Lasgroep Zuid Limburg

Transcriptie

1 Lasgroep Zuid Limburg Metaalkunde in de Lastechniek H. Harry. Schrijen Schrijen CCM, 1 40 % van de grote ongelukken wordt veroorzaakt door : Slechte Fabricage en Ontwerp Gebrek aan Kennis H. Harry. Schrijen Schrijen CCM, 2 1

2 Voorbeelden slechte fabricage H. Harry. Schrijen Schrijen CCM, 3 Lasmetaal Lasmetaal te bros waardoor instorten gebouwen bij aardbeving. Eind 1994 elektrode in de ban in USA.. H. Harry. Schrijen Schrijen CCM, 4 2

3 USS Nimitz, 1 van de 100 lassen komt door inspectie. USS Abraham Lincoln, the team found that only 2 out of approximately 100 welds passed their inspection H. Harry. Schrijen Schrijen CCM, 5 SS Jeremiah O'Brien Scheuren door slechte procedures en onervaren lassers H. Harry. Schrijen Schrijen CCM, 6 3

4 Scooters Gebrek lastechniek en daardoor scheuren overgang stuur frame. 261 Incidenten geweest waarvan 16 ongelukken met gebroken armen enz stuks terug naar fabriek. H. Harry. Schrijen Schrijen CCM, 7 School Bussen 69 van de 300 bussen gescheurde of gebroken lassen. H. Harry. Schrijen Schrijen CCM, 8 4

5 Union Oil Amine Absorber Tower 1984 Lemont USA Waterstof uit elektrodebekleding. (Koudscheuren) 17 Dodon en 100 miljoen schade H. Harry. Schrijen Schrijen CCM, 9 Gescheurd Drukvat. Gelast zonder voorwarmen en zonder PWHT H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 10 5

6 John Thompson drukvat Brosse breuk tijdens afpersen agv. Koudscheuren en slechte warmtebehandeling. H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 11 Lasbaarheid Portevin Een metaal is bij een gegeven wijze van lassen en een gegeven toepassing in een gestelde mate lasbaar, wanneer met dit metaal, nadat de voorzorgen bepalend voor die gestelde mate zijn getroffen, een lasconstructie kan worden verkregen met continu metalliek gelijkwaardige verbindingen die zowel door hun eigenschappen alsook door hun ligging in de constructie voldoen aan de eisen die als basis voor de beoordeling zij overeengekomen". H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 12 6

7 Bij lasbaarheid spelen : Structuurveranderingen tengevolge van de lastemperatuurcyclus: Reacties van het lasbad met: -de omgeving, meestal lucht soms water; - de gasbescherming, actief of inert; - de gevormde slak uit bekleding, vulling of poeder. Metallurgische aspecten van het lasbad: - menging van basis- en toevoegmaterialen; - vorming van intermetallische verbindingen; - warmscheuren - verontreinigingen - koudscheuren - waterstof + martensiet + krimpspanningen. H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 13 Lasbaarheid Metallurgische lasbaarheid Samenstelling en eigenschappen voor en na het lassen Constructieve lasbaarheid Gewenste sterkte en belastingswijze van de las Executieve lasbaarheid Lasproces en wijze van uitvoering H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 14 7

8 Vrijheid mbt. Voorwarm temperatuur Interpass temperatuur- Lasproces - Lasparameters - Lasvolgorde PWHT enz. wordt steeds minder. H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 15 Opbouw metalen Atomen Grondcel Kristal Kristalstructuur H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 16 8

9 Roosters 1 cm 3 : cm defecten Dislocaties Defecten in kristal H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 17 Perfect Defecten Treksterkte = E / 10 Afschuifspanning = G / 10 H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 18 9

10 Grondcellen KRG (Ferriet) 9 Fe-atomen Kubisch Ruimtelijk Gecentreerd KVG (Austeniet) 14 Fe-atomen Kubisch Vlakken Gecentreerd HEX (Titanium) 14 Ti-atomen Hexagonaal H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 19 KRG = Kubisch Ruimtelijk Gecenterd Rooster W, Co, -Fe (Ferriet), Cr, Mo Sterk en Bros H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 20 10

11 KVG = Kubisch Vlakken Gecenterd Rooster Cu, Ag, Au, Ni, Al, Pb, -Fe (Austeniet) Sterk en Taai H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 21 Martensiet KRG maar gedeformeerd en onder Spanning door oververzadiging Koolstof = Ruimtelijk Gecentered Tetragonaal 4.3 % uitzetting H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 22 11

12 Algemene Toepassing Hoge temperaturen KVG Normaal KRG Lage temperaturen KVG H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, C Super-legeringen - Ni-legeringen - CrNi stalen 600 C + Mo, Cr, V, W 20 C Koolstof Staal -50 C Fine korrel -100 C + Nikkel -250 C Cr Ni-stalen H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 24 12

13 Staal-maken H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 25 Staal maken H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 26 13

14 H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 27 Continue Gieten 80-90% van de staal productie H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 28 14

15 Centifugaal Gieten Vertikaal Horizontaal H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 29 Materiaalstructuren H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 30 15

16 Legeren Door toevoegen van bepaalde legeringselementen kunnen eigenschappen worden verbeterd en verandert de structuur. Bijv. treksterkte, rekgrens, corrosiebestendigheid, De mate van verandering van structuur en eigenschappen hangt af van: soort legeringselement, hoeveelheid H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 31 Vreemde atomen in het rooster Interstitiele plaatsing = er tussen in Substitutionele plaatsing = op de plaats van H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 32 16

17 Substitutioneel = Legeren Cr, Ni, Mo, Si, Mn H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 33 C,N Rekgrens N/mm P Si Cu Mn Mo Ni % Effect Legeringselementen op Sterkte H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 34 17

18 Verandering Sterkte als funktie van 0,5 % Legeringselementen H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 35 H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 36 18

19 H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 37 Interstitieel = komt zelden iets goeds van C, N, O, H H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 38 19

20 Koolstof staal Ongekalmeerd Staal vrij N N atoom Veroudering H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 39 Dislocaties en atomen vastgepind Resultaat : Verbrossing H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 40 20

21 Korrelverfijning Meest belangrijke mechanisme omdat zowel Sterkte als Taaiheid verbeterd wordt. Hall-Petch ReL = σ 0 + C. d -1/2 minimum rekgrens korrel diameter H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 41 korreldiameter Invloed korrelgrootte op overgangstemperatuur Kleine korrel Lage overgangstemperatuur H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 42 21

22 Belangrijkste invloed op eigenschappen Hardheid Sterkte Taaiheid Verspaning B C Ca Pb C Co Ce Mn Cr Cr Cr P Mn Cu Mg Se Mo Mn Mo S P Mo Ni Te Ti Ni Nb Nb Ta P V Si Zr Ta,Ti,V H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 43 Mechanische Eigenschappen H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 44 22

23 Trekproef H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 45 Treksterkte Spanning Rek H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 46 23

24 Elastisch Plastisch H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 47 Spanning Treksterkte Vloeigrens Breekpunt tg.α= E-moduluss Rek H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 48 24

25 Spanning Rekgrens Evenredigheidsgrens 0.2 % plastische vervorming Rek Koudgewalst Staal Cr.Ni Aluminium - Koper etc. H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 49 Spanning Rekgrens Rek H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 50 25

26 H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 51 Spanning Bros Taai Elastische terugvering Rek H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 52 26

27 H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 53 Stijfheid H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 54 27

28 Trek krommen als funktie van % C H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 55 H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 56 28

29 Buigproef H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 57 H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 58 29

30 Hardheid Test is simpel, snel en niet destructief. H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 59 Schematisch principe van Vickers hardheids meter H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 60 30

31 Correlatie Hardheid Sterkte is ongeveer 3 Vaak gebruikt voor controle: Homogeniteit van een batch Warmtebehandelingen Temperatuur excursies tijdens bedrijf (hot spots) H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 61 H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 62 31

32 H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 63 H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 64 32

33 Kerfslag - Proef H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 65 Charpy - V H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 66 33

34 Taaiheid Brosse breuk afh. van - tri-axiale spanningstoestand - lage temperaturen - deformatie snelheid Cv J KVG KRG en HCP Toepassing Quality control tijdens fabricage Bepaling effect warmtebehandelingen enz. Bepaling effect proces excursies Temp. C T overgang H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 67 Taaiheid Temperature H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 68 34

35 Verandering taaiheid door bijv. veroudering H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 69 Kleine korrel Grove korrel Invloed Korrelgrootte. H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 70 35

36 Effect Koolstof gehalte op Transitie-temperatuur H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 71 Toepassing Fine grained steel with increasing strength 10 Ni14 12 Ni 19 X8Ni9 Austenitic CrNi steel AISI 304 AISI 316 LN AISI 317 LN X2CrNi 18.9 X5CrNi Boiling point type of gas CO 2 Propane CO 2 solid Acetylene Ethaan Ethylene Krypton Methane Oxygen Argon Nitrogen Hydrogen Helium C H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 72 36

37 Afkoel - Diagrammen H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 73 Fe C Diagram ijzer koolstof diagram H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 74 37

38 Evenwicht situatie T= oneindig ijzer koolstof diagram H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 75 Temp. Vloeistof Austeniet eutectisch Ferriet + eutectoid + Carbiden + Carbiden Lasbaar Koolstof Staal Gietijzer H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 76 38

39 H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 77 0,2 % C 0,4 % C Perliet Ferriet H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 78 39

40 Introductie van afkoeltijd Tijd H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 79 Isotherme Transformatie T.T.T - Diagram Temperatuur Tijd Transformatie H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 80 40

41 TTT - onderperlitisch staal H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 81 Continue Transformatie C.C.T - Diagram Continue Cooling Transformatie H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 82 41

42 C.C.T - Diagram voor St.355 H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 83 C.C.T Diagram Cr Mo - staal H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 84 42

43 C15 C.C.T - diagram 25 CrMo4 H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 85 H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 86 43

44 Piek Temperatuur Afkoel Tijd -Diagram P.T.A.T - Diagram H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 87 Hardheid T piek Δ t 800 ºC 500 ºC H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 88 44

45 Austeniet Langzame afkoeling Gemiddelde afkoeling Snelle Afkoeling Ferriet Perliet Bainiet Martensiet H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 89 Temperatuur Veld H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 90 45

46 H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 91 H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 92 46

47 Warmte verdeling 3 D 2 D H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 93 2-dimensionaal 1 Q 1 d 4 c T T 0 2 t dimensionaal Overgangsdikte T0 800 T 1 Q t d e Q 2c T T 0 H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 94 47

48 Vereenvoudiging Overgangs-dikte 15 Q ½ - 16 Q ½ t (800 C 500 C) 5 Q T 0 = 20 ºC 8 Q T 0 = 150 C d = mm Q = KJ/mm H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 95 Invloed Warmte-inbreng H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 96 48

49 Invloed Voorwarmen H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 97 Warmte Inbreng H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 98 49

50 Warmte Inbreng voor Booglassen Q = U.I S η SMAW : U 20 + I / 25 GTAW : U 10 + I / 25 Q Warmte Inbreng J/cm I Stroom A U Boogspanning V S Lassnelheid cm/s η Rendement H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 99 Boogrendement SMAW % GMAW % FCAW % SAW % GTAW DC % PAW % NEN-EN 1011 H. Schrijen Harry. Schrijen CCM,

51 SMAW Q = U. I. η S Uittreklengte = Snelheid X Boogtijd Q = U. I R.O.L t b. η H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 101 Heat Input vergelijking lasprocessen 120 mm SMAW SAW Narrow Gap EB Q KJ n Kg H. Schrijen Harry. Schrijen CCM,

52 Koolstof en Koolstof - Equivalent H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 103 Koolstof H. Schrijen Harry. Schrijen CCM,

53 Hv = 802 C (Martensiet) Koolstof H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 105 Eigenschappen versus Koolstof % H. Schrijen Harry. Schrijen CCM,

54 De lasbaarheid van staal wordt primair beinvloedt door het koolstof %. Bij hoge koolstof % wordt voorwarmen en/of spanningsarm gloeien nodig om problemen te voorkomen. H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 107 C- equivalent H. Schrijen Harry. Schrijen CCM,

55 C - equivalent Mn Cr + Mo + V Ni + Cu Ceq. = C IIW Lloyds 1940 H. Schrijen Harry. Schrijen CCM, 109 Algemeen C C eq Dikte 32 / 40mm Lassen zonder voorwarmen mogelijk als er geen speciale eisen zijn gesteld aan hardheid. H. Schrijen Harry. Schrijen CCM,

56 C Mn 1. 0 Goed lasbaar Ceq Mn Pas op! C Lasbaarheid slecht Ceq Voorwarmen niet noodzakelijk Ceq. = Voorwarmen H. Schrijen Harry. Schrijen CCM,