Hitsaustekniikan projektityöLattaputken hitsaus

Johdanto

• Kohteena olevat hitsattavat lattaputket tulevat öljynporauslautan runkoputkeen.

• Runkoputken halkaisija on 70m ja pituus 200m.

Määritelmä

• Tehtävänä oli tutkia ja kehittää öljynporauslautalle tulevien lattaputkien hitsausta hitsauskelkan avulla.

• Lattaputkella tarkoitetaan teräsputkea, johon hitsataan kaksi teräslattaa vastakkaisille puolille.

• Putkien halkaisijat 350-560mm, ainevahvuudet 15-20mm ja pituus 8000mm.

• Lattojen mitat olivat 70*10mm ja pituus 7800mm.

Määritelmä

• Menetelmäkokeesta saatu kelkan kuljetusnopeus osoittautui liian nopeaksi => kelkka alkoi heilua.

• Työnämme oli tutkia, miten hitsausprosessia voitaisiin parantaa ja samalla vähentää roiskeita ja reunahaavan muodostumista.

• Ongelmaksi muodostui myös lattojen asettelu oikeaan kohtaan sekä niiden esikiinnitys.

Alkuperäiset hitsausarvot

• Lisäainelanka: 1.2mm ESAB OK 14.04• Hitsausvirta: 300 A• Kaarijännite: 37 V• Virtalaji/napa: DC-/DC-• Langansyöttö: 12.5m/min• Kuljetusnopeus: 70-80cm/min• Lämmöntuonti: 0.5-0.9kJ/mm• Kaasun virtausnopeus: 16l/min• Suojakaasu: M21, seoskaasu Ar + 5-

25%CO2• A-mitta: 2.6-5.3mm

Hitsausvälineet

• Käytössä oli kaksi Kemppi Pro Evolution 4200 MIG- hitsauskonetta.

• Kuljetuskelkka oli UNI-BUG II.

Toteutus

• Ongelmien poistamiseksi tehtiin muutoksia hitsausarvoihin.

• Kuljetusnopeus laskettiin 49cm/min.

• Kuljetusnopeuden laskeminen johti myös muiden arvojen muuttamiseen.

• Lisäksi suunniteltiin, valmistettiin lattojen asennukseen jigi, jolla helpotettiin niiden esikiinnitystä oikeaan kohtaan.

Jigi

1

1

2

3

4

5

1

2

3

4

5

Pyörityspukki

121

321

4

Hitsausparametrit

• MAG-hitsaukseen vaikuttavia parametreja: – Kaarijännite– Hitsausnopeus– Langansyöttönopeus / hitsausvirta– Suojakaasu– Langanhalkaisija– Vapaalangan pituus ja suuttimen etäisyys– Hitsauskolvin asento ja kohdistus– Hitsausasento

Kaarijännite

• Kaarijännitteeseen vaikuttavat langansyöttönopeus / hitsausvirta, suojakaasu, langanhalkaisija, hitsattavan aineen paksuus ja haluttu tunkeuma.

• Aloitusarvona oli 37V eli kuumakaari.• Reunahaavan poistamiseksi

kaarijännitettä laskettiin 33V.• Liian suuri jännite eli pitkä valokaari

aiheuttaa roiskeita ja reunahaavaa.

Hitsausnopeus

• Liian suuri hitsausnopeus aiheutti kelkan keinumista.

• Hitsausnopeuden laskeminen kasvatti hitsausaikaa neljällä minuutilla.

• Lisäksi nopeutta laskemalla pystyttiin kasvattamaan hitsin tunkeumaa, leveyttä sekä a-mittaa.

Langansyöttönopeus / hitsausvirta

• Langansyöttönopeutta lisäämällä hitsausvirtaa voidaan kasvattaa.

• Hitsausvirta vaikuttaa hitsausaineen tuottoon ja tunkeumaan.

• Langansyöttönopeus nostettiin 12,5m/min => 13,5m/min.

• Hitsausvirta nostettiin 300A => 340A

Suojakaasu

• Käytössä oli MAG-hitsaus, jossa käytetään aktiivista suojakaasua.

• Käytettiin 5-25% argonin ja hiilidioksidin seoskaasua.

• Suojakaasulla on suuri vaikutus muun muassa kaarityyppiin, roiskeisiin, tunkeumaan ja hitsin muotoon.

Vapaalangan pituus ja suuttimen etäisyys

• Suutinetäisyys ja vapaalangan pituus vaikuttavat oleellisesti roiskeisiin ja pistoolin pään kuumenemiseen.

• Suutinetäisyyden kasvaessa virta ja tunkeuma pienenee.

• Vapaalangan pituudeksi valittiin 20mm. => haluttu tunkeuma kyseisellä virralla.

Hitsauskolvin asento ja kohdistus

• Pistoolin asento valittiin työntäväksi => tunkeuma tällöin pienempi

kuin vetävällä, hitsikupu mataloituu.

• Pistoolit kohdistettiin n. 45 asteen kulmassa pienarailon nurkkapisteeseen, niin, että lanka kohtaa paksumman alalevyn 1-2mm etäisyydellä nurkasta.

Roiskeet

• Roiskeita aiheuttavat mm. liian pitkä oikosulkuvaihe, virheelliset hitsausarvot ja viallinen tai väärä lanka.

• Alkuperäinen hitsauslanka oli tyypiltään 1.2mm ESAB OK 14.04, joka kuitenkin aiheutti roiskeita ja lanka jouduttiin vaihtamaan.

• Uudeksi langaksi valittiin Robofil FX81TG-Ni1 lanka. joka on 1% Ni-seosteinen metallitäytelanka MAG-hitsaukseen.

• Uudella langalla oli myös paremmat lujuusarvot.

Jatkokehitysmahdollisuudet

• Tärkein jatkokehityskohde olisi kuljetuskelkan kehittäminen, jotta prosessia pystyttäisiin nopeuttamaan.

• Kelkan ohjausta pitäisi kehittää siten, että se ottaisi ohjauksen suorasta putkesta, eikä hitsattavasta latasta.

• => Haitallinen heiluminen voitaisiin eliminoida ja kuljetusnopeus voitaisiin nostaa maksimitasolle.