Alternativa material och förbättrade metoder

I kampen mot korrosion och aggressiva substanser måste man ibland ta till dyra alternativ som titan eller använda sig av icke-metalliska material som till exempel glasfiberarmerad plast. För alla material gäller att fogningen måste ske på ett korrekt sätt och att svetsningen eller limningen skall granskas på ett så vederhäftigt sätt som möjligt. Läs mer om det senaste på området här…

När stålet inte räcker till

Legerat stål är perfekt för många tillämpningar inom industrin, men ibland kräver korrosiva medier att man använder plast eller exklusiva material som titan. Kunskapen om dessa alternativ är oftast lägre än för stål hos beställarna och användarna. För tryckkärl i titan finns det några saker man måste känna till.

”Det är extra viktigt med skyddsgas vid TIG-svetsning av titan. Annars blir materialet sprött och grått om man inte applicerar tillräckligt mycket argongas kring svetsfogen så att syret fjärmas. Mindre kärl kan fyllas i sin helhet med gas, men för större tryckkärl krävs att en person sitter på insidan och skyddar roten. Titan är också knepigt att fogbereda på grund av att materialet oxideras till titandioxid vid skärande och slipande bearbetning – man kan fylla ett helt rum med vitt pulver om man gör fel!” berättar Leif Lundgren från Örnsköldsviksföretaget Örnalp Unozon, som har mer än 30 års erfarenhet av detta korrosionståliga material, som bland annat används när det finns gott om kloridjoner i vattnet.

”I övrigt är det inte svårare att svetsa titan än stål om man kommer ihåg att inte blanda material – titan svetsas alltid mot titan. Det är möjligt att utföra plasmasvetsning med robot, vilket sparar in mödosamt manuellt arbete. Vid behov kan titan också sprängpläteras på andra material. Begär att tillverkaren har certifikat för arbete med titan och kom ihåg att materialet inte är dimensioneringsstabilt; titan får inte användas för beräkningar!”

Och när metall inte räcker till

Glasfiberarmerad plast (GAP) är ett alternativ när korrosionsmiljön är komplex. Jörgen Kristiansson på Inspecta vet vad som gäller för fogning av materialet medan Pernilla Utterström tillsammans med bland annat Caroline Ankerfors på Sverea KIMAB i samarbete med branschföretagen tagit fram en praktisk skadeatlas, som med exempel visar när en skada kan bli kritisk och när den är försumbar.

”Fogning av plast i form av laminering eller svetsning är lika hårt reglerad som för stål. PED/AFS gäller och regeln om besiktning av reparation måste följas. Limning kan jämställas med laminering. I dag har inget svenskt företag ackreditering för godkännande av metoder och personal för permanenta förband av plast. Certifiering blir dyr - därför återstår konstruktionskontroll eller att bedöma laminatet som ett nytt material. Om man har ett PED-godkänt rör skall man visa intyg på prov på skarven, intyg för metoder, material etc.”, säger Jörgen.

”Vår nya handbok gör det lättare för anläggningsägaren att hantera sina GAP-kärl. Vi visar i handboken på vilka skador som kan drabba spärrskiktet och vilka oförstörande metoder (visuell provning, termografi, röntgen, ultraljud etc.), som kan användas för att inspektera utrustningen. Generellt kan sägas att skador som erosion, korrosion och diffusion inte påverkat det lastbärande skiktet, styrkelaminatet, är skadorna betydligt mindre allvarliga. FEM-beräkningar är ett utmärkt hjälpmedel vid bedömning av hur defektdjupet påverkar hållfastheten”, förklarar Pernilla.

Material och metoder

Introduktionen av höghållfasta stål har gjort det lättare för industrin att ta fram nya konstruktioner, men hänger fogningstekniken med? Högskolan i Väst i Trollhällan har under ledning av professor Lars-Erik Svensson undersökt svetsning av stål med hållfasthetsnivåerna 700 MPa och 1100 MPa. Man använde flera olika svetsmetoder, olika tillsatsmaterial och olika avsvalningstider. Slutsatsen blev att det inte är något problem att svetsa stål med sträckgräns 700 MPa – svetsgodset är starkare än det omgivande materialet, medan det för 1100 MPa är tvärtom, sträckgränsen ligger 10 % under stålet. Snabb svalning ger bättre hållfasthet, dock utan dramatiska skillnader.

Ett problem som reparatörer stöter på vid reparation av tryckbärande anordningar ute på fältet är att man inte alltid känner till vilket material som använts. Tomislav Buzancic på ESAB säger att man alltid måste börja med att fastställa skadeorsaken innan reparation inleds.

”Alla material är inte svetsbara – det går en gräns vid fyrtiotalet. Stål tillverkat innan dess innehåller höga halter av kväve och fosfor. Om stålet är svetsbart och orsaken till brottet eller sprickbildningen är kartlagda kan man efter oförstörande provning för att kontrollera att sprickan är borta, bygga upp materialet på nytt. För ett trycksatt kärl under drift gäller att reparationen får utföras efter samråd med ett ackrediterat organ. WPS för reparationen anger stränga regler för förvärmning, avlägsnande av gammal HAZ, minsta reparationslängd etc.”

Kontroll med ultraljud

Eftersom driftstoppen tenderar till att bli allt mer tidspressade är avancerad ultraljudsundersökning (Phased Array) ett intressant alternativ till radiografering (röntgen). Mats Bergman arbetar med avancerade provningsmetoder på Inspecta. 

”Röntgen har nackdelar som behovet av avspärrning, att röntgenröret tar tid att värma upp och att vissa svetsfogar är svåra att komma åt. För material under 8 mm kan man välja röntgen eller ultraljud, för tjockare föreskriver standarden röntgen, som är bra vid polymetriska fel men sämre på att indikera plana fel som sprickor och bindfel.”

Phased array är en teknik som kommer från sjukvården. Med upp till 164 prober och möjlighet att digitalt ändra på probens egenskaper genom tidsförskjutna signaler kan man snabbt göra undersökningar också på geometriskt komplexa konstruktioner. Inspecta har deltagit i ett brittiskt jämförelsetest för detektion av fel som porer och bindfel i svetsfogar. Resultatet visade övertygande att metoden ger minst lika bra eller bättre detekterbarhet än radiografering och ett bättre resultat vad gäller karakterisering och storleksbestämning av felen. Viktigt är dock att operatören har erfarenhet.

”Även om Phased Array inte är godkänd i någon standard till PED kan metoden användas om beställare och tillverkare är överens om detta och kan ta fram underlag med hjälp av ett laboratorium, som visar att tekniken är ändamålsenlig. Ett anmält organ eller ackrediterat kontrollorgan skall godkänna underlaget. Svenska tillverkare har tappat litet i kompetens utan egen organisation för oförstörande provning, men jag är säker på att Phased Array är en teknik som kommer och som inom 5-10 år blir allmän.”

 

Text: Tage Erikson

Sidan skapad: 18 maj 2016