Jauhekaarihitsauksen soveltuvuus erikoislujille teräslevyille arktisessa laivanrakennuksessa

Luotettavat, taloudelliset ja arktisissa jääolosuhteissa toimivat laivat ja rakenteet ovat viime vuosina herättäneet kiinnostusta, vaikka niiden rakentaminen on teknisesti erittäin haastavaa. Eräs arktisen laivanrakentamisen haasteista on laadukas hitsaus, koska hitsaussaumat ovat yleensä rakenteen heikoin kohta. Erityisen vaikeaa on hitsata erikoislujaa terästä, jota käytetään laivanrakennuksessa alusten keventämiseksi. Jauhekaarihitsaus on laivanrakennuksen yleisimpiä hitsausmenetelmiä sen suuremman tuottavuuden ja hitsaussaumojen laadukkuuden vuoksi.

Väitöstyö tutki suuren tuottoluvun jauhehitsausprosessien käytettävyyttä, kehitysmahdollisuuksia ja parametreja sekä niiden muunnelmia arktisessa laivanrakennuksessa käytettyjen kylmänkestävien, erikoislujien teräslevyjen hitsauksessa. Työ vaati syvällistä osaamista alaan liittyvästä hitsauksesta ja materiaalitieteestä, eri standardeissa mainituista hitsausliitosten laatuvaatimuksista arktisessa liikenteessä (ISO 19906; ASME 31.3; Norsok M-001 ja Russian Maritime Register of Shipping), kylmänkestävän erikoislujan teräksen ominaisuuksista sekä hitsausliitosten testausmenetelmistä alhaisissa lämpötiloissa.

Analyysin pohjalta oli mahdollista suunnitella ja suorittaa kokeita, joilla lisätään jauhekaarihitsaukseen ja sen nuorrutusteräksestä tehtyjen, termomekaanisesti käsiteltyjen erikoislujien teräslevyjen sovelluksiin liittyvää kokeellista tietoa ja osaamista. Kokeissa kehitettiin korkean tuottoluvun jauhekaarihitsausmenetelmiä (yksilanka-, tandem-, kolmi- ja nelilankahitsaus) paksuille (12-35 mm) erikoislujille (vetolujuus 580-650 MPa), kylmänkestäville (-40°C − -60°C) teräslaaduille.

Tutkimustulokset vaikuttavat niin yhteiskuntaan kuin ympäristöönkin, kuten arktiseen alueeseen ja sen teolliseen kehitykseen ja yhteisöihin. Arktiseen hitsaukseen erikoistuneet teollisuusyritykset hyötyvät tutkimuksesta, sillä se kehittää hitsausliitosten laatua ja hitsaustehokkuutta. Lisäksi laadukkaiden ja luotettavien arktisten hitsaussovellusten kehittäminen lisää työllisyysmahdollisuuksia ja parantaa arktisen liikenteen turvallisuutta.

Väitöstutkimus lähestyy aihetta käytännönläheisesti ja selvittää jauhekaarihitsausparametrien valintaan liittyviä ongelmia erikoislujien teräslevyjen hitsauksessa arktisessa laivanrakennuksessa. Kokeellisia tuloksia voidaan hyödyntää suoraan teollisuudessa, ja teoreettiset havainnot auttavat ymmärtämään jauhekaarihitsauksen nykytilaa ja kehitystä syvällisemmin.

Diplomi-insinööri Pavel Layusin väitöskirja Usability of the submerged arc welding (SAW) process for thick high strength steel plates for Arctic shipbuilding applications tarkastetaan Lappeenrannan teknillisen yliopiston ylioppilastalon Silva-auditoriossa 3.5. klo 12. Vastaväittäjänä toimii professori Suck-Joo Na Korea Advanced Institute of Science and Technologysta Etelä-Koreasta, ja kustoksena toimii professori Jukka Martikainen Lappeenrannan teknilliseltä yliopistolta.

Väitöskirja on julkaistu yliopiston julkaisusarjassa Acta Universitatis Lappeenrantaensis numerolla 742. ISBN 978-952-335-072-4, ISBN 978-952-335-073-1 (PDF), ISSN-L 1456-4491, ISSN 1456-4491. Sähköinen versio löytyy LUTPub-tietokannasta https://www.doria.fi/handle/10024/134560. Painetun kappaleen voi ostaa Aalef-kirjakaupasta, puh. +358 44 744 5511 tai kirjakauppa@aalef.fi, tai LUT Shop -verkkokaupasta: https://lutshop.lut.fi/.

Väittelijä:

Nimi: Pavel Layus

Syntymävuosi ja -paikka: 1988, Leningrad, Neuvostoliitto

Työsuhde: 2012-, nuorempi tutkija, LUT

Lisätietoja:

Pavel Layus, puh. +358451039488, pavel.layus@lut.fi