Hvorfor utfører vi materialprøving?
Som vi alle kjenner til, er dagens konstruksjoner utsatt for belastninger. Tar vi eksempler fra offshoresektoren, vet vi at kravene til styrke og sikkerhet er enorme. For å være sikker på at aktuelle konstruksjoner tåler de påkjenningene de blir utsatt for, må konstruksjonen eller deler av denne testes/prøves i så realistiske situasjoner som mulig.
Før vi setter i gang å produsere en plattform, må alle sveiseforbindelser prosedyrebeskrives, det vil si at en må klarlegge hvilket materiale, hvilke elektroder osv. en skal bruke i de ulike delene. Det samme gjelder for støperiene som leverer gods til offshoresektoren. En utfører en såkalt ”sitetest” av de ulike sveiseforbindelsene. Dette er for å se om rammene som er bestemt, tilfredsstiller aktuelle krav. Til dette brukes ulike former for materialprøving.
Materialprøving gjør vi for å kunne beskrive stålets egenskaper, slik at vi kan vite hvordan det egner seg til ulike formål. Styrke, hardhet og seighet vil i de fleste tilfellene være avgjørende for hva materialet egner seg til.
Prøvemetoder
Vi skiller mellom destruktive og ikke-destruktive prøvemetoder.
Vi skal se på følgende prøvingsmetoder
- strekkprøving
- hardhetsprøving (Brinell, Rockwell C og Vickers)
- skårslagprøving
- bøyeprøving
Strekkprøving
Strekkprøving er en av de viktigste og mest brukte materialprøvingsmetodene. Den gir oss opplysninger om materialets strekkfasthet, dets flytegrense, forlengelse og innsnevring.
Hardhetsprøving
Hardhetsmåling er basert på inntrenging av et objekt (kule, pyramide eller kjegle) i prøvematerialets overflate. De mest vanlige hardhetsprøvemetodene er: Brinell, Rockwell og Vickers. Vi kan si at prinsippet er å trykke et legeme mot et materiale og avlese avtrykket i forhold til tabellmål. Det finnes også prøvemetoder hvor en måler refleksen av et objekt som faller ned mot prøveflaten. Denne metoden etterlater ingen merker på prøveobjektet. Hardheten av et materiale kan defineres som motstand mot plastisk deformasjon.
Brinell hardhetsprøving
En kule av herdet stål eller hardmetall med diameter D presses inn i metallet under belastning F. Etter at belastningen er fjernet, måles diameteren d av avtrykket i prøvestykkets overflate. Stålkulen benyttes for materialer med brinellhardhet mindre enn eller lik 350. Hardmetallkulen benyttes for materialer med brinellhardhet mindre enn eller lik 650. Brinellhardheten er proporsjonal med forholdet mellom belastningen og arealet av avtrykket. Enkelt kan en si at brinellmetoden egner seg best for myke materialer og er utvilsomt den metoden som er sikrest og gir minst mulighet for feil. Ved hardheter over 550 HB begynner metoden å bli noe usikker.
Vickersmetoden (HV)
Ved vickersprøving blir en diamantpyramide med kvadratisk grunnplan og en toppvinkel på 136º presset inn i prøvestykket med en kraft som kan variere fra noen få gram til 30 Kp (294,3 N). Metoden brukes for prøving av harde metaller. Dersom en hadde brukt brinellmetoden på et hardt materiale og med høyt kuletrykk, ville selve prøvekulen som skal trenge ned i metallet, gå i stykker. Hardheten til et materiale er dets evne til å motstå trykk av et hardere materiale. Er et materiale mykt, blir avtrykket stort, er det hardt, blir avtrykket lite.
Charpy − skårslagsprøving
Prøvingen består i å slå av en prøvestav med ett enkelt slag av en pendel, ved betingelser som er spesifisert i en aktuell standard. Prøvestaven har et skår på midten og skal være opplagret i begge ender. Den absorberte energien, som bestemmes i joule, er et mål for materialets slagseighet.
Bøyeprøving
Prøvemetoden brukes blant annet i forbindelse med godkjenning av prosedyrer for skips- og offshorebransjen. Bøyeprøving benyttes for å kartlegge formbarheten til et materiale, en sveiseforbindelse eller et varmepåvirket område. Bøyeprøvingen utføres i prøvemaskiner eller presser med følgende innretninger:
- bøyeutstyr med to opplagre og en dor
- bøyeutstyr med en V-blokk og en dor
- bøyeutstyr med spennbakker og dor
- bøyeutstyr med mothold, medbringer og dor
Det er ingen oppvarmingsmuligheter i konverteren. Når oksidasjonsmidlet, som er rent oksygen, blåses ned mot det smeltede materialet gjennom en ”lanse”, oppstår det en kraftig reaksjon som frigjør store mengder varme. Det som skjer, er at oksygenet forbinder seg med forurensningene (brenner dem opp). Disse blir omdannet til gass som unnviker, og dels til slagg som flyter opp. Prosessen kalles ”fersking”. Under ferskingen blir det gjort kontinuerlige analyser av materialet som nå har blitt til stål. For å få fram bestemte kvaliteter tilsettes legeringselementer.