0400 329 988 Kelohongantie 6, 62100 Lapua www.helasteel.fi OTA YHTEYTTÄ, SOITA!. H I T S A U S T E K N I I K A N H A L U T U I N K U M P P A N I Sertifioidut hitsausja laatujärjestelmät Henkilökunnan jatkuva koulutus Projektiosaaja Vaativien projektien hoito asiakkaan puolesta Kimmo Erikoinen puh
Jouko Lassila Toiminnanjohtaja jouko.lassila@shy.fi. Artikkeleissa on monipuolinen kattaus erikoisimmista paikoista, olosuhteista, materiaaleista ja laitteista, jotka kaikki edustavat jossain suhteessa ääriolosuhteita. Toinen juhlavuoden merkkitapahtuma on samana vuonna 70 -vuotisjuhlaansa viettävän Kemppi Oy:n kanssa yhdessä järjestämämme Roadshow 2019. Sen historia muodostuu katkeamattomasta ketjusta toinen toistaan parempia lehtiä. 70 -vuotisjuhlan tapahtumista on lisää tietoa tässä lehdessä. Päätapahtuma, SHY:n 70 -vuotisjuhla järjestetään Hilton Helsinki Kalastajatorpalla 24.26.4.2019. Ensi vuoden numero 2/2019 onkin tavallista laajempi 70-vuotisjuhlanumero. Äärirajoilla mennään myös kun 50 mm paksua kuparia hitsataan yhdellä palolla tai Arianne kantorakettiin hitsataan sandwichrakenteisia suuttimia. Syksyn ohjelmasta ilmoitetaan myöhemmin. Samalla järjestetään ajankohtaisseminaareja hitsauksen asiantuntijoille. Ääri-ilmiöistä siirrytään seuraavassa Hitsaustekniikka-lehden numerossa 1/2019 eripariliitosten hitsaamisen. Tämän numeron teemana on hitsaaminen ääriolosuhteissa. Muita juhlia tänä ja ensi vuonna ovat senioriklubien 30 -vuotispäivät, joiden juhlinta alkaa yksi kerrallaan jo tämän vuoden lopulla, ja Helsingin paikallisosaston 60 -vuotisjuhla ensi vuoden marraskuussa. Sen kunniaksi järjestämme useita tapahtumia. Myös Roadshow 2019 on esitelty tarkemmin tässä lehdessä. Kuluvan vuoden tapahtumatarjonta on ollut runsasta. Kiertue suuntautuu kahdeksalle paikkakunnalle, joilla toimii SHY:n paikallisosasto. Tapahtuma on rakennettu niin, että tarjonnasta löytyy jokaiselle jotain. Torstaina on perinteisen juhlaseminaarin ja juhlaillallisen vuoro. Suomen Hitsausteknillisen Yhdistyksen puolesta kiitän kaikkia jäseniämme, yhteistyökumppaneitamme ja henkilökuntaamme kuluneesta vuodesta ja toivotan kaikille Hitsaustekniikka -lehden lukijoille rauhallista joulua. komiteoiden, klubien ja paikallisosastojen kokoontumisilla ja vierailuilla läheiseen Otaniemen teknologiakeskittymään. Se sisältää juhlaseminaarin, juhlaillallisen, yritysvierailuja ja eri ryhmien tapaamisia. Seminaarissa jäsenyrityksemme esittelevät Suomen hitsaavan teollisuuden menestystarinoita ja tauoilla on mahdollisuus tutustua hitsaustekniikkanäyttelyyn ja verkostoitua. Se alkaa helmikuussa Lappeenrannasta, jatkuu maaliskuussa Tampereelle ja toukokuussa Turkuun. Yksi artikkeli kertoo hitsauksesta vedessä, toinen ilmattomassa tilassa eli tyhjiössä, kolmas Siperian pakkasissa ja neljäs Lähi-Idän helteissä. Kauaa ei kinkkua tosin ehdi sulatella, kun IWQ-Hitsauskoordinoijaklubin seminaaripäivä Tampereella avaa SHY:n seminaarivuoden heti tammikuussa. Perjantaina jatketaan vierailuilla hitsauksen ja konepajateollisuuden huippua edustaviin yrityksiin. SHY:n ja sen pienryhmien ja paikallisosastojen seminaaritarjonta painottuu syksyyn. Se on ollut alusta asti kiinteä osa yhdistyksen toimintaa. SHY:n 70 -vuotisjuhla alkaa keskiviikkona 24.4. Myös Hitsaustekniikka -lehti viettää ensi vuonna 70 -vuotisjuhlaa. Tätä kirjoitettaessa on marraskuun viimeinen tapahtuma saatu toteutettua ja osallistujat Porista takaisin työnsä ääreen odottamaan joulun viettoa. Kevään megatapahtuma oli Nordic Welding Expoja Konepaja -messut, joka on vakiinnuttanut asemansa Suomessa alan päätapahtumana. Tarkoitus on yhdistää SHY:n ja sen paikallisosastojen, Kemppi Oy:n ja alueiden oppilaitosten voimat ja tehdä hitsaus tutuksi nuorille peruskoululaisille, lukiolaisille ja metallialan opiskelijoille. 6/ 20 18 [ www.hitsaus.net ] 2 PÄÄKIRJOITUS Suomen Hitsausteknillinen Yhdistys täyttää ensi vuonna 70 vuotta
Nyt integroidulla säätimellä. Parempi työympäristö. GENIE ® 300 bar on edistyksellinen, innovatiivinen ja ergonomisesti suunniteltu kaasupullo, joka edustaa täysin uudenlaista kaasupulloteknologiaa. GENIE ® ViPR -kaasupullo integroidulla säätimellä Parantaa tehokkuutta, lisää turvallisuutta ja on käytännöllisempi. GENIE ® kaasupullojen pieni paino, suuri kapasiteetti, ainutlaatuinen siirreltävyys ja älykkäät sisällönilmaisimet muuttavat tapaa, jolla kaasuja käytetään. www.aga.fi Kevyt ja ergonominen Helppo kuljettaa Tukeva ja pinottava 300 bar + 45 % enemmän kaasua Digitaalinen LED-näyttö ® GE NI E ja MI SO N ov at Th e Lin de Gr ou pin re kis te rö ity jä tav ara me rkk ejä . Tulevaisuuden kaasupullo. GENIE ® . Uutuus: GENIE ® ViPR -pullo MISON ® 18 kaasulla. Lue lisää www.aga.fi/genie-vipr UUSI 6012 0013_AGA_AD_GENIE_ViPR_210x297_FI.indd 1 2018-11-30 11:01. Tutustu nyt uuteen integroidulla säätimellä varustettuun GENIE ® ViPR -kaasupulloon
habitaatista on suora yhteys veden pinnalle ulkoilmaan, sen sisällä on normaali ilmanpaine ja työntekijät pääsevät työkohteeseen kuivana ilman sukellusvälineitä. Paikoilleen kiinnitetystä kammiosta poistetaan siellä asennusvaiheessa mahdollisesti ollut vesi joko kokonaan tai osittain, jolloin kuivatila täyttyy tai täytetään kaasulla, esimerkiksi ilmalla tai helium/ilma -seoksella. Hitsaus voidaan toteuttaa kuivana, mutta paineen suuretessa haasteet hitsauksen toteutukselle kasvavat. Näin muodostuvaan kuivatilaan syntyy työsyvyydestä riippuvainen paine. (Photo courtesy of Oxylance, https://waterwelders.com/biz-wave-oxylance/). Erilaisten työn toteutustapojen tuntemus ja käytännön osaaminen, turvallisuussuunnittelu, oikeat työnjärjestelyt ja laitteet sekä vedessä tapahtuvan hitsaamisen erityisosaaminen mahdollistavat tarkoituksen mukaisten hitsien tekemisen. Jos isosta kammiosta, ns. Jos työkohteen ympärille tiivistetty habitaatti on Hitsausta veden alla Pasi Hiltunen ja Jarno Seppänen Vedessä olevien metallirakenteiden valmistus tai niihin käytön aikana tulleiden vaurioiden korjaukset eivät ole helppoja toteuttaa. Märkähitsauksessa hitsauskohta on suoraan kosketuksessa veden kanssa ja hitsaajasukeltaja hitsaa työkappaletta työsyvyyden mukaan määräytyvässä vedenpaineessa. Hitsauskohdan ympärille tiiviisti asennettuun kammioon johdetaan tässäkin tapauksessa kaasu veden syrjäyttämiseksi ja sukeltajahitsaaja menee sen sisälle joko kokonaan tai Kuiva hyperbaarinen hitsauskammio. Kuvan 1 habitaatti on kokonaan vedessä. märkänä ja niihin, joissa työkohde on kuivatilassa. Tarvittava sukellusosaaminen ja erityislaitteiden puuttuminen rajoittavat varmuudella töihin ryhtymistä. Hitsata pitäisi…turvallisesti ja riittävän laadukkaasti. hitsauspaikan alapuolelta ”auki”, voidaan asennusvaiheessa sen sisälle mennyt vesi syrjäyttää suljetusta yläosasta kaasulla. 6/ 20 18 [ www.hitsaus.net ] 4 Hitsaustyön toteutustavat Siellä se on veden alla, toisiinsa hitsaamalla liitettävät kappaleet tai sitten jollakin tavoin vaurioitunut rakenne. Vaikka työn toteutuksen kustannukset ovat usein korkeat, ovat ne usein muita mahdollisia vaihtoehtoja kilpailukykyisempiä. Kammio voi olla myös pienempi. Tämä saadaan aikaan työkappaleen hitsauskohdan ympärille vesitiiviisti kiinnitettävän kammion avulla. Kuivana hitsattaessa vedenalainen hitsauskohta on eristetty ympäröivästä vedestä. Jos habitaatti on kokonaan suljettu paineastia, kuivatila voidaan paineistaa normaaliin ilmanpaineeseen, jolloin hitsausolosuhteet vastaavat kutakuinkin normaalia hitsaustilannetta maalla. Vedessä tehtävät hitsaustyöt jaotellaan kahteen ryhmään, niihin, jotka tehdään ns
Toteutustavan valintaan vaikuttaa merkittävimmin se, millaiset vaatimukset tehtäville hitseille asetetaan. Joissakin invertterivirtalähteissä tyhjäkäyntijännitteen voi säätää alas hitsausominaisuuksien siitä kärsimättä. Veitsikytkimen sulkemisella ja avaamisella hitsaajasukeltaja voi kytkeä hitsausvirtapiirin auki ilman hitsauskoneen sammuttamista. Luokan B laatuvaatimuksien täyttäminen on mahdollista oikeilla lisäaineilla ja laitteilla, kun työn tekevät asiaan perehtyneet ja kouluttautuneet sukeltajahitsaajat. Internetissä voi puikkotarjontaan tutustua mm. Standardi AWS D3.6M-2017 Underwater welding code jakaa hitsit seuraavasti: . Kuivana tehtävissä töissä tavoitteena on yleensä saavuttaa samat hitsin laatuominaisuudet kuin tehtäessä vastaava työ maalla. Hitsauslaitteistoon kuuluvat ainakin virtalähde, hitsauskaapeli, maadoituskaapeli ja veitsikytkin. veitsikytkintä. luokka A: hitsit, joiden laatuvaatimukset vastaavat maalla tehtävän työn laatuvaatimuksia . Märkähitsausta suunniteltaessa tavoitteena on useimmiten tehdä hitsejä, joiden laatuvaatimukset ovat tarkoituksenmukaisella tasolla. Hitsiin muodostuu myös paljon vetyä, joka laskee hitsin sitkeyttä ja lisää liitoksen halkeamaherkkyyttä. Kyseisessä koneessa tyhjäkäyntijännite on laskettu noin 13 volttiin. Märkähitsauksessa hitsi jäähtyy veden vaikutuksesta nopeasti. Hankalimmaksi saattaa osoittautua emäspuikkojen käyttö. Hitsauskaapeleiden päät ovat koko ajan vedessä ja virran siirtymistä veteen tapahtuu koko ajan, jollei virtapiiriin maakaapelin ja hitsauskoneen välille ole laitettu ns. Rutiilipuikon aineensiirtyminen on samankaltaista. Teräksellä nopea jäähtyminen vaikuttaa muodostuvan hitsin mikrorakenteeseen ja usein sen muodonmuutoskyky jää pieneksi. Vedenalainen hitsauksessa käytetään turvallisuussyistä aina tasavirtaa, tyypillisesti DC-, ja käyttöön tarvitaan riittävän hitsausvirran antava puikkohitsauskone. Kuvassa 2 on märkähitsauksena puikolla tehty puhtaan hitsiaineen koekappale. Märkähitsauksessa käytettäväksi tarkoitettuihin puikkoihin on pinnoitemassan päälle lisätty vedenpitävä eristekerros. 6/ 20 18 [ www.hitsaus.net ] 5 osittain. Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa on asiasta hieman tietoa. Esimerkiksi Miller XMT 350 CC/CV, jota käytetään vedenalaisen puikkohitsauksenkin virtalähteenä, on mahdollista valita käyttöön ns. Käytännössä virtalähteeksi sopii laite, jonka jännitevarat ovat riittävät puikon sytytyksen ja valokaaren palamisen kannalta. pintamies voi olla yhteydessä sukeltaPuhtaan hitsiaineen kokeen testikappale (märkähitsaus puikolla, kuva IW). Taivutuskokeissa tämä näkyy hitsin murtumina. Massan päälle tehtävän vesitiiviin kerroksen voi tehdä kastamalla puikko maaliin, lakkaan, parafiiniin… asiasta on ollut kirjoittelua ja puhetta. Hitsausvirtalähde on työn ajaksi sijoitettava paikkaan, josta sitä voidaan operoida tur vallisesti häiritsemättä muuta ympärillä olevaa toimintaa. matalajänniteversio, kuva 3. Normaalisti hitsauspuikko on tarkoituksenmukaisella massalla pinnoitettu lisäainelanka, jossa pinnoitteen tehtävänä on tuottaa kuonaja kaasusuoja, tukea hitsisulaa muodostamansa kuonan avulla, seostaa hitsiainetta tarvittavasti sekä helpottaa valokaaren sytyttämistä ja palamista. Hitsauspuikkoja voi halutessaan yrittää pinnoittaa itse. Emäspuikkojen pulmana ovat palamisen aikana tapahtuvat oikosulut, jolloin kaari katkeilee. Vedenalaisessa hitsauksessa se muodostaa valokaarta suojaavan kaasukuplan, joka erottaa sulan ja jähmettyvän hitsin ympäröivältä vedeltä. Käytännössä luokan A hitsien tekeminen on erittäin hankalaa. luokka B: hitsien ominaisuudet ovat joltain osin huonompia kuin alkuperäisen hitsin tai maalla tehtävän hitsin ominaisuudet . Miller XMT 350 CC/CV virtalähde soveltuu erinomaisesti vedenalaiseen puikkohitsaukseen.. seuraavien tuotenimien ja hakusanojen kautta: Aquaweld, Hydroweld FS, Broco, Nautica, AquaForce ja Barracuda. Omien kokeilujen kautta voi löytyä toimivia yhdistelmiä. Näin tulisi aina olla. Veitsikytkin tai -katkaisija sijaitsee kuivassa paikassa, josta pinnalla oleva ja sukellusta avustava ns. Vedessä hitsaaminen puikolla (märkähitsaus) Vedessä märkänä tehtävä hitsaus tapahtuu tyypillisimmin puikkohitsauksena. . Hitsaustyötä ennen tarkastetaan aina kaikki tarvittava kalusto sekä laitteet sukellustyön turvallisuusja toteutussuunnitelman mukaisesti. Myös täytelankahitsausta käytetään, mutta Suomessa sen osaajia tai hyödyntäjiä ei tällä hetkellä taida olla yhtään. Tavallisten seostamattomien terästen hapanpäällysteisten puikkojen (hankalahko saatavuus) aineensiirtyminen tapahtuu hienopisaraisesti ilman oikosulkuja ja niistä voi kokeilijalle löytyä pinnoitettava vaihtoehto. Kerros estää massan vettymisen ja sen aiheuttaman irtoamisen sekä virran siirtymisen massan läpi veteen. Pienimpään kammioon mahtuu vain puikonpidin ja puikko. luokka O: hitsin vaatimukset perustuvat tapauskohtaiseen määrittelyyn. Ne, jotka eivät halua testailla omia versioitaan, voivat hankkia märkähitsauspuikot niitä myyviltä toimittajilta
Valokaaren sytytyksessä puikko asetetaan kohtisuoraan hitsattavaa kappaletta vasten, pyydetään pinnalla olevaa sukellusavustajaa laittamaan veitsikytkimestä virta päälle ja sytytetään valokaari hieraisemalla puikkoa hitsattavan metallin pintaa vasten. Kalvo poistetaan hankaamalla puikon päätä metalliin. Työn suorituksen aikana vältetään hitsauskaasujen kerääntymistä suljettuihin tiloihin. Lisätietoja ja haku koulutukseen: Luksia/ koulutustarjonta Masino Welding Oy Pasi Hiltunen Tekninen johtaja, IWE, IWI-C pasi.hiltunen@masino.fi www.masino.fi ja Luksia, Länsi-Uudenmaan koulutuskuntayhtymä Jarno Seppänen Sukelluskouluttaja, IWS jarno.seppanen@luksia.fi www.luksia.fi. Ammattisukeltajaoppilas tekee hitsauskoetta puikolla (märkähitsaus, kuva Luksia). Jos työssä käytetään polttoleikkausta, polttoleikatut pinnat tasataan hiomalla. Opetus järjestetään Ojamon vanhassa, vedellä täyttyneessä kalkkikaivoksessa Lohjalla, jossa on hyvät puitteet opetukselle ja harjoitustöille. Tämä työ tehdään tyypillisesti hiomalla. Standardi on vaativa ja sen sisältöön on syytä perehtyä huolella ennen kuin lupautuu tekemään vedenalaisia hitsauksia sen mukaisesti. Hitsaustyö aloitetaan puikon vedenkestävän pinnoitteen poistamisella puikon päästä. Vedenalainen rakentaja -osiossa opetellaan sukeltamaan kypäräsukelluslaitteilla syvyysalueella 0-50 metriä ja tehdään vedenalaisia uudisja korjausrakentamisen työharjoituksia, joiden vaikeusaste lisääntyy koulutuksen edetessä. Sukellukseen otetaan kerrallaan mukaan 5-15 puikkoa. AWS D3.6M-2017 Underwater welding code ja SFS-EN ISO 15618-1:2016 Seuraavat kaksi standardia asettavat niitä sovellettaessa vaatimuksia vedenalaisen hitsaustyön ennakkovalmisteluille ja toteutukselle: . 6/ 20 18 [ www.hitsaus.net ] 6 jaan. Luksian ammattisukeltajatutkintoon johtava sukelluskoulutus alkaa vuosittain elokuussa ja loppuu toukokuussa (10 kk). Aikaisempaa sukelluskokemusta ei edellytetä. Koulutus sisältää sukellusja rakennuskoulutuksen lisäksi mm. Työhön sopivalla virtalähteellä puikko syttyy helposti. Lopuksi suoritetaan tutkintoon liittyvät työnäytöt. Osa 1: Sukeltajahitsaajat vedenalaiselle märkähitsaukselle AWS D3.6M-2017 on kattava standardi, joka määrittelee mm. SFS-EN ISO 15618-1:2016 Hitsaajan pätevyyskokeet vedenalaiselle hitsaukselle. sukellushitsaajan pätevyyden osoittamisvaatimukset ja tarvittavien hitsaustöiden valmisteluvaiheessa tehtävät hitsauskokeet. Haku koulutukseen on kevään aikana, kaikki hakijat kutsutaan kesäkuussa pidettäviin soveltuvuuskokeisiin. AWS D3.6M-2017 Underwater welding code . Työ aloitetaan hitsausalueen puhdistuksella ja mahdollisen rakennevaurion poistamisella. Ammattisukeltajatutkintoon johtava koulutus jakaantuu kahteen osaan: tarkastussukeltaja -osiossa opetellaan sukeltamisen perusteet ja pienimuotoiset työtehtävät omavaraisilla sukelluslaitteilla (pullot selässä) ja harjoituksia tehdään syvyysalueella 0-30 metriä. Standardi jakaa valmiin hitsin laatuvaatimukset edellä mainittuihin kolmeen eri luokkaan A, B ja O. Metallityössä harjoitellaan yleiset teräksen leikkausmenetelmät sukellustyömaan pintatöissä ja veden alla, hitsauskoulutuksessa suoritetaan puikolla pienaluokkia pinnalla ja veden alla märkähitsausstandardin mukaan, kuva 4. Molemmat ovat sovellettavissa ja jommankumman standardin pohjalta saadut sukellushitsaajan pätevyydet useimmiten asiakkaan hyväksyttävissä. SFS-EN ISO 15618-1:2016 määrittelee hitsaajan pätevyyskokeet hieman toisin kuin aiemmin mainittu AWS standardi. Kaapeleiden tulee olla hyvässä kunnossa, eikä niissä saa olla korroosiota tai pinnoitehalkeamia. Valokaaren sytyttyä puikkoa kuljetetaan tasaisesti painamatta oikeassa kuljetusasennossa. Hitsin lopetus toteutetaan suuntaamalla puikko kohtisuoraan pystyyn ja nostamalla se irti työkappaleesta. Hakijalle eduksi luetaan aikaisempaa osaamista rakennustai metallialalta, kädentaitoja, kykyä toimia vedessä, hyvää kuntoa ja terveyttä. metallitöitä, nuoremman panostajan kurssin, räjäytysharjoituksia ja sukeltajan työmaalla tarvittavat luvat ja pätevyydet. Ammattisukeltajakoulutus Suomessa Suomessa ammatillista sukelluskoulutusta antaa Luksian ammatillinen oppilaitos
MIG/MAGja TIG-hitsaus täytyy aina suojata tuulelta, sateelta ja lumelta. Säästä, hitsausprosessista ja sovelluksesta riippuen suojauksen toteutus vaihtelee täysin suojaamattomasta hitsauskohteesta ilmastoituun ja lämmitettyyn koppiin. 6/ 20 18 [ www.hitsaus.net ] 7 Hitsauksen suojaus säältä Esimerkiksi Venäjällä Siperiassa öljyja kaasuputket joudutaan vetämään vaikeakulkuisten suoalueiden läpi. Energiateollisuuden suuret projektit kaasunja öljynjakeluverkostojen rakentamiseksi perustuvat olennaisesti teräsrakentamiseen sekä hitsaustekniikkaan. Sateettomalla säällä puikkohitsaus ei välttämättä vaadi mitään suojaa hitsauskohteeseen, kuva 1. Arktisissa olosuhteissa tapahtuvan hitsaustyön onnistumisen kannalta on ensisijaisen tärkeää järjestää siedettävät työskentelyolosuhteet. Putkilinjan puikkohitsausta.. Ilman lämmitettävää hitsauskoppia hitsaaja palelee herkästi ja hitsausmaskin lasi saattaa huurtua. Se on tehtävä talvella, sillä tarvittava kalusto voidaan kuljettaa vain riittävästi jäätyneellä maapohjalla. Jopa 13 % maapallon hyödyntämättömistä öljyvaroista ja 30 % maakaasuvaroista saattaa sijaita arktisilla alueilla. Erilaiset hitsaussuojat parantavat myös hitsaajan työskentelyolosuhteita. Suojana voidaan käyttää erilaisia telttoja, kuva 2, tai jopa lämmitettyjä hitsauskoppeja, kuva 3. Kuva 1. Hitsausta arktisissa olosuhteissa Jani Kumpulainen Arktisille alueille kohdistuu nykyään paljon kiinnostusta niillä sijaitsevien suurten öljyja maakaasuesiintymien vuoksi
Niissä pystytään testaamaan jopa -60 °C lämpötilassa hitsauslaitteiden komponentteja, esimerkiksi letkuja, kaapeleita ja mekaniikkaa, kuva 5. 6/ 20 18 [ www.hitsaus.net ] 8 Kuva 2. Ensinnäkin hitsausohjeet (WPS) määrittävät käytetyn esilämmityslämpötilan. wordpress.com/page/137/ http://hex-hut.com/welding-shelters/ hex-hut-t24/#prettyPhoto Jani Kumpulainen, IWE, IWI-C Welding Engineer, Global Services Kemppi Oy jani.kumpulainen@kemppi.com Kuva 5. MIG/MAG-välikaapeli -46 °C pakkasessa Siperian koekäytön aikaan.. MIG/ MAG-hitsauksessa kannattaa käyttää langansyöttölaitteen kelatilan lämmitintä, joka takaa kuivan hitsauslisäaineen, kuva 4. Kotelonlämmitin Kempin langansyöttölaitteisiin. Näitä kaikkia tuloksia hyödynnetään tuotekehitystyössä, kun valitaan uusien tuotteiden materiaaleja. Niin kylmässä hitsaaminen on haastavaa niin hitsaajalle kuin laitteistollekin. Toinen syy esilämmitykselle on kosteuden tiivistyminen (kondensoituminen) kylmille pinnoille. Kempillä on sitä varten muun muassa kylmähuone ja erillisiä pakastimia. Myös käytännön kokeita arktisilla alueilla on tehty ja talvella 2013 Kemppi vei useita valmiita hitsauslaitteita koekäyttöön Venäjän Siperiaan. Hitsauslaitteiden kylmänkesto Kemppi ilmoittaa hitsauslaitteiden käyttöohjeissa, että ne toimivat vähintään käyttölämpötila-alueella -20 … +40 °C. Paksummilla ja seostetuimmilla teräksillä noin 100 °C tai yli. Kuva 4. Esimerkiksi maakaapeleiden, polttimien ja välikaapeleiden kumit jäykistyvät pakkasen vaikutuksesta, kuva 6. Esimerkiksi uusien maakaapeleiden ja polttimien materiaalivalinnat on tehty siten, että ne kestävät kylmempiä olosuhteita entistä paremmin. Kuva 3. Lämmitetty hitsauskoppi takaa hyvät työskentelyolosuhteet. Langansyöttölaite testattavana -50 °C pakkasessa. Vuosien saatossa laitteiden kylmänkestävyyttä on tutkittu erilaisissa olosuhteissa. Kempin laitteita käytetään kuitenkin myös arktisilla alueilla ja siellä käyttölämpötilat saattavat olla huomattavasti matalampia. Hitsausteltta antaa suojan tuulelta ja sateelta. Ohuemmilla aineenpaksuuksilla ja seostamattomilla teräksillä se on tyypillisesti huoneenlämpötila. Kylmissä olosuhteissa myös käytetyn hitsauslisäaineen pintaan tiivistyy helposti kosteutta. Hitsauspuikot tulee säilyttää sähkölämmitteisessä puikkosäiliössä. Koetilanteessa pakkasta oli -46 °C. Kuva 6. Myös railo ja sen ympäristö sekä mahdollinen juurituki tulee puhdistaa ja kuivata ennen hitsausta. Lähteet Kemppi Oy https://pubs.usgs.gov/fs/2008/3049/ fs2008-3049.pdf https://gulfofmexicooilspillblog. Esilämmitys Arktisissa olosuhteissa hitsatessa esilämmitykseen on syytä kiinnittää erityisesti huomiota, ja se tulee tehdä aina
Maailman suurin öljynjalostamo Saudi Aramco on maailman suurin öljyja energia-alan yhtiö. Se on Saudi-Arabian valtion omistuksessa, ja sen päätoimipiste sijaitsee Dhahranissa maan itärannikon lähellä. Teltat eivät kuitenkaan tuo helpotusta paahtavaan kuumuuteen, joka nousee korkeimmillaan +50 °C:seen Saudi-Arabiassa. Kuva 1. Putkilinjojen asennus ja korjaus voivat tapahtua alle 20 asteen pakkasessa tai jopa 50 asteen helteessä. Kemppi on toimittanut projektin aikana hitsauksen suorittaneelle alihankkijalle TIG-hitsaukseen lähes 1000 MinarcTig Evo 200 -laitetta ja lisäksi MasterTig MLS 4000 -laitteita sekä puikkohitsaukseen Master S 400 -laitteita. Nyt yhtiö rakentaa maailman suurinta öljynjalostamoa Jizaniin, ja projektin on arvioitu olevan valmis 2019 vuoden alussa, kuva 3. 6/ 20 18 [ www.hitsaus.net ] 9 Ulko-olosuhteissa tapahtuvaa hitsausta pyritään suojaamaan esimerkiksi teltoilla ja siirrettävillä hitsauskopeilla, jotka nostetaan hitsattavan kohteen suojaksi, kuvat 1 ja 2. Erittäin vaativia hitsauksia suoritetaan ääriolosuhteissa, mikä asettaa vaatimuksia hitsaustapahtuman seuraamiselle sekä hitsauslaitteen toiminnalle. Putkilinjoja asennetaan ja huolletaan vuosittain tuhansia kilometrejä äärimmäisissä olosuhteissa, jotka eivät ole millään tavoin verrattavissa konepajojen vakaisiin ja tasaisen lämpötilan olosuhteisiin. Hitsausteltta Saudi Aramcon öljynjalostamon rakennustyömaalla Jizanissa. Hitsaustyö tehdään hitsausohjeiden (WPS), jotka on hyväksytty aikaisemmin tehdyllä menetelmäkokeella, mukaisesti. Pohjapalot ja ohutseinämäiset putket hitsataan TIG-hitsauksella ja kaikki täyttöpalot puikolla. Ne suojaavat hitsaustapahtumaa sateelta ja tuulelta, ja hitsaajat saavat myös suorittaa hitsauksen osittain suojassa sään vaikutuksilta. timuksia. Jizanissa mitataan ympäri vuoden yli +30 °C:teen lämpötiloja ja kesäaikaan lämpö voi Kuva 2. Vaikka sää voi haitata työtä, hitsauksessa on noudatettava erittäin tarkkoja laatuvaaHitsausta kuumissa olosuhteissa Saudi-Arabiassa Jani Kumpulainen Erilaisia putkilinjoja on Siperian hyytävässä pakkasessa, Keski-Aasian tasangoilla sekä Arabian niemimaan ja Afrikan kuumilla aavikoilla. Putkistojen hitsaus tehdään pääasiassa TIGja puikkohitsauksena. Hitsausteltat vesiputkilinjan hitsaustyömaalla Riadissa Saudi-Arabiassa.
Ongelmana on kuitenkin, että uusia menetelmiä on hidasta ja kallista ottaa käyttöön. IEC 60974-1 -standardi vaatii, että virtalähteen käyttösuhde testataan +40° C:teen lämpötilassa ja virtalähteen pitää kestää varastointia +55 °C:teen Kuva 6. 85 tuumaisen vesiputkilinjan hitsausta Saudi-Arabian pääkaupungissa Riadissa hitsataan putkilinjaa kaupungin vesihuollon tarpeisiin, kuva 5. Sama standardi myös vaatii, että hitsauskoneiden pitää kestää +55 °C:teen varastointilämpötilaa. 6/ 20 18 [ www.hitsaus.net ] 10 kohota jopa +50 °C:seen. Jizanissa Saudi-Arabiassa sijaitsee maailman suurimman öljynjalostamon rakennustyömaa. Tällä hetkellä hitsaus tehdään puikkohitsauksena, kuva 6. Putken päittäisliitoksen MAG-orbitaalihitsausta. Kuva 4. Hitsaajien työtä voidaan helpottaa ottamalla käyttöön esimerkiksi mekanisoitua MIG/MAGtai TIGorbitaalihitsausta. Vaihtaminen pohjapalon hitsauksesta täyttöpalon hitsaukseen oli nopeaa, koska toisessa langansyöttölaitteessa oli umpilanka ja toisessa rutiilitäytelanka. Kuva 5. MAG-orbitaalihitsauslaitteisto.. Pohjapalko hitsattiin WiseRoot+ -prosessilla umpilangalla ja täyttöpalot rutiilitäytelangalla kuumakaarella. Putken päittäisliitoksen puikkohitsausta. Putkilinja rakennetaan teräsputkista, joiden halkaisija on 85 tuumaa (216 cm) ja seinämänpaksuus 15-20 mm. Hitsauskoneiden kansainvälinen IEC 60974-1 -standardi määrittää, että hitsauskoneiden valmistajien pitää mitata ja ilmoittaa hitsauskoneiden käyttösuhde +40 °C:en lämpötilassa. Hitsaustyötä suorittavalla yrityksellä on kuitenkin halu ottaa käyttöön tuottavampia menetelmiä. Jani Kumpulainen, IWE, IWI-C Welding Engineer, Global Services Kemppi Oy jani.kumpulainen@kemppi.com Kuva 3. Kemppi esitteli heille MAG-orbitaalihitsausta, kuva 7. Putken päittäisliitoksen TIG-hitsausta öljynjalostamolla Jizanissa. Vesiputkien halkaisijat ovat 85 tuumaa (216 cm). lämpötilassa. Aina se ei ole kuitenkaan mahdollista johtuen esivalmistustarkkuudesta. Toisaalta projektien aikataulu ja budjetti eivät välttämättä salli uusien menetelmien käyttöönottoa. Suuremmalle rasitukselle kuumissa olosuhteissa joutuvat hitsaajat. Kuumissa olosuhteissa työskentelevä hitsaaja puolestaan joutuu suuremmalle rasitukselle. Yhteenveto Kuumissa olosuhteissa hitsaaminen ei ole yleensä ongelma hitsauslaitteistolle, jos ne on valmistettu kansainvälisten laatustandardien mukaisesti. Mahdollisuuksien mukaan vaihtamalla käsinhitsauksesta mekanisoituun hitsaukseen voidaan helpottaa hitsaajien työtä sekä parantaa laatua ja tuottavuutta. Kuva 8. Kuva 7. Myös Riadissa olosuhteet ovat kuumat ja kesäaikaan keskilämpötila on yleisesti +40 °C. Laitteistona oli FastMig X 450 -virtalähde varustettuna kahdella WFX 300 P -langansyöttölaitteella sekä A5 MIG -orbitaalilla, kuva 8. Saudi Aramco vaatii, että kaikki hitsausohjeet täyttävät ISO:n, ASME:n ja Saudi Aramcon omat vaatimukset. Käyttökokemukset Saudi-Arabiassa ovat osoittaneet, että virtalähteet toimivat moitteettomasti siellä vallitsevissa kuumissa olosuhteissa
Ensimmäiset kolme pientä laitteistoa tuli Vaisala Oy:lle v.1973 radiosondien aneroidien valmistukseen, missä EB-hitsattiin kaksi vastakkain puristettua kalvoa. Itse elekronisuihkun historia ulottuu 1800-luvun lopulle. 6/ 20 18 [ www.hitsaus.net ] 11 Seminaari antoi hyvän nykykuvan EB-hitsauksesta sekä laitteista, ratkaisuista, rakenne-esimerkeistä, mahdollisuuksista, käyttökohteista ja hitsattavien materiaalien ominaisuuksista. Esitelmien pitäjät olivat Ismo Meuronen (Meuro-Tech), Marko Witting (Steigerwald Strahltechnik GmbH), Timo Salonen (Posiva Oy), Petteri Lappalainen (VTT) ja Jukka Parkki (Patria Aviation Oy). Folioiden paksuus oli vain 0,15 mm. Hitsaukseen sitä alettiin soveltamaan 1950-luvulla, tiettävästi ensimmäistä kertaa 1958, jolloin hitsattiin zirkonilevyjä toisiinsa. Hitsausta tyhjiössä Juha Lukkari SHY:n Sädemenetelmä klubi ja Suomen EB-hitsauksen Grand Old Man Ismo Meuronen järjestivät Tampereella 15.16.11.2018 seminaarin elektronisuihkun käytöstä valmistustekniikassa: EB-hitsaus ja -teknologiat. Elektronisuihkuhitsaus eli lyhyemmin EBhitsaus (Electron Beam Welding) on ollut Suomessa käytössä jo vuodesta 1973 lähtien eli 45 vuotta. Etuna oli hyvä hitsin laatu ja samalla kalvojen sisään jäävä tyhjiö. Suomen ensimmäinen EB-laitteisto tuli Vaisala Oy:lle vuonna 1973 radiosondien aneroidien valmistukseen. Toisena päivänä oli vierailu katsomaan Patrian suuritehoista EB-hitauslaitteistoa Linnavuoreen. EB-hitsausseminaari Tampereella. Seminaarin osanottajia olisi suonut olevan enemmänkin kuin ne puolisentoista kymmentä, jotka saivat kuulla mielenkiintoisia esitelmiä ”äärimmäisestä” aiheesta. Osa vuosien aikana Suomeen Kuva 1. Meuronen on toiminut EB-hitsauksen alalla yli 30 vuotta vuodesta 1984 lähtien
Tällä hetkellä laitteita lienee muutamia käytössä. EB-hitsauksen eri vaiheet. tykin koon (kW)-tehon ja oheislaitteiden mukaan. Sulan koko ja kappaleen muodonmuutokset ovat selvästi pienemmät kuin muilla sulahitsausmenetelmillä. Kuva 3. Suurtyhjiössä (noin 10 -4 mbar) voidaan hitsata titaania ja muita reaktiivisia metalleja hapettumatta. EB-hitsin kapea ja syvä tunkeuma antaa suunnittelijalle mahdollisuuksia, joita muut hitsausmenetelmät eivät tarjoa. Alumiinin EB-hitsi. Tehokkaimpien laitteiden tehot maailmalla ovat jo lähes 300 kW (Osakan yliopisto Japanissa). kaarihitsausmenetelmiin verrattuna huomattavasti alle 10 %. hankituista laitteista on jo poistunut aktiivikäytöstä. Menetelmässä hyödynnetään tyhjiössä suuren, noin 2/3 valonnopeudella liikkuvia, pienen massan omaavia elektroneja, joiden liike-energia muuttuu metalliin törmätessä metallia sulattavaksi lämpöenergiaksi. Hitsi on pinnaltaan kirkas eikä edellytä jälkikäsittelyjä. 6/ 20 18 [ www.hitsaus.net ] 12 Kuva 4. Kuva 2. Yksi hinta-arviokin saatiin kuulla, miljoonan euron kummankin puolen. Hitsausteho: 20 kW, materiaali: alumiiniseos 5083 (AlMg4,5Mn0,7), aineenpaksuus: 150 mm ja säteen asento: vaaka ja hitsausasento: PF ja nouseva hitsaus. EB-säteen kehittäminen edellyttää tyhjöä ja hitsaus suoritetaankin hapettomassa alipaineessa tyhjiökammiossa. Pienimpien laitteistojen hinnat alkavat parista sadasta tuhannesta eurosta ja päätyvät suurissa laitteistoissa muutamaan miljoonaan euroon. EBhitsaus onkin ns. Fokuspisteessä EB:n energiatiheys karkeasti arvioiden noin 10 000-kertainen MIG/MAGhitsaukseen verrattuna. Liitoksen mekaanisten ominaisuuksien säilyttäminen voi joissakin tapauksissa edellyttää poikkeuksellista lämmöntuontia ja/tai lisäaineen käyttöä. yksipalkohitsausta ilman lisäainetta. Kaikki yleisimmät metalliset rakennemateriaalit ovat hyvin EB-hitsattavissa. Menetelmä tekee mahdolliseksi myös innovatiivisten, kevyempien konstruktioiden suunnittelun ja valmistamisen, kuva 3. Kokonaislämmöntuonti on erittäin pieni, mm. Niin sanottua karkeatyhjiöä (noin 10 -2 mbar) käytetään mm. Vuosittain uushankintoja lienee vajaa 100 laitetta. Eri metallien eripariliitosten hitsausmahdollisuuksia. Hitsaustekniikka-lehdessä No 1/2018 oli erinomainen kuvallinen katsaus suomalaiseen EB-hitsauksen historiaan vuodesta 1973 alkaen. Näinkin sen voi tehdä! Anturin rungon valmistaminen EB-hitsauksella viidestä osasta neljällä EB-hitsillä.. Laitteistojen hinnat vaihtelevat kovasti mm. Materiaalikirjo on valtavan laaja. EB-hitsaus on yksi tehokkaimmista ja puhtaimmista hitsausmenetelmistä. Suurimmat paksuudet maailmalla ovat alumiinilla noin 600 mm ja teräksellä noin 300 mm. Syvä ja kapea tunkeuma on säädettävissä tehoista riippuen materiaalista jopa yli 300 millimetriin. Patrian laitteen teho Linnavuoressa on 50 kW. Maailmalla EB-laitteistoja lienee arviolta noin 3000 kappaletta, minkä arviointi on toki hankala tehtävä. Kuva 5. teräksille, kuparille ja alumiinille. Hitsaus ilman lisäainetta ja kerralla valmiiksi yhdellä palolla sekä erittäin syvä tunkeuma tekevät EB-hitsauksesta tehokkaan ja taloudellisen menetelmän sovellutuskohteissaan, toki ottaen huomioon suuret laitteistokustannukset, kuva 2. Säde tunkeutuu syvälle materiaaliin, kuva 4
Kuva 9. Kuva 8. Molempien menetelmien selvitystyöt jatkuivat vielä 2000-luvun alussa erittäin laajoilla kokeilla. Jukka Parkki esitteli Patrian Linnavuoressa olevan EB-laitteiston, jonka teho 50 kW ja tyhjiökammio 2,6 x 2 x 2,1 m. Asiakkaita ovat mm. Kuva 7. Laitteisto on ollut käytössä vuodesta 1992 lähtien. erilaiset superseokset, nikkeliseokset, kupariseokset, alumiiniseokset, titaaniseokset, ruostumattomat teräkset, erikoismetallit (tantaali ja zirkoni) ja erilaiset teräkset. Kokemuksemme mukaan asiakkaan haluamat ominaisuudet on pystytty toteuttamaan varsinkin, jos EB-hitsauksen vaatima suunnittelu on otettu mukaan alusta alkaen: Liitosmuodot on jo alun perin suunniteltu EB-hitsaukseen sopiviksi. Tästä aiheesta on laaja artikkeli toisaalla tässä lehdessä. Erittäin sopiva EB-hitsauksen käyttökohde on fysikaalisesti hyvinkin erilaisten metallien eripariliitosten hitsaus, kuva 5. Timo Salonen ja käytetyn ydinpolttoaineen kuparisen loppusijoituskapselin hitsauksen vertailu EBja FSW-hitsauksella. 6/ 20 18 [ www.hitsaus.net ] 13 Kuva 6. Hitsattavia materiaaleja ovat mm. Parkin yhteenveto: ”Elektronisuihkuhitsaus tarjoaa runsaasti erilaisia mahdollisuuksia uusiin teknisiin ratkaisuihin. Puhtaus on riittävä osakokoonpanojen valmistuksessa.” Juha Lukkari Päätoimittaja Hitsaustekniikka-lehti juha.lukkari@shy.fi. Marko Witting kertoi EB-hitsauksen tilasta maailmalla. Ismo Meuronen esitteli yleisesti EB-hitsausta. Ainakin kirjoittajalle mielenkiintoisin esitelmä tuli Olkiluodosta, kun Timo Salonen (Posiva Oy) kertoi suomalaisten ydinreaktoreiden Olkiluodossa (Teollisuuden Voima Oyj) ja Loviisassa (Fortum Power and Heat Oy) käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituksesta ja siihen liittyen kuparisen kapselin hitsauksesta. Petteri Lappalainen näytti radioaktiivisten koesauva-aihioiden EB-hitsausta. Hitsauskohteena on noin 4-5 metrin pitkän ja 50 mm paksun taotun kupariputken (ulkohalkaisija 1050 mm) kannen sulkeminen, mikä tässä tapauksessa on kannen hitsaus putkeen. Kuva 10. Jukka Parkki esitteli EB-esimerkkejä Patrian EB-hitsauksista. ilmailuteollisuus, konepajateollisuus, prosessiteollisuus ja tutkimuslaitokset. Vuonna 2014 tehtiin hitsausmenetelmän valintapäätös, joka oli FSW, lähinnä hitsin paremmat ominaisuudet pitkäaikaiskestävyyden ja -turvallisuuden kannalta. Hitsauskokeet ja -tutkimukset alkoivat 1990-luvun alussa EB:llä ja jatkuivat vuosikymmenen lopulla FSW:llä (Friction Stir Welding, kitkahitsaus pyörivällä työkalulla). Hän näytti runsaasti Linnavuoressa hitsattuja tuotteita, joiden monen valmistaminen kaarihitsausmenetelmillä olisi hankalaa
Käyttölupahakemus jätetään 2020-luvun alussa ja loppusijoitus aloitetaan 2020-luvun alkupuolella käyttöluvan saamisen jälkeen. . Samalla kallio eristää kapselit maanpäällä tapahtuvista muutoksista kuten Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitus ja kapselin hitsaus Timo Salonen jääkausista sekä normaalista biosfääristä ja ihmisen elinpiiristä. Loppusijoitussyvyys on noin 400-450 m. Yhden päästöesteen pettäminen tai ennustettu geologinen tai muu muutos ei saa vaarantaa loppusijoitusjärjestelmän eristyskykyä. 6/ 20 18 [ www.hitsaus.net ] 14 Vuonna 1995 perustettu Posiva Oy on vastuussa omistajiensa Fortum Power and Heat Oy:n ja Teollisuuden Voima Oyj:n (TVO) käytetyn ydinpolttoaineen (KPA) loppusijoituksesta. . Loppusijoituskapseli asennetaan loppusijoitusreikään, jossa kapselin ympärille on asennettu puskurina toimivaa bentoniittisavea. Suomen hallitus päätti ydinjätehuollon linjauksista: ensisijaisena vaihtoehtona oli siirtää käytetty polttoaine pysyvästi ulkomaille, mutta oli valmistauduttava loppusijoitukseen, jos käytettyä polttoainetta ei voida viedä ulkomaille. Loppusijoituslaitos sijaitsee pääosin maan alla ja kapselointilaitos maan päällä loppusijoitustilojen yläpuolella. . . Kuvassa 1 on esitetty Posivan loppusijoitusja kapselointilaitos. 1988. Posiva Oy jätti loppusijoitusja kapselointilaitoksen rakentamislupahakemuksen. TVO:lla on käytössä kaksi 880 MW:n reaktoria Olkiluodon voimalaitoksessa sekä rakenteilla yksi 1650 MW:n EPR-voimalaitosyksikkö. Ydinpolttoaine on erittäin huonosti liukenevaa keraamista materiaalia, joka on sijoitettu metalliseen suojakuoreen hidastaen radioaktiivisten aineiden vapautumista. Havainnekuva kapselointija loppusijoituslaitoksesta Kuva 2. 2012. Käytetty ydinpolttoaine pakataan tiiviiseen loppusijoituskapseliin, jonka ulkokuori on 50 mm vahvaa, korroosiota kestävää kuparia ja kuormaa kantava sisäosa sitkeää ferriittistä pallografiittivalurautaa. . Posiva Oy sai rakentamisluvan loppusijoituslaitokselle. Kuva 1. Puskuri suojaa kapselia kallioperän siirroksilta ja hidastaa merkittävästi korroosiota aiheuttavien aineiden kulkeutumista kapselin pintaan ja mahdollisessa vuototilanteessa hidastaa merkittävästi radionuklidien kulkeutumista kapselista kalloperään. valtioneuvosto teki myönteisen periaatepäätöksen, jonka eduskunta vahvisti 2001. Huonosti veteen liukeneva keraaminen polttoaine, polttoaineen metallinen suojavaippa, kuormaa kantava sisäosa, korroosiota kestävä kuparivaippa, kapselia ympäröivä bentoniittipuskuri ja -tunnelin täyttö ja vakaa kallioperä . Olkiluodon kallioperä tarjoaa kapseleille ja bentoniittipuskurille suotuisat olosuhteet erittäin pitkälle aikajänteelle. Johdanto Geologinen loppusijoitus perustuu useaan toisiaan tukeviin ja varmentaviin vapautumisesteisiin, jotka estävät radioaktiivisten aineiden kulkeutumisen biosfääriin tai niillä estetään ihmisen tahaton pääsy käsiksi käytettyyn ydinpolttoaineeseen. Loppusijoituksen osalta selvitykset ovat alkaneet vuonna 1978 ja alla olevassa listassa on esitetty loppusijoituksen kannalta merkittävät virstanpylväät Suomessa: . 1994. Fortum Power and Heat Oy:llä on kaksi 440 MW VVER-reaktoria Loviisan ydinvoimalaitoksessa. Loppusijoitus kestää noin vuoteen 2120, jolloin loppusijoitustilat suljetaan pysyvästi.. 2015. Syvällä kallioperässä olosuhteet ovat vakaat ja ennustettavat. KBS-3 loppusijoituskonseptin päästöesteet vasemmalta oikealle. 1999. 2000. Ydinenergialain muutos: ydinjätteiden vienti ja tuonti kiellettiin lukuun ottamatta muutamia poikkeuksia. Vapautumisesteet koostuvat monesta osasta. . Ydinenergialain muutos: ydinlaitoksen luvitus edellyttää valtioneuvoston periaatepäätöstä, STUKin ja sijoituskunnan hyväksyntää (kunnalla veto-oikeus). Posiva jätti valtioneuvostolle periaatepäätöshakemuksen KPA:n geologisesta loppusijoittamisesta Olkiluotoon käyttäen KBS-3 konseptia. 1983
Tässä mainittakoon mm. Tämä raha kerätään suoraan ydinvoimalla tuotetun sähkön hinnassa. Tästä eteenpäin edetään vaiheittain eri komponenttien rakennesuunnitelmien kanssa päätyen lopulta hitsatun loppusijoituskapselin rakennesuunnitelmaan. Posiva Oy on toiminut käytännön yhteistyössä SKB:n kanssa hitsauskehityksessä vuodesta 2005, jolloin tehtiin ensimmäiset FSW hitsaukset Posivalle. Hitsien ominaisuuksia on tutkittu hyvin laajalla alueella. Kokeiden perusteella olla saatu selville, että kuparin korroosio loppusijoitusoloissa on vähäistä, arviolta muutamia Kuva 3. Loppusijoituskapselin järjestelmäaineisto eli vaatimusmäärittely (suunnitteluperusteet) ja järjestelmäkuvaukset on hyväksytty STUKissa. Käytetyn ydinpolttoaineen jälleenkäsittely ei poista loppusijoituksen tarvetta, sillä jälleenkäsittelyssä syntyy myös korkea-aktiivista jätettä joka pitää loppusijoittaa. Tällöin bentoniitin paisuntapaine kohdistaa kapseliin erilaisia kuormituksia. Näiden dokumenttien perusteella laaditaan toteutussuunnittelussa rakennesuunnitelmat, joilla osoitetaan loppusijoituskapselille asetettujen vaatimusten täyttyminen ja kuvataan valmistus sekä hyväksytetään valmistajat. Kapselin on kestettävä myös maanjäristyksen aiheuttama 5 cm kalliosiirros. Loppusijoituksen alkuvaiheessa muutaman sadan vuoden aikana loppusijoitustiloissa on hapelliset olosuhteet, jolloin korroosiota tapahtuu noin 1-2 mm. Puskurin paisuntapaine on korkeintaan 10 MPa ja pohjaveden paine 5 MPa. hyväksytetään hitsausprosessi ja osoitetaan lopullisesti loppusijoituskapselin toimintakyky. Loppusijoituskapselissa on pallografiittivalurautainen sisäosa ja ulkovaippa on tehty kuumamuokatusta fosforilla mikroseostetusta hapettomasta kuparista. Loppusijoituskapselityypit: LO1-2, OL1-2 ja OL3 tyypin polttoaineille.. Posivalla on kolme erityyppistä loppusijoituskapselia eri polttoainetyypeille: LO1-2, OL1-2 ja OL3. Kuparin viruminen loppuu, kun kuparivaippa joutuu kosketukseen sisäosan kanssa. Tämä epätodennäköinen tapahtuma voisi tapahtua jääkauden loppuvaiheessa jään reunan kulkiessa loppusijoitustilojen ylitse. Tällä hetkellä loppusijoitushankkeessa ollaan siirtymässä toteutusvaiheeseen. Suomessa loppusijoituksen kustannukset kerätään voimayhtiöiltä (TVO ja Fortum Power and Heat Oy) ydinjäterahastoon. Kapselin kuparivaipassa tapahtuu virumista korkean paineen alaisuudessa. Tutkimustilat ovat nykyään osana loppusijoituslaitosta. Loppusijoituskapselin osalta toteutussuunnittelu on hyvin pitkällä. Loppusijoitusoloissa kapselin pintalämpötila nousee alussa noin 10 vuoden aikana 95 °C:een ja tämän jälkeen sen lämpötila laskee useiden satojen vuosien aikana lähelle kalloperän lämpötilaa polttoaineen jälkilämmön tuoton laskiessa. Tällöin kapselin ulkopuolinen kokonaispaine on 15 MPa. Valurautainen sisäosa on kuormaakantava osa. Perusmekaaniset ominaisuudet on selvitetty normaaleilla rikkovilla kokeilla. 6/ 20 18 [ www.hitsaus.net ] 15 Suomi ja Posiva Oy tulee olemaan ensimmäinen maa maailmassa, joka aloittaa loppusijoituksen. Vastaavia geologisia loppusijoituskonsepteja kehitetään lähes jokaisessa maassa, jossa ydinenergiaa käytetään. Loppusijoituskapselille on tehty ulkoisella paineella koe ns. Kuparihitsin virumisominaisuuksia on selvitetty pitkän aikajänteen kokeilla, jotka ovat kestäneen jopa 10 vuotta. Tässä vaiheessa kannattaa tuoda esille, että Ruotsissa SKB Ab aloittaa loppusijoituksen 2030-luvulla samalla konseptilla kuin Posiva. Tämän rinnalla Posiva Oy on osallistunut kansallisiin TEKES hankkeisiin FSW:n kehittämiseksi pääasiassa Aalto Yliopiston kanssa. Marraskuussa 2018 on rakennesuunnitelmista STUK (Säteilyturvallisuuskeskus) hyväksynyt kuparikomponenttien suunnitteluosat ja seuraavana on vuorossa kuparikomponenttien valmistusosan toimitus STUKiin hyväksyttäväksi. HIP-laitteistolla, jolloin kapselin kuormankantokyky oli 138 MPa. Kapselien pituudet määräytyvät polttoainetyyppien mukaisesti kuten myös sisäosassa olevat polttoainekanavien muodot. Kapselia ympäröivä bentoniitti paisuu pohjaveden diffuntoituessa bentoniitin sisään, jolloin bentoniitti tukee sekä kalliota että kapselia. Tiiviissä R&D yhteistyössä SKB:n kanssa on kehitetty hitsin ominaisuuksia, hitsausprosessia ja implementointia loppusijoituslaitokseen. Tässä rakennesuunnitelmassa mm. Näin ollen mitoittavana tekijän virumisessa on virumisvenymä eli virumissitkeys, eikä virumisnopeus. Loppusijoituskapseli kuparivaipan ulkohalkaisija on kaikissa kapseleissa 1050 mm ja seinämä vahvuus 50 mm. Varsinaisen loppusijoituslaitoksen louhintatyöt aloitettiin joulukuussa 2016. Kupari ja sen hitsin (EBW ja FSW) korroosiota on tutkittu hyvin laajasti ottaen huomioon loppusijoitusolosuhteet. Ruotsin ydinjätehuollosta vastaava yhtiö SKB on kehittänyt alennetun paineen EBW:tä (RPEBW) ja 90-luvun puolessa välissä SKB alkoi kehittää TWI:n kanssa FSW:tä (Friction Stir Welding eli kitkahitsausta pyörivällä työkalulla) kuparikapselin hitsaukseen. (Kuva 3.) Loppusijoituskapselin sulkeminen Posiva Oy:llä on pitkä kokemus paksun kuparin hitsauksesta. Analyysit käsittävät ilmaston muutokset ja erilaiset skenaariot kuten todennäköiset ja epätodennäköiset tapahtumat. Tämän jälkeen olosuhteet muuttuvat hapettomiksi, jolloin kuparin korroosioriski on erittäin alhainen. Loppusijoituksen tilanne vuonna 2018 Posiva aloitti tutkimustila ONKALOn® rakentamisen vuonna 2004. Tämän lisäksi otetaan huomioon jääkauden aikainen 4 km jääkuorma, jolloin ulkoinen kokonaispaine on korkeintaan 50 MPa eli noin 500 bar. Suomessa hitsauskokeet on aloitettu jo ennen Posiva Oy:n perustamista 90-luvun alussa elektronisuihkuhitsauksella (EBW, Electron Beam Welding). Saksa, Kanada, IsoBritannia, Belgia, Ranska, Japani ja Sveitsi. Loppusijoituskapseli ja siihen kohdistuvat kuormitukset Pitkäaikaistur vallisuus asettaa kapselille erittäin tiukat vaatimukset ja kapselien pitää kestää pitkät aikajänteet verrattuna tavanomaisiin ihmisten tekemiin rakenteisiin. Rakennesuunnitelmat ovat jaettu loogisiin kokonaisuuksiin. Turvallisuusanalyysi kattaa useiden satojentuhansien vuosien aikajänteen. Kuparivaippa mukaan lukien kupariputken ja -kannen välinen hitsi suojaa sisäosaa ja polttoainetta korrodoivalta pohjavedeltä. Kapselimateriaaleille on tehty hyvin laajat korroosioja mekaaniset testit eri tutkimuslaitoksilla simuloiden loppusijoitusoloja
Tällä hetkellä on hitsin koneistusaseman toteutussuunnittelu käynnissä. 2009, Manufacture of Disposal Canisters, Report POSIVA 2009-03. EBW:n etuna oli selvästi pidempi käyttöhistoria tuotantolaitteistona ja tekninen kypsyysaste verrattuna FSW-menetelmään. Posiva Oy, p. FSW hitsistä on vielä käynnissä pari virumiskoetta, sillä testattavat hitsit kestävät merkittävästi paremmin kuin oli odotettu. Posiva Oy. Suunnittelussa on otettu huomioon ydinlaitoksen erityispiirteet kuten säteilyja lämpökuormat. FSW:n osalta käynnissä olevat hitsin virumisselvitykset ovat lähes valmiit. 2014, State of the Art of the Welding Method for Sealing Spent Nuclear Fuel Canister Made of Copper: Part 2 EBW, Posiva WR-2014-21. 174, (ISBN 978-951-652-197-1) Meuronen, I. Selvityksien perusteella molemmilla menetelmillä jäännösjännitykset ovat kohtuullisen alhaiset, jolloin jännityskorroosioriski on alhainen. Jatkossa aloitetaan hitsauslaitteiston valmistus ja toteutussuunnittelua tarkennetaan tarvittaessa. NDT lähtötiedot ovat lähes valmiit. Näin ollen on valmius aloittaa laitteiston valmistus. Hitsauskoneen suunnittelu on edennyt pitkälle. 2010, Welding of the Lid and the Bottom of the Disposal Canister, Report POSIVA 2010-5. Näiden tulosten perusteella voidaan sanoa, että FSW hitsin virumissitkeys on hieman alempi kuin perusaineen, mutta se täyttää erittäin hyvin virumissitkeysvaatimukset. Posiva Oy. NDT edellyttää, että hitsin pinta ja loppusijoituskapselin yläpää koneistetaan hitsauksen jälkeen ennen NDT:tä. Posiva Oy. 76 (ISBN 978-951-652-171-1) Raiko et.al., Canister Production Line 2012, Report Posiva 2012-16, p. Posiva Oy, p. Posiva Oy. Tämä onkin ilmiselvää sillä EBW-materiaali on lähellä valurakennetta, kun taas FSW on kuumamuokatussa tilassa lähes samaa kuin perusaine. & Salonen, T. Hitsin NDT kehitystyössä on edetty pisteeseen, jossa aloitetaan hitsin NDT pätevöinti. 96 (ISBN 978-951-652-216-9) Salonen, T. 98 (ISBN 978-951-652-175-9) Pitkänen J., Inspection of Disposal Canisters Components, Report POSIVA 2012-35. Referenssit ovat Posiva Oy:n kotisivuilla http://www.posiva.fi/tietopankki Raiko H. 2014 arvion perusteella todettiin, että Posiva Oy:llä on riittävästi aikaa kehittää hitsausprosessia ja suunnitella laitteisto hankkeen aikataulun puitteissa. p. Lopullisesti ei ole vielä päätetty millä menetelmillä hitsi tullaan tarkastamaan. 188 Purhonen, T. Hitsauslaitteiston toteutussuunnittelu on lähes valmis (kuva 4). Artikkelin kirjoituksen hetkellä on vielä joitain yksityiskohtia tarkennettavana liittyen jäännösjännityksiin sekä virumiskestoon. Yksi merkittävä korroosiomuoto on jännityskorroosio. Molemmista menetelmistä on tehty myös jäännösjännitysmallinnuksia (FEM) sekä arvioitu välillisesti jäännösjännitysten suuruutta hitsimateriaalin muokkauksen avulla pyyhkäisyelektronimikroskoopin EBSD analysaattorilla sekä kovuusmittauksilla. FSW hitsatusta kapselista on tehty myös FEM virumisanalyysejä, jotka osoittavat, että kapselin rakenne on sellainen, ettei kuparin viruminen ylitä sille asetettua 15 % virumisvenymää. p. Molemmista menetelmistä laadittiin vuosina 2013-2014 hitsausmenetelmän valintaa varten erittäin kattavat yhteenvetoraportit (Salonen 2014, Purhonen 2014). Työn alla on myös hitsausoperaattorien pätevöinnin suunnittelu sekä hitsausmenetelmän pätevöinnin suunnittelu. 6/ 20 18 [ www.hitsaus.net ] 16 millimetrejä sadoissa tuhansissa vuosissa. Report POSIVA 2012-13. Näin ollen on edetty vaiheeseen, jossa voidaan aloittaa lähiaikoina hitsin NDT:n pätevöinti. 155 (ISBN 978-951-652-194-0) Nolvi L. Se on sisältänyt hitsien ominaisuuksien selvitystä, hitsausprosessin kehitystä sekä laitekehitystyötä. Loppusijoituskapselin hitseistä on selvitetty jäännösjännitykset eri mittausmenetelmillä (röntgen diffraktio, reiänporausmenetelmä, deep hole drilling -menetelmä sekä contour -mittauksella). 2014, State of the Art of the Welding Method for Sealing Spent Nuclear Fuel Canister Made of Copper: Part 1 FSW, Posiva WR-2014-22. Posiva Oy on tehnyt pitkään ruotsalaisen SKB:n kanssa yhteistyössä FSW-hitsauskehitystyötä. Hitsin NDT:n osalta on laadittu lähtötiedot hitsien NDT:lle. Näiden kokeiden perusteella on todettu, että hitsi täyttää sille asetetut vaatimukset. Näin ollen ratkaisevaksi perusteeksi FSW:n valinnan hyväksi tuli paremmat marginaalit pitkäaikaisturvallisuuden kannalta. Periaatteessa hitsausprosessi tuottaa toistettavasti ominaisuuksiltaan hyvää ja riittävän virheetöntä hitsiä. p. Nykyisen aikataulun mukaan loppusijoitus tullaan aloittamaan 2020-luvun alkupuolella, jolloin Posiva tulee olemaan ensimmäinen, joka aloittaa käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituksen. 90 (ISBN 978-951-652-176-6) Pitkänen J., Inspection of Bottom and Lid Welds for Disposal Canisters, Report POSIVA 2010-4. Yhteenveto Posiva Oy on kehittänyt ja ottamassa käyttöön KBS-3 konseptiin perustuvan geologisen loppusijoituksen. 98 Timo Salonen Kehitysinsinööri Posiva Oy timo.salonen@posiva.fi Kuva 4 Kapselointilaitoksen FSW hitsauskone. p. Kapselit tullaan sulkemaan maanpäällisessä kapselointilaitoksessa ja ne loppusijoitetaan yli 400 metrin syvyyteen Olkiluodon kallioperään. Pitkäaikaisturvallisuuden näkökulmasta FSW:llä on paremmat marginaalit virumissitkeyden ja korroosionkeston osalta. Posiva Oy, p. 2012, Canister Design 2012. Se perustuu loppusijoituskapseliin, jossa on korroosionkestävä kaasutiivis kuparivaippa ja kuormaa kantava valurautainen sisäosa. Kapselin sulkemismenetelmäksi valittiin vuonna 2014 FSW-hitsausmenetelmä. Hitseille on tehty hyvin laajat pitkäaikaisturvallisuus selvitykset erityisesti korroosion ja mekaanisten ominaisuuksien osalta. Tavoitteena on, että hitsauslaitteisto olisi hyväksyttynä ja hitsausprosessi pätevöitettynä hyvissä ajoin ennen yhteistoimintaja kuumakokeita. Posiva on jatkanut FSW hitsauskehitystyötä yhteistyössä SKB:n kanssa. Selvityksien perusteella voitiin todeta, että molemmat hitsit täyttävät hyvin pitkäaikaisturvallisuuden ja laitosimplementoinnin asettamat vaatimukset
hitsaus tehty käsin usean vuoden ajan . Se on osa Mitsubushi Materials Corporation konserniyhtiötä. hitsauslisäaineet ( Hyundai Etelä-Korea ja Hobart USA/Saksa), hitsauslaitteet ja hitsaustarvikkeet. Kuva 3. Vuonna 2018 Retco Oy ja Luvata Pori Oy toteuttivat yhteistyössä haastavan projektin: ohjelmoitava mekanisointilaite masuunin jäähdytyslaattojen jäähdytysvesiputkien liitoshitsaukseen. Metallurgiseen osuuteen tässä artikkelissa ei oteta kantaa. Ensin kupariputken päälle hitsattiin pufferikerros (päällehitsi) teräsholkin viereen. 6/ 20 18 [ www.hitsaus.net ] 17 Retco Oy sijaitsee Porissa ja on kotimainen perheyritys ja alansa tunnetuimpia toimijoita Suomessa. Tämän liitoksen hitsauksen tekee haastavaksi Cu-teräs-materiaaliyhdistelmän lisäksi korkea esilämmitystar ve kuparin suuren lämmönjohtavuuden takia. tuottavuutta ja tasalaatuisuutta haluttiin parantaa Ratkaisu: . Hitsaus tehtiin kahdessa vaiheessa. Laite kokonaisuus kasattiin Porissa Retco Oy Democenterin tiloissa. Kuva 2. mekanisointilaite: ”putkisorvi” . Yritys on maahantuonti-, myyntija markkinointiyhtiö toimien koko Suomen alueella. Luvata Oy Pori sijaitsee länsirannikolla Porissa. Yritys valmistaa vuosittain 40 000 tonnia kuparituotteita monille eri toimialoille. Tuotteita ovat mm. TIG-hitsauskone, jossa yläosassa kylmä-/kuumalangansyöttölaite. Projektissa halkaisijaltaan noin 90 mm kupariputken päälle liitettiin teräsholkki eli hitsaamalla teräksen ja kuparin eripariliitos. Yhteenveto Alkutilanne: . Jatkuvasti kasvava alue on hitsauksen mekanisointi ja Kuparin ja seostamattoman teräksen eripariliitoksen mekanisoitu TIG -hitsaus kylmälangan syötöllä Jukka Setälä Luvata Pori Oy on yksi maailman monipuolisimmista ja mielenkiintoisimmista erilaisten kuparituotteiden valmistajista. Noin 97 % kaikista tuotteista on omaa maahantuontia tai teetetty Suomessa. automatisointi. Retco Oy työllistää 10 henkilöä ja lukuisia alihankkijoita Suomessa sekä ulkomailla. Ohjelmoitava mekanisointiyksikkö valmistettiin Italiassa projektin vaatimusten mukaisesti. Mekanisointilaite. Yli 90 % tuotteista menee vientiin. Lisäainelanka (kylmälanka) oli Ni-lanka (puhdas nikkeli). Hitsausmenetelmä oli mekanisoitu TIG-hitsaus käyttäen kylmälangan syöttöä ja lisäksi langan edestakaisin liikkeellä (1-16 Hz). Tämän jälkeen tehtiin liitoshitsaus pienahitsinä pufferikerroksen ja teräsholkin välille. Retco Oy Demo Center.. TIG -hitsausvirtalähde Kuva 1. Tällaisen eripariliitoksen hitsaus oli hyvin haastava hitsauskohde. Projektissa käytettiin saksalaisen hitsauslaitevalmistajan EWM TIG-hitsauskonetta varustettuna sekä kylmäettä kuumalangansyöttölaitteella. Se on yksi Satakunnan talousalueen suurimmista työllistäjistä, 350 henkilöä. Kattaukseen kuuluu yli 8500 tuotetta hitsauksen laajalla rintamalla
Kuva 8. tasalaatuisuus, toistettavuus ja korkeampi tuottavuus kuin käsinhitsauksessa . putki kiinnitetään sorvipakkaan . polttimen korkeudensäätö kaarijännitteen seurannan avulla . työkierto: . Poltin laskeutuu alas ja hitsaus alkaa. kosketusnäytöltä valitaan putkikohtainen hitsausohjelma . tuotekohtainen ohjelmoitava hitsausohjelma . Luvata Porin hitsaaja Jarmo Myllymäki sekä operaattori Riku Hyypiä säätävät parametrit lopullisesti kohdalleen. Jukka Setälä Toimitusjohtaja ja IWT sekä Retco Oy:n perustaja ja yrittäjä vuodesta 1999 jukka.setala@retco.fi Kuva 4. Kuva 5. Kraaterin täyttö ja poltin nousee ylös. Mekanisointilaitteen ohjauksen ohjelmointi suoritetaan kosketusnäytön avulla.. Ensiksi hitsataan pufferikerros esilämmitetyn kupariputken päälle teräsholkin molemmin puolin. polttimen kuljetuskelkka siirtyy ohjelmoituun asemaan. operaattorin (hitsaajan) ei tarvitse olla talon paras käsihitsari -> voidaan käyttää useita operaattoreita . operaattori ei altistu kuumuudelle (korkea hitsausvirta ja esilämmitys) yhtä paljon kuin käsinhitsauksessa -> parantunut työturvallisuus Lopputulos Projektin tavoitteena oli parantaa laatua, nostaa paloaikasuhdetta ja lisätä työturvallisuutta/viihtyvyyttä. putki irrotetaan sorvipakasta ja ladataan seuraava putki hitsattavaksi. kupariputki esilämmitetään uunissa . Kuva 6. Näissä tavoitteissa onnistuttiin yhdistämällä usean toimijan ammattitaito, Retco Oy:n ollessa koordinaattorina toimijoiden välillä. hitsausvirran hienosäätö hitsauksen aikana kaukosäätimen avulla . Sivusiirto holkin toiselle puolelle ja hitsaus. Edut: . Kun laite on kasattu ja koehitsattu Retco Oy:n IWE Ville Setälän toimesta, kutsutaan Luvatan edustaja paikalle ja parametrien hienosäädöt tehdään yhteistyössä. Seuraavaksi tehdään varsinainen liitoshitsaus pufferikerroksen ja teräsholkin välille pienahitsinä. putkeen pujotetaan teräsholkki . . Kuva 7. Yhteistyössä on voima, jota Suomen teknologiateollisuus tarvitsee. 6/ 20 18 [ www.hitsaus.net ] 18 varustettiin konepolttimella ja kylmälangansyöttölaitteella . Poltin siirtyy ohjelmoituun kotiasemaan