Nagyszilárdságú acélok ívhegesztése

Átírás

1 MISKOLCI EGYETEM ANYAGSZERKEZETTANI ÉS ANYAGTECHNOLÓGIAI INTÉZET Nagyszilárdságú acélok ívhegesztése 34. balatoni ankét, Siófok előadás Kidolgozta: Dobosy Ádám PhD hallgató Készült: a TÁMOP A-11/1/KONV a Járműipari anyagfejlesztések projekt keretében A projekt szakmai vezetője: Dr. Tisza Miklós egyetemi tanár, tanszékvezető Miskolc 2014

2 34. Balatoni Ankét PROGRAM október 10. csütörtök Megérkezés, regisztráció, szállás elfoglalása, ebéd Az ankét megnyitása Bevezetés, az ankét résztvevőinek köszöntése Ilinyi János (Ankét szervező bizottsága nevében) évi diplomaterv pályázat díjkiosztója Dr. Rittinger János (GTE Hegesztési Szakosztály tiszteletbeli elnöke) Gyura László (GTE Hegesztési Szakosztály titkára) 1.szekció: Iparpolitika, jogi szabályozás, szakoktatás Levezető elnök: Ilinyi János (GTE) Paradigma váltás a villamos energia iparban Dr. Gerse Károly (MVM) A nyomástartó rendszerekkel kapcsolatos jogi szabályozás helyzete Zsebi Roland (MKEH) A Bányahatóság szabályozása a nyomástartó rendszerek vonatkozásában Szakácsi József (MBFH) Kávészünet Mérnöki Kamara szerepe az iparfejlesztésben Bánó Imre (MMK) A digitális kor tanulási modellje Dr. Gyarmathy Éva (MTA Pszichológiai Kutató Intézet) A Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek Tanszékének fél évszázada a nyomástartó rendszerek oktatása és kutatása tükrében Dr. Siménfalvi Zoltán (Miskolci Egyetem) Vacsora

3 2013. október 11. péntek (délelőtt) 2.szekció: Méretezési módszerek bemutatása, alkalmazási korlátaik és összehasonlításuk Levezető elnök: Dr. Rittinger János Különféle szabványok szerinti szilárdsági méretezések eredményeinek összehasonlítása Tobola Attila (TRILAUS Kft.), Farkas Lajos (PV Plan Kft.) Nyomástartó edények hosszú távú karbantartási stratégiái Kurucz Botond (MOL Nyrt) Távvezetéki elzáró szerelvények tömítés rendszerének elemzése az anyag párosítások és alakváltozások szempontjából (Új konstrukciós elvek és hatásmechanizmusok vizsgálata) Tótiván László, Pető Attila (DKG-East) Földgázszállító rendszerek kockázat alapú eszközmenedzsmentje Lenkeyné dr. Biro Gyöngyvér (Bay-Logi), Vehofsits Imre (FGSZ Zrt) Kávészünet 3.szekció: Meghibásodások mértékének meghatározása anyagvizsgálati módszerekkel Levezető elnök: Fodor Olivér Small Punch vizsgálat alkalmazása mechanikai anyagjellemzők meghatározására atomerőművi anyagok esetén Dr. Beleznai Róbert, Dr. Szávai Szabolcs, Jónás Szabolcs (Bay-Logi) Meghibásodások mértékének meghatározása anyagvizsgálati módszerekkel Bányai Gábor (Minell Kft) Nyomástartó rendszerek falhibáinak közvetlen deformáció alapú minősítse holografikus kamerával (LÉZER-Sólyomszem/V2) Dr. Gyimesi Ferenc, Borbély Venczel, Kiss Tamás Rafael, Márkus Ferenc (BME Fizika tanszék), Szigethy Dezső, Szigethy András (Technoorg Linda Kft.) Dr. Dobránszky János (BME Anyagtudomány és Technológia Tanszék) Tartályvizsgálat időszakos ellenőrzésének ellentmondásai Dr. Dobránszky János (BME Anyagtudomány és Technológia Tanszék) Kúszási károsodásra vonatkozó módszerek összehasonlító elemzése Dr. Rittinger János (Rittinger Engineering), Rózsahegyi Péter (Bay-Logi Ebéd

4 2013. október 11. péntek (délután) 4.szekció: Javítási technológiák bemutatása a gyakorlatban (1.rész) Levezető elnök: Kurucz Botond Kénkinyerő üzem gőzfejlesztő kötegének meghibásodása, javítása Somogyvári Rudolf (MOL NyRt) Javítási technológiák alkalmazása a TVK-nál Joó Gyula (TVK) Nyomástartó edények javítása a berendezés különböző életszakaszaiban Pintér Ilona (FMF Püspökladány) Magas hőmérsékletű finomítói csővezetékek, kompenzátorok, csőkemence csövek esettanulmányok Nátly László (TRILAUS Kft) Kávészünet 4.szekció: Javítási technológiák bemutatása a gyakorlatban (2. rész) Levezető elnök: Németh János Hegeszthetőség a XXI. században Dr. Rittinger János (Rittinger Engineering) Javító elektródák Fehérvári Gábor (BÖHLER-UDDEHOLM Hungary Kft) Mi lesz veletek gömbtartályok? Dr. Tóth László (Bay-Logi) Csővezetékek fémveszteségi hibáinak értékelésére vonatkozó eljárások összehasonlító elemzése a megbízhatóság és a gazdaságosság tükrében Dr. Szávai Szabolcs, Dr. Beleznai Róbert, Chován Péter (Bay-Logi) Baráti vacsora

5 2012. október 12. szombat 5.szekció: Ipartörténet, díjnyertes hegesztő mérnökök diploma dolgozatai, aktualitások, kerekasztal beszélgetés Levezető elnökök:dr Rittinger János, Fodor Olivér, Németh János, Kurucz Botond Történetek a szabványosításból Dr. Rittinger János (Rittinger Engineering) A VASKUT hozzájárulása az IIW munkájához Fehérvári Attila (GTE), Dr. Rittinger János (Rittinger Engineering) Kávészünet Díjnyertes hegesztő mérnökök diploma dolgozatainak előadásai Nagyszilárdságú acélok ívhegesztése Dobosy Ádám Hőcserélő javítási technológiája Nagy Hinst Adrián Kerekasztal beszélgetés. A jövő évi ankét témaköreinek meghatározása. Az ankét zárása Ebéd Az ankét ideje alatt a következő kiállítók termékei tekinthetők meg az előadó terem melletti kiállító teremben: - UNIFORD Kft Mindenkinek hasznos tanácskozást, és kellemes időtöltést kívánunk. Szervező Bizottság Megjegyzés: Az előadóknak a megadott időn belül 20 perc áll rendelkezésükre előadásuk megtartására. A maradék időben lehetőséget adunk hozzászólásokra, vitára. A levezető elnökök az összefüggő témakörű előadásokra közös vitalehetőséget is biztosíthatnak.

6 NAGYSZILÁRDSÁGÚ ACÉLOK ÍVHEGESZTÉSE Diplomaterv pályázat Dobosy Ádám PhD hallgató Témavezető: Dr. Balogh András (Dr. Lukács János) Miskolci Egyetem 1/26

7 Áttekintés Nagyszilárdságú szerkezeti acélok bemutatása Nagyszilárdságú acélok hegesztéstechnológiai sajátosságai Hegesztési kísérletek előkészítése Hegesztési kísérletek végrehajtása Hegesztési kísérletek kiértékelése Következtetések Fárasztási vizsgálatok előzetes eredményei 2/26

8 Nagyszilárdságú szerkezeti acélok Nagyszilárdságú acélok: folyáshatáruk MPa (MSZ EN : nemesített, nagyszilárdásgú acélok) Szilárdság növelésével a szelvényátmérő csökkenthető Kisebb saját tömeg, előnyös mechanikai tulajdonságok, gazdasági előnyök Mobil daruk, földmunkagépek (RUUKKI), mobil katonai hidak 3/26

9 Nagyszilárdságú szerkezeti acélok Szilárdságnövelés szemcsefinomítással: Normalizálás Termomechanikus kezelés Kiválásos keményítés Nemesítés Nemesített nagyszilárdságú acélok: Folyáshatár MPa (MSZ EN ) C 0.2% Fő ötvözők: Mn, Cr, Ni, Mo, B Q (vakedzés) + T Ferrit + megeresztett (martenzit + bainit) 4/26

10 Nagyszilárdságú acélok hegesztéstechnológiai sajátosságai Hegeszthetőség Nem egyensúlyi szövetszerkezet Vonalenergia pontos szabályozása: Szemcsedurvulás a hőhatásövezetben, kilágyulás Keménységcsúcsok, szívósság csökkenés Repedés megjelenés: hidegrepedés (edződési, hidrogén okozta): Elkerülés: - karbonegyenérték csökkentése - előmelegítés alkalmazása (CE, s m, E v, H d ) Mikroötvözők alkalmazása: Al, Nb, V, Ti, Zr Alkalmazható eljárások: 135, 121, 111 5/26

11 Nagyszilárdságú acélok hegesztéstechnológiai sajátosságai Vonalenergia E v = η U I cosϕ f v h 6/26

12 Nagyszilárdságú acélok hegesztéstechnológiai sajátosságai Hűlési idő 850 o C-ról (karbon tartalom függvénye) 500 o C-ra hűlés ideje t 8,5/5 S690Q jelű acélokra: s Függ: Vonalenergia E v Előmelegítési hőmérséklet - T o Alapanyag vastagsága - s Alapanyag hővezetési tényezője λ Kötésben résztvevő elemek száma Alapanyag összetétele Hatással van: Keletkezett szövetszerkezetre Hőhatásövezet és a varrat mechanikai tulajdonságai 7/26

13 Nagyszilárdságú acélok hegesztéstechnológiai sajátosságai A hővezetés lehet (Rosenthal szerint): 2D (felületi hőátadás a jellemző) 3D (hővezetés meghatározó) Meghatározása: Analitikus úton (WeldCalc) VEM Ellenőrzés termoelemekkel 8/26

14 Hegesztési kísérletek - előkészítés Végrehajtás: RUUKKI Tisza Zrt. (FORTACO Zrt.) jászberényi telephelye 2 hegesztési próba: Vonalenergia változtatásának hatása(e v ) Lemezvastagság: 60 mm S690QL Aktív védőgázas fogyóelektródás ívhegesztés (135) IGM LIMAT RT hegesztő robotrendszer 9/26

15 Hegesztési kísérletek - előkészítés Vegyjel C, % Si, % Mn, % P, % S, % Al, % B, % Cr, % Cu, % Mo, % N, % Nb, % Ni, % Ti, % alapanyag 0,17 0,21 1,00 0,008 0,001 0,093 0,0024 0,35 0,40 0,45 0,0038 0,3 0,04 0,06 hozaganyag 0,07 0,76 1,67 0,005 0,011 < 0,01-0,32 0,02 0, ,78 0,06 Mech. jellemzők R p0,2, MPa R m, MPa A 5, % KV, J (-40 o C) alapnyag hozaganyag Alapanyag: Thyssen Krupp S690QL Hozaganyag: Thyssen Union X85 IGM LIMAT RT hegesztő robotrendszer 10/26

16 Hegesztési kísérletek - előkészítés Hegesztési paraméterek meghatározása WeldCalc segítségével (SSAB Oxelösund): Előmelegítési és rétegközi hőmérséklet Hegesztési sebesség Áramerősség Feszültség Gyártási és szállítási feltételek (Terex Demag): S690QL esetén o C előírt hőmérséklet tartomány Hűlési idő: 6 15 s Előmelegítési és rétegközi hőmérsékletek: 1. kísérlet: 150 és 180 o C 2. kísérlet: 180 és 250 o C 11/26

17 Hegesztési kísérletek - előkészítés S690QL acél hegesztési munkatartománya WeldCalc software 12/26

18 Hegesztési kísérletek - végrehajtás 13/26

19 Hegesztési kísérletek - végrehajtás 14/26

20 Hegesztési kísérletek - kiértékelés Kötések anyagvizsgálatai: MSZ EN ISO :2004 alapján Roncsolásmentes: Szemrevételezés Ultrahangos vizsgálat Mágnesezhető poros vizsgálat Roncsolásos: Szakítóvizsgálat Hajlító vizsgálat Ütővizsgálat Keménységvizsgálat Makro- és mikrovizsgálat 15/26

21 Hegesztési kísérletek - kiértékelés Szakítószilárdság, MPa DA-01 1 DA-02 2 Kísérlet jelölése 1. próbatest 2. próbatest Szakítóvizsgálat eredménye Ütőmunka, J Varrat HHÖ 20 Ütővizsgálat eredménye(-40 o C) DA-01 DA-02 Kísérlet jelölése 16/26

22 Hegesztési kísérletek - kiértékelés 420 Koronaoldal DA-01 DA Keménység, HV AA HHÖ VARRAT HHÖ AA Lenyomatok 17/26

23 Hegesztési kísérletek - kiértékelés 420 Középvonal DA-01 DA Keménység, HV AA HHÖ VARRAT HHÖ AA Lenyomatok 18/26

24 Hegesztési kísérletek - kiértékelés 420 Gyökoldal DA-01 DA Keménység, HV AA HHÖ VARRAT HHÖ AA Lenyomatok 19/26

25 Hegesztési kísérletek - kiértékelés DA-01 DA-02 Marószer: 2% HNO 3 Nagyítás: 25:1 20/26

26 Következtetések Az S690QL acélcsalád kevésbé érzékeny a vonalenergiára mint a nagyobb szilárdságú acélok (S890, S960) A számított hűlési idők jó közelítést adtak a ténylegesen mért hűlésidőkhöz viszonyítva, de a képletek a kisebb hűlési idők esetében megbízhatóbbak A vonalenergia növelésével a szívóssági és szilárdsági jellemzők egyértelműen romlottak Az alapanyag vastagságából adódó intenzív hőelvonás miatt nem alakult ki jelentős kilágyulás a nagyobb vonalenergia ellenére sem 21/26

27 Következtetések A nagyobb szilárdságú acélokra (S890, S960) jellemző felkeményedés és kismértékű kilágyulás jelentkezett a hőhatásövezetben A kapott eredmények alapján a vonalenergia nagyobb mértékű növelését is elviselné az S690Q acélcsoport A vonalenergia növelésével mind a hegesztési sorok száma (94 ~> 81) mind a hegesztési idő (~1.5-2 óra) csökkent Lehetséges továbblépés lehet fedettívű hegesztés (12x) alkalmazása 22/26

28 Fárasztási vizsgálatok PhD kutatómunka PhD kutatómunka célja ezen nagyszilárdságú acélok esetén a fáradási határgörbék meghatározása Ehhez kisciklusú (LCF) és nagyciklusú (HCF) fárasztóvizsgálatok végzése a kiválasztott alapanyagokon és azok hegesztett kötésein Kiegészítő vizsgálatok: NST vizsgálat, repedésterjedés vizsgálat Előzetes kísérletek: alapanyagon HCF vizsgálatok, alapanyagon NST vizsgálat hegesztett kötések elkészítése 23/26

29 Fárasztási vizsgálatok PhD kutatómunka 1 C/s NST 20 C/s 24/26

30 Fárasztási vizsgálatok PhD kutatómunka 25/26

31 KÖSZÖNÖM A MEGTISZTELŐ FIGYELMET! Az előadásban ismertetett kutató munka a TÁMOP B-10/2/KONV projekt eredményeire alapozva a TÁMOP-4.2.2/A-11/1-KONV jelű projekt részeként az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg. 26/26