INFOFICHE RVS

WARMTEGELEIDINGAustenitisch rvs heeft een thermischegeleidbaarheid die ongeveer eenderde bedraagt van deze vanlaaggelegeerd koolstofstaal. Als dezematerialen gelast worden metdezelfde lasparameters zoals getoondin figuur 1, dan zal er beduidendminder warmte worden afgevoerd bijrvs. Men zal ook een groter smeltbadbekomen dan bij eenlaagkoolstofstaal. Martensitisch enferritisch rvs bezitten een thermischegeleidbaarheid die ongeveer de helftbedraagt van deze van koolstofstaal.Lassen uitgevoerd onder dezelfdeomstandigheden zullen resulteren ineen bredere las dan bij koolstofstaal,maar een smallere in vergelijking metaustenitisch rvs. Om een las tebekomen van vergelijkbare groottemoet men voor martensitische enferritische stalen lassen met een lagerewarmte-inbreng (heat input) dan bijkoolstofstaal. Austenitische roestvastestalen tenslotte vereisen een nóglagere heat input. Door de slechtewarmtegeleiding van austenitisch rvsis smeltlassen in positie moeilijker. Delaswarmte wordt moeilijker afgevoerd.

Daardoor blijft het smeltbad warmeren zakt dit gemakkelijker uit. Bij hetlassen van dunne plaat kan eenkoperen onderlegstrip in deonmiddellijke omgeving van delasnaad hierbij een oplossing bieden.De laswarmte wordt dan snellerafgevoerd. Hierdoor ontstaat minderkrimp en vindt de minste veranderingvan de structuur van het rvs plaats.Hierbij moet erop gelet worden datgeen koper in het smeltbad of dedirecte omgeving van de las komt.Vloeibaar koper kan namelijkgemakkelijk via de korrelgrenzenbinnendringen en kan daardoorwarmscheuren veroorzaken.

VERVORMINGOok de thermischeuitzettingscoëfficiënt van austenitischrvs is sterk verschillend van deze vankoolstofstaal. Deze eigenschapbepaalt hoeveel het metaal uitzetwanneer het wordt opgewarmd enhoeveel het inkrimpt wanneer hetafkoelt. Tijdens het lassen leidt dezethermische uitzetting tot vervorming.Hoe hoger de thermische uitzettings-

coëfficiënt, des te meer zal eruitzetting en krimp optreden, en des tegroter de resulterende vervorming zalzijn. Zoals getoond wordt in figuur 2heeft austenitisch rvs een thermischeuitzettingscoëfficiënt die 50% groter isdan deze van koolstofstaal, terwijlmartensitisch en ferritisch rvs eenuitzettingscoëfficiënt hebben dievergelijkbaar is met deze vankoolstofstaal. De waarde ervan bijduplex roestvaste staalsoorten tenslotteligt tussen deze van austenitische enferritische stalen. Voor een gelijke lasdoorsnede zal dusbij austenitisch rvs een véél groterevervorming worden verkregen dan bijkoolstofstaal, ferritisch of martensitischrvs. Om de vervorming binnen deperken te houden moet menveelvuldig hechten of kleminrichtingengebruiken. De keuze van een gepastelasvolgorde is hierbij ook uitermatevan belang. Volgende opmerkingengelden:• de lastafels moeten bekleed zijn

met rvs, aluminium of andere

materialen om het rvs te beschermentegen contaminatie;

• spanvijzen, klemmen,gereedschappen enzoverdermoeten vervaardigd zijn uit rvs ofbekleed zijn met een beschermendmateriaal (RVS, tape, ...);

• het is aan te raden gebruik temaken van een opspaninrichtingmet koperen strip waarin gaatjeszijn aangebracht voor het toelatenvan een beschermend (backing)gas;

• het product mag pas uit dekleminrichting worden genomen alsdit voldoende is afgekoeld.

Wanneer men stukken gaatsamenbouwen en hechten moet mendit doen in overeenstemming met delasprocedure. De maat en deregelmatigheid van de vooropeningzijn hier zeer belangrijk; deze zijnoverigens proces- en dikteafhankelijk.Bij manueel lassen zal een correctedoorlas gemakkelijker wordenbekomen wanneer wordt gelast meteen vooropening.Wanneer speciale roestvaste stalenworden gelast zou men altijd moeten

MMT0108N19_v1.odt

INFOFICHES ROESTVAST STAAL [DEEL 4-1]

VERBINDINGSPROCESSEN ENNAADVORMEN – ALGEMEENHEDEN

Deze infofiche vat enkele belangrijke aspectensamen waar rekening mee moet gehouden wordenbij de meeste lasprocessen toegepast op rvs:typische kenmerken, lasnaadvoorbereiding,toepassingsdomein van de lasprocessen en zeerbelangrijk: veiligheid. Aldus vormt deze fiche eenbasis voor de volgende infofiches over de specifiekeprocédés en gebruikte toevoegmaterialen.

Ir. Robert Vennekens, IWE, CEWE, Onderzoekscentrum van het BIL,Technologische Adviseerdienst(*)Ir. Wim Van Haver, Onderzoekscentrum van het BIL(*) Dienst gesubsidieerd door IWT

TABEL 1 – AANBEVOLEN VOOROPENINGENPLAATDIKTE < 4 MM PLAATDIKTE (*) > 4 MM

BMBE, BASISCH 0,3 x plaatdikte 2,5 mm (***)

BMBE, RUTIEL 0,5 x plaatdikte 3,0 mm (***)

BMBE, AC/DC 0,7 x plaatdikte 3,2 mm (***)

MIG/MAG 0,7 x plaatdikte 2,5 - 3,0 mm

FCAW (**) 0,7 x plaatdikte 2,5 - 3,0 mm

SAW Geen open stand Geen open stand

* V-, X-, of K-naad** De open stand bij lassen met keramische steunstrips moet 4 - 6 mm zijn*** Waardevolle vuistregel bij booglassen met beklede elektrode van dikkere plaat: de open stand = de kerndraaddiameter gebruikt bij de eerste laspas

Figuur 1: Schematische weergave van lasnaden, gerealiseerd met booglassen metdezelfde lasparameters, op verschillende staalsoorten

Figuur 2: Schematische weergave van vervorming door het lassen, veroorzaaktdoor booglassen met dezelfde lasparameters, op verschillende staalsoorten

INFOFICHE RVSlassen met een vooropening. Dereden hiervoor is dat de samenstellingvan het toevoegmateriaal meestalverschilt van dit van hetbasismateriaal. Het verschil insamenstelling speelt dan in opveranderingen in de microstructuur. Aanbevolen vooropeningen wordengeven in tabel 1. Dit verdient ookspeciale aandacht bij het hechtlassen.De vooropening moet zo constantmogelijk zijn. Als dit niet het geval is,dan kan een gebrek aan doorlassingontstaan en/of ontoelaatbarevervorming. De hechtlassen moetenworden aangebracht vanaf deuiteinden en dan in het midden vanelke opening enz. Als wordt gehechtstartend vanaf een zijde naar deandere, zonder af te wisselen, danloopt het fout – zie figuur 3.De afstand tussen de hechtlassen moetaanzienlijk korter zijn bij austenitischrvs dan bij koolstofstaal, dit opnieuwin verband met de hogere thermischeuitzetting. Het aantal hechten moetimmers voldoende zijn om eenaangebrachte vooropening in stand tehouden indien inklemmen nietmogelijk is. Tabel 2 geeft de dimen-sies en tussenafstand van hechtlassenaan. Starts en stops van dehechtlassen moeten correct wordengeslepen, en dit moet in een correctevolgorde gebeuren; lassen, slijpen,lassen, enz... Hechtlassen kunnenimmers bronnen van problemen zijn.Aan de plaatsen waar werd gestarten gestopt dient de nodige aandachtte worden gegeven om poreusheid enkraterscheurtjes te vermijden. Ookmoeten deze starts en stops goedomgesmolten in het lasbadopgenomen worden. Zo nodig: eerstuitslijpen, daarna verder lassen.Wanneer éénzijdig gelast wordt,moet de hechtlas volledig wordenweggeslepen. Wanneer hecht-bruggen gebruikt worden, danmoeten deze gelast worden met eencorrect toevoegmateriaal. Bovendienmoet daarvoor een gekwalificeerdelasprocedure worden toegepast!Wanneer de hulpstukken verwijderdworden, dan moet men erop toeziendat het rvs oppervlak niet wordtbeschadigd of gecontamineerd.Indien dit toch gebeurd zou zijn danmoet men dit met de nodige zorgterug in orde brengen.

VOORBEWERKINGZowel plasmasnijden als mechanisch(machinaal) bewerken behoren tot demogelijkheden. Het machinaalvoorbewerken geeft een goedemaatnauwkeurigheid, maar is op zicheen dure voorbewerkingsmethode. Ermoet opgelet worden dat hetbasismateriaal niet oververhit, omdatdan oxidatie optreedt en dus decorrosie-eigenschappen negatiefbeïnvloed worden. Het plasmasnijdenheeft een geringere maatnauwkeurig-heid, maar de kosten van het snijdenliggen lager. Door het plasmasnijdenin een waterbassin worden destructuur en de vervorming bij de

meeste rvs types minimaal beïnvloed.De duplex rvs-types kunnen hier echtereen uitzondering op vormen. Dekeuze van de voorbewerkings-methode wordt dus bepaald doorzowel economische overwegingen alskwaliteitseisen. Een dure voorbewer-king kan in veel gevallen toch eengoedkopere las (totaalkost) opleverenals gevolg van de goede maatnauw-keurigheid.In alle gevallen dienen de bewerktenaadkanten te worden gereinigd.Oliën of koelvloeistof van hetmachinaal bewerken moeten wordenverwijderd, en bij het thermischsnijden moet de aanwezige lichteoxidehuid worden weggeslepen. Eenbelangrijke stelregel bij het machinaalbewerken is dat gereedschappen dieworden gebruikt voor rvs, gescheidenmoeten worden gehouden van dievoor staal. Bij voorkeur moet ingescheiden ruimtes worden gewerkt.Gereedschap zoals roestvast stalenborstels moeten daarom herkenbaarzijn, bv door een kleur aan tebrengen op het handvat. Ookmoeten slijpschijven, te gebruikenvoor rvs, alleen voor het bewerkenvan dat materiaal gebruikt worden omcontaminatie van het rvs tevoorkomen. Er mogen enkel roestvaststalen borstels worden gebruikt voorrvs! Ongeacht het type RVS moet menhet materiaal vóór het lassen opgepaste wijze reinigen:• borstelen of slijpen van de laszone

om oxides te verwijderen (dezekunnen aanwezig zijn opwarmgewalste producten;

• chemisch reinigen van alleoppervlakken die werden bewerktmet gebruik van koelvloeistof;

• verwijder alle vet, olie, vocht, enz.• veeg alle te lassen oppervlakken

eventueel schoon met aceton ofisopropylalcohol.

LASPROCESSEN EN HUNTOEPASSINGSDOMEINRoest- en hittevaste staalsoortenkunnen met bijna alle bestaandelasprocessen met succes gelastworden. Maar bij lassen van rvs moetmen, meer nog dan bij ongelegeerdstaal, de nodige maatregelen nemenom het rvs te beschermen tegen deinvloed van de omringende lucht. Hetbeschermgas, het laspoeder of debekleding van de elektrode dienenom ongewenste effecten zo goed alsmogelijk te voorkomen. Eén van de belangrijkste effecten iseen verminderde corrosieweerstandals gevolg van oxiden ontstaan ophoge temperatuur (de zogenaamde"thermische oxides"). Het betreft hierdan zowel de las als het aangren-zende basismateriaal. Het al of niettoepassen van een bepaald lasproceskan afhangen van de vorm en deafmetingen van het werkstuk, deseriegrootte, de kwaliteitseisen, debeschikbaarheid van het proces in hetbedrijf enz. In veel gevallen zijn heteconomische overwegingen diebepalend zijn voor de proceskeuze.

Figuur 3: om schaarwerking te voorkomen dienen hechtlassen afwisseld langs beidekanten aangebracht te worden

Figuur 4: voorbeelden van hoofdposities voor stompe en hoeklassen1) Voor speciale doeleinden, bv de kwalificatie van lassers, wordt deze positie alshoofdpositie beschouwd

TABEL 2 - AFSTAND TUSSEN DE HECHTLASSENPLAATDIKTE

(MM)TUSSENAFSTAND

(MM)LENGTE HECHTLAS

(MM)1 - 1,5 30 - 60 5 -7

2 - 3 70 - 120 5 - 10

4 - 6 120 - 160 10 - 15

> 6 150 - 200 20 - 30

INFOFICHE RVSMIG/MAG lassen neemt een steedsbelangrijker plaats in bij het lassenvan rvs, dit ten nadele van hetbooglassen met beklede elektrode.MIG/MAG, TIG en plasma-lassenzijn geschikt voor mechanisatie enrobotisatie. Voor het orbitaallassenvan pijp/pijp en pijp/pijpenplaatverbindingen, al dan niet metdraadtoevoer, werd speciale TIG-lasapparatuur ontwikkeld. Eenoverzicht van de lasprocessen en huntoepassingsgebied wordt gegeven intabel 3, waarbij voor elk proceswordt opgegeven in welk diktebereiken voor welke positie het kanaangewend worden.In de betreffende tabel zijn zuurstof-acetyleenlassen en zachtsolderen nietopgenomen omdat decorrosiebestendigheid meestal sterkachteruit gaat wanneer dezeprocessen worden toegepast. Infiguur 4 wordt een overzichtgegeven van de lasposities volgensEN ISO 6947.

VEILIGHEIDSMAATREGELENKort samengevat moet bij het lassenvan rvs op de volgende puntenworden gelet:

Maatregelen bij devoorbereiding van het lassen:

• Indien vuile en vette plaatkantenmet oplosmiddelen wordengereinigd, moet dat in een aparteruimte gebeuren waar niet wordtgelast. Kan dat niet, dan moetenzwak alkalische ontvettingsmiddelenworden gebruikt.

• Omtrent brandgevaar dienenmiddelen als aceton en wasbenzineniet te worden toegepast. Boven-dien verdampen deze middelen snelen zijn ze nadelig voor degezondheid. Er zijn goedeoplosmiddelen in de handel die,mits gecombineerd met een goedeafzuiging en persoonlijkebescherming (handschoenen), veiligte gebruiken zijn.

• Het gebruik van trichloorethyleen isniet toegelaten en mag zeker niet inde buurt van een lasplaats wordentoegepast. Het middel kan namelijkonder invloed van de straling vande lasboog worden omgezet in hetzeer giftige fosgeen.

• Indien het installeren van eenontvettingsinrichting wordtoverwogen, moet vooraf overlegmet de Arbeidsinspectie wordengepleegd.

Maatregelen tijdens het lassen:Op het eerste gezicht lijken er voor delasser weinig directe bedreigingenvoor zijn gezondheid en veiligheid te

zijn. Enkele schadelijke effecten, zoalsdie veroorzaakt door het inademenvan lasrook, worden dan ook pas naenige tijd merkbaar. Daarom is eengoede persoonlijke bescherming vanbelang en een consequent gebruikvan afzuiginstallaties noodzakelijk.• Wanneer met een

gasbooglasprocédé wordt gewerkt,moet men alert zijn op het ontstaanvan onder andere ozon (O3), dat ineen maximale concentratie van 0,1ppm (dat is een deel per 10 miljoendeeltjes) aanwezig mag zijn. Het issnel te ruiken, maar dan zit men aldicht tegen de toelaatbareconcentratie aan. Een goedeventilatie in combinatie met eenafzuiging is noodzakelijk. Bij twijfel:meten!

• Bij alle lasprocédés waarbij eenboog zichtbaar is, moet vanwegehet ontstaan van lasrook een goede(liefst plaatselijke) afzuiging wordentoegepast. Verdacht is voornamelijkhet element chroom in rvs, en het isCrVI dat na langdurig inademenkankerverwekkend is. Eventuelelongaandoeningen openbaren zichsoms pas na tientallen jaren en zijndaarom niet altijd in verband tebrengen met de werkomstandig-heden.

Dit betekent dat, om eventuele risico'ste voorkomen en te vermijden, onder

alle omstandigheden een goedeafzuiging noodzakelijk is, en dat bijhet werken in kleinere ruimten eenlashelm met een voorziening voorverse luchttoevoer moet wordengebruikt.

BELANGRIJKE TECHNISCHEAANDACHTSPUNTENAustenitische roestvaste staalsoortenhebben in vergelijking met onge-legeerde en laaggelegeerdestaalsoorten een ongeveer 1,5 maalzo grote uitzettingscoëfficiënt en eenca. 3 maal geringere warmte-geleiding. De kans op vervorming endoorbranden tijdens het lassen isdaardoor aanzienlijk groter. Om ditrisico tot een minimum te beperkenkunnen de volgende voorzorgs-maatregelen worden genomen:• Aanbrengen van koperen

koelstrippen in de onmiddellijkeomgeving van de lasnaad,waardoor in het bijzonder bij dunneplaat toch een snelle warmteafvoermogelijk is. Hierdoor ontstaatminder krimp en vindt de minsteverandering van de structuur van hetrvs plaats. Let op dat er geen koperin het smeltbad of de directeomgeving van de las komt.Vloeibaar koper kan namelijkgemakkelijk via de korrelgrenzenbinnendringen en daardoorwarmscheuren veroorzaken.

• Het is aan te raden gebruik temaken van een opspaninrichtingmet koperen strip waarin gaatjeszijn aangebracht voor het toelatenvan een beschermend (backing)gas;

• Het product mag pas uit dekleminrichting worden genomen alsdit voldoende is afgekoeld.

• Gebruik maken van meerhechtlassen dan bij ongelegeerd enlaaggelegeerd staal indieninklemmen niet mogelijk is. Hetaantal hechten moet voldoende zijnom een aangebrachte vooropeningook in stand te houden.

• Hechtlassen kunnen bronnen vanproblemen zijn. Aan de plaatsenwaar werd gestart en gestopt dientde nodige aandacht te wordengegeven om poreusheid enkraterscheurtjes te vermijden. Ookmoeten ze goed omgesmolten in hetlasbad opgenomen worden. Zonodig eerst uitslijpen en daarnaverder lassen.

BIBLIOGRAFIE• The Avesta Welding Manual,

practice and products forstainless steel welding (2005)

• The Professional’s Advisor onWelding of Stainless Steels,AWS, 1999

• Roestvast staal lassen, Vanvoorbewerking totnabewerking; Smitweld bv,Nijmegen (1986)

• Lassen van roest- en hittevaststaal, vm42, FME - NIL

TABEL 3 - LASPROCESSEN EN HUN TOEPASSINGSGEBIEDLAS & SNIJPROCEDES TOE TE PASSEN DIKTE POSITIE

< 3 mm 3 - 8 mm > 8 mm

BOOGLASSEN MET BEKLEDE ELEKTRODE O X X A

MIG/MAG LASSEN KORTSLUITBOOG X X X1) A

SPROEIBOOG - X X H2)

PULSEREND X X X A

GEVULDE DRAAD - X X A

TIG-LASSEN (INCL. PULS-TIG) X X1) X1) A

ONDERPOEDERDEKLASSEN - X X H2)

PLASMALASSEN X X X A

WEERSTANDLASSEN (PUNTLASSEN) X X - A

ELEKTRONENSTRAALLASSEN X X X *

LASERLASSEN X X3) X3) *

DIFFUSIELASSEN X X X *

WRIJVINGSLASSEN - X *

EXPLOSIEFLASSEN X4) X4) *

HARDSOLDEREN OVEN X X X *

INDUCTIE X X X *

DIFFUSIE X X X *

SNIJDEN PLASMA X X X *

PLASMAGUTSEN X X *

LASER X X O3) *

TOEPASBAARHEID LASPOSITIES OPMERKINGEN

X = Mogelijk H = Horizontaal 1) Specifiek toegepast voor grondnaden

O = Mogelijk, maar niet gebruikelijk A = Alle 2) 1G, 1F en 2F posities

- = Niet mogelijk * = Wordt door procédé bepaald 3) Vermogen groter dan 1.500 W nodig

4) Geschikt voor pijp-pijpplaat-verbindingen en pijp-pijpverbindingen