Lujien hitsattavien terästen käyttäytyminen -60 °C:ssa

Opinnäytetyö on osa Arctic Materials Technologies Development -projektia, jonka tavoitteena on kehittää perusteita arktisten alueiden sovelluksiin suunnittelun ja valmistuksen kannalta. Arktisella alueella sijaitsee useita potentiaalisia öljy- ja maakaasuesiintymiä, joiden hyödyn-täminen tulee vuosi vuodelta kannattavammaksi ilmaston lämpenemisestä johtuvan merijään heikkenemisen vuoksi. Alin suunnittelulämpötila arktisilla alueilla on -60 °C, mikä aiheuttaa haasteita sekä materiaalinvalinnalle että hitsaukselle. Ferriittisillä teräksillä esiintyy lämpötilasta riippuvaa sitkeyden vaihtelua, jota kutsutaan transi-tiokäyttäytymiseksi. Lämpötilan laskiessa teräksen iskusitkeys sekä murtumissitkeys laske-vat. Arktisissa sovelluskohteissa käytetään yleisesti niukkaseosteisia, mikroseostettuja hie-noraeteräksiä, joille on ominaista erinomaiset sitkeys-, lujuus- sekä hitsattavuusominaisuudet vaativissakin olosuhteissa. Lujat termomekaanisesti valssatut ja nuorrutetut hienoraeteräkset kattavat myötölujuusluokat 355…700 MPa. Tutkimuksissa on saatu vaihtelevia tuloksia ma-teriaalien isku- ja murtumissitkeydestä -60 °C:ssa. Erityisesti sitkeysominaisuudet hitsiaineen ja muutosvyöhykkeen alueiden välillä ovat vaihtelevia. Pienemmällä lämmöntuonnilla ja seostetuilla lisäaineilla saavutetaan kuitenkin pääsääntöisesti parempia sitkeysarvoja. Asiku-laarinen ferriitti sekä alabainiitti ovat toivottavia mikrorakenteita liitoksessa, niiden pienen raekoon johdosta.

Optimization of parameters for fiber laser-MAG hybrid welding in shipbuilding applications

The Arctic region becoming very active area of the industrial developments since it may contain approximately 15-25% of the hydrocarbon and other valuable natural resources which are in great demand nowadays. Harsh operation conditions make the Arctic region difficult to access due to low temperatures which can drop below -50 °C in winter and various additional loads. As a result, newer and modified metallic materials are implemented which can cause certain problems in welding them properly. Steel is still the most widely used material in the Arctic regions due to high mechanical properties, cheapness and manufacturability. Moreover, with recent steel manufacturing development it is possible to make up to 1100 MPa yield strength microalloyed high strength steel which can be operated at temperatures -60 °C possessing reasonable weldability, ductility and suitable impact toughness which is the most crucial property for the Arctic usability. For many years, the arc welding was the most dominant joining method of the metallic materials. Recently, other joining methods are successfully implemented into welding manufacturing due to growing industrial demands and one of them is the laser-arc hybrid welding. The laser-arc hybrid welding successfully combines the advantages and eliminates the disadvantages of the both joining methods therefore produce less distortions, reduce the need of edge preparation, generates narrower heat-affected zone, and increase welding speed or productivity significantly. Moreover, due to easy implementation of the filler wire, accordingly the mechanical properties of the joints can be manipulated in order to produce suitable quality. Moreover, with laser-arc hybrid welding it is possible to achieve matching weld metal compared to the base material even with the low alloying welding wires without excessive softening of the HAZ in the high strength steels. As a result, the laser-arc welding methods can be the most desired and dominating welding technology nowadays, and which is already operating in automotive and shipbuilding industries with a great success. However, in the future it can be extended to offshore, pipe-laying, and heavy equipment industries for arctic environment. CO2 and Nd:YAG laser sources in combination with gas metal arc source have been used widely in the past two decades. Recently, the fiber laser sources offered high power outputs with excellent beam quality, very high electrical efficiency, low maintenance expenses, and higher mobility due to fiber optics. As a result, fiber laser-arc hybrid process offers even more extended advantages and applications. However, the information about fiber or disk laser-arc hybrid welding is very limited. The objectives of the Master’s thesis are concentrated on the study of fiber laser-MAG hybrid welding parameters in order to understand resulting mechanical properties and quality of the welds. In this work only ferrous materials are reviewed. The qualitative methodological approach has been used to achieve the objectives. This study demonstrates that laser-arc hybrid welding is suitable for welding of many types, thicknesses and strength of steels with acceptable mechanical properties along very high productivity. New developments of the fiber laser-arc hybrid process offers extended capabilities over CO2 laser combined with the arc. This work can be used as guideline in hybrid welding technology with comprehensive study the effect of welding parameter on joint quality.

Arktisissa olosuhteissa käytettäville materiaaleille ja hitsatuille rakenteille asetetut vaatimukset

Diplomityössä tarkastellaan kohdeyrityksen hitsatuille teräsrakenteille asetettuja vaatimuksia Norjan ja Venäjän arktisilla alueilla. Teknisten vaatimusten lisäksi tutkitaan terästen kylmäkäyttäytymistä ja hitsaustuotannolle kohdistettuja vaatimuksia. Tutkimuksen lopussa käsitellään Venäjän ja Norjan markkinoiden erityispiirteitä ja keinoja markkinoille pääsemiseksi. Tutkimuksen perusteella havaitaan, että kohdeyritys voi suunnitella ja valmistaa sekä Norjan että Venäjän vaatimusten mukaisia rakenteita ilman suuria muutoksia rakenteisiin tai hitsaustuotantoon. Materiaalien ja valmistuksen laadun sekä niiden valvonnan merkitys korostuu arktisissa hankkeissa. Yrityksellä on käytössään standardit EN 1090, ISO 9001, ISO 3834 ja ISO 14122, jotka edesauttavat yrityksen kansainvälistymistä. Hitsattujen rakenteiden haurasmurtumariski kasvaa kylmissä olosuhteissa. Haurasmurtuman ydintymistä edesauttavat tekijät täytyy tunnistaa ja niitä on vältettävä suunnittelussa ja valmistuksessa. Lujempien ja sitkeämpien terästen käyttäminen kylmissä olosuhteissa on perusteltua, mutta ne asettavat omat haasteensa hitsaukselle.

Carbon Reservoirs in Peatlands and Forests in the Boreal Regions of Finland

Summary

The application of agricultural land rating and crop models to CO2 and climate change issues in Northern regions : the Mackenzie Basin case study

Selostus: Viljelyvyöhykkeiden ja kasvumallien soveltaminen ilmastonmuutoksen tutkimisessa: Mackenzien jokialue, Kanada

Description of three new arctic bramble cultivars and proposal for cultivar identification

Selostus: Kolmen uuden mesimarjalajikkeen kuvaukset ja lajikekuvausohjeet mesimarjalle ja jalomaaraimelle

Developing scenarios of atmosphere, weather and climate for northern regions

Selostus: Ilmakehä-, sää- ja ilmastoskenaarioiden kehittäminen pohjoisille alueille

Thinning response and growth trends of seeded Scots pine stands at the arctic timberline

Abstract

Regional Innovation Policy: Effect on SMEs in Five EU-Regions

Valtaosa eurooppalaisista yrityksistä on pk-yrityksiä, mutta tästä huolimatta seudullisen innovaatiopolitiikan vaikutusta juuri pk-yrityksiin on tutkittu melko vähän. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on luoda yleiskuva pk-yritysten näkemykseen oman seutunsa innovaatiopolitiikasta viidellä EU:n alueella sijaitsevalla seudulla. Kirjallisuuden perusteella rakennettiin seudullista innovaatiopolitiikkaa kuvaava kysely, johon joukko pk-yrityksiä viideltä seudulta vastasi. Kyselyn tulokset kuvailtiin graafisesti, minkä lisäksi etsittiin vastauksiin vaikuttaneita tekijöitä ja yhteyksiä yritysten vastausten välillä. Tutkimus oli luonteeltaan lähinnä kvantitatiivinen. Tutkimus osoittaa, että seudullisessainnovaatiopolitiikassa on vielä paljon kehitettävää, jotta se tavoittaisi kattavasti pk-yritykset. Pk-yritysten tietoisuutta tulisi lisätä, sillä nämä eivät yleisesti ottaen näytä pitävän seudullista innovaatiopolitiikkaa menetykseen vaikuttavana tekijänä tai siihen liittyviä yhteistyömahdollisuuksia tärkeinä omalle toiminnalleen. Erot innovaatiotoiminnan seudullisessa roolissa tulivat esiin tuloksissa. Yritysten vastauksia selittäviä tekijöitä löydettiin, samoin yhteyksiä vastausten välillä, mutta varsinaisten johtopäätösten tekeminen edellyttänee laajempaa tutkimusta

Regional Innovation Policy: Effect on SMEs in Five EU-Regions

Valtaosa eurooppalaisista yrityksistä on pk-yrityksiä, mutta tästä huolimatta seudullisen innovaatiopolitiikan vaikutusta juuri pk-yrityksiin on tutkittu melko vähän. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on luoda yleiskuva pk-yritysten näkemykseen oman seutunsa innovaatiopolitiikasta viidellä EU:n alueella sijaitsevalla seudulla. Kirjallisuuden perusteella rakennettiin seudullista innovaatiopolitiikkaa kuvaava kysely, johon joukko pk-yrityksiä viideltä seudulta vastasi. Kyselyn tulokset kuvailtiin graafisesti, minkä lisäksi etsittiin vastauksiin vaikuttaneita tekijöitä ja yhteyksiä yritysten vastausten välillä. Tutkimus oli luonteeltaan lähinnä kvantitatiivinen. Tutkimus osoittaa, että seudullisessa innovaatiopolitiikassa on vielä paljon kehitettävää, jotta se tavoittaisi kattavasti pk-yritykset. Pk-yritysten tietoisuutta tulisi lisätä, sillä nämä eivät yleisesti ottaen näytä pitävän seudullista innovaatiopolitiikkaa menetykseen vaikuttavana tekijänä tai siihen liittyviä yhteistyömahdollisuuksia tärkeinä omalle toiminnalleen. Erot innovaatiotoiminnan seudullisessa roolissa tulivat esiin tuloksissa. Yritysten vastauksia selittäviä tekijöitä löydettiin, samoin yhteyksiä vastausten välillä, mutta varsinaisten johtopäätösten tekeminen edellyttänee laajempaa tutkimusta.