Hitsaustekniikka 3/2011 - page 29

3/2011
[
]
27
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300
Hitsausvirta (A)
Vetypitoisuus (ml/100 g)
Suutinetäisyys:
L = 10 mm
L = 15 mm
L = 20 mm
hajonnan kasvu on otettava huomioon var-
muustekijässä s.f.
Vetyasteikon E käyttö varotoimenpiteiden
(Q
min
ja T
0
) pohjana hitsaavassa teollisuu-
dessa antaa mittavamman aiheen huoleen,
jonka ovat tuoneet esille myös vastuuntun-
toiset lisäainevalmistajat. Nykyisissä lisäai-
nestandardeissa on ainoastaan yksi erittäin
matalavetyinen luokka eli H5 (
5 ml/100
g). Esimerkiksi täytelankahitsauksessa mo-
nilla nykyaikaisilla täytelangoilla kyllä pääs-
tään H3 (< 3 ml/100 g) -tasoon tietyillä hit-
sausparametrien arvoilla. Varmimmin tämä
yleensä onnistuu käytettäessä korkeintaan
200 A:n hitsausvirtaa ja vähintään 15 mm:n
suutinetäisyyttä. Jos virta tuottavuussyistä
nostetaan esim. 280 A :iin, tilanne muut-
tuu. Pisarakoon pienetessä valokaaressa
pisaroiden yhteenlaskettu pinta-ala/tilavuus-
suhde kasvaa ja samalla valokaaren poten-
tiaali siirtää vetyä hitsiin kasvaa. Samalla
langansyöttönopeus (m/min) kasvaa, jolloin
vapaalangan (langan pituus kosketussuutti-
men jälkeen) “esikuumenemisaika” ja samal-
la langan pinnan “puhdistumisaika” lyhenee
ennen hitsisulaa. Tämä nostaa myös hitsiin
siirtyvän vedyn määrää.
Tästä syystä lisäaineiden toimittajien voisi
toivoa ESAB:n laatiman esimerkin tapaan
antavan asiakkaittensa käyttöön kuvan 8
kaltaisia graafisia esityksiä. Tällä tavoin
konkretisoituisivat onnistumisedellytykset
tietyn vetypitoisuuden saavuttamiseen ja
ylläpitämiseen käytännössä. Täytelanka-
standardi SFS-EN ISO 17632 sanoo asiasta
myös seuraavaa: ”Jos tunnus H sisältyy luo-
kittelumerkintään, valmistajan pitää tuote-
esitteissään ilmoittaa, onko vetypitoisuuden
enimmäisarvo 15 ml, 10 ml tai 5 ml/100 g
hitsiainetta, ja kertoa lisäksi rajoituksista
varastointiolosuhteille, hitsausvirralle, kaari-
jännitteelle, suutinetäisyydelle, napaisuudel-
le ja suojakaasulle, jotta vetypitoisuus pysyy
ilmoitetun rajan sisällä”. Harva lisäaineval-
mistaja näyttää kuitenkaan noudattavan tätä
standardin tekstiä.
Vielä on hyvä muistaa, että myös suojakaa-
sun seossuhde vaikuttaa vetypitoisuuteen.
Korkea CO
2
-pitoisuus tuottaa matalampia
vetypitoisuuksia kuin argonvaltaisemmat
suojakaasut. Kuvan 8 esimerkin tapaukses-
sa lisäaineen vetyluokitus H5 (D-asteikko,
SFS-EN 1011-2) on ”helppo nakki”, mutta
“kuviteltu” H3 (E-asteikko) vaatii todella
tarkasti kontrolloituja hitsausolosuhteita.
Puhtaaseen hiilidioksidiin siirtyminenkään
ei paranna asiaa ratkaisevasti: muutaman
kymmenesosamillilitran/100 g pienillä vir-
roilla; kuumakaareen pääseminen yli 200 A:n
taas vaatii seoskaasun Ø 1,2 mm:n langal-
la. Kuvassa olevan rutiilitäytelangan (Filarc
PZ 6138) vetypitoisuusluokitus on H5 (
5
ml/100 g). Tämä luokitus on myös edelleen
matalin, jonka täytelankastandardi SFS-EN
ISO 17632 tuntee. Lisäainevalmistajilta löy-
tyy kuitenkin jo ”H4 -täytelankoja”, jotka on
USA:ssa luokitettukin. Lisäainestandardointi
näyttää joka tapauksessa olevan ”paremmin
ruodussa” kuin perusaineen puoli SFS-EN
1011-2 vetyasteikon E vaatiessa lähes ”mah-
dottomia” hitsauskäytännöiltä. Nämä kaikki
erittäin matalavetyiset luokittelut edellyttävät
myös asianmukaisia lisäaineiden käsittely-
ja varastointirutiineja. Molempien luokitte-
lujen keskeinen tarkoitus on toimia pohjana
esikuumennuksen määrittämiselle, joten
yhdenmukaistaminen olisi paikallaan ja ”va-
raslähdöt” kiellettyjä. Toki MAG-umpilanka-
hitsauksessa ja TIG-hitsauksessa päästään
varmemmin H3-tasolle.
Artikkelin kirjoittajat raportoivat työssään
käyttäneensä hitsauslisäaineena ESAB:n hit-
sauspuikkoa OK 75.75. Puikon vetyluokka on
H5 ja ”pakettikuivana” kirjoittajat mittasivat
vetyarvon H
D
= 5,6 ml/100g DM. Lisäaineen
valmistajan antama uudelleenkuivausohje
(350 °C, 2h) johtaa varmasti alle 5 ml/100g
DM vetytasoon. Kokemuksemme mukaan 3
ml :n tasolle kyseisellä lisäaineella päästään
vain poikkeamalla annetusta ohjeesta ja kui-
vaamalla puikot seuraavasti: 400 °C, 5h. Ta-
son ylläpito vaatii lisäksi korkeaa säilytysläm-
pötilaa, n. 120 °C. Lisäksi on muistettava,
että säilytyskaappiin ei samanaikaisesti lai-
teta muita vähemmän kuivia puikkoja, jotka
”pilaisivat atmosfäärin”. Tämäkin menettely
onnistuu, jos ja vain jos ilman suhteellinen
kosteus on matala. Eritoten loppukesällä
ja alkusyksyllä Suomessa tarvittaisiin vie-
läkin ”rajumpi” uudelleenkuivaus. Tällöin
ongelmaksi tulee, että puikon päällysteen
ominaisuudet kärsivät: päällysteestä tulee
hauras ja helposti irtoava ja Si- yhdisteiden
kemiallinen luonne muuttuu.
Edellisen perusteella esikuumennustarvet-
ta ei mielestämme tulisi edes vaihtoehtona
mitoittaa E-pohjaisesti, kuten artikkelin tau-
lukossa 4 on tehty. Tätä parempi ohjeistus
perustuisi pyrkimykseen saada vetypitoisuus
tuolle tasolle, mutta laskea esikuumennus-
tarve D :n mukaisesti. Näin saataisiin sopi-
vasti lisävarmuutta ”kehiin”!
Vetyparametrin H
R100
kehittämistä voidaan pi-
tää jännitystekijöiden (~ F
I
, R
F
) ohella toisena
VTT-Osaka -menetelmän tuomana parannuk-
sena kylmähalkeamariskin ennustamiseen.
Aihepiirin, erityisesti vetytekijän kansainväli-
nen guru, professori Nils Christensen totesi
parametrin lepäävän vankalla tieteellisellä
pohjalla. Hän esitti kuitenkin, että lämpöjak-
son karakterisointi tehtäisiin helpommaksi
käytännön kannalta. Tältä pohjalta tehtiin se
muutos, että ainoastaan halkeamakokeiden
yhteydessä käytetään kahta parametria (t
15/2
ja t
15/1,5
), mutta käytännön hitsien tapauk-
sessa H
R100
/ H
0
-suhteen laskenta tapahtuu
käyttäen vain yhtä jäähtymisaikaa: t
15/1
. Tä-
mä muutos ei hajontatekijät huomioon otta-
en vähennä ennustamisen tarkkuutta, mutta
helpottaa oleellisesti menetelmän käytännön
soveltamista. Japanissa oli näet jo 1970-lu-
vulta alkaen koottu eri tahoilla (mm. JSSC)
runsaasti dataa käytännön hitsien jäähty-
misestä ko. lämpötilavälillä 1500–100 °C.
Taustana tälle oli eräänlainen kilpajuoksu
kylmähalkeamariskin ennustamiskeinoissa:
Euroopassa liputettiin parametrien CEV (~
karkenevuus) ja t
8/5
(~ mikrorakenne) puo-
lesta, kun taas japanilaiset vannoivat P
cm
:n
(~ kovuus) ja t
15/1
:n (~ vedyn poistumisedel-
lytykset) puolesta, kummankin luonnollisesti
noteeratessa hitsin lähtövetypitoisuuden H
0
.
Esikuumennustapa on yksi niistä keskeisistä
seikoista, joka on saanut liian vähän huomi-
ota. Se tulisi ehdottomasti määrittää esikuu-
mennusohjeita annettaessa; esikuumennus-
Kuva 8. Rutiiliasentolangan (E81T1-Ni1) antaman hitsin vetypitoisuus parametri-ikkunana.
Vetypitoisuuteen vaikuttavat hitsausvirta ja suutinetäisyys (~ vapaalangan pituus).
1...,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28 30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,...68
Powered by FlippingBook