Svetsrelaterade skador i stål Jan Wåle, Inspecta Technology

Transkript

1 Svetsrelaterade skador i stål Jan Wåle, Inspecta Technology 1

2 T2-tanker, helsvetsat skrov, tidigt 40-tal 2

3 T2-tanker Schenectady, 1941 Bakgrund/förutsättningar Sprödbrott som startat vid svets Lokalt höga spänningar/design Svetsdefekter Temp. -3 C Spänning 68 MPa Medverkande faktorer Svetsutförande Konstruktiv utformning Seghet svets/haz Seghet grundmaterial 3

4 ESAB IV byggd

5 Innebär svetsning ökad sannolikheten för skador? Negativa faktorer från svetsning Spänningskorrosion Svetsegenspänningar Egenskaper/ seghet Egenskaper rostfritt Utmattning Skademekanism Sprödbrott X XX X (X) (X) X Övrigt Sensibilisering/ Svetsoxider Geometri XX X X Mikrodefekter X X 5

6 Svetsegenspänningar/Spänningskorrosion EN / Avspänningsglödgning vid godstjocklek över 35 mm förutsatt att det inte finns risk för spänningskorrosion. Då skall avspänningsglödgning göras för alla tjocklekar. 6

7 Svetsegenspänningar/sprödbrott Avspänningsglödgning skall göras oavsett tjocklek om konstruktionen skall arbeta vid låg temperatur där det finns risk för sprödbrott. Dimensionering mot sprödbrott enligt EN /

8 Egenskaper/Utmattning Tubvärmeväxlare 70 bar/290 C Godstjocklek 10 mm Material Ox 520 D Tid i drift 1,5 år 8

9 Egenskaper/Utmattning Tvärsnitt genom längssvets Notera sträng på insidan Hårdhet i HAZ 420 HV 9

10 Egenskaper/Utmattning Svetsreparation Utsida Spricka 2 Spricka 1 Axiellt tvärsnitt Insida

11 Ökar svetsning sannolikheten för skador? Negativa faktorer från svetsning Spänningskorrosion Svetsegenspänningar Egenskaper/ seghet Egenskaper rostfritt Utmattning Skademekanism Sprödbrott X XX X (X) (X) X Geometri XX X X Mikrodefekter X X Övrigt Sensibilisering/ Svetsoxider 11

12 Egenskaper/Spänningskorrosion Sprickan följer svetsens smältgräns mot kolstålet. Spricktillväxten har skett i en tunn zon av härdstruktur i HAZ 12

13 Egenskaper/Spänningskorrosion Sprickutseende och spricktillväxt Sprickorna följer i hela sin längd fogformen. Huvudsprickan är rak och endast i undantagsfall förgrenad. Däremot förekommer mikroförgreningar längs hela sprickan. Inga sprickor i den värmepåverkade zonen hos kolmanganstålet. Mikrostrukturen i svetsgodset är normal för det använda tillsatsmaterialet. Ferrithalten uppskattades till ca 50 %. Någon avvikande mikrostruktur hos svetsgodset nära sprickan har inte observerats. Sprickmekanism är spänningskorrosion En sprickkänslig zon har utvecklats i svetsgodset nära kolstålet. 13

14 Egenskaper/Kolstål/Sprödbrott Hur undviks härdstruktur/martensit Härdbarhet/kolekvivalent Tillförd värme/sträckenergi Svalningshastighet/godstjocklek /arbetstemperatur EN1011-2, Bilaga C 14

15 15 Svetsegenspänningar/sprödbrott

16 Svetsegenspänningar/sprödbrott Materialförväxling härdstruktur väteinducerad sprickbildning 150 Hv 370 Hv 200 Hv 16

17 Egenskaper/Rostfritt/Sensibilisering Sensibiliserat Interkristallin korrosion Ej sensibiliserat 17

18 Egenskaper/Rostfritt/Svetsoxider Svetsoxider på rotsidan av rundskarv i rör Punktkorrosion i HAZ 18

19 Ökar svetsning sannolikheten för skador? Negativa faktorer från svetsning Spänningskorrosion Svetsegenspänningar Egenskaper/ seghet Egenskaper rostfritt Utmattning Skademekanism Sprödbrott X XX X (X) (X) X Geometri XX X X Mikrodefekter X X Övrigt Sensibilisering/ Svetsoxider 19

20 Geometri/Utmattning Utan efterbearbetning Slipat svets Slide 20 RBI Kranar - Matreial & Svetsning

21 Geometri/Utmattning Slide 21 RBI Kranar - Matreial & Svetsning

22 22 Geometri/Utmattning

23 Geometri/Utmattning Godsdtjocklek 60 mm Höjd 400 mm Utmattningsspricka 50 x 70 mm 23

24 24 Geometri/Utmattning

25 25 Geometri/Utmattning

26 26 Geometri/Utmattning

27 Geometri/Utmattning Utmattningssprickor i flera svetsar Längd 500 mm djup 5 mm (t = 14 mm) Primärbrott i 2:a svepet nerifrån Restbrott genom klyvning i HAZ Hårdhet 250/270/310 i PM/WM/HAZ Kemisk sammansättning enl. OX 800B 27

28 28 Geometri/Utmattning

29 Ökar svetsning sannolikheten för skador? Svar: Ja Negativa faktorer från svetsning Spänningskorrosion Svetsegenspänningar Egenskaper/ seghet Egenskaper rostfritt Utmattning Skademekanism Sprödbrott X XX X (X) (X) X Geometri XX X X Mikrodefekter X X Övrigt Sensibilisering/ Svetsoxider 29