Rørsveising : TIG-sveising 8258507036 [PDF]

Zitiervorschau

NBR-DEPOTDIBL !O teket POSTBOKS 273 - 8601 MO

Hilding Johansson

Rørsvelsmg TIG -SVEISING Fellesutgave

yrkesopplæring is

Originalversjon: Rorsvetsning. TIG-svetsning © 1989 Hilding Johansson og Liber AB

Norsk versjon: © 1989 Yrkesopplæring i-s Oversatt til bokmål og nynorsk av Trond Eidnes

Forlaget takker Norsk sveiseteknisk forening for konsulentbistand. Godkjent av Rådet for videregående opplæring 24.10.90 til bruk i den videregående skolen

Sats: Gjøvik Trykkeri A.s

Omslagsfoto: Knudsens fotosenter a s Tegninger: Ingvar Andersson

Foto: Svenne Nordldf (bortsett fra side 8, 9 og 33) Fronius 8

Kemppi 9 Fsab 33 Det må ikke kopieres fra denne boka i strid med åndsverkloven og

fotografiloven eller i strid med avtaler om kopiering inngått med KOP1NOR. Interesseorgan for rettighetshavere til åndsverk.

Kopiering i strid med lov eller avtale kan medføre erstatningsansvar og inndraging, og kan straffes med bøter eller fengsel.

Printed in Norway 1991 Grimshei Grafiske Gjøvik Trykkeri A.s ISBN 82-585-0703-6

I denne boka er ca 40 % skrevet på nynorsk i samsvar med brev av

28.1.87 fra Kirke- og undervisningsdepartementet: «... lærebøker for små elevgrupper (under 300 i året) lages som

fellesspråklige utgaver med ca 40 % av innholdet på den ene målfor­

men. Ordningen gjøres som en prøveordning for tre år. Deretter vurderes ordningen.»

Innhold

Fagteori

7

Gass-wolfram-sveising

8

Fra ledningsnett til lysbue Wolframelektroder Elektrodespissens utforming Vernegasser Lysbuen

9 10 11 13 16

Sveisematerialer Stålrør Rustfritt stål Aluminium Koppernikkel og nikkelbronse Titan Tilsetningsmaterialer Sveisegodset

19 19 19 20 22 22 24 25

Sveisefeil og formavvik Sveisefeil ved TIG-sveising

26 27

Mekanisert TIG-sveising Spesifikasjon av sveiseprosessen

31 33

Helse og tryggleik ved sveising Personleg verneutstyr

35 35

Arbeidsmiljøet ved TIG-sveising Sveisehjelmen Yrkeshygieniske grenseverdiar Tiltak mot sveiserøyk

35 36 36 37

Øvingsoppgåver Gass-wolfram-sveising Kvalitetskrav Mekanisert TIG-sveising

38 38 39 41

Sveiseteknikk og sveiseøvingar

43

Spesifikasjonar av sveiseprosessar 1 Sveising i rustfritt stål, 5 = 2 mm 2 Sveising i ulegert og låglegert stål, 5 = 3-6 mm 3 Sveising av rustfritt stål mot låglegert stål 4 Sveising av legert aluminiumsrør 5 Sveising av koparnikkel 6 Sveising av titan

44 44

51 52 54 54

Sveiseprøve i TIG-sveising

55

Svar på øvingsoppgåvene

58

47

Forord

TIG-sveising ble utviklet i USA i begynnel­ sen av 1940-åra. Da gjaldt det særlig krigsindustriens behov for sveising av alumi­ nium- og magnesiumlegeringer. I dag bru­ ker en TIG-sveising til å sveise både vanlig handelsstål og kvalitetsstål som rustfritt stål, titan og monellmetall. Kvaliteten på TIG-sveisingen ligger i dag på et svært høyt nivå. I TIG-sveising gjennomgår vi de vanligste materialene i den moderne industrien. Vi kommer også utførlig inn på tilsetningsstoffer og bruken av vernegass.

Sveiseøvingene holder et nivå som leder fram til godkjenningsprøving i TIG-svei­

sing. Den som vil opp på mesternivå, må legge ned mye arbeid i øvingene. Det er nemlig et langt sprang fra å beherske vanlig enkel TIG-sveising til å kunne kalle seg kvalifisert fagarbeider.

Til slutt vil jeg råde deg til aldri å ta noe for gitt når det gjelder sveising. Øk kunnskaps­ nivået ditt sakte, men sikkert - både når det gjelder materialkunnskap og bruk av ut­ styr. Det er den beste måten å lære seg å arbeide sikkert på. Ingen blir noen gang fullt utlært i dette yrket som stadig endrer seg, men jeg ønsker deg lykke til med et interessant arbeidsområde! Hilding Johansson

Gass-wolfram-sveising

Gass-wolfram-sveising kaller vi vanligvis TIG-sveising, der TIG er en forkortelse for Tungsten Inert Gass. Tungsten er navnet på en wolframmalm som vi vanligvis kaller scheelitt. En inert gass er en gass som ikke blir påvirket av andre stoffer, det vil si at den ikke danner oksider eller andre kjemi­ ske forbindelser. Fram til rundt 1970 ble TIG-sveising kalt argonsveising. Men i dag bruker vi argongass til flere andre sveisemetoder, slik at argonsveising ikke lenger er noe entydig navn på en sveisemetode.

Ved TIG-sveising bruker vi en inert gass, for eksempel argon (Ar), dels som beskyt­ telse mot lufta omkring, dels som strømleder gjennom lysbuen. Mellom en ikkesmeltende elektrode av wolfram (W) og arbeidsstykket vokser det fram en varm lysbue som blir brukt til sveising.

Ettersom lysbuen er svært varm og konsen­ trert, blir sveisingen kontrollert. Vernegassen, eller dekkgassen, beskytter mot oksi­ dasjon, og vi får en sveis som er rein både inni og utenpå. Det danner seg ikke nevne­ verdig slagg som ved metallbuesveising. Det vesle slagget som blir skilt ut, legger seg oppå sveisen og er et synlig bevis på at sveisegodset er reint.

8

De fleste materialer kan TIG-sveises, for eksempel:

• • • • • •

ulegert og lavlegert stål rustfritt stål kopper og kopperlegeringer nikkel og nikkellegeringer aluminium og aluminiumlegeringer magnesium og magnesiumlegeringer

TIG-sveising har dessverre et begrenset bruksområde. Metoden er for eksempel ikke særlig egnet på steder der det er trekk­ fullt. Dekkgassen gjennom lysbuen blander seg da med luftstrømmene, noe som gir dårlig kvalitet på sveisen.

Store mengder røyk og støv på arbeidsplas­ sen virker også negativt inn på sveiseresultatet. På en skjermet arbeidsplass kan vi derimot utføre sveising av høy kvalitet med denne metoden.

Fra ledningsnett til lysbue

Et sveiseanlegg for TIG-sveising omfatter:

• •

•

•

•

tilkoplingskabel for primærstrøm strømkilde med tennmekanisme for sveisestrømmen og dessuten gassautomatikk gassbeholder med reduksjonsventil og trykkmålere TIG-brenner med slangeklemme for dekkgass, vannkjøling og sveisestrømkabel med mikrobryter returkabel med tilkoplingsklemme

Den elektriske strømmen gjennom lysbuen kan være:

• • •

likestrøm sinusformet vekselstrøm firkantformet vekselstrøm

Ved sveising kan strømmen være: • •

kontinuerlig vekslende med forhåndsinnstilte verdier

Den elektriske spenningen over lysbuen av­ henger av: • •

vernegassens karakter lengden av lysbuen

Sveisestrømkilde for TIG-sveising og metallbuesveising. Sveisestrømmen er her likestrøm eller firkantformet vekselstrøm (gjelder også bildet på side 8).

9

TIG-brennere som ikke har vannkjøling, har begrenset strømbelastning. De blir av­ kjølt av den gjennomstrømmende gassen. Gasskåpe - Størrelsen velges ca. 4 x elektrodediameteren.

Tilkopling av slange

Skisse av en vannkjølt TIG-brenner

Dyse

io

1 2 3 4 5 6 7 8 9

brennerhode festeskrue, lang festeskrue, middels festeskrue, kort O-ring wolframelektrode gasskammer (ca fire ganger elektrodediameteren) elektrodemunnstykke med dyse spennhylse

Dysen leverer en lineær gass­ mengde. Det gir bedre gassbeskyttelse.

Wolframelektroder

Vannkjølte brennere får effektiv av­ kjøling både gjennom brennerlegemet og strømlederen. De kan der­ for belastes med høyere strøm også over lengre tid.

Ved TIG-sveising må elektroden tåle den høye temperaturen som lysbuen utvikler, uten at elektroden selv smelter. Smelte­ punktet for elektrodematerialet må med andre ord være høyt.

Elektrodespissen ved vekselstrøm Figurene nedenfor viser hvordan elektro­ den ser ut etter sveising med vekselstrøm.

Lysbuen er den delen av strømkretsen som ligger mellom polene, altså mellom elek­ troden og arbeidsstykket.

Elektrodeenden er avrundet. Denne avrun­ dingen har oppstått fordi elektrodespissen har vært i en lett smeltet tilstand. For sterk strøm

Wolfram oppfyller dette kravet. Wolfram har også den fordelen at det lett avgir elektroner ved høy temperatur, noe som er nødvendig for å opprettholde den elektri­ ske strømkretsen i lysbuen. Ved å tilsette visse stoffer kan vi ytterligere forbedre egenskapene ved wolfram. Slike stoffer er thoriumdioksid, zirkoniumdioksid, lantandioksid og ceriumdioksid. Vi kan for eksempel ha wolfram med 2 % thoriumdioksid eller wolfram med 0,8 % zirkoniumdioksid. Mengden avhenger av oksidtypen og varierer mellom 0,3 % og 4 %.

Disse oksidtilsetningene fører også til at elektroden tåler høyere strømbelastning enn en rein wolframelektrode.

Elektrodespissens utforming Elektroden skal kunne belastes med høyest mulig strøm uten at elektrodespissen smel­ ter. Skulle det skje, er det fare for at smeltet wolfram kan trenge inn i sveisen. I så fall må vi bytte ut elektroden med en grovere dimensjon. Wolframinneslutninger i svei­ sen er harde partikler som virker negativt inn på sveisens strekkfasthet.

Her har strømmen vært så høy at for mye av elektrodespissen har smeltet. Dråper av smeltet wolfram kan lett trenge inn i svei­ sen. Bytt ut elektroden med en grovere dimensjon. For svak strøm

Lysbuen blir ustabil, og wolframpartikler kan støtes ut. Det ser vi ved at overflata på spissen blir ujevn. Skift til en mindre elektrodedimensjon. Tommelfingerregel: Høy strømbelastning på elektroden gir en stabil lysbue og bedre konsentrasjon av varmen.

Elektrodespissen ved likestrøm

Ved sveising med vekselstrøm, der strøm­ men skifter fra positiv pol (plusspol) til negativ pol (minuspol), må vi velge en så høy strøm i forhold til elektroden at vi får en lett smelting av elektrodespissen. 11

Wolframelektroder for TIG-sveising

Betegnelse

Oksidtilsetning

WP WL 10 WZ 8 WC 20 WT 20

ingen lantandioksid, LaO2 zirkoniumdioksid, ZrO2 ceriumdioksid, CeO2 thoriumdioksid, ThO2

Fargemerking

(99,8 % W) ca 1 % ca 0,8 % ca 2 % ca 2 %

grønn svart hvit grå rød

Anbefalt strømtype for wolframelektroder

Wolframelektrode

Wolframelektrode

Strømtype

Strømtype

WP WL 10 WZ8

vekselstrøm vekselstrøm vekselstrøm

WC 20 WT 20

likestrøm likestrøm

Anbefalt strømstyrkeintervall

Betegnelse/ elektrodediameter

Likestrøm, negativ pol

Likestrøm, positiv pol

Vekselstrøm

WP: 0 1,6 0 2,5 0 3,2 0 4,0

40-130 130-230 160-310 275-450

A A A A

10-20 20-30 20-35 35-50

A A A A

40- 90 80-140 150-190 180-260

A A A A

Andre: 0 1,6 0 2,5 0 3,2 0 4,0

60-150 170-250 225-330 350-480

A A A A

10-20 20-30 20-35 35-50

A A A A

60-125 120-210 150-250 240-350

A A A A

Anbefalt strømtype

Metall eller legering som skal sveises Aluminium, tykkelse Aluminium med legeringer, Magnesium med legeringer Ulegert og lavlegert stål Rustfritt stål Titan Nikkel med legeringer Kopper Messing Aluminiumbronse Aluminiummessing Silisiumbronse ** gir best resultat

12

< 2,5 mm > 2,5 mm

Likestrøm, Likestrøm, Vekselstrøm negativ pol (-) positiv pol (+) * * ** * ** * ** ** ** — — ** * — ** * — ** ** * — * ** — * ** — ** -

Vernegasser Ved TIG-sveising må vi hindre at det kom­ mer luft inn i elektroden, smeltebadet og oppvarmet materiale omkring. Ellers kan det danne seg kjemiske forbindelser i form av oksider og nitrider når lufta reagerer med lysbuen. Det gir i så fall en dårlig sveis. Også wolframelektroder blir oksi­ dert, og det gjør dem ubrukelige. Vi beskyt­ ter derfor sveisen og det omgivende mate­ rialet med gasser som ikke inngår kjemiske forbindelser med andre stoffer. Slike gasser kaller vi inerte gasser. Ved TIG-sveising bruker vi to inerte gasser, argon (Ar) og helium (He). Det fins ytterli­ gere fire inerte gasser, nemlig neon (Ne), krypton (Kr), xenon (Xe) og radon (Rn), men ingen av dem blir brukt ved sveising. Av og til må vi også beskytte rotsida av sveisen og den omliggende sonen mot lufttilgang. Som vernegass kan vi da enten bruke en inert gass eller en reduserende gassblanding.

Et eksempel på en reduserende gassblan­ ding er hydrogen (H2) i nitrogengass (N2). Denne gassblandingen beskytter mot oksi­ dasjon når hydrogenet forbrenner i oksygengass. Hydrogentilsetningen er liten, bare 5-10 % (se tabellen på side 15).

Vernegass gjennom lysbuen Den vernegassen som passerer gjennom lysbuen, har mange oppgaver. Den skal virke: • • •

som vernegass for smeltebad og omgi­ vende materiale som elektrisk ledning gjennom lysbuen som varmeleder gjennom lysbuen til grunnmaterialet

Vernegass for smeltebad og omgivelser Dekkgassen hindrer at oksygenet og nitro­ genet i lufta danner uønskete forbindelser ved oppvarming. En inert gass holder seg nemlig nøytral og lager en vernesone. De to inerte gassene argon og helium, som er aktuelle ved TIG-sveising, har likevel for­ skjellig effekt.

Argongassen er ca 1,4 ganger tyngre enn luft, mens heliumgassen er omtrent åtte ganger lettere enn luft. Det vil si at heliumgass er ti ganger lettere enn argongass. Gassene har derfor ulik evne til å lede elektrisitet og varme. Av figurene nederst på sida ser vi hva denne forskjellen innebæ­ rer i praksis.

Elektrisk ledning gjennom lysbuen Argongass blir lett elektrisk ledende. Spen­ ningen over lysbuen, buespenningen L/b, er nokså lav, om lag 10-15 V. Helium krever derimot høyere buespenning, ca 20-24 V, og heliumlysbuen er derfor vanskeligere å tenne enn en lysbue i argongass. Lysbueeffekten blir også forskjellig for disse gassene. Siden buespenningen er høy­ ere med heliumgass enn med argongass, blir effekten også høyere når strømstyrken er den samme. Effekt har symbolet P, og vi får:

P = Ul der P er effekten i watt (W), U er spennin­ gen i volt (V), og I er strømstyrken i ampere (A). Figurene nedenfor viser hvordan ulike dekkgasser påvirker smeltingsprofilet.

100 % argon

100 % helium

50 % argon 50 % helium

13

Vi kan spørre oss hvilke egenskaper hos vernegassene som gjør at smeltingen får så ulike profiler. Vi begynner med å studere profilet ved 100 % argon.

I sentrum av lysbuen fins det en konsen­ trert og varm plasmabue, og strømtetthe­ ten er svært høy. Utenfor denne sonen avtar varmeintensiteten gradvis. Det kom­ mer av at argon lett blir elektrisk ledende, det vil si lett blir ionisert. Når en gass er ionisert, er den i plasmatilstand. Ettersom argon har liten varmeledningsevne, avtar derfor varmeintensiteten ut fra sentrum av lysbuen.

Ser vi på smeltingsprofilet ved 100 % he­ lium, ser vi at profilet er parabolsk. Det kommer av den gode varmeledningsevnen til helium og av den høye buespenningen.

Smeltingsprofilet ved 50 % argon og 50 % helium viser at gassene kan samarbeide og utfylle hverandres egenskaper. Vanlige blandingsforhold er 30/70 og 70/30. Se tabellen på neste side.

Eksempel på bruk av rotvern

Vernegass på sveisens rotside

sluttet fuge

Sveisefugen kan være åpen eller tett ved TIG-sveising.

Sveising i åpen fuge i grovere materiale av ulegert eller lavlegert stål

Vernegassen bør beskytte sveisestedet, men etter hvert som vi fortsetter å sveise, minker beskyttelsen av det partiet på rotsida som nettopp har størknet. Der skjer det en overflateoksidasjon, som likevel er aksep­ tabel i de fleste tilfeller. Ønsker vi en helt rein rotside, må vi i tillegg til vernegass dekke fugen med for eksempel maskeringsteip, slik at vi hindrer luft i å trenge inn i spalten.

Ved sveising i sluttet fuge må vi bruke vernegass på rotsida, unntatt ved sveising i aluminium. Dersom rotsida ikke blir be­ skyttet, får vi en oksidasjon som trenger inn i grunnmaterialet. Utseendet blir porøst (svampaktig). En slik sveis er naturligvis ubrukelig.

14

Monteringshode med forgreiningsrør for vernegass

Festeverktøy ved installering av rotgassvern

Utstyr for fastspenning av rørfuger med innebygd rotgassvern (Norweld)

Vernegasser ved TIG-sveising

Ulegert, lavlegert og høylegert stål

Rustfrit t austen ittisk stål

j

Alumin ium og aluminiumlegeringer Kopper og kopperlegeringer

Titan og nikkellegeringer

Leverandør betegnelse AGA Alfax

Gass / gassblanding 99,995 % argon

+

+

+

+

*

Argon SR

Argon U

99,99 % argon

*

*

*

-

-

Argon S

Argon N4

argon + 0,03 % nitrogengass

*

*

*

-

-

+

+

*

Mison 12

99,995 % helium

*

Helium

Helium U

70 % helium + 30 % argon

+

*

*

*

*

Helon 70

Inarc 17

30 % helium + 70 % argon

+

*

*

*

*

Helon 30

Inarc 13

95 % argon + 5 % hydrogen

-

+

-

-

-

Tyron 5

Noxal 5

90 % nitrogen + 10 % hydrogen

—

+i

—

—

—

Naton 10

støttegass

+ gir fordeler under bestemte vilkår

* anbefales generelt

1 vernegass for rota

15

Ved sveising skal gassforbruket være på 4-6 // min. Ulike rørdiametere med tilhørende volum i liter per meter

(Alle mål er i millimeter når ikke annet er oppgitt.)

^7777777777777777777 gass ut -*—| —

tv t ■•■■v: •

£----- gass inn

777777777777777777?

Argongass, som er tyngre enn luft, blir ført inn i nederste del av røret.

Rørdiameter (mm)

Volum (1 m rør)

25 50 80 100 125 150 175 200 225 275 350

0,50 1,90 5,00 7,85 12,25 17,70 24,00 31,50 40,00 60,00 97,00

Eksempel Et rustfritt rør med 0 76,1 mm skal sveises. Avstanden mellom tetteskivene er 250 mm. Vi regner med at det trengs ti volumendrin­ ger, og at gassen har en gjennomstrøm­ mingsfart på 10 //min. Hvor lang blir gjennomstrømmingstida? Gassblandingen hydrogen og nitrogen blir ført inn i øverste del av røret.

Gjennomstrømmingstider og vo­ lumendringer Dersom vernegassen på rotsida ikke erstat­ ter all lufta i det avgrensete området, blir ikke sveisens rotside rein nok. Gjennomstrømmingstida for gassen varierer med: • volumet mellom avgrensningene • strømmingsfarten til vernegassen (//min) Vi får denne formelen:

Gjennomstrømmingstid før sveising = volum x antall volumendringer gassens gjennomstrømmingsfart Antallet volumendringer varierer fra gang til gang, men kan være mellom fem og ti. Gassen bør ikke ha større gjennomstrøm­ mingsfart enn 5//min når volumet er under 3 /.

16

Løsning: Vi runder først av 0 76,1 til 0 80. Av tabellen ovenfor ser vi at et rør med denne diameteren har et gassvolum på 5,00 / per meter rør. Ved å sette inn i formelen foran får vi:

5,00/ m

0,25 m

10/10//min = 1,25 min

Lysbuen

Likestrøm - pol e- + Likestrøm, negativ pol (minuspol). Rett polaritet (DCSP)

Strømretningen (elektronvandringen, e~) går fra den negative polen (minuspolen) til den positive polen (plusspolen). Varmetilførselen til polene er forskjellig. Den posi­ tive polen mottar omtrent dobbelt så mye varme som den negative polen.

sinusformet vekselstrøm:

Sveising med likestrøm og negativ pol blir brukt ved sveising av:

• • •

ulegert, lavlegert og høylegert stål kopper og kopper/ nikkel titan

+ pol e- Likestrøm, positiv pol (plusspol). Omvendt polaritet (DCRP)

t — tid i millisekunder (ms)

Strømmen går like lenge i den positive halvperioden (+) som i den negative halv­ perioden (-), det vil si 10 ms i hver (50/50).

Sveising med likestrøm og positiv pol blir sjelden brukt.

Vekselstrøm Sveising med vekselstrøm blir bare brukt ved sveising av aluminium og aluminiumlegeringer. I den positive halvperioden av vekselstrøm­ men blir oksidforbindelser brutt opp. Det er det viktig å være klar over når vi sveiser i aluminium, aluminiumlegeringer, aluminiummessing eller aluminiumbronse. Oksidet til disse stoffene har nemlig et mye høyere smeltepunkt enn selve metallet har. Oksidforbindelsen må derfor gjøres porøs.

De materialene der vi anbefalte sveising med likestrøm og negativ pol, kan selvsagt også sveises med vekselstrøm. Men resulta­ tet blir bedre med likestrøm og negativ pol. En sammenlikning mellom vekselstrøm og likestrøm med negativ pol når strømstyr­ ken er den samme, viser at vi får lavere varmetilførsel og bredere sveis når vi svei­ ser med vekselstrøm.

Antall perioder per sekund kaller vi fre­ kvens. Frekvensen blir målt i hertz (Hz). På figuren ovenfor er frekvensen altså 50 Hz.

Firkantformet vekselstrøm Også denne strømkurven har en frekvens på 50 Hz. Perioden er da den samme som for den sinusformete vekselstrømmen ovenfor. Men den firkantformete strøm­ kurven inneholder mer energi enn den sinusformete. Vi kan variere lengden av den positive og den negative delen av strømperioden, slik det går fram av figurene nedenfor.

På figuren til venstre har vi minsket den positive tidsdelen av perioden, og den nega-

17

tive delen av perioden har da økt tilsva­ rende. I dette tilfellet er den positive tidsde­ len 6 ms eller 30 % av hele perioden, mens den negative tidsdelen utgjør 14 ms eller 70 % av perioden.

Her viser kurven at den positive tidsdelen er økt, og at den negative periodedelen da automatisk blir redusert tilsvarende. Nå er den positive tidsdelen på 14 ms eller 70 % av perioden, mens den negative delen ut­ gjør 6 ms eller 30 %.

Eksemplene viser at varmefordelingen til grunnmaterialet og elektroden varierer etter innstilte tidsverdier. Ved sveising av aluminium med sine sterke oksidforbindelser kan det for eksempel være gunstig å ha en lengre positiv periodedel, for dermed bedre å få brutt opp oksidene. Størst inn­ trenging får vi i det første eksemplet.

Sveisematerialer

Stålrør Innenfor gruppa stålrør finner vi ikke bare de vanlige «svarte» rørene, men også rust­ frie rør.

I Norge har vi følgende standarder NS 582 for sømløse og sveisede stålrør NS 583 for vanlige gjengerør NS 584 for tunge gjengerør Ingen fargekoding Vi skiller mellom disse ståltypene: • ulegert stål: karbonstål med lavt kar­ boninnhold, høyst 0,22 % C • lavlegert stål: manganstål og stål legert med krom, molybden og mangan - i kombinasjon eller bare med ett lege­ ringselement. • høylegert stål: rustfritt stål

Rustfritt stål Rustfritt stål er en betegnelse på stål som er korrosjonsbestandig, det vil si at det yter motstand mot tæring fra ulike stoffer. Denne egenskapen skyldes først og fremst et høyt legeringsinnhold av krom (Cr). Krommet danner en tynn, tett og fast hinne av kromoksid på overflata av stålet. Der­ som dette belegget blir skadd eller brutt ned, blir stålet lett utsatt for rust eller annen korrosjon.

Når slipestøv i form av jernpartikler fester seg på en overflate av rustfritt stål, kan slipestøvet lett ruste. Den tynne hinna av kromoksid blir da skadd, og vi får et punktangrep av korrosjon, såkalt groptæring. Det rustfrie stålet vil med andre ord ruste. Det er derfor viktig at vi behandler rustfritt stål slik at vi opprettholder stålets egenska­ per. Når vi børster stålflata, må vi bruke en børste av rustfritt stål slik at det ikke blir riper i overflata. Rustfritt materiale må ikke oppbevares sammen med annet stålmateriale.

De rustfrie stålene har fått ulike navn, for eksempel syrefast stål, 18—8-stål, austenittisk rustfritt stål. Vi deler dem inn i grupper etter legeringselement og mikrostruktur:

• • •

kromstål (Cr-stål) kromnikkelstål (CrNi-stål) kromnikkelmolybdenstål stål)

(CrNiMo-

Legeringssammensettingen avgjør også hvilken strukturtype stålet hører til. Innde­ lingen er:

• • •

ferrittisk stål martensittisk stål austenittisk stål

Blandingsstrukturer forekommer også, for eksempel ferrittaustenittisk og martensittaustenittisk stål, også kalt dupleksstål.

Kromstål med lavt karboninnhold (0,060,25 % C) og 12-30 % krom som viktigste legeringselement har ferrittisk struktur. Med økt karboninnhold (0,10-1,0 % C) får stålet martensittisk struktur, som er hard og sprø. Alle disse stålene er magnetiske. Kromnikkelstål med 8-25 % nikkel danner en austenittisk struktur. Slike stål er umagnetiske og har den seigeste strukturen. Kromnikkelstål med 1-3 % molybden (kromnikkelmolybdenstål eller syrefast stål) er en annen variant av austenittisk stål. De rustfrie stålene som er mest brukt i sveisekonstruksjoner, hører til gruppa austenittiske stål. Slike stål kan ikke herdes ved varmebehandling. Eksempler på bruksom­ råder: • næringsmiddelindustrien • kjemisk industri • celluloseindustrien, f.eks. ved bruk av nøytralisert lut • bygninger • rør beregnet på lave temperaturer, f.eks. apparater for framstilling av fly­ tende luft eller andre gasser

19

Etterbehandling av rustfri sveis Sveising ødelegger den beskyttende kromoksidhinna, som derfor må gjenoppbyg­ ges. Det gjør vi ved å slipe og polere sveisen, eller ved å børste og beise med syre eller beisepasta til sveiseflata blir metallisk rein. Det krommet som er til stede på metallflata, binder seg til oksygenet i lufta og danner oksid. Dermed er korrosjonsvernet gjenopprettet.

Beisepasta består vanligvis av flussyre og salpetersyre, som er effektive passiveringsmidler.

Rør i pastaen og stryk den ut med pensel.

La pastaen virke i minst 50 min.

Børst sveisen med fuktet rustfri stålbørste eller fuktet rustfri stålull.

Skyll godt med vann.

Aluminium Aluminium (Al) skiller seg markert fra andre stoffer. En viktig forskjell er metal­ lets smeltepunkt i forhold til smeltepunktet for aluminiumoksid. Oksidets smeltepunkt ligger nemlig tre ganger høyere enn metal-

Vanlige austenittiske rustfrie stål fins i stan­ dardene: NS 14350, NS 14360, NS 14450 , NS 14460 og 14480

20

Aluminiumoksid danner et tett belegg som beskytter metallet mot ulike angrep, for eksempel korrosjon. Dersom oksidbelegget blir skadd mekanisk gjennom riper, sliping eller skjærende bearbeiding, danner det seg straks et nytt oksidsjikt.

Ved sveising er den høye smeltetemperaturen til oksidene en ulempe. Oksidforbindelsene må på en eller annen måte løses opp eller fjernes. Med TIG-sveising gjør vi det enklest ved å sveise med vekselstrøm (se figurene nedenfor).

I vekselstrømmens positive periode (plusspol) blir oksidene brutt opp.

I vekselstrømmens negative periode (minuspol) øker varmetilførselen i smeltebadet.

+

En annen framgangsmåte er å sveise med likestrøm og bruke 100 % helium som ver­ negass. Denne måten å arbeide på er ikke så vanlig, men forekommer ved visse materialkvaliteter der en legger tynne strenger. Det går også an å sveise med likestrøm og plusspol og bruke argon som vernegass. Ulempen er at elektrodespissen da blir utsatt for sterk varmebelastning, noe som gjør det nødvendig å bruke en nokså grovt dimensjonert wolframelektrode. I tillegg blir sveisen temmelig bred. Denne metoden bør derfor bare brukes på tynne materialer. Aluminium skiller seg ellers fra andre ma­ terialer ved at den utvider seg sterkt og har god varmeledningsevne. Sammenliknet med vanlig stål utvider aluminium seg dobbelt så mye ved oppvarming, og leder varme tre ganger så fort.

Noen aluminiumlegeringer Den aluminiumen som blir brukt til ølfat, fasadekledning osv., er ulegert, nesten rein aluminium (99,0-99,7 %). Se for eksempel NS 17005 og NS 17015. Legerer vi aluminium med mangan (Mn) eller magnesium (Mg), eller med en kombi­ nasjon av disse stoffene, øker styrken (se NS 17215 og NS 17405). Slike aluminium­ legeringer blir for eksempel brukt ved byg­ ging av båter, tog og busser. Enda bedre styrke får vi dersom vi legerer med silisium (Si) og magnesium. Disse elementene danner en såkalt fas, som gjør at aluminium herdner. Eksempler på bruksområder for denne legeringstypen er ulike profiler for konstruksjoner (se NS 17310).

En annen variant av herdbare aluminium­ legeringer får vi ved å tilsette magnesium og sink (Zn) som legeringselementer. Også disse stoffene danner her en fas som gir herding. Andre herdbare legeringer gir to faser, for eksempel AlCuZnMg (Cu = kopper), AlCuMgPb (Pb = bly) og AlCuMgSi (duralumiri). Av støpelegeringer kan vi nevne AlSi (silumin), AlSiMg og AlZnMg. Vi kan nå oppsummere noen hovedpunk­ ter om aluminium og aluminiumlegeringer:

• • • •

ulegert aluminium: godt sveisbar legering som ikke lar seg herde: godt sveisbar herdbar legering (en fas): godt sveisbar herdbar legering (to faser): begrenset sveisbarhet

Med begrenset sveisbarhet mener vi i dette tilfellet at materialet har en tendens til å utvikle varmesprekker. Hvorfor blir det 21

slike sprekkdannelser når vi sveiser i alumi­ nium?

Det er flere faktorer som virker inn, men en viktig årsak er den lange størkningstida for legeringen. Visse legeringer størkner nemlig saktere enn andre, avhengig av hvilke legeringselementer som inngår. Aluminium ut­ vider seg også mye - og krymper tilsva­ rende. Det oppstår da krefter (spenninger) i sveisen og omgivelsene, forårsaket av det skiftende varmepunktet under sveisingen. Disse sveisespenningene eller krympespenningene kan deformere materialet, et synlig bevis på de utløste kreftene.

Dersom sprekkdannelsen skjer mens svei­ sen størkner, er det altså på grunn av disse spenningene, i tillegg til materialets størkningsintervall. At aluminium utvider seg så kraftig, påskynder både spenningsutvi­ klingen og sprekkdannelsen.

Smeltepunktet for kopper er 1083 °C, mens smeltepunktet for nikkel er 1453 °C. Ovenfor det skraverte området er legerin­ gen i smeltet tilstand, nedenfor området er den i fast tilstand. I det skraverte området fins det en blanding av smelte og krystaller. Ved et nikkelinnhold på ca 15 % begynner legeringens kopperfarge å forsvinne, for å gå over i hvitt ved ca 25 % Ni. Korrosjonsfastheten og styrken øker med økt nikkel­ innhold, og når et maksimum ved 60-70 % Ni. Legeringen blir blant annet brukt til omformere i energikrevende og petrokje­ misk industri, dessuten til skipsbygging. Koppernikkellegeringer med mer enn 30 % Ni kaller vi også monell. Vanlige legeringer er:

• • •

NS 16001 med ca 90 % Cu og 10 % Ni 80-20 med ca 80 % Cu og 20 % Ni NS 16415 med ca 67 % Cu og 30 % Ni

Legeringene inneholder også mindre meng­ der jern (Fe) og mangan (Mn). Ved sveising skal tilsetningsmaterialet inne­ holde minst like mye nikkel som grunnma­ terialet. Når vi sveiser kopper/nikkel mot stål, må vi bruke en tilsetning med høyt nikkelinnhold, for eksempel Monell 60.

Koppernikkel og nikkelbronse

Fuge kanter og tilgrensende topp- og under­ sider må reingjøres grundig for oksider og vaskes med aceton før sveising. Under svei­ singen må vi hele tida holde sveisetråden innenfor vernegassatmosfæren, slik at det ikke blir oksidasjon. TIG-brenner med dyse er påkrevd.

Titan Titan (Ti) og titanlegeringer blir brukt som konstruksjonsmateriale, særlig på grunn av lav densitet, korrosjonsfasthet, gode styr­ keegenskaper og slagseighet. Slagseigheten holder seg ved lave temperaturer. Titan danner på samme måte som rustfritt stål et tynt og fast oksidsjikt som er svært stabilt og beskytter metallet mot kjemiske angrep.

22

Sammenlikning av fysikalske egenskaper

•

Materiale

Densitet Smeltepunkt (gl cm) ec)

•

Titan Ulegert stål Rustfritt stål Aluminium

4,5 7,8 7,9 2,8

1680 1500 1450 650

Termisk skjæring

Materiale

Plasmaskjæring

Gassskjæring

Titan Ulegert og lavlegert stål Rustfritt stål Aluminium Koppernikkel

ja

ja

ja ja ja ja

ja nei nei nei

Ved skjæring av titan danner det seg en varmepåvirket sone på 3-5 mm. Den må vi fjerne før vi kan begynne å sveise. Skjærin­ gen starter direkte, det vil si uten forvarming.

Bleikgul eller svak blåfarge kan pas­ sere. Sølvglinsende overflate vitner om en fullgod sveis.

Vi kan kontrollere sveisens sprøhet ved å bøye prøvesveisen 90°. Sprekker må da ikke vise seg. Oppstår det sprekker, må vi forbedre gassvernet.

Tilsetningsmaterialet må hele tida holdes innenfor gassvernet. Kommer den varme trådspissen utenfor, blir den oksidert. Sveisebadet får da tilført en unødig stor oksygenmengde. Sveisefarten bør tilpasses slik at vi får en smal sveisesone. Da er det liten risiko for at oksygen og nitrogen skal trenge inn. Før vi begynner å sveise, må vi reingjøre fugeflatene for olje, fett og oksider. Vi avslutter reingjøringen med å vaske med aceton. Denne vaskingen gjelder også til­ setningsmaterialet. Vernegassen skal være så rein som mulig, for eksempel 99,995 % argon. Helium kan og brukes.

Sveising av titan Vanligvis bruker vi TIG-, MIG- og plasmaskjæring ved sveising av titan. Vernegas­ sen må dekke alle partier som blir oppvar­ met til mer enn 250 ° C. Rotsida beskytter vi som ved sveising i rustfritt stål. Toppsida av sveisen må beskyttes med en slepesko som følger brenneren langs den ferdige sveisen. Slepeskoens utforming er viktig. Den må tilpasses slik at ikke luft kommer inn i den ferdige sveisen eller omgivelsene. Lengden tilpasser vi etter sveisefarten.

Eksempler på slepesko for rørsveising

Det danner seg nitrider i materialet dersom nitrogenet i lufta trenger inn i vernegassatmosfæren. Titanet får da en sprø struktur. Også hydrogenet og karbonet i lufta har en negativ innvirkning på strukturen, og oksy­ genet fører til oksidasjon. Graden av overflateoksidasjon kan avleses gjennom fargen på sveisen: •

Sterk blå eller gråblå farge sammen med grått oksid viser at sveisen ikke holder mål. 23

Vernegassen beskytter bare smeltebadet mot forstyrrelser utenfra. De oksidene som er på sveisestedet, må tas opp av stoffer som fins i sveisetråden, i dette tilfellet silisium og mangan. Resultatet av disse stoffenes reinholdsarbeid ser vi på sveiseflata som små øyer av slagg. Med riktig sveisetråd og jevn framføring av tråden får vi en glatt og porefri flate og et bra utse­ ende på sveisen. Prinsippskisse

Tilsetningsmaterialer Tilsetningsstoffet skal være så sammensatt at det ikke danner seg porer under sveiseprosessen. Ved gassveising er det sveiseflammen som holder smeltebadet reint for oksider, men ved TIG-sveising fins det ingen slik «reingjøringshjelp». De tilsetningene vi bruker ved gassveising, kan derfor ikke nyttes ved TIG-sveising.

metall + oksygen — metalloksid

Reduksjonsmidlene i sveisetråden binder seg til oksygen.

Tilsetningsstoffer ved TIG-sveising

Esab Filarc

For sveising av karhonstål, manganstål og mikrostål

Sammenlikning mellom A WS

Leverandør

Betegnelse

Bdhler Eiga

EML 5 ElgaTIG-100

OK Tigrod 12.64 PZ 6500, PZ 6540

Sveisetråd Sandviken 19.9 Norweld HR 316L Eiga TIG 309L

AWS ER 308L ER 316L ER 309L

For sveising av lavlegerte, varmefaste og strekkfaste stål

Trykk beholderstål Trykkbeholderstål Trykkbeholderstål

DMO-IGOK DCMS-IGOK CM 2-IGOK

Esab

Eiga

Filarc

Tigrod 13.09 Tigrod 13.12 Tigrod 13.22

TIG-130 TIG-130 -

PZ 6541 PZ 6542 -

For sveising av rustfrie stål

NS-stål

Esab (OK Tigrod)

Filarc (PZ)

Norweld

Eiga (TIG)

Sandviken

Avesta

14350 14440 Blandet sveis1

16.10 16.30

6561S 6565S

HR 308L HR 316L

308LSi 316LSi

19.9 19.12.3

832 MVR 832 SKR

16.53

6579S

HR 309L

309L

23.12

P5

1 rustfritt mot ulegert/lavlegert stål

24

Sveisegodset I verkstedindustrien, kjemisk industri, cel­ luloseindustrien osv. forekommer ofte svei­ sing av karbonstål og sveising av lavlegert stål mot høylegert stål (rustfritt stål). Da er det svært viktig å kunne velge riktig tilsetningsmateriale.

Bindeflatene i det ferdige sveisegodset vil i dette tilfellet bestå av tre komponenter: • • •

lavlegert materiale høylegert materiale tilsetningsmateriale

Stålet danner ulike strukturformer, alt etter hvilke legeringselementer som inngår. Visse strukturformer er seige, andre er harde og sprø. Dersom vi velger feil tilsetningsmate­ riale, kan sveisegodset bli sprøtt, eventuelt mindre korrosjonsbestandig.

Gjennom noen eksempler skal vi nå vise hvordan sveisemetallet kan variere.

De to materialene (A) er sveist sammen uten tilsetning.

Sveisegodset A blir det samme som grunn­ materialet A. (A + B)

Materiale A er sveist sammen med B uten tilsetning.

Sveisegodset blir en blanding av A og B (50 % A og 50 % B).

De to materialene (A) er sveist sammen med et tilsetningsmateriale (C).

etter NS 5542, NS 12123 og NS 14350.

Sveisegodset blir en blanding av A og C. Blandingsforholdet mellom grunnmateria­ let og tilsetningsmaterialet kan settes til ca 30 % A og 70 % C, avhengig av sveisemetode, strøm, spenning og sveisefart.

(A+B + C)

Materiale A er sveist mot B med tilset­ ningsmaterialet C. Sveisegodset blir en blanding av A, B og C: om lag 15 % A, 15 % B og 70 % C.

25

Sveisefeil og formawik

Vi kan dele sveisefeilene i to grupper: •

•

ytre feil og avvik: kantsår, høy sveiseråke, rotfeil, kjerv. Disse feilene er syn­ lige og lette å oppdage indre feil: for eksempel porer, oksid- og slagginneslutninger, bindefeil. Disse fei­ lene kan bli oppdaget ved røntgenfotografering og ultralydprøving

Regler for sveisefeil går fram av ISO/NS 5817. De ulike sveiseklassene har betegnel­ sene B, C og D. Høyeste klasse er B, der det i prinsippet ikke er tillatt med noen feil eller avvik. De påkjenningene en konstruksjon skal tåle, avgjør hvilke feil som kan tillates.

Feil og avvik som blir oppdaget ved røntgenfotografering (radiografi), klassifiseres

26

etter en femdelt karakterskala. Denne ska­ laen er utarbeidet av IIW (International Institute of Welding) og er i bruk over hele verden. Karakterene blir symbolisert med ulike far­ ger, men i Norge bruker vi ofte siffer i stedet for farger. Skalaen går da fra 5 til 1, der 5 er den høyeste karakteren og 1 den laveste:

5 4 3 2 1

- svart farge - blå farge - grønn farge - brun farge - rød farge

Godkjent sveiseprøve skal ha røntgenkarakter, minst 4.

Sveisefeil ved TIG-sveising Betegnelser og kvalitetskrav. Betegnelse/utseende

Sveiseklasse B

IIWs røngtenatlas

Ikke tillatt for korte, grunne groper uten skarpe kanter

karakter 5 Karakter 4 = B

Sveiseråke med jevn forhøyning

A< 1,5 + 0,05B

Godkjent som B

Sveiseråke med ujevn forhøyning

Ikke tillatt

Godkjent som B Karakter < 3

Kantsår

Stor bakråke

Lokalt tillates

A< 1,5 + 0,1C

Godkjent som B

27

Betegnelser og kvalitetskrav.

28

Betegnelse/utseende

Sveiseklasse B

IIWs røngtenatlas

Ikke utfylt sveis

Lokalt tillates korte, grunne fordypninger uten skarpe kanter

Godkjent som B

Rotfure

Lokalt tillates korte, grunne skår uten skarpe kanter

Godkjent som B

Stor bakråke

Tillatt lokalt, men uten skarpe kanter

Godkjent som B Karakter < 3

Ufullstendig gjennomsveising

Ikke tillatt

Godkjent som B Karakter < 3

Betegnelser og kvalitetskrav. Betegnelse/utseende

Sveiseklasse B

IIWs røngtenatlas

Flukt avvik (rørskjøt er)

Ved 5 < 5 mm: 0,55, høyst 1 mm Ved 5 = 5-10 mm:

Godkjent som B

Godkjent som B

Sprekk

Ikke tillatt

Godkjent som B

Porer

Små, runde porer og poresamlinger tillates sporadisk dersom sveisegodset ellers er feilfritt. Poreavstand > > ^> > > > trådmating |>>>> > > > > sveisefart

1 7 . straum z , , - ■ • • | rec|uksj on («slope down»)

= = = = = = = =| *>>>>>> > 1

Forklaring til diagrammet ovanfor • Sektor 0,000 tyder start av program­ met. • Rotvernegass tek til å fylle røret. • 25 sekund etter start strøymer verne­ gass gjennom TIG-brennaren. • Når vernegassen har strøymt gjennom TIG-brennaren i 5 s, blir lysbogen tend, og straumen aukar gradvis («slope up»). I forvarmingstida står brennaren stille. • Etter at lysbogen har vore tend i 4 s, byrjar den eigentlege sveisinga. Verk­ tyet med TIG-brennaren flytter seg framover i fuga med innstilte parameterverdiar (for sveisestraum, sveisefart, pendling osv.). • Sektor 1,020 = 1,02 omdreiingar, inn­ leier siste delen av programmet. Sveisinga sluttar med at: • trådmatinga stansar • sveisefarten minkar • straumen minkar etter kvart frå innstilt verdi til 0 A

Straumreduksjonstida («slope down») er i dette høvet lik 7 s. Etter denne tida stansar verktyrotasjonen (sveisefarten). Rotvernegassen strøymer gjennom røret i endå 10 s, mens vernegassen strøymer gjennom bren­ naren i 5 s til. Dermed er programmet ferdig. Komplett utstyr for mekanisert TIG-sveising med sveiseverkty for ulike rørdimensjonar 34

Helse og tryggleik ved sveising

Personleg verneutstyr sveisehjelm med høveleg DIN-tal for sveising, t.d. A DIN 11 (sjå også neste side) • vemebriller trengst mellom anna ved sliping • kjeledress (overall), godt tilknept opp til halsen som vern mot stråling og sveisesprut • sveisehanskar • gamasjar som vern mot sveisesprut som gjerne landar på okla. Tallause strømper har brent sund på grunn av dårleg verneutstyr • vernesko eller vernestøvlar må brukast heile tida • hjelm som vernar hovudet mot fallande gjenstandar. På mange arbeidsplassar er hjelm påkravd også for folk som er på tilfeldig gjesting! • hørselsverm vattdottar, øyreproppar eller øyreklokker. Vernar øyregangane mot støy, dessutan er det fare for svei­ sesprut i visse sveisestillingar

•

Arbeidsmiljøet ved TIG-sveising TIG-sveising og gassveising liknar kvar­ andre på den måten at tilsetjingsstoffet ikkje går gjennom lysbogen som ved metallbogesveising og MIG-/MAG-sveising. Tilsetjingsstoffet blir derfor ikkje opp­ varma så mykje at vi får fordamping. Unntak finst for materiale med låg fordampingstemperatur.

Ved TIG-sveising blir grunnmaterialet og det tilhøyrande tilsetjingsstoffet berre varma opp til smeltetemperatur. Det bør derfor ikkje utvikle seg metalldamp i nem­ nande mengder, om då ikkje materialet inneheld stoff med låg fordampingstemperatur. Døme på slikt stoff er aluminium35

massing, der sink inngår som legeringselement. Under sveisinga blir det då utvikla sinkdamp i sveiserøyken.

hjelmen er ei personleg utrusting som svei­ saren skal trivast med, bør han veljast med omhug.

Gassar og stråling ved TIG-sveising

Nedanfor viser vi ein sveisehjelm med fir­ kanta vindauge (kassett). Sveiseglaset er klart i vanleg lys, men mørknar og vernar augo når sveisebogen blir tend.

Dei gassane som finst i sveiserøyken ved TIG-sveising, er:

• • •

vernegass, til dømes argon ozon (03) nitrogendioksid (NO2)

Sveisehjelm med kassett

Korfor inneheld røyken ozon og nitrogen­ dioksid?

Når lufta nær gassvernet blir oppvarma til om lag 2000 °C, utviklar det seg nitroge­ noksid (NO). Den energirike ultrafiolette strålinga omformar noko av oksygenet i lufta (O2) utanfor gassvernet til ozon (03). Nitrogenoksida reagerer med ein del av denne ozongassen og fører han tilbake til vanleg oksygen (O2), men utviklar i staden nitrogendioksid (NO2).

Ultrafiolett stråling (UV-stråling) Den varme lysbogen gir ikkje berre varme­ stråling og synleg lys, men dg:

Sveiseglaset stengjer for ultrafiolett og in­ fraraud stråling både i det lyse og i det mørke leiet.

Yrkeshygieniske grenseverdiar

Sveisehjelmen

Sveising, lodding og gasskjering gjer lufta urein. Dette kallar vi samla for sveiserøyk. Sveiserøyken inneheld ulike gassar og mikroskopiske partiklar av ymse metalloksid. Alt etter kor god ventilasjonen er på sveisestaden, blir lufta meir eller mindre forgifta.

TIG-sveising er ein sveisemåte som krev bruk av begge hendene. Derfor må vi ha på oss sveisehjelm i staden for sveiseskjerm (hovudmaske). Det finst fleire typar sveisehjelmar. Somme er tunge og klumpete, andre mindre og lettare. Viktig er det at hjelmen gir fullgodt vern mot ultrafiolett og infraraud stråling. Han bør derfor dek­ kje alle delar av hovudet og halsen. Sidan

Arbeidstilsynet avgjer kor mykje lufta i arbeidslokalet kan innehalde av skadelege stoff. For gassar og damp blir innhaldet målt i delar per million (ppm, «parts per million»), delar per milliard (ppb, «parts per billion» - «billion» er det amerikanske ordet for milliard), eller i milligram per kubikkmeter luft (mg/m3). Den siste målei­ ninga blir også brukt for faste partiklar.

• •

ultrafiolett stråling infraraud stråling

Kom i hug å verne også andre personar mot stråling!

36

Ved sveisestart reagerer fotocellene på lyset frå sveisebogen og styrer omslaget til det mørke leiet. Omslaget går føre seg i to etappar. Først blir lyset dempa om lag hundre gonger (gjeld sveiseglas med tettleiksgrad 11-12) på 10 ms (1/100 s). Deret­ ter blir lyset dempa endå ein gong, slik at sluttilstanden er nådd etter 50- 100 ms. Når vi sluttar å sveise, vender sveiseglaset til­ bake til det lyse leiet på om lag 1/10 s.

Desse verdiane er best kjende som yrkeshy­ gieniske grenseverdiar, men heiter eigentleg administrative normer for ureining i arheidsatmosfære. Dei uttrykkjer det høgaste gjennomsnittlege innhaldet av skadelege stoff i lufta som menneska kan tole i ei uendeleg rekkje av åttetimars arbeidsdagar. Grenseverdiane blir oftast oppgitt som nivågrenseverdiar, men kan dg vere takgrenseverdiar.

Nivågrenseverdien uttrykkjer det maksi­ malt akseptable gjennomsnittsinnhaldet av eit visst stoff under ein heil arbeidsdag. Takgrenseverdien viser det maksimalt ak­ septable gjennomsnittsinnhaldet i ein pe­ riode på femten minutt. Denne verdien blir brukt for rasktverkande stoff eller stoff som på annan måte er ekstra farlege.

Tiltak mot sveiserøyk Gjer reint før sveising I første omgang gjeld det å setje i verk førebyggjande tiltak for best mogleg å hindre at det utviklar seg sveiserøyk. Sjå derfor etter at sveisestaden er godt reing­ jord. Måling eller annan overflatebehand­ ling bør fjernast nær fuga.

Stans sveisespruten! Det skjer mange skadar som resultat av sveising. Farleg sveisearbeid har gitt opp­ hav til brann, og sløkkingsarbeidet har ofte vore vanskeleg å gjennomføre. Trygdingsselskapa har dg sett seg leie på å betale for unødige skadar.

Statistikken syner at det ofte er entreprenø­ rane som er årsak til sveisebrannar. Dei er på vilkårlege arbeidsplassar og gløymer bort eller manglar kunnskap om brannfa­ ren.

God ventilasjon Ved TIG-sveising av mindre omfang i ulegert og låglegert stål, rustfritt stål og alumi­ nium greier det seg oftast at lokalet har god allmennventilasjon.

Arbeidsstilling Plasser deg sjølv slik at sveiserøyken ikkje passerer pustesona.

Punktavsug Ved sveising av materiale med låg fordampingstemperatur, til dømes koparlegeringar og aluminiumlegeringar, bør vi bruke punktavsug.

NB! Punktavsuget må ikkje stå for nær lysbogen. Det kan ska gassvernet. 37

Øvingsoppgaver

Gass-wolfram-sveising Marker med kryss kva du meiner om påstanden.

Nr

Påstand

1

Gass-wolfram-sveising er det same som TIG-sveising.

2

Argon er ein edelgass.

3

Med «sveising med minuspol» meiner vi at elektroden er minuspol og arbeidsstykket plusspol.

4

Helium gir ein varmare lysboge enn argon.

5

Ved sveising med vekselstraum bruker vi ein wolfra­ melektrode med avrunda ende.

6

Ved sveising med likestraum og minuspol skal elek­ troden ha spiss ende.

7

For å kunne tenne lysbogen bruker vi til dømes HF.

8

Tilsetjingsstoffet held også smeltebadet reint for oksid.

9

Som vernegass på rotsida kan vi bruke ei gassblanding av argon og CO2.

10

Sveisetråden påverkar styrken i sveisegodset.

11

Vi bruker wolfram og thoriumdioksid når vi sveiser med likestraum og minuspol.

12

Vernegassen leier også straumen gjennom lysbogen.

13

Ved sveising av rustfritt stål mot låglegert stål må vi bruke eit legert tilsetjingsmateriale.

Rett tipperekkje finn du på side 58.

38

Rett

Gale

Veit ikkje

Kvalitetskrav Ein sveist konstruksjon blir kontrollert visuelt. Kvalitetskravet til sveisinga skal vere i samsvar med sveiseklasse C Nokre av sveisane på desse to sidene har ein del avvik. Kva for sveisar vil du godkjenne, og kva for sveisar vil du ikkje godkjenne?

Grunngi svaret ditt:

A = 0,4-0,7 mm Godkjend: Ikkje godkjend:

Grunngiving:____ _ _ ___________________________________________________ ■ ---------

L = 7-10 mm Djupna på smeltegropene: 0,3-0,5 mm Godkjend:

Ikkje godkjend:

Grunngiving:

Godkjend: Ikkje godkjend:

Grunngiving:______________________ ___________________________________

B = 12 mm A = 2 mm

Godkjend: Ikkje godkjend:

Grunngiving:____________________ —--------------------------------------------------------------- —

39

5 C = 8 mm A = 3 mm

Godkjend:_______________ ____ ______

Ikkje godkjend:______________________

Grunngiving:

A = 0,4-0,6 mm Godkjend: Ikkje godkjend:

Grunngiving:

Godkjend:__________________________

Ikkje godkjend:______________________

Grunngiving:

Godkjend:__________________________

Ikkje godkjend:______________________

Grunngiving:

40

Mekanisert TIG-sveising 1

Korfor blir røret delt inn i fleire sektordelar ved sveisestilling 5G enn ved sveisestilling 2G?

Svar:___________________ —— -----------

2

Kor stor del av omkrinsen på røret blir sveist frå startpunktet 0,000 til avbrotspunktet 0,500?

Svar:---------------------------------------------3

Gjer eit framlegg til sektorinndeling for sveising av eit rør i sveisestilling 5G med ein streng.

Rett svar på desse oppgåvene finn du på side 58. 41

■ IH

Siili

Spesifikasjonar av sveiseprosessar

Sveising i rustfritt stål, s = 2 mm Øving 1.1 Sveisestilling: 5G NS 14350, 0 76,1 x2 skal sveisast mot: same materialet

Grunnmateriale:

Forvarmingstemperatur:

-°C

Arbeidstemperatur:

-°C 6 8 1/min

Vernegass: argon,

Rotvernegass: argon eller hydrogen i nitrogengass (90 % N2 og 10 % H2), 4-6 1/min Sveisemåte:

TIG-sveising

Streng nr:

1

Wolframelektrode: Diameter (mm):

thorium (WT 20) 1,6

Tilsetning: Diameter (mm):

AWS:ER 316L 0 1,6-2,0

Straumtype, polaritet: Straumstyrke (A):

likestraum, minus­ pol 50-65

Sveisefart (mm/ min): Sveiselengd/ elektrode (mm):

—

Sveiserettleiing til øving 1.1 Heftesveising • Heftesveis i den rekkjefølgja figuren syner.

Ein ekstra rein sveis krev bruk av slepesko og dyse. •

44

Bruk gasskammeret som støtte mot røret slik at lysbogen blir tend på rett stad.

•

Lag små sveisepunkt og vern punkta mot oksidasjon med vernegass frå brennaren.

Venstresveising • Følg same arbeidsgangen som på figu­ ren.

Ved avbrot • Bryt sveisestraumen med «slope«-funksjonen kopla inn. • Vern sveisen mot oksidasjon med ver­ negass frå brennaren. Ny oppstarting • Start sveisinga om lag 10—15 mm fram­ for slutten.

• • •

•

Smelt av tråden i framkanten av smel­ tebadet. Hald heile tida sveisetråden i gassver­ net. Bruk same lysbogelengda under heile sveiseprosessen. Bruk gjerne ein del av handa som støtte.

Samanskøyting • Overlapp den tidlegare sveisen med 10—15 mm. • Bryt sveisestraumen med «slope«-funksjonen kopla inn. • Reduser sveisefarten. • Vern sveisen mot oksidasjon.

Ein enkel kontroll på gjennomsveising er at oksida roterer i smeltebadet.

45

Øving 1.3

Øving 1.2 Sveisestilling: 2G

7777Z^777ZI\\\\\\\\\\V

NS 14350, 0 76,1 x2 skal sveisast mot: same materialet Grunnmateriale:

Grunnmateriale:

NS 14350, 0 76,1 x 2 skal sveisast mot: same materialet

Forvarmingstemperatur:

-°C

Forvarmingstemperatur:

- 0C

Arbeidstemperatur:

-°C

Arbeidstemperatur:

-°C

6-8 1/min

Vernegass: argon,

Rotvernegass: argon eller hydrogen i nitrogengass (90 % N2 og 10 % H2), 4-6 1/ min

Rotvernegass: argon eller hydrogen i nitrogengass (90 % N2 og 10 % H2), 4-6 1/ min

Sveisemåte:

TIG-sveising

Sveisemåte:

TIG-sveising

Streng nr:

1

Streng nr:

1

Wolframelektrode: Diameter (mm):

thorium (WT 20) 1,6

Wolframelektrode: Diameter (mm):

thorium (WT 20) 1,6

Tilsetning: Diameter (mm):

AWS:ER 316L 0 1,6-2,0

Tilsetning: Diameter (mm):

AWS:ER 316L 0 1,6-2,0

Straumtype, polaritet: Straumstyrke (A):

likestraum, minuspol 50-65

Straumtype, polaritet: Straumstyrke (A):

likestraum, minuspol 50-65

—

Sveisefart (mm/ min): Sveiselengd / elektrode (mm):

Sveisefart (mm/ min): Sveiselengd/ elektrode (mm):

46

6-8 1/ min

Vernegass: argon,

-

Sveising i ulegert og låglegert stål, s = 3-6 mm

Øving 2.1 Sveisestilling: 5G

Trykkbeholderstål, 0 114,3x6,3 skal sveisast mot: same materialet Grunnmateriale:

Forvarmingstemperatur:

-°C

Arbeidstemperatur:

-°c

Vernegass: argon,

6-8 1/min

Rotvernegass1: argon,

4-6 1/min

Sveisemåte:

TIG-sveising

Streng nr:

1

Wolframelektrode: Diameter (mm):

thorium (WT 20) 2,4

Tilsetning:

Diameter (mm):

Eiga TIG-100 eller tilsvarande 0 2,0-2,4

Straumtype, polaritet: Straumstyrke (A):

likestraum, minuspol 90-110 110-130

Sveisefart (mm/ min): Sveiselengd/ elektrode (mm):

2-3

—

-

1 Rotvernegass er ikkje krav i denne øvinga.

47

Sveiserettleiing til øving 2.1

Sveising av rotstreng

Heftesveising • Bruk fire sveisepunkt.

Heftesveisinga kan gjerast på to måtar: • med gjennomsveiste rotpunkt som smeltar bort under sveisinga • med større sveisepunkt plasserte lenger opp i fuga. Punkta blir slipte vekk etter kvart som sveisinga held fram

Arbeidsgang ved sveisinga Arbeidsgangen kan variere: Legg på maskeringsteip ved bruk av rot­ vernegass.

Venstresveising

•

Det vanlegaste er to strenger med start i under-opp-stilling. sveis 2

Lysbogen skal berre dekkje den nedre delen av fuga. •

Smelt av tråden i framkanten av smel­ tebadet.

Sveising i posisjon mellom kl. 3-12 og kl. 9-12

sveis 1

•

48

Ein annan arbeidsmåte er å fordele sveisinga slik at krympespenningane motverkar kvarandre.

•

Smelt av tråden lenger opp i smelteba­ det. Då er det mindre risiko for høg rotside.

•

Set til og smelt av tilsetjingsstoff ved kvar fugekant.

Ved avbrot • Bryt sveisestraumen med «slope«-funksjonen kopla inn.

TVy oppstarting • Oppstartinga skal skje om lag 10 mm bak tidlegare slutt.

Samanskøyting • Overlapp ikring 10 mm. • Bryt sveisestraumen med «slope«-funksjonen kopla inn. • Reduser sveisefarten.

Sveising av strengene 2 og 3 Etter sveisinga er sveisen dekt av oksid og slaggrestar. Sveisen må derfor børstast rein med stålbørste mellom kvar strenglegging. Slaggrestane har eit høgare smeltepunkt enn grunnmaterialet. Det er derfor stor fare for slagginnestengingar om vi ikkje tek bort restane.

49

Øving 2.2

Øving 2.3

Sveisestilling: 2G

Sveisestilling: 6G

Grunnmateriale:

NS 582, 0 114,3 x 6,3 skal sveisast mot: same materialet Grunnmateriale:

NS 582, 0 114,3x6,3 skal sveisast mot: same materialet

Forvarmingstemperatur:

-°C

Forvarmingstemperatur:

-°C

Arbeidstemperatur:

-°C

Arbeidstemperatur:

-°C

Vernegass: argon,

6-8 1/min

Vernegass: argon,

6-8 1/min

Rotvernegass1: argon

4-6 1/min

Rotvernegass1: argon

4-6 1/min

Sveisemåte:

TIG-sveising

Streng nr:

1

thorium (WT 20) 2,4

Wolframelektrode: Diameter (mm):

thorium (WT 20) 2,4

Tilsetning:

Diameter (mm):

Eiga TIG-100 eller tilsvarande 0 2,0-2,4

Diameter (mm):

Eiga TIG-100 eller tilsvarande 0 2,0-2,4

Straumtype, polaritet: Straumstyrke (A):

likestraum, minuspol 90-110 110-130

Straumtype, polaritet: Straumstyrke (A):

likestraum, minuspol 90-110 110-130

Sveisemåte:

TIG-sveising

Streng nr:

1

Wolframelektrode: Diameter (mm): Tilsetning:

Sveisefart (mm/ min): Sveiselengd/ elektrode (mm):

2-3

—

—

1 Rotvernegass er ikkje krav i denne øvinga.

50

Sveisefart (mm/ min): Sveiselengd/ elektrode (mm):

2-3

—

1 Rotvernegass er ikkje krav i denne øvinga.

Sveising av rustfritt stål mot låglegert stål

Øving 2.4-2.6 Sveisestillingar: 2G, 5G og 6G

Øving 3.1-3.3 Sveisestillingar: 2G, 5G og 6G

Grunnmateriale: —i--------- 2,5

skal sveisast mot:

NS 14350f 0 76,1 x 2 NS 121532, 0 76,1 x 2,9

vzøTZ

ZTZZzz/ZZO

NS 12153, 0 76,1 x 2,9 skal sveisast mot: same materialet Grunnmateriale:

Forvarmingstemperatur:

-°C

Arbeidstemperatur:

-°C

Vernegass: argon,

6-8 1/min

Rotvernegass: argon,

4-6 1/min

Forvarmingstemperatur:

- °C

Sveisemåte:

TIG-sveising

Arbeidstemperatur:

- °C

Streng nr:

1

Wolframelektrode: Diameter (mm):

thorium (WT 20) 1,6

Tilsetning: Diameter (mm):

AWS: ER 309 0 1,6-2

Straumtype, polaritet: Straumstyrke (A):

likestraum, minus­ pol 55-65

Vernegass: argon,

6-8 1/min

Rotvernegass1: argon,

4-6 1/min

Sveisemåte:

TIG-sveising

Streng nr:

1

Wolframelektrode: Diameter (mm):

thorium (WT 20) 1,6

Tilsetning:

Diameter (mm):

Eiga TIG-100 eller tilsvarande 0 2,0-2,4

Straumtype, polaritet: Straumstyrke (A):

likestraum, minus­ pol 60-70

1 Rotvernegass er ikkje krav i denne øvinga.

Annan informasjon • Fugekantar og tilgrensande topp- og undersider må vere metallisk reine. • Slip rør, 0 76,1 x 2,9, etter figuren.

1

f

r _ji ....... ji2. -9 , |

51

Sveising av legert aluminiumsrør

Øving 3.4-3.6 Sveisestillingar: 2G, 5G og 6G

Øving 4.1-4.3 Sveisestillingar: 2G, 5G og 6G

Grunnmateriale:

skal sveisast mot:

NS 143501, 0 60,3 x 3,6 NS 121532, 0 60,3 x 3,6

Forvarmingstemperatur:

-°C

Arbeidstemperatur:

-°C

Vernegass: argon,

6-8 1/min

Rotvernegass: argon,

4-6 1/min

Sveisemåte:

TIG-sveising

Streng nr:

1

Wolframelektrode: Diameter (mm):

thorium (WT 20) 1,6

Tilsetning: Diameter (mm):

AWS: ER 309 0 1,6-2

Straumtype, polaritet: Straumstyrke (A):

likestraum, minuspol 60-70 70-80

2

Annan informasjon • Fugekantar og tilgrensande topp- og undersider må vere metallisk reine. • Børst rotstrengen rein for oksid før du sveiser utfyllingsstrengen. • Rotvernegassen skal finnast i røret under heile sveisinga (alle strengene). • Temperaturen i materialet ved og ikring sveisestaden må liggje under 100 °C før utfyllingsstrengen blir sveist.

Grunnmateriale:

skal sveisast mot:

Forvarmingstemperatur:

-°C

Arbeidstemperatur:

-°C

Vernegass: argon, 52

NS 17310, □ 50 x 50 x 3

8-10 1/1 min

Rotvernegass: 99,5 % argon,

4-6 1/min

Streng nr:

1

Wolframelektrode: Diameter (mm):

wolfram (WP) 3,2

Tilsetning: Diameter (mm):

ÅlSi5 (AlMg5 0 2,5

Straumtype, polaritet: Straumstyrke (A):

vekselstraum

Øving 4.4-4.6 Sveisestillingar: 2G, 5G og 6G

90-110

\WW\\ \\\\

\

*(

\WW

Grunnmateriale:

Annan informasjon • Fugekantar og tilgrensande topp- og undersider må vere metallisk reine.

Endringar i spegelbiletet av elektrodespissen i smeltebadet gir god forståing for korleis gjennomsveising går føre seg: • Under den første fasen av sveisinga har elektroden eit rundt spegelbilete. • Ved gjennomsveising kjem smeltebadet lågare, og spegelbiletet av elektroden blir då ovalt. • Set til sveisetråd for avsmelting når spegelbiletet av elektroden er ovalt. • Flytt deretter lysbogen framover, og ta opp att framgangsmåten. Når det gjeld avbrot og samanskøyting, viser vi til øving 1.1.

NS 17305, 0 75x3

skal sveisast mot: Forvarmingstemperatur:

- °C

Arbeidstemperatur:

-°C

Vernegass: argon,

8-10 1/min

-

Rotvernegass:

Streng nr:

1

Wolframelektrode: Diameter (mm):

wolfram (WP) 3,2

Tilsetning: Diameter (mm):

AlMg5(AlSi5) 0 2,5

Straumtype, polaritet: Straumstyrke (A):

vekselstraum

90-110

Annan informasjon • Fugekantar og tilgrensande topp- og undersider skal vere metallisk reine.

53

Sveising av koparnikkel

Sveising av titan

Øving 5.1-5.3

Øving 6.1-6.3

Sveisestillingar: 2g, 5G og 6G

Sveisestillingar: 2G, 5G og 6G

Grunnmateriale:

titan, ANSI/ASTM B338 grad 2, 0 50,8 x 1,25

skal sveisast mot: Grunnmateriale:

NS 16410 (90 % Cu, 10 % Ni), 0 90x2

skal sveisast mot:

-°C

Arbeidstemperatur:

-°C

Vernegass: 99,995 % argon,

Forvarmingstemperatur:

-°C

Arbeidstemperatur:

-°C

Vernegass: blanding av argon (30 %) og helium (70 %), 8-10 1/min

5-10 1/min

Rotvernegass: argon,

Streng nr:

1

Wolframelektrode: Diameter (mm):

thorium (WT 20) 1,6

Tilsetning: Diameter (mm):

Monell 67 0 2,0

Straumtype, polaritet: Straumstyrke (A):

likestraum, minus­ pol 50-60

Annan informasjon • Fugekantar og tilgrensande topp- og undersider må vere metallisk reine. • Vask fugekantar og tilsetjingsmateriale med aceton før du tek fatt på sveisinga.

54

Forvarmingstemperatur:

8-10 1/min

Rotvernegass og gass for slepesko: 99,995 % argon, 6-8 1/min

Streng nr:

1

Wolframelektrode: Diameter (mm):

thorium (WT 20) 1,6

Tilsetning: Diameter (mm):

Avesta GR1 0 1,5-2

Straumtype, polaritet: Straumstyrke (A):

likestraum, minus­ pol 30-40

Annan informasjon • Fugekantar og tilgrensande topp- og undersider må vere metallisk reine. • Vask fugekantar og tilsetjingsmateriale med aceton før du tek fatt på sveisinga. • Bruk slepesko og dyse. • Sveisen skal ha sølvglinsande overflate på toppsida og rotsida. • Flata ved sida av toppsida på sveisen kan ha svake, lyse oksidasjonsfargar.

Sveiseprøve i TIG-sveising Velkomen til å dokumentere sveisekompetansen din i TIG- sveising, både i ord og handling! Prøva dekkjer to hovudområde:

1 Sveiseteknikk 2 Oppgåver i fagteori

Sveisekompetansen kjem til uttrykk gjen­ nom dei vala du gjer av rørmateriale, godstjukkleik og sveisestilling. Fyll ut skjemaet nedanfor.

Men først ei praktisk opplysning: Dersom attesten skal ha nokon verdi, må ein an­ svarleg kontrollør/lærar overvake det heile.

Før inn dei nødvendige sveisedata på spesifikasjonssetelen for sveiseprøve i TIG-sveising på neste side. Kopier så mange ark du treng. Lykke til!

SKJEMA FOR SVEISEPRØVE I TIG-SVEISING

Namnet på sveisaren:..................................................................................................................... Kontrollør:......................................................................................................................................

Grunnmateriale NS-stål

Dimensjon dxs

Fugeform Sveisestilling

Dato

Sign. kontr.

Resultat

55

— Spesifikasjon av sveiseprosessen Sveiseprøve i TIG-sveising

. Grunnmateriale:

3 skal sveisast mot:

Forvarmingstemperatur: Arbeidstemperatur:

V Vernegass: Rotvernegass:

Streng nr: Fjg Wolframelektrode: SK Diameter (mm):

—

' . Tilsetning: A " Diameter (mm): ??? -------------------------

Straumtype, polaritet: Straumstyrke (A):

røntgenfotografering

56

- 1/min -1/min

Oppgåver i fagteori Sveiseprøve i TIG-sveising Kryss av på skjemaet nedanfor dei områda som sveiseattesten din dokumenterer kva­ lifikasjon for.

Sveisemåte: TIG-sveising

Grunnmateriale

Attesten gjeld for:

□ karbonstål og manganstål □ mikrolegert stål □ legert varmeherdig stål med krominnhald under 10 %

□

B1 Buttsveis horisontal

□

B3 Buttsveis vertikal, ståande

□

K1 Kilsveis horisontal, liggjande

□

K3 Kilsveis vertikal, ståande

□

□

□ ferrittisk rustfritt stål

□

B2 Buttsveis vertikal, liggjande

□

B4 Buttsveis under-opp

□

K2 Kilsveis horisontal, ståande

□

K4 Kilsveis under-opp

R1 Horisontalt vribart rør

□

R2 Vertikalt innspent rør

R3 Horisontalt innspent rør

□

R4 Innspent rør som hallar 45°

□ austenittisk rustfritt stål □ heilaustenittisk rustfritt stål □ ulegert aluminium og aluminium med visse mindre tilsetningar

□ ikkje-herdande aluminiumlegeringar

□

Godstjukkleik

I_____________________

57

Svar på øvingsoppgåvene

Maskinspråket til programmeringseininga

Gass- wolfram-sveising

Sector number Breakpoint Pulse current Background current Pulse time Background time Slope up Slope down Preheating Weldgas flow time

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

rett rett rett rett rett rett rett rett gale rett rett rett rett

Mekanisert TIG-sveising

58

1

I denne rørposisjonen kjem sveisinga til å skje i fleire sveisestillingar: vertikalt nedover, under-opp, vertikalt oppover og horisontalt. Sveiseparametrane for ei sveisestilling høver ikkje for ei anna sveisestilling.

2

Halve røret

Rootgas flow time

Travel speed Welding speed Wire speed A rc volt age Weave amplitude Weave rate Weave pause

sektornummer avbrotspunkt pulsstraum grunnstraum pulstid grunnstraumtid straumaukingstid straumreduksjonstid forvarmingstid strøymingstid for sveisegass strøymingstid for rotgass rotasjon sveisefart trådfart bogespenning pendling pendlingsfart pendlingsavbrot