Scheepsbouw en lastechniek
Prof.
Nibbering
SSL 2202
8flt*
Scheepsbouw en Iästechniék
Prof. Ir. J. J. W Nibbering
Rijksumversiteit Gent TH Deift
De ontwikkeling van de lastechniek in de laatste veertig jaar is in belangrijke mate bepaald door de scheepsbouwkunde. Dit kwam mede doôr-dat de scheepsbouwers de brosse-breukproble-.
matiek van de jaren veertig niet konden
orn-zeilendoor over te gaan op betonbouw. Ander-zijds was in de Verenigde Staten tijdens de oor-logsjaren de stap terug naat klinken onmogelijk,
omdat de produktie voor een groot deel
ver-zorgd moest worden door mensen, die niet ge-wend warenaan zwaar werk (afgekeurden voor militaire dienst en vrouwen). De snelle
seriepro-duktie van Liberties, Victories en T2-tankers
zou trouwens zonder het lassen niet
gernak-kelijk te verwezenlijken zijn geweest. Bij
serie-produktie is sectiebouw noodzakelijk en die
werkwijze
is gemakkelijker te
realiseren bijlassen dan bij klinken.
Aanvankelijk was de sectieboüw overigens meer uit nood geboren danals deUgd ontstaan. Het kwamde:kwaliteit van hot laswerk ten goode wanneer het in eon loods onbeïn-vloed door de weersomstandigheden kon worden gedaan en de secties bovendien in de voor het lassen gunstigste positie konden worden geplaatst. Door het nijpend tekort aan scheepshellingen was men verdor we! genoodzaakt zoveel mogelijk onderdelen van de schepen buiten de
heI-ling, en vaak zeifs buiten de betrokken scheepswerf tot
grote eenheden samen te stellen. Oat deze bouwwijze ook in andere opzichten grote economische voordéten biedt worth in de volgendo paragraaf nader toegelicht.
Tot slot mag worden gezegd dat zonder de lastechniek de spectaculaire schaalvergroting van schepen van de afge-lopen twintig jaar zich niet had kunnen manifesteren. Er zouden anders grote problemen in verband met de water-en otiedichtheid zijn gerezwater-en. Nu is het zo, dat het aantal tanks in eon 300.000 ton tanker aanzienlijk kleiner ¡s dan in eon 30.000'tonner van dejaren vljf-tig!
Dit artikel heeft niet de bedoeling eon volledig overzicht te geven van alles wat met het lassen in de scheepsbouw te
maken heeft. Ehigejaren getedenis eon aantal lezingen,
ge-organiseerd door de sectie voor Scheepstechniek van het Klvl, aan dit onderwerp gewijd Lt 2, 3, 4, 5].
De voordrachten zijn verschenen in De Ingenieur nos 35 37, 39, 41 en 44 van 1969. In boekvorm zijn verder ver-schenende voordrachten, gehouden tijdens de Public Ses-sion ,,Welding in Shipbuilding' van het International Insti-tute of Welding (11W) te Stockholm in 1971. Hier kreeg tevens hot lassen van tanks voor vloeibare gassen de
aan-dacht.
Tenslotte wordt gewezen op hot onlangs verschenen book Welding in off-shore constructions" L14).
Tujd = geld
De meeste problemen rondom het lassen in de scheeps-bouw houden verband met de noodzaak schepen inzo kort
mogelijke tijd te bouwen. Omgekeerd is het zo, dat wanneer men de produktie wil bespoedigen door technische maat-regelen. men ophet gebied van lassen enautogeen snijden het meeste succes kan verwachten. Doze produktiemidde-lennemen opde scheepswerven eon sleutelpositiein. Hier-mede is niet gezegd dat de verschillen in bouwtijd tussen
Europese en Japansescheepswerven in hoofdzaak geweten
moeten worden aan verschillen in de lastechnische moge-Iijkheden van het prodùktieproces.
De ooizaak ugt veo! meer in de organisatie van het
bouw-proces in zijn ruimste zin. In Japan geven bijvoorbeeld
onderaannemers en leveranciers enerzijds en de werkne-mersop de werf anderzijds weinig aanleiding tot storingen in de bouwschema's. Er is wèl eon wisseiwerking tussen deze gunstige omstandigheid en de mogelijkheden tot ver-betering van het laspotentieel. Vertijningen in de vorm van mih of meer gemechaniseerd lassen komen immers vooral dàn tot hun recht, wanneer een optimaal gebruik van die apparatuur, en meer nog van hot bedienend personeel kan worden gemaakt. Dit betekent overigens beslist nietdat de aanschaf van nièuwe apparatuur alleen dan verantwoord is, wanneer er doorlopend werk voor is. Wanneer incidenteel gebruik de bouwtijd helpt bekorten, is de aanschaf meestal wel voordelig. De bouwtijd is:immers tegenwoordigde alles overheersende economische factor. Een ruwe berekening
maakt dit duidelijk, Stel dat voor eon bepaald schip de
kosten als voigt verdeeld zijn: loonkosten 40 %,
materiaal-kosten 40 %, vaste materiaal-kosten 20 % (opslagruimte, gebruik
bouwdok/helling, panelenstraat, kranenenz.). Wanneer de bouw 10 maanden in besiag neemt, is hot materiaal gemid-deld ongeveer eon half jaar aanwezig Bij eon rentevoet van 10 % betekent dit Y2 x 10 % x 40 % = 2 % rentekosten. Hot werfpotentieel za! eveneens gemiddeid ongeveer een half jaar in gebruik zijn; de kosten hiervan beslaan groten-deels de bovengenoemde vaste kosten - 6/10 x 20 % =
12%.
Wanneer nu de totale bouwtijd van 10 maanden wordt
te-ruggebracht naar 5 maanden, krijgen we de volgende
besparingen en extra kosten:
extra kosten
- 3 % (i.v.m. duurdore
ap-paratuur; eventueel bouwdokin plaats van helling enz.) Er resulteert derhalve een winst ter grootte van4 % van de bouwprijs. Wanneer we het in de wert geïnvesteerde kapi-taal gelijkstellen aan dat van bijvoorbeeld één 300.000 tons tanker, betekent de gevonden 4 % eon winst op hot in de wert gemnvesteerde kapitaal van 12/5 x 4 % = 10 %. Hoe benaderd en onvolledig doze, berokening ook ¡s, hot belang van een'korte bouwtijd za! er weluit gebleken zijn. In het verleden toen rentevoet en inflatie nog betrekkelijk laag waren, was de invloed van de bouwtljd op de rentabiliteit
van eon wort veel kleiner dan thans. Men zou daarom
mogen besIuiten dat bepaalde investeringon op
lastech-nisch gebied die een aantal jaren geleden nog niet
ver-antwoord token, nu alleszins in aanmerking komen omop-nieuw te worden bekeken.
besparingen
materiaal
2 %/2 = i %
vaste
-kosten ... 12 %/2 = 6 %
Overigens die,it het principe tijd = geld in de ruimste zinte worden toegepast. Het ,,1letten op. de k!eintjes zal men in veel gevallen moeten veneren Energie materuaal en zeifs lôonkosten kunnen posten van de tweede Orde betekenen als er tijdwinst tegenover staat. Een klassiek voorbeeld is het eenzijdig lassen van plaatstuiken. Het nadeel, van de grotere vulling van een eenzijdige V-naad ten opzichte van een tweezijdige X-naad zinkt in het niet bu het voordeel dat de panelen niet gekeerd behoeven te worden.
Karaktenistieke aspecten van hot lassen
in, de scheepsbouw.
Een schip is een grote. .dunwandige, verstijfde-plaatcon-structie
Dit betekent:
veel plaatverbindingen (stompe lassen); veel plaat-profielverbindingen (hoeklassen); grote laslengten;
tamelijk dikkeplaat (i050mm);
veel viakke panelen (húid- dek - schotten - dubbele bo-dem enz.). Tweederde van alle gelaste. secties van een
200.000 tons tanker is viak. Dit maakt een
lopende-band-produktiesysteem in zogenaamde panelenstraten van standaardeenheden aantrekketijk.
hoge kwaliteitseisen; grote nauwkeurigheid..
Het laatste aspect is van groot belang, omdat aanzienlijke vertragingen kunnen ontstaan doorpasproblemen. Dit geldt in heVbijzonder voórdebouwplaatswaar de. sectiesworden
sarnengevoegd; maar ook bij het eenzijdig lassen op de
pa-nelenstraat kunnen fouten in de vooropening van een paar mm tot heel wat extra werk in de vorm van uìtgutsen en
opnieuw lassen - maar dan met de hand - aanleiding
geven. Dikwijls zal tevens de continue doorstroming op dé panelenstraat erdòor worden verbroken.
Men kan zich veel eIlende besparen door verouderde auto gene snijmachines tujdig te vervangen ook al zujn ze nog
Fig. i Lasmethodentoegepast op Japanse werven.
i + 2+8 Eènzijdig 'automatisch LaSsen
3 MMS. Lassen
4 GasLoos, haLf gemecha&seerd
5 CO2 automatisch.
6 E.G.. o? LS Lassen
7 ZWaartekracht Lassen io CO2 haLt gemechaniseerd
.0 Lasstraat Qaan boord Vto&bare L1k
r
l!!1 PLaatdukt. Lasdraad Watergeko.tde koperenschnee (glijdende bekisting) WatergekeMde koperen schoss Igtidende bekistkrg) Fig. 2. Eiektrogassen look wel bekistCO2-lassen genoemd).
Fig. 3. Elektroslaklassen.
lang niet versleten. Moderne machines zijn.in staat schuine plaatkanten dusdanig te snijden dat over 10 meter lengte
een afwijking van stechts enkele tienden vanmilimeters ont-staat.
Figuur i geeft een idee van de verschillende lasmethoden die op Japanse .werven in zwang zijn. In deze figuur komt niet-totuiting-hoeveel-procent -van-al. het..laswerk_opde.
grote werven nog met de hand met elektroden gedaan
wordt. Het varieert natuurlijk over de verschillende werven,
maar men kan een cijfer van 65 % wel representatief
achten Het leouwedeel: van het gernechaniseerd lässen kamt voor rekening' van het horizontale OP (onder:poeder)
lassent vooral:op dè ,panelenstraat. :Een paar procent hoort bu de vertikale machinale processen als hot electrogas (EG)
(figuur 2) en het electroslak (ES) lassen (figuur 3) en hot verwante lassen met meesmeltend mondstuk (MMS). (fi-guur 4). Eveneens een paar procent komt tenslotte voor
rekening van het halfgemechaniseerd, ook wel
half-machi-naal, en minder juist half-automatisch lassen genoemd. Bij
deze processen is de draadtoevoer gernechaniseord In
ver-band met de noodzaak van stroomoverdracht leidt dit tot technieken met blanke draad in gasatmosfeer (CO2) of gevuldedraad De Iasserblijft verantwoordelijk voor hot vol-gen van de lasnaad met zijn apparaat.
De genoemdè cijfers voor Japan gelden ook min of meer
voor de modernere Europese bedrijven. Er is alleen éénbe-Iangrijk verschul en wel bu het handlassen In Japan gebeurt
bijna eenderde van al het .elektrodelassen in devorm. van' zwaartekracht!assen (figuur 5). Eon lasser bedient
gemid-deld vier bokjes In Europa is deze techniek lange tijd bij deiassers minder gewuld geweest Na de komst van buiten-landse werknemers heeft de sutuatie zich gunstug ontwik
keld. Déímethodê isbij'uitstek geschikt voorhet leggen van zogenaamdestaande hoekiassen (vertikale verstijvingen op horizontàlè platèn). Uitgebreide informatie over het zwaar-tekrachtlassen is te vinden in een artikél van Zoethout [6h Men gebruikt ovérigens in Europa op de panelenstraten toch meestal OPlaén,aähinës of gasbooglasmachines voor de staande' hoëklassôn. Het zwaartekrachtlassen wordt meer als ,,standby" gebrûikt voor het geval dat de pane-lenstraat overvoerd dreigt te raken of stagnaties optreden. De behoefte aansnel werkèn heeft geléid tot bijzonder veel ontwikkelingswerkgericht opéênzijdig lassen van plaatstui-ken, zowel op de panelenstraat als buiten. In hoofdzaak gaat het hierbij orn OP1assenwaarbijde grofldlaag met de
hand of half-machinaál vordt gelegd. Er wordt gebruik
gemaakt vah ondêrlegstrippén in de meest uiteenlopende vormen (figùür 6). Klassiek zijn de koperen onderlegstrip-pen, alof niet met water gekoeld. Cômbinaties mèt poeder zijn ook mogelijk. Koper wordt vodral invaste opstellingen, dus op de panelenstraat, gebruikt, hoewel men dàar ook door middelvan perslucht aangedrukt poedér of keramisch
materiaal bezigt. - :
Aanvankelijk moest tot 15 % van de lengte van de lassen
worden uitgehakt en gerepareerd. Tegenwoordig worden
zeer lage percentages gemeld.
Het éénzijdig stuikiassen is de laatste tijd ook sterk ¡n de belangstelling van de kleinere en middelgrote werven
ko-men te staan. Een adviesgroep , ,ILasprocessen
in de
scheepsbouw"heeft zich ineerste instantiemet handlassen met elektroden engasbooglassen in de drie standen: onder de hand. horizontaal-vertikaal en vertikaal beziggehouden [71. Oudere en nieuwere smeltbadondersteuningen zijn on-derzocht, zoals allerlei soorten , ,steentjes" (figuur 6), (lang-werpige keramische strippen), metaalstrippen, en búigzame zelfplakkende dragers plus een plastische massa. Het heeft geen zin de resultaten hier beknopt te vermelden, omdat er teveel factoren meespelen Het is-wel duidelijk dat eenzijdig
lassen vooral onder de hand zeer goed mogelijk is, mits men
bereid is de Iassersdetijd te gunnen orn voldoende ervaring op te doen.
Zoals gezegd, is snel lassen voor de scheöpsbouw een
levensbehoefte. Er zijn verschillende manieren orn dit te bereiken. Kiassiek is de Iasnaad een zo klein moelijke in-houd te geven door toepassen van de X-naad in plaats van de Vnaadbij dikkere platen. Al eerder is echter opgemerkt dat éénzijdig V-naad lassen in geval van grotere plaatviak-ken aanzienlijksnelier gaat, zelfs-al moet er achteraf ,,boven
het hoofd" plaatselijk worden uitgehakt en een tegenlas gelegd. Dit komt doordat men de panelen niet hoeft te
keren (het is voor de auteur overigens bepaald geen uitge-maakte zaak, of bij eenjuiste organisatie van de produktie het niet rnogelijk is de stuiklassen in de secties niet op de panelenstraat ,,tegen te lassen" (in geval van tweezijdig lassen) maar pas op de heiling. In het merendeel van de gevailen is de tegenlaszijde dan goed toegankelijk). Een anderé doelmatige methode om het lasproces te ver-snellen ishet lassen met grote warmtetoevoer (heat-input). Hierdoor wordt het aantàl lagen van een las beperkt. Bu bet
EG-, ES- en MMS-lassen wordt nog maar in één laag gelast.
Bij die methoden is het lasbad zo heet, - heeft het zoveel
warmte-inhoud -, dat de plaatkanten smelten en met de
laspoel samenvloeien. Bij het EG-lassen wordtde warmte geleverd door de lichtboog tussen bad (niet de plaatkan-ten!) en eiektrode. Bij het ES-lassen zorgt de hoge weer-stand van de op het bad drijvendeslak voor een hoge ener-gieafgifte tijdens de stroomdoorgang (figuur 3).
Bij beide methoden wordt het basismateriaal zo intens en
iangdurig verhit dat in het deel van de overgangszone
(Heat-AffectedZone = HAZ) onmiddeiiijknaast de smeltiijn sterke korreigroei optreedt. Dit heeft sen siechte
kerftaai-heid tot gevolg.
Gezien het grote belang van het lassen met hoge warmte-toevoer voor de scheepsbouw, zal aart de eraan verbonden problematiek een apart hoofdstuk -worden gewijd, zie de paragraaf ,,Prdbiemen in de overgangszone".
Het EG-, ES- en MMS-lassen zijn eengoed voorbeeld van methoden die in het geheel van het lassen in de scheeps-bouw een bescheiden plaats innemèn en toch van uitzon-derlijk economisch belang zijn orndat-zij de bouwtijd op de heiling of in het bouwdok helpen bekorten.
evt Laspoeder koper steentje' est waterkoeting evt dràadstukjes of metoaLpooder aandrukken,
hechten of pLatten -Fig. 6. Eenzijdig lassen.
I.
Fig. 4. Lassen metmee-smeltend mondstuk.
Fig. 5.
Perspectiéven en overwegingen in verband met
ver-dore mechanisering en automatisering op
scheeps-werven
De in de vorige paragraaf genoemde machinale lasmetho-den (horizontaal, OP en vertikaal - EG, ES en MMS) zijn in de grote scheepsbouw volledig ingeburgerd. Het OP-las-sen, dat in tegenstelling tot de andere dried zowel op de panelenstraat als aan boord en zowe! voor stuik- als hoek-lassen gebruikt wordt, is al kiassiek. Het hoek-lassen in tandem,
met twee of meer draden (ter beperking van het aantal
,,passes" bij behoud vaneen zeker aantaliagen) en het toe-passen van een koude draad (ter verdere beperking van de warmte-inbreng) zijn bekende en praktisch voltooide ont-wikkelingen. Hetzelfdegeldt voor het lassen met grote uit-steeklengte, dattot verhitten van de draad door 12R-energie
leidt. De voor het afsmelten vereiste boogenergie vermin-dert hierdoor, wat een lagerewarmte-inbreng in de lasnaad betekent. Voor horizontale naden in vertikale wanden is
OP-lassen geschikt, maar vermoedolijk zal het pleit wel door
machinaal gasbooglassen of gasloos lassen met gevulde draad gewonnen worden. Bij de bouw van grote opsiag-tanks worden de twee laatstgenoemde vee toegepast.
Men moet bedenken dat zelfs bij de modernste Japanse scheepswerven eon aandeol van 25 % van de totale hoe-veelheid laswerk voor het machinaal lassen als zeer hoog wordt beschouwd. Dit is niet zozeer eon gevolg van onge-schiktheid van de apparatuur uit lastechnisch oogpunt of hoge aanschafkosten, maar meer van het feit dat de stel-tijden voor lasmachines, - vooral aan boord -, zeer hoog
zijn. Daardoor gaan de gedachten eerder uit naar
half-machinale apparatuur die dan zoveel mogelijk universeel, robuust en toch gemakkelijk hanteerbaar dient te zijn. Met universeel wordt bedoeld dat met eon apparaat zowel
gas-loos als met gas gelast kan worden en bovendien naar believen met open boog of kortsluitboog, al of niet
pul-serend.
Cijfers die aangeven welke optimale verhoudingen gelden
voor volledig gemechaniseerd lassen, half-machinaal lassen
eri handlassen met elektroden, zijn niet te geven.
In de eerste plaats is er eon groot verschil tussen kleine en grote werven. Opeen grote werf kan veel meer laswerk
ge-heel gemechaniseerd gebeuren dan op eon kleine wert, omdat er veel meer lange, rechte naden te vullen zijn.
Bij een kleine werl liggen er meerkansen voor
half-machi-naal lassen, omdat de voordelen ervan vooral tot uiting
komen bij licht laswerk (dunne plaat en lichte profielen).
Zoethout[-15]-wijst--er. echteropdatookbijstuiklassen in
dikkere plaat nog voordelen te behalen zijn met
gasboog-lassen, ondanks de dunne draaddiameter in vergelijking met
elektrodediameters De openingshoek van een V-naad kan bij gebruik van eon klein rnondstuk veel kleiner zijn dan bij
elektrodelassen, waardoor minder lasmetaal behöeft te
worden afgesmolten
Zoethout maakt ook een interessante vergelijking tussen de totale kosten van het loggen van eon hoeklas dòor middel
van gasbooglassen en lassen met
hoogrendèments-elektro-don. Voor dünne hoeklassen is de eerste methode duidelijk in het voordeel, maar voor keelhoogteñ groter dan 3,5 mm
Fig. 7. Korrelgroei in de oververhittezone naast de elektrogaslas.
±.1500°C
Smelt Lijn
± 1200°C ± 1170 °C ± 1120°C ± 1080°C ' Piektemperatuur
1 1.5 2 2.5 . 3 3.5 4 4.5--Afetand tot
smeittijn(mm)
nauwelijks. Hij wust er vorder op dat elektrodenlassen veel
gemakkelijker is dan gasbooglassen.
Eon argument ten gunste van het gemechaniseerd lassen in
hot algemeen moet hier echter tegenover worden gesteld. Hot lijdt geen twijfel dat grote voorûitgang in de lastechniek vooral bu de gemechaniseerde processen zal optreden. De elektroden zitten praktisch aan de top van hun ontwikke
ling. Dit houdt in dat een bedrijf dat het machinaal en
half-machinaal lassen zoveel mogelijk toepast, doorlopend ,bij" blijft, veel kinderziekten reeds heeft ovorwonnen en gemakkelijker op anderelasmeihoden kan overstappen dan
andere, meer behoudend ingestelde bedrijven. Als eon
der-gelijk bedrijf dan tevens zorgt dat een of meer van zijn las-deskundigen via commissieactiviteiten, congresbezoeken (Bu, NIL, 11w, Lassymposia) en niet te vergeten literatuur-studie, de ontwikkelingen in de lastechniek kan volgen, dan - verkrijgt men eon waardevolle voorsprong op veel van zijn
concurrenten De waarde van een veelzijdig on actief las-deskundige in oen bedrijf zit mede in de contacten die hlj onderhouden kan met topdeskundigen uit de lasindustrie.
Objectieve en deskundige voorlichting over nieuwe
appara-tuur en methoden wordt langs die weg gemakkelijker
verkregen dan via meer op de verkoop ingestelde
vertegen-woordigers. Hoezeer de lasiñdustrie zich bezighoudt met ontwikkeling van half-automatische apparaten was weer eons te zion tijdens de grote lastentoonstelling in Londen van april vorig jaar. Opvallend waren ook de diverse elek-trisch-mechanische-en hydraulische hulpmiddelen voor het bewegen van lasmachines en lessors bij vertikaal werk. Op
dit gebied valt op vele scheepswerven nog heel wat te
verbeteren.
Problemen in- de overgangszone bu hot lassen met grote warmtetoevoer
Allo staalsoorten voor de scheepsbouw zijn gevoelig voor lassen met grote warmtetoevoer - ook do klassieke
C-Mn-staalsoorten. Maar het meest gevoelig zijn toch de
fijn-korrelige, met niobium of vanadium microgelegeerde staal-soorten in normaalgegloeide toestand. Doze bevatten fijn-verdeelde carbiden en nitriden die bij circa 1050 °C in
op-lossing gaan. Vanaf die temperatuur is de-belangrijkste rem
op de korrelgroei verdwenen. Naarmate de temperatuur meer boyen 1050 °C ligten de verblijftijd langer is, worden de korrels grover en wordt de betrokken zone breder en
slechter.
-De kwaliteit van- dio zones is zeer goed te verbeteren door
gloeien op 950 °C, en zeifs al op 750 oc, maar dio werkwijze
is voor do scheepsbouw niet geschikt. Lokaa/gloelenis wel mogelijk, maar betekent wel een hoeveelheid meerwerk.
Hot is waarschijnlijk dat de temperatuur slechts enkele
milli-meters diop- (in do richting van de plaatdikte) boyen de
750 oc behoefi te komen. Voòr eenplaat van 30 mm dikte is 5 mm aan weerskãnten voldoende. De kans op brosse breuk is- dan uiterst klein.
-De figuren 7 en 8 tonen wat er aan de hand kan zijn bu een
34 mm plaat St52 met Nb EG-gelast. In het gobied tussen iioo C on 1500 °C waren de korréls met -het blote oog te
zien (figuur 7). Figùur 8 toont dat van de oorspronkolijk
PlaatmateraL
28 24 20 18 12 t.z z o -80 n,.lIt.Cl D. bu ô cur,.. V.,ffihId.
thti.d.,t. tu,, it, dl. d.ô,f I.d.
..,.U--
It, d.r I.. ...J D. ..nc.ldi .tu.. Dt d.u. .ht.nd I. d. pI.k. tc..p.r.tu,ur .ppt..d.. I.g. da DOE-I.,. cl--pr. n,$I.rIMt G..tu.. Htu -70 -80 -50 -40 -30 BEPROEVINOSTEMPERATUUR (°C )-§Di*.uL k.,I FI.n.F2
'q
-ri-ti c
I'FZ O.P.DCL..
ff.
+5Fig. 9. Proetstukken beproefdiin Deift (verrnoeiings- en trekproeven).
voortreffelijke 'kwaliteit van het plaatmateriaal weinig is
overgeblevenineen 2 à'3 mm brede zone naast de smeltlijn.
Overigens zou men bij gebruik van, C-Mn-staal eenzolfde resultaät gekregeñ hebben. Het enige verschil is dat dat staal in denietgòlastetoestand minder goed isdan eon
Nb-genormaliseerd staal. Maar doordat het C-Mn-staal in
abso-lute zin minder achteruitgaat dan hot Nb-houdend staal 'is hot eindresultaat hetzelfde.
Een belangrijkevraág is,nu'of eon 2mm smal'zonetjein eon
gelaste constructie bezwaarlijk is uit eon oogpunt van
breukgevaar. Het antwoord luidt, dat ultgerekend bij lassen met hoge warmtotoevoer een eonmaal ontstane breuk zich in hot slechtste gebied van de laszone voortplant. Dit is gebleken uit proeven in het Laboratorium voor Scheops-constructies van de TH ,Delft gedaan met financiöle stoun van, het Nederlands lnstituut voor 'Lastechniek (NIL), de Hoogovens en de Konink)ijko Marine 181. Da proefstukken zijn afgebeeld in figuur 9, de breukvlakken en de breuk-trajecten in figùur 10.
'De' proefstukken, voorzien' van gezaagde kerven in de
warmtebeïnvloede zone, werden vermoeid bu lage tempe-ratuur tot uiteindelijk eon brosse brouk ontstond In figuur
10 is goed te zien dat zowel de vermoeiingsscheùren als de
brosse breuken zich voortplantten evenwijdig aan de smelt-lijn. Het lijkt alsof de brosse breuken hun weg zooken in hot
Fig. 8. Kerfslagwaarden van de warmtebemn
vlóede zone vanSt. 52 Nb (34mm dik) en van de elóktrogaslas.
De bij de kurven vermelde afstanden in mm zijn die van de kerf ten opzichte vafl de
smelt-Iijn van de las.
De vermelde temperatuur bildeze afstand is de piektemperatuiir opgetreden tengevolge van de
EG-las. lo mm (90 oc). 10mm (900 °C) 4mm (1070°C) 8 mm'(960 °C) 'in las, - 2mm -70mm 0 mm 45:mm (400C) 2 mm (1200°C) 1lOmm 1 mm (1300 °C( 80mm in (as. 10mm 120mm oorspronkelijk materinal-35mm (500°C) gegevens Hoogovens
slechtste deel van de betrokkon zone. Immers het materiaal,
enkele millimeters vorder verwijderd'van desmeltlijn, is van voortreffelijke kwalitoit en moot zeker in Staat geacht wor
-den eon niet te grote (lange) brosse breuk tot stoppen te brengen; op 6 mm van de smeltlijn is al een Charpy-kerf-slagenergie van 6 kgm/cm2 bij -80°C gemeten (zie figuur 8). Op 2 mm wordt die waarde pas bij +400C bereikt. Het seit
dat de breuken zich evenwijdig aan de smeltlijn
voort-planten isbeslist niet normaal voor gelaste, niet-spannings-vrij gemaakte constructies. De rapporten van de 11W-werk-groep ,Brittle fractures inservice"19] vermelden dat vrijwel elke aan hen gerapporteerde brouk, ontstaan in de laszone, die zone vorhat onder invloed van de residue(e
lasspannin-gen. Hoe komt het dan dat bij in DeIft en Gent godano
proeven [8], [101 do breuken zich ¡n do laszone uitbreidden?
In de gevallen gerapporteerd in [101 warén de spanningen ten gevolge van' de uitwendige belasting zó hoog, dat do lasspanningen op het moment van brouk grotendeels ge-etimineerd waren. Dit was ook al in Japan gebleken bij on-derzoekingen vanKihara et al. [11]. In hot geval;van platen, gelast met hoge warmtotoevoer [8) ligt de situatie anders. De lasspanningen zijn wol van voldoende niveau, maar de gradient van die spanningen In een richting loodrecht opde las is veel kleiner dan in hetgeval van handlassen. Dit komt zowel door de grote breedte van de warmtebeïnvlòede zone
als door de afwezigheid van ,stops en starts!'. Figuur il
licht eon en ander toe.
De bovengenoemde proeven op grote schaal in Deift
had-den als- hoofddool na te gaan of lage
Charpy-kerfslag-energiewaarden in de overgangszone wel maatgevend zijn voorhet gevaar vanbrosse breuk. Wanneer de gebrúikelijke eis: eon minimum van 35 kgmfcm2 gehanteerd zou
wor-den zijn de betrokken lasverbindingon pas boyen 25 à
30 °C acceptabel (ziefiguur8). De zeer realistische proeven in de 1000 tons trek-drukbank van het LaboratoriUm voor Scheepsconstructies hebben- echter als resúltaat
opgele-verd dat températuren boyen 15 oc als veilig te
be-schouwen zijn. Hiermede is nièt gezegd, dat de eerder-genoemde charpy.eis altijd aan de veilige kant is. Voar
andere materialen -en- grotere plaatdikten kan de margo veel klèiner zijn. Wel is duidelijk dat meñ in, de. gevallen' dat lage
charpywaarden worden gevonden, niet behoeft te wan
-hopen. Het is mogelijk dat dan met proeven; waàrbij de praktijkomstandigheden goed wordon nagebootst, kan worden aangetoond dat de beoogde toepassingen toch haalbaar zijn. Voor 'zuiver statisch belasto -constructies
-10 +10
FRACRJDo WWEAtE . n
u
--flDlhiLE STEPS ¡oerair NOTCH PHHCT1JNO HJPFACE-., E 0-WELDFig. 10. Breukverloop en breukvlakken.
kunnen COD-buigproeven van dienst zijn [12]. Voor con-structies die incidenteel of per ongeluk schokbelastingen kunnen ondergaan is de zogenaamde Niblink-methode ge-schikt 113]. Het meest realistisch en eenvoudig te inter-preteren zijn echter vermoeiingsbuigproeven bu de laagste temperaturen die in bedrijf kunnen voorkomen [8].
LITE RATUUR
Ill J. W. Steenhuisen: .Enkele aspecten van de ontwikkeling van het las-sen in de schaepsbouw. De Ingenieur. no. 35, 1969.
(21 A. C. de Koning: ,,Praktische toepassingen van moderne lasmethoden op de scheepswerven; lassen op helling of in bouwdok'. De Ingenieur, no. 31. 1969.
Doten
KLeine warmtetoevoer
¡tres
e
beLast. I ftres abeL
I. Ir -e 006spanfl''9 i i crres 1 '-res Gi)eL 'tre5
De richting van de grootste
hoofdspanning wiJkt sterk
af van die van de
spannin-gen t.g.v. de uitwendige beLasting.
i
2 tres arctg Ges Grote warmtetoevoer ies.De richting van de grootste hoofdspanning wijkt weinig
van die van de spannin-gen t.g.v. de uitwendige beLasting
-Fig. 11. Residueel spanningsveld bu lassen met kleine en grote warmtetoe-voer.
(3J B. B. Zinkweg: Praktische toepassingen van moderne lasmethoden in de warkplaatsen van scheepswerven". De Ingenieur, no. 39, 1969. [41 H. Wintermark: ,,High strengh steels and welding problems related to
their application in shiDbuilding". De Ingenieur, no. 41, 1969. 5] W. P. van den Blink: ,Actuele inzichten in keuringseisen van lassen in
verband met hes voorkomen van brosse breuk". De Ingenieur, no. 44,
1969.
161 G. Zoethout: Zwaartekrochtlassen in de scheepsbouw". Schip en Werf, 39e jaargang, no. 24. 1972.
171 J. M. Vink: Enige experimenten op het gebied van het éénzijdig lassen met smeltbadondorsteuningen. Deal I: Hondlassen met beklede elektro-den en half-gemechaniseerd gasbooglassen". Mededeling no. 31 S. Ned. Scheepsstudiecentrum TNO, september 1973.
181 J. J. W. Nibbering & A. W. Lalleman: De sterkte van elektrogas-gelaste, 34mm dikke platen van St. 52 Nb. Deel I: Vermoeiingsproeven bij verlaagde temperatuur". Rapport no. 143, Lab. voor Scheepsconsir. DeIft, december 1969.
[91 A. Audigé: Dod. 11W IX-407-6411X-504-66.
[flH W. P. van den Blink, R. Dechaene, J.J. W. Nibboring, W. Soste: In-vessigations into the strenght of automatically made welds containing notches". Dod. 11W X-507-69.
[ill H. Kihara, K. Ikada: Doc. 11W-217-59.
[121 J. J. W. Nibbering: .,COD-beproeving: een geschikte maatstaf voor de beoordeling van de brauktaaiheid van stolen van gemiddelde sterkte". Polytechnisch Tijdschrift, ed. Werktuigbouw, 28e jaargang, no. 12. 13juni1973.
113[ W. P. van den Blink & J.J. W. Nibbering: Proposal for the testing of weld metal from the viewpoint of brittle fracture initiation". Report no. 121 S, Ned. Scheepestudiecentrum TNO. oktober 1968; Metal Constr. and Br. Welding Journal, vol. 1, no. 1, jan. 1969; Lastechniek, 35 sept.
1969.
(141 Proceedings International Conference on Welding in offshore con-structions", Newcastle-upon-Tyne, 26-28 February 1974. The Welding Institute, Càmbridge, 1974.
1151 G. Zoethout. Polytechnisch Ttdschrift no' 15, 1975.
![[Z obrad Walnego Zgromadzenia]](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAP///wAAACH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAICRAEAOw==)