Manuaalihitsauksen laaduntunnistamisen kehittäminen

Abstract

Toimeksiantaja Finse Oy on monen muun alan yrityksen tavoin kamppaillut hitsauksessa tiukkojen toleranssien kanssa. Aiemmin ei ole tutkittu, miten rakenteet vääntyvät hitsauksen lämmöntuonnin vaikutuksesta eri materiaaleilla. Tavoitteena oli tutkia manuaalihitsauksen aiheuttamaa muodonmuutosta laippaliitoksissa sekä putkien päittäisliitoksissa, ja koota ohjeistus teknistä katselmusta sekä tarjouksen tekoa helpottamaan. Testimateriaaleina olivat S355 rakenneteräs, EN 1.4301 austeniittinen teräs ja EN 1.4509 ferriittinen teräs. Koekappaleina käytettiin kolmea eri putkikokoa ja kuutta eri laippahalkaisijaa kolmessa eri vahvuudessa. Hitsausprosesseina käytettiin MAG- ja TIG-hitsausta ja kaksi hitsaajaa suorittivat testit. Koekappaleet 3D-skannattiin ennen ja jälkeen hitsauksen, jotta huomioitiin vain hitsauksen aiheuttamat muodonmuutokset laipan tasomaisuudessa ja putken pyöreydessä. Tuloksena saatiin piirrettyä kuvaajat laippojen käyttäytymisestä materiaalikohtaisesti tietyllä ainevahvuudella sekä ainevahvuuden vaikutus tietyllä materiaalilla. Putkien pyöreydestä piirrettiin kuvaaja putken halkaisijan mukaan. Tuloksien perusteella arvioitiin materiaalin käyttäytyminen pienemmillä ja suuremmilla halkaisijoilla ja ainevahvuuksilla, jolloin saatiin tulos laajemmalle alueelle. Monen muuttuvan tekijän takia lopputuloksena ei saavutettu täsmällistä tulosta tai ohjeistusta materiaalin käyttäytymisestä hitsauksen ai-kana. Tulos toimii kuitenkin suuntaa antavana arviona, mihin toleranssiin manuaalihitsauksessa vähintään päästään. Tuloksista hahmottuvat visuaalisesti materiaalien keskinäiset erot sekä muutokset ainevahvuuden tai halkaisijan muuttuessa.

Finse Oy, like other companies in the industry, has struggled with tolerance area of welding. No research has been done before on how much different materials warp due to the heat-importation of welding. The aim was to research the deformation caused by manual welding in flange joints and pipe butt joints. These would be compiled with guidance to facilitate technical review and offer calculation. Test materials were S355 structural steel, EN 1.4301 austenitic steel and EN 1.4509 ferritic steel. Three different pipe diameters and six different flange diameters in three different material strength were used as test pieces. Welding processes were MAG and TIG, and two welders performed the tests. Pieces were 3D scanned before and after welding to report deformations caused by welding in flatness of flange and circularity of pipe. As a result, it was possible to draw graphs of the behavior of the flanges for each material with a certain material strength as well as the effect of material strength on a given material. A graph of the roundness of the pipes was drawn according to the diameter of the pipe. Based on the results, the behavior of the material was assessed to smaller and larger diameters and strengths which enabled the result to be achieved over a wider area. Due to many changing factors, the end result was not an accurate result or instruction on the behavior of the material during welding. However, the result serves as a directional assessment of the tolerance reached in manual welding. The result visualized the differences between the materials as well as the effects of changing material strength or diameter.