ANVENDTE SVEISEETODER De vanlige sveisemetodene: SVEISEETODER SELTE- ANDRE OTSTANDS- SVEISING ETODER SVEISING Kaldtrykks- Punkt- GAS- LYSBUE- sveising sveising SVEISING SVEISING Eksplosjons- Sømsveising sveising pulver IG TIG riksjons- Brendstuksveising Sveising Elektro- Ultralyd Høyrekvensgas induksjon Elektronstråle Laser igur. Sveisemetoder generelt. Henning Johansen side 1
SVEISEANGIVELSER PÅ TEGNINGER Norsk Standard, NS 141, viser hvordan sveiser skal angis med symboler på tegninger. Eksepler på bruk av grunnsymboler etter NS 141: igur. I iguren er: 1: pillinje : henvisningslinjer: a: reeranselinje (hellinje) b: identiiseringslinje (stiplet linje) : sveisesymbol Tabell. Henning Johansen side
RIKTIG UGETYPE NS 47 oreskriver ugeormer or konstruksjonsstål og NS 47 or aluminium Tabell. ugeormer or konstruksjonsstål. Henning Johansen side
SPENNINGSORDELING I SVEISEORBINDELSER iguren viser hvordan kratstrømmen går i noen sveiseorbindelser. orbindelse : Kratlyt : Spenningsordeling i snitt A: Vi kan danne oss et bilde av spenningsorløpet ved å tegne tenkte kratlinjer (som ved å tenke væskers strømning i rør). igur. Henning Johansen side 4
igurene under viser spenningsordeling og kratlinjer i noen sveiseorbindelser igur. Kilsveis. a) spenningsordelingen. s = strekkspenning og b = bøyespenning b) kratlinjer igur. Spenningsordeling og kratlinjer langs kilsveis. Henning Johansen side 5
SVEISESPENNINGER Etter sveising vil det opptre restspenninger i konstruksjonsdetaljen. iguren under viser restspenninger etter buttsveis mellom to ikke innspente plater. a) Buttsvis i rittliggende plate b) ordeling av lengdespenningene x over bredden y-y c) ordeling av tverrspenningene y over lengden x-x kurve 1: or ikke-innspente plater kurve : or innspente plater Det er viktig å tenke på hvor sveisene plasseres i en konstruksjon. Plasser sveisene der hvor spenningene er lave, hvis mulig. igur. Typisk ordeling av restspenninger i ikke-innspente plater med buttsveis. igur. Plassering av sveiser i dampbeholder med jevnt ordelt indre trykk. Henning Johansen side 6
SVEISBARHET OG SVEISESIKKERHET SVEISBARHET Et materiale er godt sveisbart når det kan sveises med vanlige metoder og tilsettmaterialer på en enkel måte uten spesielle ekstra tiltak or å oppnå et tilredsstillende resultat. o Sveisen skal være uten sveiseeil av betydning o Sveisen, sveisemetallet og den varmepåvirkete sone av grunnmaterialet, skal ha egenskaper som er minst like gode som grunnmaterialet Sveisbarheten er avhengig av: Grunnmaterialets egenskaper Anvendt sveisemetode aterialdimensjoner - sier bare noe om grunnmaterialet Sveisebetingelser Konstruksjonsutorming Aktuelle dritsorhold or den sveiste konstruksjonen SVEISESIKKERHET Gir uttrykk or dritssikkerheten til sveist stålkonstruksjon. De alvorligste deekter eller eil som en sveiseoperasjon kan øre til i sveisen eller i varmepåvirket sone, og som kan tilbakeøres til grunnmaterialets egenskaper er: Varmsprekker Kaldsprekker - omatter hele den sveiste konstruksjonen Inneslutninger orringelse av grunnmaterialets egenskaper i overgangssonen Sveisesikkerhetsbegrepet skjelner mellom tre typer eil: indre, opprinnelige sprekker (roteil, kratersprekker, kantsår osv.) Utmattingssprekker (kommer ote ra de samme sveiseeil som nevnt over) Sprøbrudd - mest alvorlige brudd i sveiste konstruksjoner orutsetningene or at et sprøbrudd kan oppstå (orenklet): leraksiale spenninger - orekommer i nesten alle konstruksjoner begynnelsessprekk sprøtt materiale - viktigste variabel. De leste standarder løser dette med krav til valg av materialkvalitetsgrupper eller pålitelighetsklasser Henning Johansen side 7
EN KONSTRUKSJON BEREGNES ETTER OSTENDIGHETER: 1) LASTOSTENDIGHETENE Belastning eller påkjenning. Denne er gitt igjennom konstruksjonens hensikt. Eksempel, Kranbro hvor last er egenvekt og kranlast. Henning Johansen side 8
) HVA KONSTRUKSJONEN TÅLER Hvordan den kan oppøre seg ør den ikke lenger kan sies å ylle sin unksjon. a) Kranlasten blir så stor at kranen bryter sammen. BRUDDGRENSETILSTANDEN b) Ved noe mindre last bøyer kranbroen seg så mye at løpekatten ikke kjører ordentlig på den, men søker mot midten på broen. BRUKSGRENSETILSTANDEN c) Når kranbroen bøyer seg ned, orandrer kranen sporvidde. Kransene på kranhjulene ligger da mot skinnene og gjør at kranen går or tregt. igur. Grensetilstander. a) Brudd. b) Dritsteknisk uheldig deormasjon. c) Slitasjemessig og dritsmessig uønsket deormasjon. Henning Johansen side 9
ELASTISKE BEREGNINGSETODER- orutsetter at konstruksjonen er i elastisk tilstand BEREGNINGSETODER GRENSETILSTANDER BRUDDGRENSETILSTANDEN DEINERT kapasitet. ASTLEGGES i relasjon til aren or: - brudd - store elastiske orskyvninger - tøyninger som kan sammenlignes med brudd Basert på maksimale laster. Bruddgrenselaster. Dimensjonerende last: = last som virker = lastaktor - avhenger av lasttype (NS490) = 1,5 or dominerende nyttelast = 1,05 or andre nyttelaster = 1, or egenlast aksimal elastisk bæreevne. y j opptr. Dimensjonerende spenning: x y = lytegrensen til materialet x y d xy d = materialaktor (= 1,1 or grunnmateriale og buttsveiser) ( or sveiseorbindelser, se butt- og kilsveis) opptredende ( ) d d BRUKSGRENSETILSTANDEN DEINERT grense som ikke skal overskrides ved orutsatt bruk. ASTLEGGES i relasjon til aren or uakseptable: - orskyvninger - tøyninger - spenninger - nedbøyninger - o.l. Basert på tillatte, virkelige opptredende laster. Brukslaster. = last som virker Tillatt spenning. j opptr Dimensjonerende last: d Tillatt spenning: x y x y xy till n = lytegrense til materialet n = sikkerhetskoeisient (avhengig av konstruksjonens- og belastningens art, n = 1,5,5 vanligvis) opptredende till Henning Johansen side 10
SVEISTE KONSTRUKSJONER GENERELT Som lastbærende sveiser benyttes: Buttsveis (med ull eller delvis gjennomsveising) K-sveis (med ull eller delvis gjennomsveising) Kilsveis igur. Buttsveiser, kilsveiser og K-sveiser. Henning Johansen side 11
BUTTSVEIS GENERELT: Kapasiteten av en buttsveis med ull gjennomsveising = Kapasiteten av den svakeste av de platene som inngår i orbindelsen Sveisens kapasitet påvises ved spenningene: opptr. dim. Eller opptredende j d opptr j x y x y τ xy hvor: opptr. = opptredende spenning dim. = dimensjonerende spenning (= y) = lytegrense or orbindelsens svakeste del = materialaktor = 1,1 som or grunnmateriale orutsetning: Det benyttes elektrode som gir sveisavsett som har lytegrense og bruddasthet som ikke underskrider grunnmaterialets verdier. Henning Johansen side 1
K-SVEISER (T-buttsveiser) som består av delvis gjennomsveiste buttsveiser orsterket med kilsveis. Kan dimensjoneres som buttsveis med ull gjennomsveising. orutsettning: - nominelt a-mål, anom. tsteg - usveist gap cnom. 0,t cnom. = mm maksimum Hvis disse orutsetningene ikke er tilstede: Dimensjonering som or kilsveis med a = anom. mm igur. uger or K-sveiser (T-buttsveiser). Henning Johansen side 1
Buttskjøt og T-skjøt Buttskjøt T-skjøt R t R t igur. Butt- og T-skjøt. - Normalspenning: - Skjærspenning: A s R A s tl R t l Hvor As = sveisetverrsnitt l = lengde t = tykkelse sveis/plate Henning Johansen side 14
KILSVEIS Kilsveis generelt Sveisesnitt (skravert areal a l): l Spenningskomponenter: a igur. Sveisesnitt a l. Normalspenninger: - normalt på sveiseretningen Skjærspenninger: - parallell med lengderetningen Spenningene antas jevnt ordelt over sveisens rotmål a. Jevnørende spenning (generelt) etter deviasjonshypotesen: j x y x y τ xy Jevnørende spenning or kilsveis: j ll ll τ ll (setter = 0, vanligvis uavhengig av a-mål) Henning Johansen side 15
Eksempler på laster og resulterende spenningskomponenter. igur. Laster og resulterende spenningskomponenter. Henning Johansen side 16
Kilsveis etter maksimal elastisk spenningstilstand (bruddgrensetilstanden) Sveisens kapasitet pr. lengdeenhet kan beregnes etter metode a) eller b): etode a) Beregner spenningskomponentene på basis av opptredende kreter pr. lengdeenhet sveis. Spenningskomponenter deineres etter iguren under: Sveisens kapasitet påvises ved spenningene: og B ( opptr. j τ τ d. 0) ll β W B hvor: B (= u) = bruddastheten or orbindelsens svakeste del W = korrelasjonsaktor avhengig av grunnmaterialets nominelle bruddasthet etter tabell under. = materialaktor = 1,5 or kilsveis. Tar hensyn til evt. kapasitetsreduksjon orårsaket av korrosjon eller mekanisk nedbrytning. igur. Spenningskomponenter i kilsveisen. Spenningene antas jevnt ordelt over sveisens rotmål a. Tabell. Bruddasthet u (B) og Korrelasjonsaktor W. Henning Johansen side 17
etode b) (Gjelder or tileller som vist i igur.) Beregner sveisens kapasitet pr. lengdeenhet, uavhengig av kratens retning i orhold til sveisens orientering: Kapasitet pr. lengdeenhet: a N/mm W, d W, d hvor: a = sveisens a (rot) -mål W,d = sveisens dimensjonerende skjærspenning d B 1 W, d τd w hvor: τd = dimensjonerende skjærspenning B = u = bruddastheten or orbindelsens svakeste del W = korrelasjonsaktor = materialaktor (= 1,5 or kilsveis) a l1 l α igur. l Henning Johansen side 18
Sveisesømmens geometri kilsveisens nominelle a-mål, anom. = høyden av den største trekant som kan innskrives i kilsveisens tverrsnitt generelt : amin. = mm ved automatisk pulversveising : a = 1.anom. or a 10mm a = anom. + mm or a > 10mm igur. Deinisjon av a-mål or kilsveiser. Sveisens lengde ved lastoverøring skal være l 40mm eller l 6a anom. a igur. Automatisk pulversveising gir ekstra innsveising. Henning Johansen side 19
Sveiseorbindelser utsatt or strekk / trykk Eksempel 1 Buttsveis med ull gjennomsveising Gitt: - materiale S5 (St7) - = 1,5 - = 1,1 b=100 =100kN igur 14.1 t=15 KONTROLLER SVEISEN! Løsning: Opptredende normalspenning (strekk): 10010 1,5 opptr. tb 15100 100N/mm opptr. Dimensjonerende normalspenning: 5 1,6N/mm d 1,1 opptr. d 100 < 1,6 OK! Henning Johansen side 0
Eksempel Kilsveis, langsgående 70 50 6 / 8 / Gitt: - manuell buesveising - materiale S55 - sv =1,5 st =1,1 - =1,5 - sveisene like sterke som stengene BESTE: l l igur 14. 6 Stenger: A A=? A1 = 708 = 560mm minst dimensjonerende A = 506 = 600mm A1 setter d A 1 st st A1 56055 10480N 1,5 1.1 st Henning Johansen side 1
Sveis: j j maks. 6 τ 4A s τ 45 0 ll 4al τ ll opptr amaks.= 6sin45 0 = 4,5mm velger a = 4mm 70 50 opptr. d a B β sv W l 6 / 8 / 6 setter opptr. d 4al B sv β W B 4al sv β W l sv 4a u W 1,5 1,5 0,9 10480 4,mm 4 4 510 Velger l = 50mm Henning Johansen side
Eksempel Kilsveis, tversgående 10 Gitt: - sveisene er like sterke som stengene - det sveises med manuell buesveising - materiale er S5 - -stengene = 1,1 - -sveisene = 1,5 60 BESTE: a) Sveisens a-mål b) Kraten igur 14. Stenger: opptr. strekk A Setter: Opptredende spenning = dimensjonerende spenning opptr d A A 60 10 5 85.455N 85,4kN 1,5 1,1 Henning Johansen side
Henning Johansen side 4 Sveis: s A 1 τ s ll j A 1 4 τ τ τ opptr. s j A Setter: Opptredende spenning = dimensjonerende spenning opptr d W B s β A u W s mm 51,6 60 10 85,4 1.5 0,8 1,5 A 4,mm 60 51,6 L A a s Velger a = 5mm 45 0 45 0 = når vinkel = 45 0 (vanligvis) 1 sin 45 τ 0 0 10 60
Eksempel 4 Kilsveis, belastet i en skrå retning a 10 Gitt: - manuell buesveising - materiale S55 - = 150kN - =1,5 =1,5 170 45 0 16 BESTE: Sveisens a-mål igur 14.4 Sveisens kapasitet pr. lengdeenhet kan beregnes uavhengig av kratens retning i orhold til sveisens orientering. W, d W, d a N/mm Sveisens dimensjonerende skjærspenning: 1 510 u W, d τd 61,7N/mm w 1,5 0,9 1 W, d W, d a l sv a l sv W,d 1,5 150 10,5mm 170 61,7 Velger a = mm Henning Johansen side 5
Sveiseorbindelser utsatt or bøyning Eksempel 5 Bjelke sveist ast i en vegg med kilsveis. Bøyespenning : b I b x sveis y hvor: b = bøyemoment Ix = late treghetsmoment y = avstand Skjærspenning p.g.a. bøying: τ b T S I b x sveis s hvor: T = skjærkrat S = statisk moment av laten utenor beregningsplanet b = bredden av beregningsplanet Henning Johansen side 6
ordelingen av b og b vises til venstre i iguren under. b = igur 15.1 Bjelke sveis ast i vegg med kilsveis. Skjærspenningen b er liten i overkant og underkant og er omtrent like stor over hele høyden h. Vi orenkler beregningene - antar at hele skjærkraten tas opp av de vertikale sveisene og at den er jevnt ordelt over h. Belastningen ligger parallelt med skjærkraten T, så den tilsvarer: τ ll a h (se iguren) b er vanligvis liten. Unntak er or veldig korte bjelker, da blir b (b) liten og b blir stor i orhold. Da bør vi beregne b etter gitte ligning. Henning Johansen side 7
Gitt i eksempel: - = 6.50N - b = 10mm h = 100mm L = 00mm a = 4mm Kontroller lattstål og sveis. - materiale S5 - manuell buesveising lattstål: L 1,5 65000 8110 Nmm b I x b h 1 10 100 1 810 mm 4 bmaks. I x b h 8110 810 100 168,9N/mm 1,5 650 τ 9,4N/mm bh 10100 j b τ 168,9 9,4 169,7N/mm maks. opptr Opptredende spenning Dimensjonerende spenning opptr. d 169,7 5 1,1 169,7 < 1,6N/mm OK! Henning Johansen side 8
Sveis: Vi må kontrollere snitt A og B i iguren Ix sveis Ix sveis 1 1 1 1 b ah a b h 4 10 4100 4 10100 105610 mm A B Snitt A: Her opptrer det kun bøyespenning b A I x b sveis h 8110 a 105610 100 4 14,8N/mm = 0 j τ τ ll 0 τ b 0 b τ sin 45 45 b 0 b b b b 45 0 j 4 τ b b b b ja 14,8 0,6N / mm Henning Johansen side 9
Snitt B: Her opptrer det bøyespenning og skjørspenning Bøyespenning b h 8110 b B I 105610 x sveis 100 1,N/mm b τ b b 1, 94,N/mm Skjørspenning 1,5 650 τll 11,7 N/mm a h 4100 jb b τ b τ ll 4 94, 11,7 189,4N/mm JA 0,6N / mm er størst Kontroll: og jmaks. ja b A B opptr. d B β 60 0,6 60 OK! 1,5 0,8 14,8 60 101,7 88 OK! 1,5 W Henning Johansen side 0
Sveiseorbindelser utsatt or vridning - orbindelser med sirkulære tverrsnitt: Vrispenning: Ip sveis π τ v d a I 4 v p sveis d 4 r hvor: v= vridemoment Ip = polart late treghetsmoment r = radius, avstand til beregningspunkt orenkling: πd Ip sveis a gyldig når d >> a 4 igur 16.1 Ringormet kilsveis utsatt or vridning. Henning Johansen side 1
Ved innesting av "kasseproiler", anvendes: Bredts ormel: τ Hvor: v v A a o Ao = Areal innskrevet av sveisens rot uavhengig av kasseproilets orm. Eksempel: Rektangulært tverrsnitt igur 16. Rektangulært tverrsnitt. Ao = bh i Bredts ormel. τ v v h gyldig når 0,5 bh a b Henning Johansen side
OPPSUERING Dimensjonerende last: d = last som virker = lastaktor = 1,5 or dominerende nyttelast = 1,05 or andre nyttelaster = 1, or egenlast Buttsveis og grunnmateriale Opptredende spenning Dimensjonerende spenning x y x y τ opptr. xy dim. = y = lytegrense or orbindelsens svakeste del = materialaktor = 1,1 som or grunnmateriale Kilsveis Spenningskomponenter: Normalspenninger: settes = 0 - normalt på sveiseretningen Skjærspenninger: - parallell med lengderetningen Spenningene antas jevnt ordelt over sveisens rotmål a-mål: Opptredende spenning Dimensjonerende spenning og τ opptr. dim. B (vi setter = 0) W B B = u = bruddastheten or orbindelsens svakeste del (ra tabell) W = korrelasjonsaktor avhengig av grunnmaterialets nominelle bruddasthet (ra tabell) = materialaktor = 1,5 or kilsveis Henning Johansen side