Konstruksjonsstål for arktiske forhold krav til sveisbarhet og egenskaper. Norsk Korrosjonsteknisk forening Mons Hauge, Statoil

Transkript

1 Konstruksjonsstål for arktiske forhold krav til sveisbarhet og egenskaper Norsk Korrosjonsteknisk forening Mons Hauge, Statoil

2 The Arctic Materials Project Goals: Safe and cost-effective application of materials in Arctic regions Test methods and acceptance criteria for low temperatures Sponsors: Norwegian Research Council, ENI, Lundin, Statoil, Total, Aker Solutions, FMC, JFE Steel, Kobe Steel, Trelleborg, Borealis, Nexans, Sapa, Marine Aluminium, Executed by: SINTEF, NTNU, DNVGL 2

3 Arctic Materials Project Guideline 3

4 Hva har forskningsprosjektet avslørt? Flytegrensa til materialene øker med fallende temperatur, og i økende grad. Flyteplatået kan også øke. 4 - Disse endringene påvirker også bruddseigheten

5 Hva har forskningsprosjektet avslørt? Sprøbrudd kan oppstå med forskjellige bruddmekanismer 1) Initieringskontrollert initiering av en sprø mikrosprekk vil umiddelbart vokse ustabilt 2) Arrestkontrollert mikrosprekker arresteres fortløpende, sprøbrudd skjer når energien er så stor at arrestmotstanden overskrides. 5 - Omslaget er også påvirket av constraint

6 Hva har forskningsprosjektet avslørt? Constraint effekt er avhengig av mikrostruktur og temperatur fordi bruddmekanismene varierer. Selv om det er mer konservativt, anbefales testing av gjennomgående sprekk (Through thickness). Denne konfigurasjonen trenger færre tester for å avsløre mulig sprøbrudd. Sveisesimulering er et nyttig hjelpemiddel og anbefales i kvalifiseringsarbeidet. Utmattingsegenskapene blir bedre (inntil en viss grense hvor de plutselig blir mye dårligere) 6 -

7 Er det mulig å ekstrapolere bruddseighet? K ( T ) 0 = + 77exp ( 31 T «Master kurven» beskriver bruddseighetens temperaturavhengighet. Sammenhengen stemmer overraskende godt for noen materialer, men svikter for andre. 0) 7 - Classification: Internal

8 Kobling til internasjonale standarder Kvalifisering av sveisbarhet: Tekniske leveringsbetingelser (e.g. EN10225) Her er egenskaper i HAZ essensielt for kvalifiseringen. Resultatene er også viktige for eventuelle senere bruddmekaniske vurderinger. Kvalifisering av fabrikasjonsprosedyrer: Testing er nødvendig, særlig av sveismetall, men bør minimaliseres. Bruddmekanisk vurdering i design (ECA): Bør utføres der det er nødvendig for å sikre optimal design, god lastoverføring og lave spenningskonsentrasjoner Arctic Materials Guideline ISO ISO NORSOK N-004 EN NORSOK M

9 Experience to be addressed in qualification Heat affected zone is most critical for weldability and risk of brittle fracture. This should be clarified through pre-qualification testing. This will simplify qualification of fabrication procedures. Restrictions for the design utilisation should be avoided. Increased scatter of fracture toughness in the transition range must be addressed by Increased test scope Statistical analysis of tet results It is recommended to test at minimum design temperature 9 -

10 Summary The steel industry can offer steel grades that can be used at temperatures approaching -40 C. There is a lack of standards that cover structural steel requirements below -10 C. A more stringent test scheme is required to avoid brittle fracture without reducing the utilisation of the strength and fabrication capabilities. An ISO committee has been formed to develop an ISO technical specification «Material requirements for Arctic operations» Arctic Materials project prepared a «Project Guideline» in This will be revised by the end of phase II of the project in

11 Thank you for your attention Arctic Materials Statistical evaluation of fracture toughness Mons Hauge Statoil Tel: Classification: Internal