, meestal wordt 120 ºC gehanteerd Start op flank en niet op oppervlak Maak geen arc-strikes Gebruik juiste aardklem Las in snoeren Las met korte boog Pas op met turbulentie Zwaaien max. 3 x diameter draad Las in meerdere lagen Las in dunne lagen i.v.m. ontgassing smeltbad H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 87 Hechten controleren en evt. verwijderen, hebben doorgaans te hoog ferriet en kans op scheurtjes Hecht met aangepast lastoevoegmateriaal In vergelijking met CrNi moeten de hechten langer zijn en met een korter interval. Volg je de hecht-regels van CrNi heb je kans dat je scheurtjes krijgt door de hogere lasspanning bij Duplex. Stopplaatsen en kraters uitslijpen, bezitten vrijwel altijd porositeit en scheurtjes onder 45º Verwijder spatten Verwijder slakresten Bij pijpen eerste twee lagen GTAW, backing handhaven tot lasdikte > 7mm H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 88 44

45 Lasparameters 8KJ/cm Warmte-inbreng 15 KJ/cm Diameter elektrode mm Stroom A Spanning V Uittreklengte mm Niet voorwarmen Geen warmtebehandelingen na het lassen H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 89 Vuistregels GTAW Lastoevoegmateriaal heeft 8-9 % Nikkel Beschermgas Argon ( Argon % Stikstof ) Gebruik gaslens Maak de naden dicht Géén arc strikes H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 90 45

46 Dikke grondnaad en cold pass afh. van type Duplex Interpass temp. < 150 ºC, doorgaans max. 120 ºC DC neg. op toorts Meet Zuurstof in backing Zuurstof in backing < 50 ppm Daling CPT bij 100 ppm ca. 10 ºC Backing met Ar, Ar+N 2, N 2 H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 91 Uitstekende toorts max. 2-3 maal diameter (N-opname) Warmte-inbreng 8-15 KJ/cm Daling CPT bij warmte-inbreng > 18 KJ/cm Pas op met turbulentie Korte boog Start op naadvoorbewerking Las in snoeren, zwaaien < 3 x draad diam. H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 92 46

47 Meerlagig lassen Pas op met Waterstof mengsels in backing Lassen zonder lastoevoegmateriaal, cosmetisch lassen of dressing is verboden Handhaaf backing tot > 7 mm lasdikte Niet voorwarmen Geen warmtebehandelingen na het lassen H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 93 GTAW Zonder lastoevoegmateriaal Met lastoevoegmateriaal H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 94 47

48 Cold Pass Technique Cold Pass Technique Transformation Zones. Lincoln H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 95 Gietijzer H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 96 48

49 H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 97 Lamellair Nodulair Zwavel Magnesium H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 98 49

50 Typen Gietijzer Grijs (lamellar) gietijzer meest toegepast Ductiel (nodulair) gietijzer Wit gietijzer Smeedbaar gietijzer H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 99 Ferritisch grijs gietijzer Perlitisch grijs gietijzer Ferritsch nodulair gietijzer Wit gietijzer H. Schrijen Harry. Schrijen CCM,

51 Afkoelsnelheid Hoog onderdrukt grafietvorming wit Groot verschil in wanddikte dikkere secties dunne secties grijs wit H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 101 Snelle afkoeling + Fe 3 C Wit gietijzer Langzame afkoeling + Grafiet Grijs gietijzer + Fe 3 C + Grafiet Perlitisch grijsgietijzer Ferritisch grijsgietijzer H. Schrijen Harry. Schrijen CCM,

52 Het gaat meestal om reparaties Porositeit Zandinsluitingen Scheuren Nieuw werk Scheuren Slijtageplekken Afgebroken stukken Gebruikte H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 103 Lasbaarheid Gietijzer - Wit gietijzer niet lasbaar, zeer bros - Grijs gietijzer minder bros - Vervuild oud gietijzer geeft extra problemen H. Schrijen Harry. Schrijen CCM,

53 Lassen Problematiek Hoog Koolstofgehalte Witstolling en Martensiet Stollingskrimp Lage taaiheid H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 105 Dus - Witstolling voorkomen - Martensiet voorkomen - Vrije laten krimp - Warmrekken H. Schrijen Harry. Schrijen CCM,

54 Voorwarmen Koudlassen of H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 107 Voorbereiding Basismateriaal H. Schrijen Harry. Schrijen CCM,

55 Afboren scheureinde Afboren scheureinde H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 109 Warm Lassen ca. 600 ºC - Tegen gaan van ledeburiet vorming - Geen martensiet vorming - Minder krimp - Toevoegmateriaal Si gietijzer H. Schrijen Harry. Schrijen CCM,

56 - Beperken ledeburiet vorming - Toevoegmateriaal Ni of NiFe H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 111 Koud lassen < 300 ºC - Goed reinigen - Afgeronde naadvorm - Scheuren afboren - Slecht lasbaar evt. lasnaadversterking toepassen - Symmetrische lasvolgorde - Zo laag mogelijke warmte inbreng - Niet zwaaien - Interpass < 60 C - Rupslengte ca. 10 x elektrode diameter - Warme lasmetaal hameren - Ontsteek op vorige rups - Kritische toepassingen butteren H. Schrijen Harry. Schrijen CCM,

57 Metallocking H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 113 H. Schrijen Harry. Schrijen CCM,