Skip to main content
Duplex teräs

Erikoismateriaaleista valmistettavat tuotteet vaativat konepajalta paljon. West Weldingillä on mahdollisuus käyttää valmistuksessa useita erikoismateriaaleja, joista on hankittu kokemusta useista sovelluksista vuosien varrelta. Erikoismateriaalit ovat olennainen osa teollisuuden aloja, joissa vaaditaan äärimmäistä lämpötila- ja korroosionkestävyyttä sekä muita erityisominaisuuksia. Näitä materiaaleja ovat esimerkiksi titaani, 310 S teräs ja duplex-teräs.

Erikoismateriaalien käyttö teollisuudessa edellyttää tarkkaa ymmärrystä ja osaamista niiden ominaisuuksista ja käsittelystä. Valmistuksen asiantuntijamme, tuotantopäällikkö Matti Tuomisto, sekä hitsauskoordinaattori ja projektipäällikkö Esa Ristiluoma, kertovat enemmän niiden työstöstä, hitsauksesta ja parhaista käyttökohteista.

Titaani on äärimmäisen kevyt ja kestävä materiaali, mutta sen hitsaukseen ei moni konepaja pysty

West Weldingin tuotantopäällikkö Matti Tuomiston mukaan titaani on vielä melko tuntematon materiaali teollisuudessa, mutta ominaisuuksiltaan erinomainen valmistusmateriaali. Titaani on kevyttä, se kestää hyvin korroosiota ja eroosiota sekä sietää erinomaisesti korkeita lämpötiloja. Kuitenkin kovuutensa vuoksi se on yksi haastavimmista materiaaleista työstää. Erityisesti titaanin katkaiseminen on vaikeaa.

”Haastetta aiheuttaa myös se, että titaania ei saa työstää kipinöivillä työkaluilla,” lisää West Weldingin projekti-insinööri Esa Ristiluoma.

Ehkä suurin titaanin työstämisen haaste liittyy kuitenkin hitsausolosuhteisiin. Olosuhteiden täytyy olla hyvin puhtaat titaanin hitsaukseen.

”Titaani on varmasti kriittisin materiaali puhtauden suhteen,” Ristiluoma kuvaa. ”Titaanin pinnassa ei saa olla oksidikalvoa, rasvaa tai mitään muitakaan epäpuhtauksia hitsauksen aikana. Mitä paremmin pinta on puhdistettu ennen hitsausta, sitä helpompaa ja laadukkaampaa on myös hitsaus.”

Titaanin pinnan puhtaudesta huolehtimisen lisäksi myös kaikenlaista kontaminaatiota muiden materiaalien kanssa tulee välttää.

”Jos esimerkiksi kulmahiomakoneella hiotaan hiiliterästä, niin pitää olla varovainen, ettei osuta kipinäsuihkulla titaanin materiaalin, koska silloin titaani kontaminoituu. Työpiste pitää olla hyvin suojattu ulkopuolisilta riskitekijöiltä, ” Ristiluoma sanoo.

Tästä syystä titaanin käyttö rajaa hitsausprosesseja – titaanin kanssa järkevintä onkin käyttää joko tig-hitsausta, tiptig-hitsausta tai plasmahitsausta, jotka ovat kaikki käytössä West Weldingillä.

Toinen tärkeä seikka titaanin työstössä puhtaudesta huolehtimisen lisäksi on valmiin hitsin kaasutus. Tässä suhteessa titaani poikkeaa muista materiaaleista, sillä se vaatii sekä hitsauspolttimesta tulevan suojakaasun että jälkikaasutuksen.

”Valmiin hitsin lämpötilan täytyy tippua tiettyyn lämpötilaan, ettei se enää reagoi hapen kanssa,” kuvaa Matti Tuomisto. ”Muuten hitsi on pilalla.”

Kokotitaaninen vai titaanipinnoitettu laite?

Titaani valitaan materiaaliksi yleensä silloin, kun käytössä oleva prosessi on erittäin syövyttävä tai kuormittava, eikä mikään muu materiaali ole riittävän kestävä. Titaani soveltuu ominaisuuksiensa vuoksi erityisen hyvin kaivos- ja kemianteollisuuteen. Titaania susositaan esimerkiksi varastosäiliöissä, prosessisäiliöissä ja lämmönvaihtimissa. Korkeapaineisiin laitteisiin titaani soveltuu yksinään heikosti siksi, että sen laskentalujuus on matala.

“Kuitenkin titaanin käyttö korkeapainelaitteissa pinnoitteena yhdessä painetta kantavan hiiliteräsrungon kanssa on tapa yhdistää molempien materiaalien parhaat puolet,” Ristiluoma täsmentää.

”Tehokkain tapa pinnoitehitsaukseen on jauhekaarihitsaus. Siinä käytetään nauhamaista hitsauslisäainetta, joka tekee leveän sauman materiaalin pintaan,” toteaa Ristiluoma.

Pinnoitehitsaus onnistuu hyvin myös muilla pinnoite- ja pohjamateriaaleilla. West Weldingin käyttämiä pinnoitemateriaaleja ovat esimerkiksi inconel 625 sekä ruostumaton teräs 316L.

Titaania käytetään paljon myös compound-levynä etenkin isoissa prosessisäiliöissä.

”Compound-levyn runko on rakennettu mustasta hiiliteräksestä ja titaani kiinnitetään sisäpuolelle räjäyttämällä. Tällä tavalla sisäpuolesta tehdään kestävä.” selittää Esa Ristiluoma.

Tapauskohtaisesti arvioimme asiakkaan kanssa, milloin on kannattava käyttää kokotitaanista ja milloin titaanilla pinnoitettua laitetta.

Ruostumaton teräs 310S kestää erinomaisesti lämpöä

Teräs 310S on lämmönkestävä austeniittinen ruostumaton teräs, josta West Welding on valmistanut esimerkiksi rikkivetylaitteita kaivosteollisuuteen.

”Teräs 310S kestää hyvin sekä lämpöä että syövyttäviä materiaaleja. West Weldingillä olemme aiemmin suunnitelleet tästä materiaaleista laitteita myös noin 500 asteen käyttölämpötilaan,” kertoo Matti Tuomisto.

Teräs 310S on kuitenkin materiaali, joka herkistyy herkästi. Tämä tarkoittaa sitä, että hitsausprosesseja ei ole käytössä rajattomasti.

“Kuten titaaninkin kohdalla, myös teräs 310S:n suhteen tip- ja tiptig-hitsausmenetelmät ovat parhaita vaihtoehtoja. Myös jauhekaarihitsausta voi käyttää, mutta siihen tarvitaan erikoistoimenpiteitä. Lisäksi teräs 310S vaatii erikoislisäaineen hitsaukseen,” Matti Tuomisto kertoo.

Toinen huomioitava asia teräs 310S:n kohdalla on se, että materiaali täytyy saada nopeasti jäähtymään tiettyyn pisteeseen.

“Tästä syystä sekä lämmöntuonnin että hitsisulan määrän täytyy pitää mahdollisimman vähäisenä,” Matti Tuomisto tähdentää.

S301Duplex-teräksellä on hyvä korroosionkestävyys

Duplex-teräksen lujuus on korkeampi kuin joillain muilla austeniittisilla materiaaleilla ja tietyissä käyttökohteissa sen korroosionkestävyys on erityisen hyvä. Duplex-terästä käytetään paljon paperi- ja öljyteollisuudessa, etenkin sellutehtaiden haihduttimissa.

Duplex-teräksen hitsaus on kuitenkin haastavampaa kuin normaalien austeniittisten materiaalien.

”Hitsisula on aika jäykkää, se ei ole kovin hitsaajaystävällistä. Lisäksi lämmöntuonti pitää olla tiettyjen rajojen sisällä, laadukkaan hitsisauman varmistamiseksi,” kertoo Esa Ristiluoma.

Teräs 310S:ää ja duplex-terästä yhdistää se, että molempien materiaalien kohdalla hitsipalkojen välinen lämpötila on pidettävä tarpeeksi matalana. Teräs 310S:n kohdalla tämä tarkoittaa enintään 100 astetta, duplex-teräksellä maksimissaan 150 astetta.

Lisäksi molempiin materiaaleihin liittyy tarkastusteknillisiä haasteita. Sekä ultraäänen että röntgensäteen käyttäminen tarkastuksissa voi olla hankalaa.

”Ultraääni on hankala austeniittisille materiaaleille, koska sitä varten tarvitsee valmistaa omat kalibrointipalat. Ne on tehtävä samalla tavalla kuin hitsauskohde, eli valmistajan pitää tehdä jokaiselle hitsille erikseen kalibrointikappale,” Ristiluoma selittää.

Tästä syystä tarkastuksissa yleensä suositaankin röntgeniä teräs 310S:n ja duplex-teräksen kohdalla, jos se vain on mahdollista. Jos liitosmuoto on kuitenkin sellainen, ettei sitä pystytä röntgenillä tarkastamaan, silloin on pakko käyttää ultraääntä.

West Weldingin konepajalla taipuvat myös erittäin paksut materiaalit

Erikoismateriaaleista puhuttaessa huomioitavia seikkoja ovat myös paksujen materiaalien käyttö.

Matti Tuomisto kertoo, että tähän mennessä West Weldingillä on hitsattu jopa 140 mm asti.

Esa Ristiluoma lisää, että materiaalien paksuuntuessa mukaan tulee esilämmitys, ja paksun materiaalin hitsaus on järkevää tehdä jauhekaarella monilankahitsauksena. Lisäksi optimaalinen hitsausviisteen muoto tulee miettiä tapauskohtaisesti.

Erikoismateriaalien käsittely teollisuudessa vaatii huolellista ammattitaitoa ja ymmärrystä. West Weldingillä on runsaasti kokemusta ja osaamista vaativistakin sovelluksista useiden vuosien ajalta. Asiantuntijamme ovat valmiita auttamaan valitsemaan oikeat materiaalit ja prosessit jokaiseen tarpeeseen.