Svetsparametrarnas inverkan
Att de slaggande rörelektroderna har haft problem med inträngningen vid svetsning i bästa läge (PA och PB) har varit känt sedan det nya regelverket EN 287-1:2011 infördes. Det blev allmänt känt problem när svetsare var tvungna att avlägga ett separat kälsvetsprov med inträngningen. Omfattningen av problemet var dock svår att greppa. När EN 1090-1 infördes med krav på svetsprocedurer för svetsning blev omfattningen av problemet ett faktum. Minst 50% av alla svetsprocedurer lagda i läge PB med slaggande rörelektrod blev underkända p.g.a. dålig inträngning i hålkälen och / eller slagginneslutning, men ytterst få blev underkända i PF/PH läge. Detta är något som de ackrediterade tredjepartsorganen har bekräftat.
För att bilda sig en uppfattning om vilka svetsparametrar, som är vanligt förekommande på godkända svetsprocedurer enligt ISO 15614-1, har en genomläsning av totalt 68 stycken rörelektrodprocedurer genomförts. Syftet var att skaffa en bild kring vilka parametrar, som ger godkänt resultat på inträngningen vid procedurläggning. Av 68 stycken svetsprocedurer, var har tre stycken av dessa procedurer med fluxfylld rörelektrod på kälsvets ej haft godkänd inträngning vid första försöket p.g.a. låga svetsparametrar.
Kommentarer började komma från flera håll i svetsbranschen gällande problemen t.ex. övervakare av svetsprocedurer, laboratorier, tillverkare av tillsatsmaterial, svetsansvariga samt inte minst svetsande personal. I samtliga fall var kommentarerna från industri i Nordeuropa, som oftast använder blandgas av typ M21 enligt ISO 14175 (t.ex. 82%Ar + 18CO2) för att få en finare finish och mindre svetssprut till skillnad från Koldioxid som mestadels används i övriga värden, som ger mer svetssprut. Ulla Z Anehorn har tidigare i tidningen Svetsen belyst problemen med flux fylld rörelektrod.
Syfte
Grunden för utvärdering av olika typer av rörelektroder var att förstå skillnaden på när en svets blir godkänd och inte blir godkänd genom att studera inträngningen genom makroprovning. Övriga kontroller som visuell inspektion enligt ISO 5817 samt förstörande provning, som t.ex. görs vid en svetsprocedur enligt t.ex. ISO 15614-1 har ej tagits i beaktning.
Förstudie
Värden från 68 stycken svetsprocedurer granskades för att finna lämpliga svetsvärden för provsvetsningen. Samtliga dessa svetsprocedurer har övervakats av ackrediterat 3:e parts organ. Procedurer är:
- Svetsade på material S355J2 enligt EN 10025-2.
- Uppsvetsade enligt ISO 15614-1
- Merparten från samma charge.
- Samtliga rörelektroder är inom spannet mellan 420 och 460 MPa i sträckgräns och slagseghetsegenskaper mellan -20°C och -60°C med 47Joule.
Trådmatningshastigheten dokumenterades i en matris och med fokus på vilken typ av svetsfog där elektroderna förekommit. Stumsvetsprocedurerna är svetsade med 2 olika elektrodtyper fluxfylld och metallpulverfylld rörelektrod:
- Metod 136 – Svetsläge PC och PF i 12 mm plåt med V-fog 30 grader
- Metod 138 – Svetsläge PA i Både 6 mm och 12 mm plåt med V-fog 30 grader.
- Vid svetsning av kälsvets enkelsträng har två olika typer av kälsvets svetsats. Första typen är 6mm plåt mot 6 mm rör. Andra typen är 15 mm plåt mot 10 mm rör. Svetsning har skett i PB läge.
- För kälsvets flersträngs svetsprocedur har 30 mm plåt mot 30 mm rör används. Svetsning har skett i PB läge
Vid svetsning med V-fog har metallpulverfylld rörelektrod använts i roten med en matningshastighet av 1,5-3 m/min. Denna har ej redovisats i matrisen utan endast fyllnadssträngarna.




Slutsatsen togs då att svetsa proverna med 7, 9 och 11 meters trådmatning. För att erhålla realistiska värden.
Av erfarenhet vet vi att pistolvinkeln har en påverkan vid motsvets varför kriteriet med 5 och 25 graders vinkel sattes upp, som två ytterligheter. Detta är inget, som vanligen noteras vid uppsvetsning av av rörelektroder vid procedurprov.
Förstudien har även inneburit att svetsparametrar i olika verkstäder har dokumenterats. Merparten av svetsningen har bekräftats med följande parametrar:
- Trådmatningshastighet 7-8 meter
- Spänning 24-26 V
- Framföringshastighet 300-400 mm/min.
Detta är svetsparametrar som de fallerade svetsprocedurerna var svetsade med samt åtskilliga av de icke godkända svetsarprövningarna. Dessa svetsparametrar skiljer sig från många av de godkända parametrarna svetsprocedurerna.
Kriterier och begränsningar
Vid provläggningen har metallpulverfyllda och fluxfyllda rörelektroder används av väl kända fabrikat och produkttyper på den svenska marknaden, som både varit valsade och sömlösa. Följande kriterier och begränsningar används:
- Rörelektroder med sträckgräns mellan 420 och 460 MPa och slagseghetsegenskaper mellan -20°C och -60°C skulle användas, d.v.s. elektroder för vanligt förekommande elektroder i våra verkstäder
- Konstant trådmatning (7, 9 och 11 m/min) och spänning med 1.5 V steg, men varierande framföringshastighet (300, 400 och 500 mm/minut)
- Konstant trådmatning (7, 9 och 11 m/min) och hastighet (300, 400 och 500mm/min). men varierande spänning med 1.5 V intervaller
- Konstant trådutstick på 18 mm
- Konstant träffpunkt 1mm utanför hålkälen
- Konstant framföringsvinkel med 5 grader för metallpulverfylld rörelektrod frånsvets och 5 och 25 grader motsvets för fluxfylld rörelektrod på handtaget.
- Mekaniserad svetsning med hjälp av svetstraktor med elektronisk display för styrning av hastigheten
- Gastyp M21 enligt ISO 14175 (t.ex. 82%Ar + 18CO2) med konstant gasflöde med 18 L/min (mätt vid munstycket)
- Godstjocklek 6 mm, materialkvalitet S355J2 EN 10025-2 samt torr plåt (anoljad eller ytbehandlad)
- Slipad yta
- Samma svetsmaskin och matarverk.
Utförande
Proverna genomfördes genom att först häfta samman kälsvetsproverna med god rätvinklighet och god anliggning. Proverna numrerades för identifiering och en markering var 100 mm gjordes för identifiering efter svetsning. Svetsen ställdes in och provades manuellt på en provbit enligt tillsatsmaterialleverantörernas rekommendationer för att erhålla väl fungerande värden som de ansågs fungera bäst. Därefter fixerades brännarhandtaget i svetstraktorn och avståndet mellan kontaktröret, träffpunkten och vinkel kontrollerades samt elektroden klipptes till rätt längd, för att erhålla konstanta förutsättningar. Den metallpulverfyllda rörelektroden svetsades med 5 graders frånsvets och den fluxfyllda rörelektroden 5 samt 25 graders motsvets. Vid svetsningen så gjorde följande förändringar:
- Ändring av elektrodspänningen med -1.5 V, idealvärde och +1.5 V [Volt]
- Ändring av elektrodens framföringshastigheten med 300, 400 och 500 [mm/min]
- Ändring av elektrodens matningshastighet med 7, 9 och 11 [m/min]
Ändringen gjordes på samma provstycke och samma svetsförlopp med 100 mm intervall
Svetsningen startades med det lägsta värdet på den parameter, som förändrades. Efter avslutad svetsning skedde utvärderingen 70mm från start eller förändrings punkten och sågades för ett makro snitt. Anledningen till att provet sågades vid 70 mm från förändringspunkten är att ljusbågen där har stabiliserat sig tillräckligt för att ett säkert resultat skall kunna utvärderas.
Efter sågning genomgick provbitarna slipning och fotografering i mikroskop. Linjerna, som syns på provbitarna är ursprunglig fogkant och därmed minsta avstånd för att erhålla inträngning i materialet. Efter första provserien med metallpulverfyllda prover insågs snabbt att samtliga hade fin inträngning i hålkälen oavsett parametrar, till skillnad mot de fluxfyllda. För att eliminera de olika fabrikatens inverkan har testerna körts med olika fabrikat på både metallpulverfyllda och fluxfyllda rörelektroder. Dessa fabrikat har varit både sömlösa och valsade rörelektroder.
Inträngningsbilder
Totalt har 48 stycken inträngningsprov kontrollerats med fördelningen på 18 inträngningsprover från metallpulverfyllda rörelektroder och 30 inträngningsprover från fluxfyllda. Samtliga 18 prover från metallpulverfyllda trådar har varit godkända.
Av de fluxfyllda inträngningsproverna har endast 13 av total 30 stycken inträngningsprov varit godkända. Detta ger ungefär 57 procent av alla prover underkända, vilket stämmer bra med vad, som delgivits av de ackrediterade organen före undersökningen.
Urval av inträngningsbilder
Bilderna som valts är de som motsvarar vanligt
förekommande inställningar i verkstäder. En vanligt förekommande trådmatningen
är ofta 7 meter / minut och ca 24-26 volt. Vad gäller framföringshastigheten
ligger många svetsare ca 300-400 mm/minut varför dessa värden känns mest
relevanta att visa.
Inträngningsbilder, svetsparametrar samt kommentarer

Reflektioner och rekommendationer
Slutsatsen från provsvetsningen:
- Alla testade kombination med den metallpulverfyllda rörelektroden erhölls godkänt resultat med hänsyn till inträngningen
- Vissa tillsatsmaterialleverantörer anger att samma parametrar för svetsläge PA och PB som PF kan användas. Detta är förödande då de flesta svetsare använder betydligt lägre svetsparametrar i svetsläge PF läge och inställningen ej anpassas för svetsläget. För PA och PB läge med 1.2 mm fluxfylld rörtråd krävs en trådmatning över 10 meter/minut för att säkerställa en bra inträngning.
- Vid svetsning med fluxfylld rörelektrod syns en bättre inträngning i grundmaterial när en större framföringsvinkel mellan elektroden och grundmaterialet har använts
Rekommendationer
- Vid svetsning med fluxfyllda rörelektroden i PB-läget, rekommenderas minst tio meters trådmatning och framföringshastighet av minst 500 mm/minut för ett garantera ett godkänt resultat.
- Trådutsticket har stor inverkan på inträngningen. Kombinationen av kontaktrör / gaskåpa bör anpassas så att kontaktröret ALDRIG ligger mer än två mm innanför gaskåpan för att inte tappa strömstyrka, vilket Ulla Z Anehorn i en tidigare artikel har uppmärksammat.
Iakttagelser
- Den fluxfyllda rörelektroden tenderar att ha en lägre ström (ampere), vilket tolkas som att denna elektrodtyp har ett större resistivt motstånd p.g.a. fluxet, jämfört med de metallpulverfyllda rörelektroderna. Metallpulverfyllda rörelektroder kräver cirka 2 volt mer på samma trådmatning för att erhålla en stabil ljusbåge
Författare:
Björn Lindhe, IWE, Svetsansvarig i Sverige AB
Peter Norberg, IWS, Svetsmaskinservice AB
Publicerad i nr 2/2019