Metallbelagte presisjonsrør

Transkript

1 Metallbelagte presisjonsrør Ruukkis metallbelagte presisjonsrør er formet og valset av båndplater. Det vanligste belegget er sink, og som alternativ finnes også Galfan (sink-aluminium) og Galvannealed (sink-jern). Sinkbelegg er den mest økonomiske, miljøvennlige og lønnsomme måten å beskytte rør mot korrosjon på. Forskjellige metallbelegg er imidlertid bedre egnet til forskjellige formål. Ruukki tilbyr metallbelagte presisjonsrør i forskjellige holdfasthetsklasser, fra 220 MPa til 1000 MPa. Eksempler på navngiving for stål Navngivningen som brukes for rørprodukter harmonerer med del 3 og 5 i standarden SFS-EN og består av standardnummer, ståltype og leveransenummer. Ståltypekoden er koblet til stålets nedre flytegrense. Ruukkis presisjonsrør kommer i leveringstilstand +CR2: sveiset og kaldbearbeidet. Den vesentlige forskjellen mellom leveringstilstand +CR1 og +CR2 er at den sistnevnte har større forlengelse. Et eksempel på navngivningen for Ruukkis presisjonsrørprodukter finnes nedenfor. [1] EN Form370 Z-600, +CR2 Røret i eksempelet ovenfor er produsert i overensstemmelse med del 3 av standarden EN og nedre flytegrense er på 370 MPa. Røret er galvanisert og det innvendige og utvendige sinklagets minste totalmasse er 600 g/ m2. Dette tilsvarer et sinklag på cirka 42 µm på begge rørets overflater. Rørets leveringstilstand er +CR2, og derfor er stålets minimum forlengelse 15 %. Tabell 1 viser egenskapene for Ruukkis presisjonsrør i overensstemmelse med standarden. Tabell 1. Mekaniske egenskaper hos Ruukkis presisjonsrør. Ståltype Strekkgrense R p0.2 [MPa] Bruddgrense R m [MPa] Forlengelse A % Form 220 min. 220 min. 340 min. 23 Form 370 min. 370 min. 450 min. 15

2 Koden som følger etter produktnavnet Form i navnene på Ruukkis høyholdfaste presisjonsrør refererer for Form 220 og 370 stålets nedre strekkgrense. For Form 500, 600, 800 og 1000 refererer tallet til stålets nedre bruddgrense. For eksempel har røret som går under navnet Form800 Z-275 en nedre bruddgrense på 800 MPa, nedre strekkgrense på 600 MPa, og en minimum forlengelse på 7 %. Korrosjonsbestandighet for metallbelagte rør Sinkbelegg gir en utmerket galvanisk beskyttelse mot korrosjon. Sink i ytterbelegget beskytter det underliggende stålet også dersom belegget skades. Tabell 2 viser en sammenligning mellom forskjellig sinkbelegg og deres egenskaper og utseende. Beleggets tykkelse er også en faktor for forskjellige røregenskaper som for eksempel sveisbarhet og motstandskraft mot korrosjon. En tommelfingerregel er at jo tykkere belegget er, desto bedre blir korrosjonsbeskyttelsen. Omvendt reduseres rørets sveisbarhet når beleggets tykkelse øker. Tabell 3 viser den antatte holdbarheten hos forskjellige sinkbelegg i værforhold som tilsvarer korrosjonskategoriene i standarden EN ISO 9223 [2]. Antagelsene baseres på miljøtester som er utført på forskjellige teststeder utendørs. Tabell 2. Egenskaper hos forskjellige metallbelegg. Form Z (zink) Form ZF (Galvannealed) Form ZA (Galfan) Sinkbelegg ~100 % Zn Zink-jernbelegg ~90 % Zn, ~10 % Fe Zink-aluminiumsbelegg 95% Zn, 5% A Halvblank overflate Matt overflate Blank overflate Hvitt korrosjonsprodukt Rødlig korrosjonsprodukt Hvitt korrosjonsprodukt Høy galvanisk beskyttelse Mindre galvanisk aktivitet (10 %) Ekstremt høy galvanisk beskyttelse, spesielt i ekstreme værforhold God korrosjonsbestandighet i forskjellige værforhold God formbarhet Ekstremt liten kantkorrosjon Optimal overflate for maling Utmerket korrosjonsbestandighet etter maling God sveisbarhet God formbarhet Tabell 3 Korrosjonsbestandighet hos forskjellige beleggtyper ifølge forskjellige korrosjonskategorier. Korrosjonskategoriene er de som er spesifisert i standarden EN ISO 9223 [2]. Antagelsene for holdbarhet baseres på utendørstester som er utført på forskjellige teststeder utendørs. Beleggtype Beleggmasse, totalt for begge overflater (g/m 2 ) Minste holdbarhet (år) for belegg i værforhold som tilsvarer korrosjonskategori C2 (landsbygd, småbyer, lager) Minste brukbare holdbarhet for belegg i værforhold som tilsvarer korrosjonskategori C3 byer, industriområder og kystnære områder, næringsmiddelindustri, vaskerier) Form Z Form ZA Form ZF

3 Diagram 1 gir eksempler på hvordan en økt beleggtykkelse påvirker korrosjonsbetandigheten i forskjellige værforhold. Som det fremgår av Diagram 1 har Form Z-600 en brukbar levetid på mer enn 80 år i værforhold som er typiske for Finland. I kystklima med moderat saltinnhold, som er blant de mest krevende værforhol dene i korrosjonskategori C2, har Form Z-600 en brukbar levetid på 60 år. Takket være den gode korrosjons bestandigheten kan Form Z-600 brukes istedenfor varmforsinket forsinket rør på visse bruksområder, hvilket reduserer de totale kostnadene. Det finske Trafikverket har godkjent bruk av galvaniserte Z-600-rør i stolper til veiskilt [3]. Diagram 1 Antatt holdbarhet for sinkbelegg i værforhold som tilsvarer forsk jellige korrosjonskategorier, med andre holdbarhetsfaktorer utelatt. Sammenlignet med Form Z-rør har rør med Form ZA-belegg (Galfan) bedre korrosjonsbestandighet i kystmiljøer og marine miljøer. Diagram 2 viser korrosjonsbestandighet for sink- og Galfanbelegg i værforhold som til svarer forskjellige korrosjonskategorier. Diagram 2. Antatt holdbarhet for sinkbelegg i værforhold som tilsvarer forsk jellige korrosjonskategorier, med andre holdbarhetsfaktorer utelatt. 3

4 Metallbelagte rørs malbarhet Metallbelegg skaper en utmerket overflate for maling. Av de beleggene som nevnes ovenfor er Galvannealed det beste alternativet for maling, fordi overflaten er jevn med en anelse struktur. Malingen går lett og det er godt feste på overflaten. Takket være de galvaniske egenskapene fortsetter sink med å beskyttes stålet dersom en liten del av malingsflaten skades. De av Ruukkis presisjonsrør som er lagervare, har vanligvis et tynt sjikt med beskyttelsesolje. Rør som leveres med beskyttelsesolje og deretter vaskes under malingsprosessen, egner seg spesielt godt til pulverlakkering eller våtlakkering. Hvis et rør med passiveringsbeskyttelse males, vil malingen begynne å flasse i fuktige forhold [4]. Blant de kjemiske forbehandlingene som er egnet for sinkbelegg, finnes sinkfosfatering og de nylig utviklede kromfrie behand lingene for forskjellige metaller [5]. Metallbelagte rørs sveisbarhet Alle Ruukkis metallbelagte rør har utmerket sveisbarhet med alle vanlige sveiseprosesser. Rørene får sin gode sveisbarhet takket være den lave legeringsgraden og lave karbonekvivalenten, som er lave også i forhold til kravene i standarden EN (se Tabell 4). Den faktiske sammensetningen i Form-rørene som vises i Tabell 4 inkluderer 95 % av de målte verdiene. Tabell 4. Sammenligning mellom karbonekvivalentverdiene (CEV) i Form-presisjonsrør, beregnet i overensstemmelse med kravene til kjemisk sammensetning i standarden SFS-EN Karbonekvivalentverdiene er beregnet kun ut fra karbon og magnesium. Ståltype C maks. [vektprosent] Mn maks. [vektprosent] CEV [%] E220 EN ,14 0,70 0,26 E370 EN ,21 1,60 0,48 Form 220Z EN ,067 0,416 0,14 Form 370Z EN ,075 1,090 0,26 Metallbelagte rør egner seg godt for sveising. På grunn av metallbeleggenes spesielle egenskaper kreves det dog at man tar hensyn til visse faktorer. For det første blir rørene lettere å sveise jo tynnere metallbelegget er. Et sinkbelegg på opp til 100 g/m2 er generelt godt egnet for kaldsveising. Hvis den totale beleggmassen er større, øker også risikoen for sveisefeil og sprut. Risikoen for sprut og feil kan begrenses kraftig ved å bruke riktig metode, riktig trådmatingshastighet og riktig gass, og ved å redusere sveise strømmen. Hvis sveisekvaliteten skal tilsvare en sveis i et rør uten belegg, kan det anbefales å fjerne sinkbelegget i sveiseområdet. Rør med ZF-belegg er spesielt godt egnet for punktsveising, og kan sveises med lav strøm. Dessuten gjør redusert sprut at sveiseelektrodene krever mindre vedlikehold. Sveiseenergien kan også begrenses ved at en annen type sveisefuge eller sveiseprosess benyttes. Blant de metodene som kan brukes er pulse rende MIG-sveising og -lodding, lasersveising og CMT (Cold Metal Transfer). Ved sveising av metallbelegg med sink spres sinkoksidpartikler (sinkoksiddamp) ut i den omkringliggende luften. Omfattende eksponering for disse dampene fører til sinkfeber. Derfor anbefales det ofte å bruke sveisepistol med røykavsug, å forbedre ventilasjonen lokalt eller å bruke sveisemaske med lufttilførsel. Konsentrasjonen av sinkdamp kan måles ved hjelp av arbeidsmiljøprøver. Sveisefuger i metallbelagte rør kan beskyttes mot korrosjon ved hjelp av maling eller termisk sprøyting. Før det beskyttende laget påføres må eventuelle sveiserester fjernes ved hjelp av sandblåsing, børsting eller en annen metode. Metallbelagte rørs bøybarhet To spesielle hensyn må tas når metallbelagte rør skal formes: Stålets formbarhet og beleggets reaksjon på formingen. Metallbelegg på rør har liten påvirkning på bøying og lignende formingsprosesser, og passende bøyingsparametere for å redusere risikoen for brudd kan bestemmes med vanlige metoder: Gjennomsnittlig bøyeradius [mm] = 50 x rørdiameter [mm] / rørforlengelse [%] En av finessene med Ruukkis valseformede rør er at også rør med ekstremt lite D/T-forhold (diameter delt på tykkelse) lever opp til leveransestandardens krav til minimum forlengelse. Rør med større D/T-forhold har følgelig betydelig større forlengelsesverdi (se Tabell 5). Tabell 5 viser også en typisk minimumsradius for bøying (CLR = sentrumsradius) som kan oppnås før brudd inntreffer. I Form-rørenes verden for forlengelse inngår 95 % av alle målte verdier. 4

5 Tabell 5. Sammenligning mellom Form-presisjonsrør og forlengelsesverdier som er spesifisert i standarden SFS-EN 10305, leveringstilstand +CR2. Gjennomsnittlig bøyeradius er beregnet ut fra 95 % av de relevante produktenes A-verdier. Ståltype A-minimum [%] CLR-minimum A [95%] D/T = 15 CLR D/T = 15 A [95%] D/T = 50 CLR D/T = 50 E220 SFS-EN xD E370 SFS-EN xD Form 220Z SFS-EN xD xD xD Form 370Z SFS-EN xD xD xD Takket være de gode friksjonsegenskapene og den høye duktiliteten er metallbelegg egnet også ved krevende og kompliserte formingsprosesser. Galfan er det optimale valget ved ekstremt krevende forming, fordi det er det belegget som har minst tendens til skaving mot verktøy. Dessuten har formen og størrelsen på eventuelle brudd som resultat av forming, liten påvirkning på produktets endelige kvalitet. Galvannealed er på den annen side hardere enn de andre beleggene, og derfor også sprødere. Belegget kan flasse ved krevende forming, det vil si at det slipper fra seg små partikler. Mengden med flass kan begrenses ved at tykkelsen på sinkbelegget reduseres. Sammendrag Ruukkis metallbelagte presisjonsrør er egnet til et stort antall bruksområder. Fordi forskjellige metallbelegg har forskjellige egenskaper, bør belegget velges med omhu. Tykkere sinkbelegg og Galfan er det beste valget for værforhold som krever høy korrosjonsbestandighet. Tynnere sinkbelegg er på sin side bedre egnet til sveising. Galvannealed-belegg er det rette valget for produkter som skal males eller punktsveises. Kilder [1] SFS-EN /5:2003, Precisionsstålrör. Tekniska leveransvillkor. Del 3: Svetsade kallbearbetade rör. Del 5: Svetsade kallbearbetade kvadratiska och rektangulära rör. Finlands standardiseringsförbund [2] SFS-EN ISO 9223:2012. Korrosion av metaller och legeringar. Atmosfärers korrosivitet Klassificering, bestämning och uppskattning (ISO 9223:2012). Finlands standardiseringsförbund [3] Liikennemerkkien rakenne ja pystytys, 18 June 2013, Rakenteita ja laatua koskevat vaatimukset, Liikenneviraston ohjeita 20/2013 [4] S.Järn, Tutkimuksia jauhemaalatuille sinkkipinnoille, Ruukkis pulverlackeringsseminarium, 5:e november 2013 i Nokia. [5] J.Salonen, Sinkityn materiaalin kemiallinen esikäsittely, Ruukkis pulverlackeringsseminarium, 5:e november 2013 i Nokia. Tekst: Juha Tulonen Technology expert & Heidi Förell Product development engineer, Ruukki Metals Ruukki tilbyr sine kunder energieffektive stålløsninger for bedre bygg, arbeid og mobilitet. Ruukki er etablert i rundt 30 land og har ca ansatte. Nettosalg i 2013 var på 2,4 milliarder euro. Selskapets aksjer er notert på NASDAQ OMX Helsinki (Rautaruukki Oyj: RTRKS). 5