FRIEX: Wrijvingslassen van pijpleidingen

Afgelopen jaar werd de eerder ontwikkelde lasmethode voor het automatisch lassen van pijpleidingen verder onderzocht. Dit onderzoek wordt uitgevoerd door de firma Denys NV, en verloopt in samenwerking met het Belgisch Instituut voor Lastechniek en het Labo Soete van de universiteit Gent en met steun van het Vlaamse gewest (IWT).

Doel van het onderzoek

Het onderzoek heeft tot doel een nieuwe variant van het wrijvingslasproces te ontwikkelen voor het volledig automatisch lassen van pijpleidingen. Vermits pijpstukken tot 18 meter lang kunnen zijn en dus om praktische redenen niet geroteerd kunnen worden en bijgevolg niet gelast kunnen worden met het conventionele wrijvingslasproces, werd een nieuwe variant ontwikkeld.

Werkingsprincipe van de nieuwe lasmethode

Bij deze nieuwe variant wordt - in tegenstelling tot het conventionele wrijvingslasproces - niet één, doch de twee te lassen componenten ingeklemd en axiaal verschuifbaar gemonteerd op geleidingen. Bij het nieuwe procedé wordt gebruik gemaakt van een ringvormig toevoegmateriaal, de lasring genaamd. De lasring wordt tussen de twee uiteinden van de te verbinden pijpen geplaatst. De nodige laswarmte wordt verkregen door de ring wrijvend te laten roteren tussen de te lassen pijpen.

Eens de laszone voldoende is opgewarmd wordt de finale explosieve smeedkracht aangebracht, na het afremmen tot stilstand van de lasring. Na afloop van de lascyclus worden de lasbramen en de restanten de lasring verwijderd via een geautomatiseerde freesbewerking.

Grootschalige proefopstelling

Momenteel wordt de lasbaarheid van de microgelegeerde hoogsterkte pijpleidingsstaalsoorten onderzocht. Aangezien deze niet verkrijgbaar zijn voor diameters kleiner dan 12 duim (323 mm) was het van belang een grootschalige proefopstelling te bouwen waarmee het onderzoek kan uitgevoerd worden met pijpen op ware schaal.

In samenwerking met het labo Soete van de universiteit in Gent werd een grootschalige proefopstelling ontworpen voor het lassen van pijpen met een diameter van 8 tot 20 duim (O.D. resp. gelijk aan 219 tot 504 mm). Hiervoor werd op basis van de kleinschalige proefresultaten geraamd dat een vermogen van 600 kW effectief beschikbaar moet zijn voor het aandrijven van de lasring. Om de axiale drukkrachten te genereren worden hydraulische cilinders gebruikt die een kracht van 300 ton kunnen uitoefenen. Voor de aandrijving van de lasring werd gebruik gemaakt van 3 paren hydraulische motoren met aansluitende planetaire tandwielkasten die verdeeld over de grote transmissiekast van de lasmachine werden gemonteerd.

Lasbaarheid van het pijpleidingsstaal API-5L X65 (L455QB)

Preliminaire lasproeven werden verricht voor het onderzoeken van de lasbaarheid van het microgelegeerde pijpleidingsstaal API-5L X65. Het aangewende pijpmateriaal betreft een microgelegeerd afgeschrikt en ontlaten pijpleidingsstaal.

Bij een voldoende korte lastijd (±12 sec) worden goede mechanische eigenschappen van de verbindingen behaald. De kerftaaiheid is in dit geval hoog en bedraagt gemiddeld ongeveer 200 J bij -20°C. De microstructuur in de laszone is fijnkorrelig. Een geringe verzachting in de warmte beïnvloede zone van het pijp- en het ringmateriaal treedt op, doch is in geen enkele verbinding problematisch, aangezien de trekproefstaven steeds falen in het pijpmateriaal, op voldoende grote afstand van de fusielijn. Ook de resultaten van de plooiproeven waren gunstig.