Brosse breuk-onderzoek door vermoeiing bij lage temperaturen van E.S.-gelaste platen, Deel 2: 46 mm dikke platen van St. 52 Nb

(1)

;RappQrtflr.

Oktober. 1971

SSL 164

LABORATORIUM VOOR

SCHEÉPSCONSTRUCTIES

TECHNISCHE HOGESCHOOL

DELFT

BROSSE BREUK-ONDERZOEK DOOR VERMOEIING BIJ

LAGE TEMPERATUUR VAN E.S. -GELASTE PLAa'N

DEEL II

46 mm DIKKE PLATEN VAN ST. 52 Nb.

door

(2)

Rapport nr.

_{SSL 164}

Oktober 1971

LABORATORIUM VOOR

SCHEEPSCONSTRUCTIES

TECHNISCHE HOGESCHOOL - DELFT

BROSSE BREUK-ONDERZOEK DOOR VERMOETING BU

LAGE TEMPEBATUUR VAN E.S. -GELASTE PLATEN

DEEL II:

46 mm DIKKE PLATEN VAN ST. 52 Nb.

door

(3)

Samenvatting.

Grote, Lt6 mm dikke E.S.-gelaste proefpiate.n zijn onderworpen aan statische trek- en vermoeiingsproeven bij lage ternperatuur.

Het plaatmateriaal. was genormaliseerd St. 52 met Nb.

En proefplaat (met 6 dwarslassen) is beproefd in de toestand zonder

na-behandeling; de ander was na het lassen gegloeid op 750°C.

In de warmte-beînvloede zones van beide proefplaten waren kerven gezaagd, die door vermoeiing bij verlagde. temrieratuur werden vergroot. De bedoeling was orn aldus de zwakste plekken in de warmte-benvloede zone op te Sporen.

Daar het vermoeien bij verlaagde temperatuur plaatsvond, konden brosse breuken vanuit de vermoeiingsscheuren, ter plaatse van de genoemde zwakke

plekken ontstaan.

Na breuk werden de proefstukken gerepareerd en werden de proeven voortgezet.

Een opmerkelijk verschijnsel tijdens vermoeien was het optreden van kleine brosse breukes. (partile breukjes). Deze moeten worden toegeschreven aan versteviging van het materiaal in de plastische zones aan de tip van de

scheuren.

Voor de niet-gegloeide platen geldt dat boyen -5°C geen gevaar voor brosse breuk bestaat onder normale praktijkcondities (geen zware, of regelmatig

optredende schokbelastingen). Bij deze temperatuur was de laagste Charpy-V-waarde in de warmte-beTnvloede zone gelijk aan ca. I kgrn/cm2.

Gloeien op 750 C gaf een aanzienlijke verbetering.

De resultaten van verinoeiingsbuigproeven met kleine proefstukken vertoonden een b&vredigende overeenstemming met die van de grote-plaat proeven.

Summary.

Large., 146mm thick Electroslag-welded plate specimens were subjected to static tension- and low-cycle fatigue tests at low temperature.

The plate-material was St. 52 with Nb in normalised condition.

One specimen (containing 6 transverse welds) was tested in the as-welded

condition; the second one had been heat-treated at 750 C.

In the H.A.Z. 's of the specimens notches had been cut close to, and practic-ally parallel to the E.S.-welds.. They were extended by fatigue-loading at low temperature.

The intention was to find thus the weakest spots in the H.A.Z.

As the testing took place at low temperature, brittle fractures could start at the fatigue-cracks. After fracturing1the specimens were repaired and the tests were continued.

A remarkable phenomenon during fatigue-testing was the development of small brittle fractures (partial cracks). They had to be attributed to strain hardening of the material in the plastic zones at the tips of the crack.

For the s eci e in the as-welded condition it seems that above -5 C no

danger forb1Tttle fracturing exists in normal practice, (no severe, or

frequently occurring shock-loads). At this temperature the lowest Charpy-V-value in the H.A.:Z. was about i km/cm2.

A post weld heat-treatment at 750 Csignificantly improved the specimens. Results of bending-fatigue-testing with small specimens showed good corres-pondance with those of the large plate tests.

(4)

-2-L

In1eidin.- - .

Lassen met grote warmtetoevoer is voor de mèeste staalsòorten nadelig. Zo ontstaat bij het in een laag lassen van normaa1gegJoeide, fijnkor-relige Niobiurn-houdende staaisoorten daar waar de temperatuur hoger dan ca. iO5Ó°C is geweest, een zone met zeer grove korrel. Dit deel van de overgatgszone wordt oververhitte zone genoemd. Dit aspect is

reeds behandeld voor 314 mm dikke Electrogas-gelaste (E.G. ) proefpiaten in bet rapport: "De sterkte van electrogas-gelaste, 3L mm dikke platen van st. 52 Nb. Deel I: Vermoeiingsproeven b'ij verlaagde temperatuur."

/1/

De kwaliteit van electrogas- en electroslak-gelaste constructies is aanzienlijk te verbeteren door normaalgloeien. Een.bezwaar hiervan.,

dat zich vooral bij0de bouw van zware drukvaten doet voelen is, dat de rekgrens bij 950 C zo laag is, dat de constructies doorhun eigen gewicht plastisch worden vervormd wanneer ze niet bijzonder goed ge

steund zij'n.

Een ander bezwaar is, d'at gioeien op een zo hoge temperatuur ais 950°C een duur .proces is. In T,sjechoslowakije heeft men d'aarom geprobeerd of gioeibehánde'iingen bij een temperatuur in de buurt van 750 C ook niet tot een duidelijke, zij het ea'entueel minder uitgesproken ver-betering van d'e kwaliteit van de oververhitte zone kunnen leiden.

/3/,

Iii].

De resultatenwarén veelbelovend, vandaar dat dit aspect in het

onderhavige onderzoek van electroslak-gelaste (E.S.), 6 mm proefplaten

is opgenomen

Het gehele onderzoek is uitgevoerd in het Laboratorium voor

S'cheeps-cqnstructies van de Technische Hogeschool te. Deift en in het Labora-torium voor Weerstand van Materialen en Lastechniek van de Rijksuni-vensiteit te Gent.

Dit rapport behandelt het vermoeiingsonderzoek bij lage temperatuur dat te Deift is verricht met de gegloelde en niet-gegloeide, Ll6 mm dikke proefplaten.

in Gent zijn statische tre'kproeven bij lage temperatuur en Robertson-proeven verricht.

De lage temperatuur-vermoeiingsproeVen zij'n op de 1000 tons bank van

het Laboratorium voor Scheepsconstructies gedaan Tevens zijn buig -prioven uitgevoerd 'op de' l0'O t6ns pulsator.,

Een kernpunt. van het onderzoek was na te gaan in hoeverre lage

kerf-slagwaarden in de warmtebenvloede zone van de proefstukken een aan-wizing vormen voor de gevoeligheid voor bros breken in de praktijk.

2. Overzicht van bet onderzoek.

Twee proefplaten van d'e in fig. 1 aangegeven vorm, - waarvan lB na het lassen gegloeid is op 750°C - , zijn in de 1000 tons bank van het

labo-ratorium beproefd. Wanneer een brosse breuk ontstond, werden de

proef-stukken gerepareerd en opnieuw beproefd. De kerven waren op verschil-lende afstanden van de E..S.. -lassen veelal onder een hoek van 3 graden

aangebracht. ' .

Tijdens vermoeien ontwikkeld'en zich scheurtjes aan de. tip van de kerven. Deze scheurtjes wandelden als het ware door de grofkorrelige zone,

(5)

waardoor de kans dat de. siechtste gedeelten van deze zone in de proef. werden betrokken zeer groot was.

Andere redenen voor het verrichten van vermoeiingsproeven waren.:

Het materiaal aan de kerftip wordt, op een wijze die

overeen-stemt met wat in de praktijk gebeurt, beschadigd.

Een vermoeiingsscheur is scherper en daardoor gevaarLijker

dan een gezaagde kerf.

Het is van belang te weten of de vermoeiingssterkte van de

overgar.gszone, speciaal voor wat betreft de scheurvoot't planting, niet siechter is dan van het moedermateriaal.

Dit aspect is behandeld in /2/: "Low cycle fatigie problems in ship-building; crack propagation in coarse grained zones of thick plates." De vermoeiingsbelasting was zo gekozen dat na een betrekke1jk gering aantal wisselingen de scheurvorming begon. (Low cycle - high stress

fatigue). Deze belasting vormt een compromis tussen wat men voor grote

opslagtanks en voor schepen representatief kan achten.

Het .proefstuk lA (nietgegl'oeid) werd eerst bij 0°C belast tot ".' 20 kN/cm2, Bij een belasting van "u 4 kN/'cm2 ontstond een partieel breukje, (zie

tabel III), dat zich bij "u 20 kN/cTn2 verder uitbreidde en weer stopte.

Vervolgens werd de temperatuur onder deze beiasting'veriaagd tot -lo C,

waarna de belasting verhoogd werd tot 21 kN/cm2. Tenslotte werd de tern-peratuur verlaagd tot -15°C, waarna met vermoeien werd aangevangen. (Max. 23 kN/cm2, min. O kN/cm2).

BIj het proefstuk lB (750°C gegloeid) was de. begintemperatuur

O Cen de beginspanning 21 kN/cm2. Onder deze belasting werd de tempera-tuur verlaagd tot -20 C, waarna de belasting verhoogd werd tot 23 kN/cm2;. hierna werd de temperatuur verlaagd tot -25 C en aangevangen met vermoei-en. (Max. 23 kN/cm2, min. '0 kN/cm2).

Beide proefstukken waren voorzien van 3 typen kerven (fig 1)::

De meestal jets scheefgepiaatste kerven a, b., d, e en g, die na het lassen van het gehele proefstuk zijn aangebracht; 'De ke.rven Fi en F2. Deze liggen evenwijdig aan de srneltlijn van de E.S.-lassen., maar waren v66r het O.P.-lassen aangebracht.

(Creene-e1ls effect).

De afstand vanhet,, het dichtst bij de O.P.-las li'ggende,

kerf-einde is zodanig dat tidens het O.P.-lassen aldaar eeri maximum

temperatuur van 300 C werd bereikt;

Een kerf "c" als getekend in fig. 1. Deze kerf, de v66r het E.S.- en O.P.-lassen was aangebracht, heeft de functie van een

kunstmatige las fout.

Naast het onderzoek in de 1000 tons machine zijn trek-, statische .buig-verrnoeiingsbuig- en schokbuigproeven gedaan met gelaste platen. Dit

ge-beurde zowel met niet-gegloeide als op 750 C en 910 C gegloeide

proef-platen. Tevens is rnicroscopisch onderzoek verricht..

De grote hoeveeiheid staal, benodigd voor het onderzo.ek, is door de Hoog-ovens gratis beschikbaar gesteJd.

De E.S.- en O.P..-gelaste proefstùkken zijn vervaardigd door de R.D.M. De gegevens die door de Hoogovens over bet rnateriaal zijn verstrekt, zijn te vinden in appendix I.

Het is een Si-Al rüstig St. 52 met Niobium in normaalgegloeide toestand. De gegevens over de E.S.- en 0.P.-lassen in de platen zijn te vinden in appendix II. Een temperatuur-tijd diagram en een piektemperatuur-afstand tot smeltlijn diagram, bepaald met behuip van thermokoppeis op

(6)

resul-taten gegeven van trekproQVen. DevioeigrenvandéE.S.-las bedroeg

ongeveer 50 kN/m2.

3. Voorbereidende werkzaamheden terbepalirig van de meest geschikte

beproevingstemeratuur voor de proepiaten.

(Mechanische beproevingen en metaalkundig onderzoek).

A. Charpy-V-, kerfsiagwaarden, korreigrootten_enhardheden.

Het verloop van de kerftaaiheid in de warmte-benvioede zone naast de E.S.-lassen en in de E.S.-las zeif is in de figuren 2, 3 en4

weerge-geven voor resp. niet gegioeide toestand en geg1oeid op 750 C en 910 C. Voor "niet gegloeid" zijn LI gebieden te onderscheiden:

Het gebied van zeer weinig beTnvioeding waarvn de grens op

ca. 20 mm van de smeitlijri ugt.

Een gebied van korreiverfijning tussen 8 en 20 mm van de smeltlijn.

In dit gebied heeft een normaaigloeiing tussen 910 C en 1000°C o-f een gioeien boyen 725 C piaatsgevonden.

Het gebied dat op 3 à 5 mm van de smeitlijn ugt.

Het heeft een betrekkelijk hoge overgangstemperatuur (-15. C

voor 3 mm en -70 C voor 5mm).

Lf) Een oververhitte, grofkorreige zone van 2 3 mm bréed, waarin de Charpy-krmmen 100 C verschoven liggen- t.o. y. die van het oorspronkelijke materiaai.

De körrels zijn zeer groot en met het. blote oog goed te zien. De warmte-beinvioede zones van de op 750°C en 910°C gegloeide E.S.-gelaste platen zij'n duidelijk beterdan van de origegioeide platen., zie fig. 3 en 4.

-In de--figuren. zijn nog kromen gegeven voor het lasmetaal dat zich in de E.-S.-ias op IO mm van de smeltlijn bevindt. Ook dit materiaai heeft een

siechte kerftaaiheid. Door de gloeibehandeling treedt wel een verbetering

op, maar deze. is niet zo sterk als voor de warmte-benvioede zone.

In fig. 5 is het verloop van de hardheid in de warmte-benvloede zone

en in de las van E. S.-geiaste proefplaten weergegè\en voor niet gegloeide toestand en gegloeid op 750 C en 910 C. De hardheid is --door de gioeibe-handelingen duidelijk gereduceerd.

B. Statische buigproeven en valgewichtproeven voigens de Niblink-methode.

De proeven zijn zowel onder statische ais onder schokbelasting gedaan. In het laatste geval is de Ni-blink-procedure toegepast, waarbij de val-hoogte van het valgewicht stapsgewij,s wordt vergroot.

De resultaten van ker.ven op 1, 3 en 5 mm van- de smeltlijn en 5 mm in de las zijn in de figuren 6a t/m d,, 7a t/m d en Ba t/m d weergegeven voor resp. nie-t gegloeid, en pp 750°C en 910°C gegioe-i'd materiaal-.

(7)

-5

De kritische temperaturen voor het niet gegioeide materiaal

(Niblink-proeven) zijn resp. +2 C voor 1 2 mm afstand van de smeltlijn, voor 3 mm en -60 C voor 5 mm; het lasmetaal bleek een

kritische temperatuur van +2C te hebben. In vergelijking met de

34 mm dikke E.G.-gelaste proefplaten /1/, zijn de kritische

tempe-raturen gevoriden voor 3 en 5mm gunstiger. Dit wordt waarschijnlijk veroorzaakt door het minder recht zijn van de smeltlijn bij de 46 mm

plaat, .waardoor de beproefde doorsnede niet constant van kwàliteit is. o

Voor het op 750 C gegloelde rnateriaal werd gevonden t C voor 1 a 2 mm

afstancl. van de smeltlijn, -5

1

voor 3 mm en -35CC voor 5 mm; voor het lasmetaal was de kritische temperatuur

Bij de op9ö°C gegloeideplaat waren de waarden: -10°C voor 1 2 mm afstand van dé smeltlijn,

-2C voor 3 mm en

.. °C voor het lasmetaal.

De afstand 5 mm vanaf de smeltlijn is voor de op 910°C gegloeide

proef-plaat niet beproefd.

De hierboven besproken resultaten zijn in de onderstaande tabel

samen-gevat.

De waarden, gevonden voor het ongegloeide materiaal komen goed overeen met de temperaturen waarvoor 3,5 kgm/cm2 werd gevonden bijCharpy-V-roeven,

(fig. 2).

Voor het materiaai, gegloeid op 750°C en 9100C, geven de Charpy-proeven

een gunstiger resultaat. dan de Niblink-proeven.

De invloed vangioeien is ook bekeken voor de in /1/ behandelde 34 mm

E.C.-gelaste proefplaten. Gloeien op 750 C gaf een duidelij.ke verbetering. Voor 625 C was de verbetering niet groot,, (fig. 9a, b).

Naast de hovengenoemde proeven zijn ook statische buigproeven en vermoel-ingsproeven bij lage temperaturen gedaan.

De resultaten van statische buigproeven voor het niet gegloeide materiaal bij -25 C en -50°C zijn gegeven in fig. 10. De kerven lagen op de

smelt-li:jn. Uit andere. proeven was gebleken dat dit de gevaarlijkste plaats is. De proefplaten zijn beide belast tot een volledig plastisch scharnier was ontstaan. Zij zijn gebroken bij C.0.D.'s van resp. 0,19 mm en 0,26 mm.

Voor de keuze van de proeftemperaturen voor de grote proefstukken vormen

de resultaten van' de statische buigproeven een betere aanwijzing dan de resultaten van, de sl..agproeven. V'andaar dat voor het niet-gegloeide

groef-stuk lA eea streeftemperatuur van -15 C is gekozen. Voor het op 750 C

gègloeide. proefstúk is -25 Cgenomen.

1 2 mm 3 mm ' 5 mm lasmetaal

Ongegloeid . 1-20°C -60°C

Gegloeid op 750°C

_i-S°c

-5 -35°C +

0°c

Gegloeid op 9r0°C .

(8)

LI.

Verlog van hetonderzoek -en resultaten.

-Doordat in elk van de grote proefstukken een aantal kerven op

verschil-lende afstanden van de lassen was geplaatst en de prdefstukken zeif aan

verschillende temperaturen werden biootgested., al of niet na repa'ratie,

is veel informatie met behuip van

n proefstuk verkregen.

Een bezwaar is dat het verkrijgen Van een overzicht van het verloop van

de proeven enige moeite vergt en dat de interpretatie van de resultaten

nietzo eenvoudig i-s. De kosten van beproeving waren bij-deze

werkwijze

echter zoveel lager dan bij gebruik van proefstukken met .n

kerf, dat

een andere keus niet mogelijk was. Intahe3.

I tim III zijn de

verschil-lende proeven en resultaten van de gegloeide en ongegloeide proefpiaat

overzichtelijk weergegeven.

- . .

De proefstukken l'A en 1113 zijn de gerepareerde proefs-tukken lA resp.

lB.

Proefstuk l"A is ontstaan na reparatie van l'A.

Het verloop van de proeven is weergegeven in fig. lia en lib. Met wat

hierover gezegd is in hoofdstuk 2 en de toevoegingen in de kolom

opmer-kingen van tabel I en II, is de geschiedenis van elke kerf in de

proef-stukken terug te vinden .

.

op de verticale as is niet uitgezet de

belasting of de nominale spanning,

omdat de proefstukken nogal wat buiging in hun viak vertoonden.. Voor een

overzichtelijke presentatie bleek de vervorming op de halve kerfiengte

dus dat wat bi

de proeven direkt isgrneten - meer geschikt te zijn.

In de figurén 12a en 12b zin de uit 5

berekende maxiurñaal opgetrederi

vervormingen t.p.v. de scheurtip gegevn als functie van de temperatuur

voor aile kerven en de eruit ontstane

vermoeiingsscheuren. De wijze waarop

s .

is berekend, is te vinden in deel I, hoofdstuk 5. /1/.

tip

op sommige plaatsen zijn, evenals in de

314 mm E.G.-gelaste proefplaat,

tijdens vermoeien in de ongegloeide proefplaat, kleine breukies

(partiele

breukjes) oritstaan. Voor de beschrijving van de mogelijke oorzaken -wordt

verwezen naar deel I, hoofdstuk 4.

/1/.

In de op 750°C gegloeide proefpiaat traden tijdens het vermoeien geen

partiëie breukjes op.

-Een kwalitatieye bevestiging van het verschijnsel van partile

breiíkjes

en de invloed erop van gloeibehandelingen

geeft tabel IV. Deze bevat de

resultaten van vermoeiingsbuigproeven met..gelaste en -n-i-et-ge-l-aste proef'

st-ukken

De iaatte

ijn beprdefd in de leveringstoestand, gegloeid op

1100°C en gegloeid op

1300°C.

Tevens zijn derge.lijke gelaste en

niet-gelaste, maar gegloeide proefstukken onderworpen aan een

ontlaatbehgnde-ling op 750 C. Alle buigproefstukken zijn vermoeid bij +20 C of

-20 C.

De resultaten staan in tabel IV., waarvan speciaa.1 de .kolom 8: lengte van

de vermoeiirigsscheur v66r het onrts-taan van een brosse s-tap, van

belang is.

Fig. 24 en 25 illustreren dit nader. De lengte van de

vermoeiingsscheur

v66r het ontstaan van een brosse stap neemt toe met de temperatuur van de

proef en is dus een .maat voor de brosheid van het materiaa1

De gunstige

invloed van ontlaten op 750 C van de gelaste, en de op 1300 C

gegloelde

proefstukken blijkt uit fig. 25. De verschuiving in overgangstempeflatuUr

kan op ca. 20°C worden geschat omdat het resultaat ongeveer tussen

dat

van de op

1300 C

gegioeide proeven bij +20°C en _2g°C inhigt.

Uit tabel IV i

verder te zien dat gloeien og 1100 C het materiaal

aan-zienlijk minder verbrost dan gioein op

1300

C., zeifs ais dit laatste

gevoigd wordt door ontlaten op 7.50 C.

.

-Brosse stappen tijdens vermoeien kunnen gezien worden als

breukverschijn-seien die

e1iswaar ongewenst zijn, maar niet pers

een groot gevaar voor

de constructie inhouden. Vandaar dat voor de ongegioeide proefplaat

(fig.

(9)

-7

12a) 2 verschillende krommen zijn getrokken enwel een door de punten van completebreuk en een door die van de partiie breuken. De overige

punten geven. de C.øD. 's aan die ter plaatse van de overige kerven en

scheuren Waren ontstaan bïj het eindevan de proeven. Zij geven der-halve alleen aan wat het materiaal op die plaatsen ten minste kon hebben

Hoeveel het mgr had kunneri dooistaan is niet bekend,, vandaar dat aile

punten die betrekking hebben op kerven en scheuren waar gn breuk is ontstaan, voorzien zijri van een verticaal pijltje.

Het partiie breuk-punt in fig. 12a Mj -l°C heeft detoevoeging

11_ (N + w) 30.

N + W betekent notched and welded, waarmee bedoeld wordt dat de kerf gemaakt is v66r het onder poederdek lassen., (maarn het E.S.-lassen). Het- materiaal aan de tip van de kerf is door deze procedure op een

soortgeIijke wijze verbrost als bij een Wells-wide-plate-test. Wanneer het proefstuk voor de eerste keer belast wordt, kan derhalve, mede onder invloed van de residuele lasspanningen een laagspanningsbreuk ontstaan. Voor het hier beschouwde parti.le breukpunt was dit het geval.

De partiële breuk ontstond bij de eerste belastingscycIus bij een netto

spanning van 3,'4 kN/cin2 en stopte in het lasmetaal van de poederdek-las,

(zie fig. 13). Bij een netto-spanning van 22 kN/cm2 ontstond een parti-ele breuk aan de andere zijde van deze kerf die ook stopte, nu echter

in de warmte-benvloede zone van de E.S. -las.

. . .. o

Na 14900 wisselingen brak ht proefstuk1A bij -15 C over de hierboven

besproken kerf.

De breuk initleerde in de poederdek-las en hep door bet plaatmaterlaal.

Aan de andere zijde van dekerf vond geeninitiatie plaats doordat d kerf daar was afgeboord. Het proefstuk is dus voor de helft gebrókn.

In fig. lLa is te zien dat de kerfopening nagenoeg rechtlijnig toeneemt

met de belasting, wat erop duidt dat weinig of geen plastische vervorming

ter plaatse van de kerftip aan de breuk is voorafgegaan.

Het gerepareerde .proe.fstuk l'A brak na f4250 wisselingen bij

-Ï'4 C,

nadat eerst ook hier 2 partile lreukjes (zie fig. 15) tijdens het ver-.

moeien waren ontstaan.

Ook hier trad vrijwel geen piastische vervorming aan de kerftip op,

(zie fig. 1'-b en tabel I).

Op grond van de hierhoven gevonden resultaten werd besloten het gerepa-reerde proefstuk l"A verder te vermoeien bij een verhoogde temperatuur

van -5°C.

-Na 2250 wisselingen, waarbij n partieel breukje optrad, werd het proef-stuk statisch getrokken-, waarbij een gedeeltelijike breuk ontstond na een aanzienlijke plastische vervorming, (zie fig. IJ4c).

De proefplaat lB, gegloeid op 750°C, vertoçnde in vergelijking met de niet gegloeide proefpiaat een duidelik beter resultaat, (zie fig. 12b

en tabel Ii). Zeifs bij omstreeks -35 C traden tijdens vermoeien geen

partile en/of complete breuken op. Proefplaat lB werd na 12.700

wisse-lingen bij -30°C statisch kapotgetrokken, waarbij breuk ontstond na een flinke plastische deformatie, (fig. 16 en tabel II).

Van het gerepareerde proefstuk l'B werden eerst de kerven, die alle een

grote piastische deformatie hadden ondergaan (zie proefstuk lp),, weer "scherp" gemaakt door vermoeiing. Na 2500 wisselingen waren de kerven

10 20 mm gegroeid, waarna het proefstuk bij -30 C weer statisch

kapot-getrokken werd. Ook het resultaat hiervan was alleszins bevredigend, (fig. l7a en b).

Sainenvattend kan gesteld Worden da.t voor de 46 mm dikke oneg1oeide plaat böven -5°C geen gevaar voor laagspanningsbreuken bestaat. Dit wordt

ook bevestigd door fig. 18, waar de resultaten op een meer gebruikelijke

manier in beeld zijn gebracht..

Mits de overgangszone van de E.S.-las in de naaste omgeving van de

(10)

Aangezien de punten betrekking hhben op. .versch-i-iiende-kerfgroöften,s --

-deze preenttîmIider verantwoord dan die van fig. 12a. Niettemin komt de conclusie,dat boyen -5°C geen gevaar voor iaagspanningsbreuken bestaat,

duidelìjk tot uiting. Laàgsariningsbreuken in de gebr«ikelijke zin zijn

trouwens nigt voorgekomen, maar de resultaten, gevonden bij temperaturen

lager dan -5 C, kunnen er toch wel toe worden gerekend.

In vergelijking met de 34 mm .G.-ge1aste proefplaat, (zie /1/), blijkt

de overgangstemperatuur van de (oneg1oeide) 46 mm E.S.-gelaste plaat zeker 10°C siechter tezijn.

Bij de gegloeide plaat ontstonden zeifs bij -35 C geen laagspannings- of partiale breuken. De gloeibehandeling op 750°C bewerkstelligt dus ten

minste een verschuiving van -30 C in overgangstemperatuur. V In fig. 19 is het verband tussen r en de plastic constraint factor (p.c.f.) voor alle kerven en scheuren van d ongegloeide proefplaat voor de diverse

proefcondities in beeld gebracht. (Voor de gebruikte berekeningsmethode zie /1/).

1-let vertoonde beeld is ongeveer gelijk aan dat wat is verkregen uit de proeven met de 3l1- mm E.G.-gelaste proefpiaat. Ook uit fig. 19 bijkt dat

al bij r 1/3 t, (t plaatdikte), de plastic constraint geen rol meer

speelt. Voor het in dit rapport behandelde onderzoek is van belang, dat de conciusie dat -5°C de onderste grens van het veilige ten1peratuursgebied is, ook door fig. 19 bevestigd wordt.

Tenslotte is het de rnoeite van het v±me1den waard, dattde aanwezigheid

van kerf "C", die v66r bet E.S.- en 0.P.-lassen was aangebracht en die gezien kan worden als een kunstmatige lasfout, geen inì1oed op bet proef-resultaat heeft gehad.

5. Conclusies.

E.S.-lassen van 46 mm plaat van genormaliseerd St. 52 + Nb resulteert

in een "veilige temperatuur" van -5 C voor de warmte-benvloede zone

Deze temperatuur is 10°C hoger dan die, gevonden voor E.G.-gelaste. 34 mm dikke proefstukken. Het verschil zal hoofdzakelijk aan de grotere warmtetoevoer als gevolg van de grotere pla.atdikte (46 mm) moeten

wor-den toegeschreven.

Bij de temperatuur van -5°C zijn de laagste kerfslagwaarden in de

wrmte-be!nvloede zone gelijk aan i kgm/cm2. Voor de betrokken plaats

wor.dt 3,5 kgm/cm2 pas gevonden hij temperaturen hoger dan 30°C.

4 _{De resultaten van statische buigproeven zijn aanzieniijk gunstige.r dan}

die van de trekvgrmoeiingsproeven met de grote gelaste proefplaten. (Verschil ca. 140 C).

De resultaten van vermoeiingsbuigproeven correspondeerden beter met die van de grote plaatproeven, maar alleen voor wat betreft het

ont-staan van kleine (parti1e) brosse breukjes.

5. Ontlaat-gloeien op 750°C bracht een verschuiving van de "veilige"

temperatuur van tenminste 25V C teweeg.

Deze tendens is ook geconstateerdbij verrnoeiingsbuigproeven met

homogeenplaatmateriaal, gegloeid op 1300 C en vervolgens ontlaten

op 750 C.

(11)

Literatuur.

/1/ J.J.W. Nibbering & A.W. Lalleman:

"De sterkte van elektrogas-gelaste, 34 mm dikke platen van St. 52 Nb.. Deel I: Vermoeiingsproeven bij verlaagde temperatuur".

S.S.L.-rapport nr,. 1143, dec. 1969; 11W-doc. TC-9l0--3-70.

/2/ J.J.W. Nibbering & A.W. Lalleman:

"Low cycle fatigue problems in shipbuilding; crack propagation

in coarse-grained zones of thick plates".

Paper 16 - Proceedings Conference on Fatigue of Welded Structures,

Brighton, juli 1970; 11W-doc,. TC 'XIII-4-71. /3/ E. Malinovska, A. Bendis, I. Hrivnak:

"Weldability of very thick steel sections using E.S.-welding". Res. Rep. V.U.Z.. Bratislava, 1965.

/4/ I. Hrivnak:

"Material problems associated with the weldability of low carbon, low alloy steels".

11W-doc. XII-359-66.

/5/ C.C. Woodley g F.M. Burdekin:

"Wide plate tests on two E.S.-welded steels". Br. Welding Journal, juni 1966.

De overgang van plane strainnaar plane stress lag bij r 1/3 t;

dit stemt overeen met wat eerder voor de 34 mm platen was geconstateerd.

Alle vermoeiingsbreuken en brosse breuken liepen evenwijdig aán de dwarslassen; de residuele spanningen in proefstuk lA konden op de

richting van de scheuren blijkbaar geen invloed uitoefenen.

Ook dit klopt met wat in /1/ was gesigrialeerd, aismede met wat in /5/ door Wood'ley en Burdekin was gerapporteerd.

(12)

TAEL I.

Resultaten van de statische trekproeven en vermoeiingsproeven bij lage temperatuur (St. 52-Tb, 46 mm dik).

't

o CD H, r-t-LI) H, O O Dth O o r-t-CD CD

'tn

_--0

OJO CD'l ç-f r-t--. t:r DCD

'l

.H, O .

Or-FZ

'-hO rfCD (D CD

l-f

0. CD O H,H(D L-L'l CD

-H

t-t-,

'-.

0.10

br*

'lCD (Od

_'t

. r-t-c Q CD lCD -t,r4

ar-f

00

o OQ o, (D

(D.

CD o b o' (Dr-f

lH.

CD't 'c CD b

j

(0'< '-1 (D CD

't

0 -t-, . Opmerkingen

U)'l

0'l

't-

C)(-- (n < ' H,

tOi

H.

'I

CD

0-.

CD O o O g OgCD (DO

l'-0

CDOO Cn CD Cfl H, O s-(t) H, CD O (I) CD 'l, 0. (D Ç) o H,f-. la 1/3 N 30 4900

46

-14 26,0 0,091 Ò,053 3,5 1,15 Proefplaat lA is na 490

lb 6/4 N. 30 " 37,7 -14 26,0 0,010 0,056 3,9 1,15 wisselingen tijdens verinoeien gebroken over kerf lFl.

1F1 i N + W 30 " 120,0 -16 30,5 0,3'40 0,215 17,5 .1 De breuk-initiatie. gebeurde

lA 1F2 3 N + W 30 34,6 -16 25,0 0,095 0,057 4,4 1,0 inde O.P.-las. De andeié

zijde van de kerf was

afge-id 1/3 N 30 " 48,4 -17 25,0

0,130

0,083

6,7 1,0 boord.

le s/s N 30 " 35,5 -14 25,0 0,090 0,044 2,7 1,28

-1G plaa-t N 30 " 32,0 -15 25,0 0,085 0,053 . 3,5 1,11

l.'a

1/3 N

34,6 4250 L4.,Q -15 25,0 0,110 0,052 3,0 1,35 Proefplaat l'A is na 4259

i'b 6/4 N 37,7 4250

4,4

-15 25,0

0120

0,062 4 0

'

1,22 wisselingen tijdetis vermoelen gebroken over kerf I e.

l'A l'F2 3 N + W 34,6 4250 . '4Ó,9 -15 25,0 0,095 0,041 2,0 1,54 -i'd 1/3 N '48,4 4250 62,9 -15 26,0 0,160 0,091 . 6,5 1,11 'o s/s N 35,5 4250 110,0 -14 29,0 0,281 0,144 9 1,24 1'G plaat N 32,0 4250 39,5 -13 25,0 0,10 0,05 3 1,29 L l"a 1/3 N 45,0. 2250 65,0 - 6 27 0,16 0,071 4,0

14

l"b 5/4 N 147,4 ₂₂₅₀ 50,0 6 26 0,14 0,088 7,0 1,0 i"A l"F2 3 N -t- W '40,9 2250 l-L4,0 - 6 26 - 0,13 0,080 i3O 1,0 l"d l"G 1/3 N plaat N -62,9 39,5 2250 2250 65,0

410

- 6 - 6 27 26 0,17 0,11 . 0,092 0,062 7,5 '4,5 1,1.5 1,12 -,

(13)

-TABEL I. (Vervoig).

Resultaten van de statische trekproeven _{en vermoeiingsproeven bij lage temperatuur (St.}

52-Nb, 146 mm dik). O (D '-h w (D Hi O (Dtfl O O '-j

Hr-t

Pi

0I)

HO

PiO Pi'-j r-1r-F (1) H b (D(D

-"Hi

H <

OrfZ

-hO

_rfpj

(D Pi I-"

jr*

(1(D.

Ob

thI-(D

(D _'-h

-'.bH

brf-(D (D ti rF a (D (D '--hrl

00

O (D E (D (D b o, (Dc-t-(D (D< '-j (D (D o (D Cn'-j

O'-

d M ÇLJ. '-( Q< E CD. Opmerkingen O Hi DCD Pi O '1 !-" O (n (D (n Pi O

'-(D (1 (D E (D (D _'- E E_E E_E (D Ç) (D Hi Hi (J) (D O Li. '-j .

ltta

1/3 N 65 statische. trekproef

-6

'45 0,70 0,63 60 l"b . 6/4 N 50 - 6 45 0,76 0,73. 80 1 Proefplaat 1"A is na 2250 1"A í"F2 3 N + W 1414 "

-

₆

_39,0

0,37

_0,33

'+3 1

_kef1"a

1"d 1/3 N 65 " _{- 5,0} _145,0 _0,66 _0,62 ₅₈ ₁ _{genitieerd aan een zijde van}

(14)

TAL II.

Résultaten van de statische trekproeven en vermoeiingsproeven bu lage temperatuur (St. 52 Nb, Lt6 mm dik), (gegloeid rnáterïaal 750°C) CD D h (D W O o 'Q 1

HrF

W

-O

øjo OJ

c.

(DO) oq'-i t-o '-t,Q ri-Dl CD Dl

obz

_,HCD LJ (D -h b

!(D

(D 'Q Q CD

'(D

Iii r+ 0g o CD (D b o, CDrf CD 'Q b j (Dt< (t) Opmerkingen 9

,.

t. 'Q

QN)

Dl ()LJ. (D W < (D O Og O (D Cn CDF-f W (D O U. la 1/3 N 30 12.i00 5'5 30 26,0 0,17 0,1 11,5 .1 lb 6/Lt N 3.0 " i -30 26,0 0,15 0,01 8,5 i iFl i N + w 30 " 40 -30 24,5 0,12 0,08 7,5 1 lB 1F2 3 N

t w

30 0 -30 .25,0 0,18 0,114 16 .1 ld 1/3 30 L1Lt -30 25,0 0,11 0,0.6 3,5 1,25 1g plaat 30 " -30 25,0

046

0,10 9 . i le s/s 30 46 -30 25,

0l2

0,07 Lt5 1,15 la 1/3 N 55 statisch trekproef 5 -32 > c. vi 2,5 2,14 -. l Poefplaat iB is na l2.700 wisse1ïgen statisch

kapot.-lb 6/4 N 51 51 -32 " 2,2 2,1 - i getrokken. Breuk bij kerf id.

1F1. i N t W 40 " 40 . 33 38 0,33 0,3 33 1 lB 1F2 N + W 50 " -33 38 0,73 0,7 _:90 id 1/3 44 " -33 38 0,66 0,63 84 1 1g

plat

55 U 55. 32 > 2,65 2,55 - i le s/s 46 " 46. 30 40 0,85 0,83 1001 1 ..

(15)

TABEL II. (Vervo.Lg).

Resultaten van de statische trekproeven en vernioeiingsproeven bij lage temperatuur (St. 52 Mb, -#6 mm dik), (gegloeid materiai 750 C) ' 0 (O '-h C!) (D '-h (DU) 0 0 0 ' Hr-F 0) O)

-0

Q)0 Q) n) b (D(D Oq .

Or-FZ

H,0

(I) (Ii

F-QJ

OO

H,H(D LJ. (D '-h

H.tJF-U)rf

(D (D Z Q (D (D '-ti&i-Ç)-F

00

Qt o, (D5 (D r-F (1) t7 o, (DrF

'IH

(D b

'i

(D< (I) (i) d Ç) r-F Q ÇI)

Q(DrF

(1(D r-F

.0

0-r*(D

0(0

. . ₀ Z.' Cfl oq M

0Z.

ZM QLJ.

(i) < -f QJ '1 f. t _Q)

(i

_(D Opmerkingen (DO Q (Db.'thI-

'li

C!) th U) (D O Li. '1 l'a 1/3 N 55 2500 76 -28 3L# 0,38 0,33 38 1 l'b 6/' N 51 " 72 -28 3(4 _0,36 _0,31 ₃₆ ₁ Î'B l'Fi i N + W (40 (45 -28 30 0,19 0,155 16 1 l'F2 3 N W 50 U 65 -28 30 0,19 0,11 7,5 1,2 l'g plaat 55 " 75 -28 Sb 0,30 0,214 2.3 1 V l'e s/s 46 " 5'-i -28 30 0,21 0,163 15,5 1 l'a 1/3 N 76 statische trekproef 76 -30 ovi 2,0

-1,9 - 1 Proefplaat l'E is na 2500 wisse-lingen statisch kapotgetrokken. l'b 6/14 N 72 -" 72 -30 35 2,0 1,9 - 1 Breuk bij kerf l'F2.

l'Fi i N + W (45 " Li.5 -30 35 0,26 0,224 21,5 1

l'B 1'F2

3 N +W

65 " -30 35 -

bLL

0,14 142,0 1

i'g plaat 75 " 75 r-30

> 0v 1,25 1,15 - 1

(16)

TABEL III.

Samenvatting parti1e breuken.

'i

(DCI) ciD)

b'c 0bZ

tr

trrl-

Q

Oqo,

tJ o, b

'-1 (D 0

t-0

D(D

-ti.

'1(D

rD (D (D

ørF

(1)'< o 'i 0

3J0OQ

(D (DCD (D CD

'1}-.

'1 0 (D '-h

d'1

PJ1 (-.F-j

(DpJ

I-t

Ç'ti

'-hr-F (t) (Dd (D '-h

I-r1

c-Fr-f-

1H I-.Z()J

_0r-F c-F '-h CI)

i

1)

00

CD (D. (D c-f- O PJ < (1 c-F O c-F O

c-FIt) (D

.-

ti

tii'

0I-

'10

D)'1

oqi

ro'o,

DJFJ ()-J. (I) <

F--th

«hOOJ '1'1

(D W 9 3 ₃

'1' OrFF--

I-..0'-'

(D (D '1 ₃ 9 O 0g Qq()) Q

(D w

(1 (D O o CDb '-liH-_Li. '-h

f)

Cñ '1

O'1b

r+f-.

.LJ.

(I) (D '1 (Dc-f '1 '1 0 O (D lA ÎF1 i Ni-W 30 0 42 - '4°C '4,3 0,015 0,009 '4,5 ti

_"

'42 0 83 - 4°C 22,0 0,105 0,061 5,0 1 id 1/3 N 30 1650 38 -16°C 24,0 0,090 0,055 5,0 1 l'A l'e s/s '40 2670 58 -'4°C 26,0 0,100 0,052 3,0 1,32 " s/s 60 3000 95 -14°C 27,0 0,155 0,08 5,5 1,18 i"A i"a 1/3 46 900 63 - 5°C 28,0 0,11 0,05 3,0 1,37

(17)

TABEL IV.

Gegevens vermoeiingsbuigproeven met St. 52-Nb, '46 mm dik.

r+t

CD

g

-Ö

D

<J

. DC

<<<-Or-Ö<

øjZ

«

g

(D rt

g

(D g (D rF g (D (D 9 (D Ö Qj (D }-. rF 3J (D

I(D

-Materaa1 in

Al

+20 2-.5 4.024.0

93.0 2 x10 1.3lXl0 1.4 2.lxlO.7 _2.2 3.9xl0 leverings-t oes leverings-t and A2 +20 2-10.4 4.0-20.0 74.0 2.3xl0 2.l5x10 1.0 1.5xl0 2.2 .5x10 A3 -20 2-12.5 4.0-24.0 93.0 6 îo3 l.58x105 2.0 3.4x1011 A14 -20 2-10.4 14.0-20.0 4.0 4.5x10 2.94xl0 1.3

2.6lC

2.8

l.8x1010

Gegloeid Bl +20 2-12.5 4.0-24.0 93.0 l.7xl0' -

i.iiiû5

1.6

9.0x108

2.3

2.8x109

op 750 C B2 +20 2-10.4 4.0-20.0 74.0 2.5xl0 2.20x10 1.3

3.8x107

3.2

3.8x10h1

B3 -20 2-12.5 4.0-24.0 93.0 4.Qxi0 l.22xl0 1.5

1.2x10"

B4 -20 2-10.4 4.0-20.0

740

4.0x10 2.51X105 1.3

2.5x107

3.2 3.7x10.h1 Gegloeid Cl +20 2-12.5 4.0-24.0 92.0 l.8X10'4 1.15x10 1.14 2.5x10 3.2 4.0X10h1 op 1100 C C2 +20 2-10.4 4.0-20.0 74.0 3.3x1O' 2.09x105 1.3

3.9xjQ7

3.2

4.0x10h1

C3 -20 2-12.5 4.0-24.0 93.0 l.8>40' 1.76x10 1.8 2.14x108 3.8 l.4x1012 C' -20 2-10.4 4.0-20.0 74.0 3.7xlOL* 2.79xIO 1.7

4.7x108

4.4 1.2xl0 Geg1oei Dl +20 2-12.5 4.0-24.0 93.0

2.5l0

19(0.75) l.58>10 2.3

2.4x109

5.9

9.510

op 1300 C D2 +20 2-10.4 4.0-20.0 74.0 4.3x10 24(0.95) 2.87x105 2.3 2.4x10 4.5

9.410

D3 -2C 2-12.5 4.0-214.0 93.0 2.5x10'4 9(0.35) 1.49x10 4.0

6.8l013

D4 -20

21O.4

.O-20.0. 74.0 5.9xl0 19(0.75) 3.l9x10 3.4

(18)

1.110-TABEJ IV. (Vervolg).

Gegevens vermoeiingsbuigproever. met St. 52-Nb,

15 mm dik.

Noot: De waarden van C, gegeven in deze tabel, zijn gebaseerd op genieten in mm/wisseling en K in kg/mm2 /mm;

loo

kg/mth «thni 981 N/mm2 v'mtn 28.2.5 ksi

dN

- D)

DOH.O

H<Pi

<<H

Qi<

(J- . O O

0 W (D (D Q(J. (t, r-t-O H 1 < e-J. çt- û H1

H

(I O'0' DiU) O' (1) (D (D O\'j U) (1) II

'i

tJ .0 0 Cl :1 CD (DO CD(1) I r-t-O CDi-U)H. Hat- ()] .

.LJ.

. (D U) (1) U) (D t-j (t,'-j (J) 'lCD DD)CI)

CDtJOF-

(J0

(D Q WO

W WO

r-t-

Di<

H (J

)!)HCì

r-FPJU) WE--S r-t- .1+ r-f

r-t-ç: r-t-H. U)

.F-r-fU)

H.-i-t-

Or't-O<

Ö(D CD CD CD CD

OU) U)CDCD CDCDWH WcJ)U)Di

QQ r-f-W Wr+(DU) (DOQ r+ r-F r-l-

rl-U) ri) <r-l-W

WjD)

(DjÇ

Or-f- Di. Pl Di Cli

o r-F DiW (iPJ(D . 0 0 U) t:li U)

U)Opj

ChU) CD H Q)U) (t, r+ -. U) U)

O<U)

Cli (D H. lDJQQ '0 U) U)

0U)

QQ CDCDOQ U)

"CDI

Gegloeid El +20

2-12.5 4.02.O

93.0

7.OlO

i.0x05

1.5

1.6x107

5.6

5.7xl016

Op - 3.02X105

2.6xl08

.Ò

7x1O13

en vervolgens E2 +20 2-iO. -.O-2O.0 .

7.0

3.5xlO 1.8

750°C E3 -20 2-12.5 .0-2L.O 93.0 2.LP<lO l.L6YlO5 1.7

5.0X108

.O 7.LP(1O13

2O 2-1Q.4 .O-2O.0

7.O

3.Oxl0 2.63x105

Gegloeid Fl +20

212.5 .O-2.0

93.0 3.OxlO

l.31l0

2.1

6.8lO

op 1300 C

F2 +20 2-1O. L.0-2O.0

7LQ

3.5x1O 2.25Xl05 l. l.8x1O 2.1 6.1X10

en vervolgens - .

-750°C F3 -20 2-12.5 L.0-2L4.0 93.0 2.0xl0L 15(0.59) l.20x10 2.5 l.1x10

-20 2-i0. .0-20.0

7.0 3.5l0

3.10x105.

HAZ van

1E2-L1 20 2-12.5

.O-2.0

93.0. 1.0xi0

1.6xl05

ES-las

1E2-2

+20 2-i0. 0-20.0

7.0

3.2x10 6.50x105

1E2-L3 -20 2-12.5

0-2.0

.

1E2-L9 -20 -i0.

.O20.0

(19)

VERMOEIINGSPROEFSTUI<KEN DII< HOnN,. MET ELECTROSLAXIAS VOOR LAS 0000 ® EN®.

I IA EN IB 2 LAS® ONDES POEDERDEK. PROEFOTUK IB NA HOT LASSEN 005LOEID OP 7R0'C

-LASVOLDORDE EERST® EÑ ® HIERRA WORDEN DE NERVEN -C-, -FI- EN

-F2-AANGEBRACHT EN VERVOLDENS WORDEN 5E LASSEN EN IN

DEZE VOLGORDE GELOSO.

I Ej k.rI-b- . 0k.rf- 2- - _P.,taV kart-o-jioo 1900 300 A-A

L.,..A

DETAIL KERF -c-_2R0

,

550

ti

PIEKTEMP

RAN TIP NERF

LEOOEN

DETAIL KERE -Fl- EN

-F2-FIG.1 PROEFSTUKKEN BEPROEFD

IN DELFT.

(VERMOEIINGS- EN TREKPROEVEN BU LAGE TEMPERATUUR)

Atmatingan in mm van mast A 9

Kart -la- 3 1 Kart -lb- 6 4 Kart -ld- 3 1 PROEFSTUK. lA EN TB Kart -la- O O Kart -1F1- 1 1 Kart -1F2-Kart -1g- -

-DETAIL KERF -a- EN-d-DETAIL KERF

(20)

28

24

+ 9mm

-De bi) de curven vermelde

1 _{afetanden iv mm ziJn die}

._._ van dekerf toy, de cmeltllJn ...Jder Lao

r

-I I I I o -80 -70 -60 -50 -40 -30 BEPROEVINGSTEMPERATUUR'(°C)'I"

- j

FIG:2 KERFSLAGWAARDEN VAN DE WARMTE- BEINVLOEDE ZONE VAN ST.52-Nb. (46mm DIK) EN VAN DE E.S.- LAS. NIET GEGLOEID MATERIAAL.

-20 -10 o +10 .20. .30

'r

(21)

32 28 24

a-4

I

o

4'

«n'-

_/.

-

/

i

--

.-'s'?'

/

.->.

/

,

/

-

_i

/

_,

.

,

/

ç.,,

/

De bi) de curven vermeLde

--

al standen in mm zijn die

van de kerl toy. de smetttijn

_J der Las.

o

-80 -70 -60 -50 -4O BEPROEVINGSTEMPERATIjUR (t)

FIG. 3 KERFSLAGWAARDEN VAN DE WARMTE- BEINVLOEDE ZONE VAN ST. 52-Nb (46mm DIK) EN VAN DE ES. - LAS. MATERIAAL GEGLOEID OP 750 t.

-30 -20 -10 0 .10 .20 .30

f

16

12

(22)

28 24 20 16 12 L) X

u

/

.-...-I

i

I

De biJ de curven vermelde afetenden in mm zlJn die .._. van de ter! toy, de smelttljn

der tas.

I I

o

-80 -70 -60 -50 -40

BEPROEVINGSTEMPERATUUR (°C)

FIG. 4 KERFSLAGWAARDEN VAN DE WARMTE - BEINVLOEDE ZONE VAN ST. 52-Nb. (46mm 01k) EN VAN DE E.S.- LAS. MATERIAAL GEGLOEID OP 910 °C.

(23)

223r

98 210 96 200 94 190 92 181 90

1631

86 Gegtoeld op ST.52+Nb. ; ES.geLast Ptaatdikte : 46mm In geLaste toestand V"nlet gegtoeid

1721

88

A A

'â,b1

-

4 I

.

I I u,

z

Z, -J I-w i I 10 8 6 4 2 0 -

..----mm 'mm

2 Posities meetpunten pLaat. 34 1

---. .

---L.U.V. Uul% LC E.S.Las Ptaat

FIG.5

RESULTATEN VAN HARDHEIDSMETINGEN OP GELASTE

PLAAT EN GEGLOEID MATERIAAL,(750°C EN 925°C).

84 82 80

7876

-I

74-72

i

I i

i

I 4 6 8 10 12 14 16 155 148 142 137 132 128 1241...

(24)

0.12 OE10 0.08 0.06 0.04 6 o 0.02 u 0.12 0.10 ¶0.08 10.06 E E 004 .002 K.r h.U. 6nn. ,.n.ttIijn - P.tkk.n nut g.tI..ld o -70 -60 -50 -40 -30 -20 Beproevngsternperatuur (°C )-FIG.6a O -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 Beproevingstemperatuur (°C)--10 0 +10 .20 +30 0 .10 .20 +30 * 008 0.06 E 0.04 E 002 u 012 0.1ö 0.12 0.10 ¶ 0.08 j 0.06 E 0.04 0.02 np mdtII np lnnn nn nnntLIjn P.t,tkk nI.t'g.glo.Id O -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 +10 BeproevIngtemperatuur (°C) FIG. Knnf np tn,m n.n nn.LtIIJn Pintkk nid o -70 -60 -50 -40 -30 -20 Beproevingsternperatuur (°C) +20 +30 -10 0 +10 +20 +30 FIG. FIG.

FIG..6 VALPLAATPROEVEN (NIBLINK) WARMTEBEINVLOEDE ZONE ; ST.52.Nb.; DIK :46mm; NIET GEGLOEID.

C.O.D. (CRACK OPENING DISPLACEMENT) IS DE BL'JVENDE VERVORMING T.RV DE.

KERFVOET NA DE LAATSTE KLAP WAÀRB'J .HET PROEFSTUK NOG IN TACT

(25)

0.12 0.10 0.08 006 0.04 0.02 -50 FIG.7a 0.12 0.10 P08 j0 0.06 E E 0.04 Q o 0.02 C-) FIG.7C

PorC tOo op Pmo, ,on m.ttIjn

ProotI,kkon popLoold op IPO C

-40 -30 -20 -10 o -50 -40 -30 -20 -10 0 Beproevngstemperatuur () O +10 +20 Beproevingstemperatuur (°C) + 30

PorC op 3mo, von on.oLtLLJn

- Pro.fotvkkon popinoid op 75OC

0.12 0.10 OE08 0.06 E 0.04 E 002 o u 0.12 0.10 0.08 0.06, E 0.04 E 0.02 C-)

K.rv.n op ofl,.Lt(ijn vo, op Q,Sn,n, nor' oomttlijn Proelotvkk.n p.gIó.Id.op 7S0°C

0

-50 -40 -30 -20 -10 0

Beproevìngstemperatuur (°C)

+10 +20 +30

PorC op 5nrm von LnoLtLljn

Ppo.ftokk.n 'ç.plo.Id op 75pO

o

-50 -40 -30 -20 -10 0 +10 +20 +30

Beproevingstemperatuur (°C)

FIG.

FIG. 7 _{VALPLAATPROEVEN (NIBLINK) WARMTEBEINVLOEDE ZONE; GEGLOEID:750 t}

(26)

0.12 0.10 0.08 0.06 E 0.02

K. op 3oon non nndtti Pnn.fotokk.opoqto.id op 950OC

o

-70 -60 -50 -40 -30 -20

Beproevingstemperatuur

(°C)-FIG. S

FIG. 8 VALPLAÂTPROEVEN (NIBLINK) WARMTEBEINVLOEDE ZONE; GEGLOEID:950t

-10 0 +10 +20 +30

K.,o.n op om.ltIijn on op 1mo, non onmLtlIJn

-. P000i.lokk.nçepLn.id op 950OC

0.12 0.12

Pori In loo op Snrrn von nr.ItLiJn

- Prn.fotnkk.n goolooldoni50 OC

0.10 0.10 OE 0.08] a06 06 E 0.04 o o 0.02

o.

.

E E 0.04 002. (-I O

II

I o -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 +10 +20 +30 -70 -60 -50 -40 -30 L20 -10 0 +10 +20 +30 Beproevingstemperatuur (CC) Beproevingstemperatuur (CC) FIG. 8a FIG.8b

(27)

4

E E 0.12, 0.10 0.08 O

-40

-30

-20

-10 0 +10 Kerf op smelttijn

-

GegLo&d: 750°C

tOED

ST.52 +Nb.

-

EG. getast Ptaatdikte: 34mm +20 -40 -30

-20

-10 O +10 +20 0.12 0.10 0.08

06

0.04 0.02 O

/T

Kerf op smettLlJn GegLoeld: 625°C C St52+Nb E.G. getast. Ptaatdikte: 34mm oc, s o

/

Beproevungstemperatuur (°C) Beproevingstemperatúur (°C)

FIG.91& _{GEGLOEID OP 625 °C EN NIET-GEGLOEID.} FIG.9B _{GEGLOEID OP 750 °C}

(28)

35' 30 25 52 50 45 .40 35 30' 25 E 20 DI C

c -15

C

a

'JI DI 10

-I

c5

E o

z0

20

4

15 lOE a' C C

J5

o

/

/0

/

,0

Breuk

325 STA1ISCHE BUIGPROEF

St52Nb.; Dik:46mm

e

f Bepr. temperatuur: -50 t

o - -

Bepr. temperatuur: -25°C

Breuk

0.04 0.08 0.12 016

C0.D(mm)

FIG.iO

RESULTATEN VAN STATISCHE BUIGPROEVEN OP

GELASTE PLATEN VOORZIEN VAN EEN KERF

OP DE SMELTL'JN.

(29)

74 72 70 68 66 64 62 60 58 56 54 52 50 48 46 44 42 40 38 36 34 32 30 28 26 24 22, 20 18 03 16 E 14 E

3

12 10

o

E 6 4

PROEFPLAAT. SA BEL. TEMP

HIERNA VERMOEID BU -15 EN

4651 0

,, 15/505 (on. NA n-4900 BREUI(

405 t -10°C

t -15°C 1 1!JDENS VERMOEIEN.

PROEFPLAAT SA Bi -15°C BELASI TOT 505ton, HIERNA VERMOEID 15/505to., EN t. _l5nC. NA n-4250 BREUI( T'JDENS

-

VERMOEIEN.

-

1(N*W) 120 6/4

-

o!____n__ 1/3 41,s -. 5/3 49 o Ç 0/0110 0/0

uJ

35. 32 1/3 35 1/3 ST52 .Nb. E.S-ØELAST DIR: 46.n,m PROEFPLAAT lA (n-4900) Io - IA (n.4250) SEEN Ç BREUK + - fA (n-2250) 1!

ox

COMPLETE BREUI( C.IFERS BU PUNTEN AFSTAND 101 SMELTL'JN EN TOTALE SCHEUROROOTTE. 3(N.Wi' 1/3 614 53 82 PLAAT 44 PIA AT Il rA (BREUKPROEF I I I I I I I I I I I I I 2 o -18 -17 -16 -15 -14 -13 -12 -11 -10 BEPROEVINGSTEMPERATUUR (t)

-8

-7

-6 -5

-

-3 -2

FIG.11A _{GESCHIEbENIS VAN DE NIET GEGLOEIDE PROEFPLAAT. (DE EERSTE}

BELASTING-STAPPEN B'J Ot, -iot Z'JN WEGGELATEN, ZIE HIERVOOR DE TOELICHTING.)

6/4

53

1/3

PROEFPLAAT 1"A BU -5°C BELAST lUT SOSton, HIERNA YERMOEID 65

15/SOStnn EN t.-5t- NA n.2250 STATISCH OETR060EN BU t. -5°C, BREUKBELASTPIO 700toft

(30)

100 80

60

Ò

₄₀

Ö

u

E

0

₂₀ PLAAT 75 PROEFPLAAT lB

BEL. TEMP 1 HIERNA VERMOEID B'J -25°C

430t 0% L EN 15/47Oton TOT n5400 470t -20°C

(

S'i n5400 TOT n12700; BEL:

470 t -25°C J 15/470 ton EN TEMP: -30°C

HIERNA STATISCH GETROKKEN

S'i -30°C,BREUK BU 740 ton.

PROEFPLAAT. 1'B

BU -30°C BELAST TOT SSOton, HIERNA VERMOEID

BU -30°C EN 15/55Oton.

-NA n=2500 STATISCH GETROKKEN BU -30%;

BREUK BU 650 ton. St52 + Nb.; E.S.-getast. DIK:d6mm. Gegtoeld op 750°C I PROEFPLAAT lB (n12700) GEEN < BREUK I O l'B (n2500) COMPLETE BREUK C'JFERS B'J PUNTEN:

AFSTAND TOT SMELTL'JN EN TOTALE SCHEUROROOTTE.

-26

PLAAT 6/4 1/3 1/3 , 6/4 51 55 72 72 O 34

-33

-32

-31

-30

-29

-28

-27

Beproevingstemperatuur (°C)

FIG.11B

_{GESCHIEDENIS VAN DE GEGLOEIDE. PROEFPLAAT (750 °C)}

(DE EERSTE BELASTINOSTAPPEN. BY 0°C a40°C Z'JN WEOGELATEN1

ZIE HIERVOOR DE TOELICHTING.)

230 220 200 180 160 140 120

(31)

80

70

60

50

40

35

30

25

20

18 16 14 12 10 ST.52+Nb. E.S.getast ONGEGLOEID PLAATDIKTE: 16mm

So

'y,

COMPLETE BREUK

PARTIELE BREUK PROEFPLAAT lA

©

l'A - fA 1/3 63

I

6/4 6/4

©

47 38 3(N+W A .1/3 35 15 4

4

3(N+W)6 3 41 l/3A 48ò PARTIELE BREUKEN P LA AT 40

-18

-17

-16

-15

-14

-13

-12

-11

-10

-9

-8

-7

BEPROEVINGSTEMPERATUUR (et)

6/4 50 1/3 65

,

/

,

/

CUFERS BU PUNTEN AFSTAND TOT SMELTLUN EN

TOTALE SCHEURGROOTTE. 41

,

,ç

/

1(N+W)

(BREUK T'JDENS VERMOEIEN)

/

0/0

/

0

110(BREUK T'JDENS VERMOEIEN)

PLAAT 1/3 6/4 50 A3(N+W)

+14

13

FIG.12A

_{VERVORMINGEN VAN DE SCHEURTIPPEN OP HET MOMENT VAN}

BREUK, ALS FUNChE VAN DE TEMPERATUUR. (ONGEGLOEID)

E E

2-

q-o

d

o-

1-0.5

O i i I i i I I I I i i PROEFPLAAT lA (n1900) GEEN BREUK O

+

" " l'A fA (n..4250} (n2250) STAT.TREKPROEF NA VERF4OEIEN J

1/3$

65

,

X l'A (BREUKPROEF)

,

(32)

2.7

2.6

2.5

2.4

2.3 2.2 2.1

2.0

1.9 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1

to

0.9 0.8 0.7 Ô.6 0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

LAAT

55

j3(

N+W) l/3 6/4 76 72 PLAAT 0/0 46

o

i ( N+W) 40

-

1N+W) 45 ST.52 +Nb. ; E.S.ge(ast. OEGLOEID OP 750°C. PLAATDIKTE :46mm. r PR3EFPLAAT iB (n.. 12700) GEEN < BREUK tO l'B (n.. 2500) COMPLETE BREUK C!JFERS B'J PUNTEN: AFSTAND TOT SMELTLJN EN

TOTALE SCHEURGROOTTE.

-34 -33

-32

-31

-30 -29 -28

-27

-26 -25 -24

BEPROEVINGSTEMPERATUUR (CC)

FIG.128 VERVORMINGEN VAN DE SCHEURTIPPEN OP HET

MOMENT VAN BREUK, ALS FUNCTIE VAN DE

TEMPEATUUR. (GEGLOEID OP 750°C)

(33)

-FIG. 13

_{GEDEELTE VAN HEr}

PROEFSTUK lA

(34)

.f$.th. IA N*W k.rI. IFS ;I(N.W)

M.t. .'I20mm B.p t.v04 -IS t ¿m (OOI4) 24 32 00 FIG.1IB 800 700 850 500 550 500 400 300 250 i lOO 5o FIGIIC 8 IO I 0I (0I4I4)

FI14 GEREGISTREERDE VERVORHING OP 0E HALVE MERFLENGTE VAN 0E KERF WAAR DE BREUK ONTSIOND IN DE PROEFPLATEN. IA. iA EN 1A

n

(35)

(36)

800 700 650 600 55OE 500 400 300

1

₂₀₀ C C C) C U) w -J

Nkerf.ld ; (1/3)

Totale scheur : 44mm

Bepr. temp.: 33 °C

c$m (0.01mm)

FIG.16

GEREGISTREERDE VERVORMING OP DE HALVE KERF-.

LENGTE VAN DE KERF WAAR DE BREUK ONTSTOND

IN DE PROEFPLAAT lB.

56 64 72

40

(37)

600 750 700 650 550 500 100 300 f200 -C loo o Kerf. 1FZ 3(N+W) Totale scheur: 55mm Bepr. temp I I I -I I I I 16 24 32- 40 ¿8 56 61 72 80 800 700 650 600 550 500 450 loo 350 300 250 200 f!150 loo o FIG

FIG.17 GEREGISTREERDE VERVORMING OP DE HALVE KERFLENGTE VAN DE KERF WAAR DE BREUK ONTSTOND IN DE PROEFPLAAT 1B.

Kerl. l'F2 3(N+W):-Totale scheur: 66mm 8epr. temp.: -30t 3m (001mm) a 50 o o B 15 24 32 40 48

(38)

.46 45 4'. 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 -18 t/3(NW) LAAOSR BREUK

120

o/o .LPLAAT PLMTT .0 40 6/4W 32 1 48 3(N+W)1 If!611

ill

I 1/3 6h1y: H006SPJ BREUK 3 (N.W) 41 65 W 3(N,W) PLAAT 44 .41 tPLAAT ST.52 *Nb. ESpiad ONGEOLOEID ;PLAATO1KTE :40mm o GEEN f PROEFPLAAT BREUK +

*

lA (n490O) IA (n1250) 1A (i2250) A (BREUK-PROEF)

ox

y

COMPLETE BREUK CJFERS BU PUNTEN: AFSTAND TOT SMELTI!JN EN

TOTALE SCHEUROROOTTE.

I

I I

-17 -16 -15 -14 -13 -12 -11

BEPROEVINGSTEMPERATUUR (°C)

FIG.18 NETTO BREUKSPANNING ALS FUNChE VAN DE TEMPERATUUR.

(39)

2.50 46 *65 40 36 60 IS3 *65 32 Xli IT' pci.. -St52.N; E.Sg.Iist Ong.g Pkaatdikt.: 46n'cc PROEFPLAAT lA OEEN.0 l'A BREUKL* 1A

'y,

COMPLETE BREUK RTIELE BREUK C'JFERS BU PUNTEN: TOTAIE SCHEUROROOTTE

III Ill

I I t I I I I I I I 0 1 2 3 4 5 75 10 12.5 15 20 25 30 35 40 45 50 ry (mm)

FIG.19 RELATIE TUSSEN PLASTIC CONSTRAINT FACTOR EN ry (ry 0.5 PLAST. ZONE)

.- û .66Is_._ 19_ S0;44 120 41 2.25 115 150 1.25

(40)

-ç-FIG.23 BUIGVERMOEIING VAN TWEE PROEFSTUKKEN IN DE

(41)

ti

F1624 BROSSE STAPPEN IN WARpg_

(42)

BENDING LOAD: 2- 12,5

_TON

MATERIAL: St 52-Nb.

THICKNESS: 46

mm.

+20 °C

D.'

1300 °C

\1 0

-20°C

F3

D.3 _1300°C

1300C

_ihr./750

F'IG.25 BROSSE STAPFEN IN NIET GELASTE

(43)

APPENDIX I.

Eigenschappen van het plaatmateriaal, opgegeven door Hoogovens:

Staalkwalitei-t: Si-Al rustig St. 52 met Niobium1 in nomaa1geg1oeide

toestand. (Normaalgioeitemperatuur 930 C). Chemische samenstelling %. C Mn Si P 5 - Al Cu Sn Ni Cz Mo Nb N 0,16 1,29 0,28 0,10 0,008 0,06 0,07 0,01 0,05 0,06 0,01 0,022 0,009 Mechanische eigenschaypen: Trekproeven: Trekrichting dwars Kerftaaiheid:

Charpy-V langsbeproeving (zie fig. 20)

0T35

kgm/cm2 -85°C

dwars " t,

_0T35

kgm/cm2 -50°C Charpy-V langsbeproeving (zie fig. 20) 0T50%

taai -52°C dwars " " " OT50c,

taal -31°C

Vloeigrens Treks-terkte Rek dp 5 Insnoering

(kN/cm2) (kN/cm2) % %

(44)

22

20

18

16

14 12 10

L

J:

18 16 14

o

8 Temperatuur (°C)

P10.20 CHARPYV KERFSLAGGEGEVENS

VAN HET PLAATMATERIAAL.

100

80

60

AA 4V ( o

20 Langs

---Dwars

E

/

V

I

¡

a

J

/

.#-j'

_/

_I

_/j"T

I

TI/I,

li

I

I,

/

iv

/4/

E = Energie

T =%Taai

0

60

40

20

0

20

(45)

APPENDIX II.

Gegevens over de E.S.-lassen.

Lasdraad type Bh6ler Nimo 1; 3 mm draad; 1% Ni, % M

Poeder Esab flux 10/50.

Voortloopsnelheid: 340 cm/h.

Stroomsterkte -675 A bij '46 Volt.

Vooropening 30 mm.

Chemische samensteiling E.S.-las:

C Mn Si P S Mo Ni

0,13 1,15 0,16 0,011 0,014 0,31 0,61

Meting van het temperatuursverloop in de warmte-benvloede zone

-

(H.A.z.) tijdens het Electroslak-lassen.

Voor het meten van het temperatuursverloop in de verschillende punten van de beînvloede zone met behuip van thermokoppeis werden 8 gaatjes op een onderlinge afstand van 15 mm geboord.

Er werden Pt-PtRb thermokoppels toegepast. Deze werden bevestigd in dubbel capillaire keramische pijpjes en afgedicht met asbest fiber. Voor deze 8 verschillende punten in de H.A.Z. werd een continu

tempe-ratuur/tijd-diagram verkregen, (fig. 21). De afstnden van de

meet-punten tot de smeltlijn werden vastgesteld na uitzagen en etsen van de gedeelten van de las en de plaat in bet verlengde van het thermo-koppel.

De verkregen resultaten tonen dat het opwarmen en afkoelen bij het electroslak-lassen zeer langzaam geschiedt.

De verblij:fsduur van bet materlaal boyen de aangegeven kritische tem-peraturen is lang in vergelijking met andere lasprocedures. Fig. 22 toont bet verloop van de piektemperatuur in het plaatmateriaal.

Mechanische eigenschappen van bet lasmetaal (E.S.-las). Trekproef met las in bet midden.

De breUk trad op in het plaatmateriaal waarvoor de volgende resultaten gelden:

Vloeigrens _Treksterkte Rek Insnoering (kN/cm2) (kN/cm2) dp5 (%) (%)

Ongegloeid 33,9 50,75 24,4 69,8

Gegloeid op 750°C 32,3 '47,8 29,1 72,4

(46)

¡

1500 1400- 1300- 1200- 11001000 -900 800- 700- 600- 500- 400-300 200 100 o

I'

i

\

JKorretver6rQvfno (6mm) (

\

ST.52.Nb. DIX:46mm 4 ESgetast. /

_\

\

-Lmm)AFSTAND SMELTLJN THERMOKOPPEL (l2mm)j j

\

il _\ \

j

'i

- :18mm)

HI

i

i I.

i'-!.

- I 1 2 3 4 5 '6 .TiJd (minuten) Ac. i

111111-I

I 'I 8 9 10 11- 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

(47)

1800

1700 1600

15001

1400

1300 1200 1100 1000

goc

800

70Ó

600

500

L. .400

J

.4.J Cu

00L

-w

1:::

I

SmeLtLijn KorreLvergrovIng ST.52+Nb. DIK:46mm E.S - geLast.

L

O i i i i I i ¡

0510

20

30

40

50

60

70

80

90

100 110 120 130 140

4f stand vanaf smetttijn (mm)

FIG. 22

VERLOOP PIEKTEMPERATUUR VANAF SMELTL'JN

IN

(48)