Lassen van hoge sterkte staal (HSLA) S690 - S890 - S960

Innovatie binnen de lastechniek zonder (rek)-grenzen?

 

Al vele jaren zijn veel mensen druk met het innoveren binnen de lastechniek. Op alle facetten binnen het vakgebied worden vooruitgangen geboekt om sneller en efficiënter te kunnen werken. Op materiaalgebied gebeuren natuurlijk ook een aantal dingen, zo wordt de vraag naar hogesterkte-staal groter en groter. Al een aantal jaar worden staalsoorten als S460 en S690 met succes toegepast in offshore constructies zoals dek-equipment, kranen en pijplegsystemen. Hoe ver kunnen we gaan met de rekgrens? En minstens zo belangrijk, hoe ver kan de “lastechniek” hierin mee? Vragen als deze zullen in het volgende stuk aan bod komen.

 

In het begin der “lastijden” begon alles met de doodnormale staalsoorten met een vloeigrens tot +/- 250N/mm2. Jaren vervliegen en vele tonnen staal worden verwerkt in de scheepsbouw, staalbouw, en vele andere industrieën. Vele zware constructies werden vervaardigd uit Ste275 en Ste355 welk een vertrouwd en redelijk eenvoudig lasbaar materiaal was en is. Echter, sinds enkele jaren wordt de vraag naar hoge sterkte staalsoorten steeds groter. De staalsoorten als S460 en S690 worden steeds meer populair, ook in grote dikten tot wel 200mm worden deze verwerkt. Er is immers een hele rij voordelen te noemen zoals gewichtsbesparing, tijdbesparing in de las-tijd en nieuwe mogelijkheden voor kraanschepen, transport en hoogbouw.

 

De laatste 2 jaar is de vraag ontstaan naar staalsoorten met een nog hogere vloeigrens. Natuurlijk worden materialen als S890, S960 en S1100 al gebruikt voor gieken van mobiele kranen, meestal met een wanddikte tot +/-15mm. De vraag om deze materialen in grote diktes te ontwikkelen èn te verbinden is dan een logisch gevolg. Hier is nog zeer weinig ervaring mee, sterker nog, er was niet eens een leverancier die dit soort platen kon fabriceren door de immens complexe warmtebehandeling die deze staalsoorten af fabriek meekrijgen. Het probleem tijdens productie zit hem grotendeels in het verschil van opwarm- en afkoeltijden in de dikte richting waardoor de mechanische waarde niet homogeen en ondermaats zijn.

 

Als eerste stap moest er een staalproducent gezocht worden welke bereid was mee te werken en te investeren in deze nieuwe ontwikkeling. De meest geschikte voor dit project is SSAB in Zweden, deze fabriek heeft de capaciteit en knowhow in huis om S890 (OX890) in dikte tot 100mm te produceren in relatief kleine hoeveelheden. Gestart is met een plaat van 20mm dik. Uit deze plaat zijn een aantal proefplaten gesneden welke vervolgens naar Drahtzug Stein (ITW group) in Duitsland zijn gestuurd. Aldaar zijn deze gelast met een nieuwe type vuldraad welke nog niet op de markt is. Deze draad is naadloos en speciaal voor dit project ontwikkeld. Er is gekozen voor een 6 tal platen welke allen met verschillende parameters zijn gelast. De platen zijn enkel gelast om een idee te krijgen van de mechanische waarden in relatie tot afkoelsnelheid, de proeven zijn uitgevoerd in zowel het lasmateriaal als het moedermateriaal.

Na het afronden van de eerste gelaste platen werd vast gesteld dat de vloeigrens in de HAZ (Heat Effected Zone) was gedaald tot 840N/mm2 wat normaal minimaal 890N/mm2 zou moeten zijn zoals de materiaal codering aangeeft. Ondanks het gezegde “een ketting is zo sterk als zijn zwakste schakel” is de eis voor lasmateriaal toch een minimale vloeigrens van 890N/mm2. Echter in het moedermateriaal en vollasmateriaal zijn de mechanische waarden veel beter, hier worden sterktes tussen 900 en 950N/mm2 gerealiseerd. De kerftaaiheidsproeven zijn in eigen huis uitgevoerd en de waarden liggen rond de 40J bij -40°C en op 52J bij -20°C. Bij de diverse controlerende instanties zoals Loyds, DNV, TuV, etc.. is nog geen eisenpakket voor dit soort materialen, ook is er nog geen Europese standaard welke dit beschrijft, wel wordt hier aan gewerkt. Het zal daardoor nog behoorlijk wat voeten in aarde hebben daadwerkelijk projecten succesvol op te kunnen leveren met deze staalsoorten in de grote dikten.

 

Tot die tijd zullen Drahtzug Stein (ITW Group) en SSAB niet stilzitten en verder gaan met ontwikkelen, testen en doorontwikkelen totdat er een juist product is ontwikkeld geschikt voor de markt waar deze materialen worden verwerkt.

 

Wilt u meer weten over het lassen en verwerken van Hoge sterkte staalsoorten? Informeer tijdig over de haken en ogen binnen het verwerken van deze staalsoorten, in de meeste gevallen zijn er aanvullende klantspecifieke eisen die het werk niet eenvoudig maken.