NO307059B1 - Anvendelse av titanbelagte stålplater som korrosjonsbestandig dekkmateriale på overflaten av en marin konstruksjon - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår anvendelse av titanbelagte stålplater som korrosjonsbestandig dekkmateriale på overflaten av en marin konstruksjon.

En marin konstruksjon er vanligvis utstyrt med ben som er fremstilt av firkantprofiler eller stålrør. Yttersiden av hvert ben er forsynt med et korrosjonsbestandig belegg, f.eks. maling etc, som skal beskytte mot sjøvannskorrosjon. Denne korrosjonshindrende overflatebehandling er ikke tilstrekkelig til å beskytte den marine konstruksjon i flere år mot sjøsprøyt. En sone av den marine konstruksjon som er utsatt for sjøsprøyt, benevnes skvettsonen og strekker seg langs konstruksjonen i havoverflatenivå.

For å beskytte en marin konstruksjon mot korrosjon i skvettsonen kan konstruksjonen, slik det fremgår av Japanese Unexamined Utility Model Publication nr. 62-44948, omsluttes og dekkes med titanbelagte stålplater som er meget korrosjonsbestandige.

Tidligere er endene av de titanbelagte stålplater blitt sammensveiset, etter at stålplatene er anbragt rundt benene i skvettsonen.

Det er imidlertid vanskelig å sveise titan til stål, og det har derfor vært fore-slått ulike metoder i dette øyemed. Den japanske, ugranskede patentpublikasjon nr. 2-52176 beskriver således en forsenkning som er anordnet på et stålelement i grensesonen mellom et titanlag og et karbonstållag ved hver titanbelagt stålplate, og som er fyllt med en inært gass eller hvori det er innført en støttestrimmel, ved behandling av en buttsveis, hvoretter titanlaget og stållaget sveises individuelt ved anvendelse av en uransveiseteknikk. De japanske, ugranskede patentpublika-sjoner nr. 2-280970 og 2-280969 beskriver alternativt en teknikk som gjør det unødvendig å opprette en skjøt av ulike metaller.

I foreliggende beskrivelse er det i tilknytning til figur 5(a) og 5(b) angitt eksempler på konvensjonelle metoder for sammenføying av titanbelagte stålplater 1. Hver av platene 1 omfatter et underlag 2, hovedsakelig av Fe, og et titanlag 3.

Som vist i figur 5(a) er endene 4 av underlagene 2 i de titanbelagte stålplater 1 sammensveiset, og titanlagene 3 er sveiset med et titan-mellomlegg 6 og danner derved titansveisesømmer 7. Ved denne metode oppstår en spalte 10 mellom overflaten av enden 4 av underlagene 2 og mellomlegget 6, hvor sjøvann kan trenge inn i spalten 10 slik at underlagene 2 korroderer. Spalten 10 vil dess-uten redusere styrken av den sveisede del. Videre kan underlagene 2 delvis smelte når lagene 3 og mellomlegget 6 sammensveises, og det smeltede metall blandes med avsatt metall fra sveisesømmene 7, hvorved det dannes et sprøtt lag av sammensetninger, såsom TiC og TiN, eller metallsammensetninger såsom Fe-Ti. Dette kan forårsake sprekkdannelser.

For å unngå at det dannes et slikt sprøtt lag utøves fremgangsmåten som er vist i figur 5(b), uten at mellomlegget 6 sammensveises med titanlagene 3. Mellomlegget 6 plasseres i stedet bare mellom titanlagene 3, og en dekkplate 8 anbringes over mellomlegget 6 og titanlagene 3. Dekkplaten 8 sammenføyes med titanlagene 3 ved opprettelse av lapprand-sveisesømmer 9. Dekkplaten 8 er fremstilt av titan, i likhet med titanlagene 3 og mellomlegget 6, og det vil derfor ikke dannes sprøe lag ved lapprand-sveisesømmene 9.

Denne fremgangsmåte resulterer imidlertid i en komplisert sveis-struktur, og det oppstår en bred spalte 10 når dekkplaten 8 fastsveises til titanlagene 3. Det er vanskelig å forhindre at sjøvann trenger inn i spalten 10. Metoden kan heller ikke anvendes ved en konstruksjon som skal tilbøyes, fordi spalten 10 vil ekspan-dere når konstruksjonen bøyes.

Det er et formål ved oppfinnelsen å avhjelpe vanskelighetene i forbindelse med anbringelse av en overdekning over en skvettsone på en marin konstruksjon, særlig på hver av konstruksjonens støtteben.

Dette formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved en anvendelse av titanbelagte stålplater, som angitt i de etterfølgende krav.

Skvettsonen på den marine konstruksjon påføres således et korrosjonsbestandig dekkmateriale i form av titanbelagte stålplater. Platene er anordnet fortløpende i vertikal- og horisontal retning og sammenføyd. Stålplatenes langsider ved overkanten og underkanten av det korrosjonsbestandige materiales øvre og nedre parti er innrettet horisontalt, for å minske antallet skjøter mellom tilstøtende stålplater. Dette forhold skal forklares nærmere i det følgende.

Den titanbelagte stålplate fremstilles ved en valseprosess til en sammen-rullet tilstand og med en tykkelse på ca. 5 mm hvorav Fe-platen utgjør 4 mm og Ti-platen 1 mm, en bredde på 1,2 m og en lengde på 10 - 40 m.

Det er i praksis umulig å kutte den belagte plate og sveise denne ved konstruksjonsanlegg til havs, for eksempel bæresøyler for oljebrønn-plattformer eller broer som oppviser flater på 30 - 40 kvadratmeter eller har en diameter på 50 - 60 m. Den titanbelagte stålplate blir derfor skåret i passende størrelse for lettvint håndtering og sveising. Størrelsen av de utskårne plater avhenger av størrelsen av den marine konstruksjon. De tilskårne, belagte stålplater blir kontinuerlig anordnet i vertikal- og horisontalretningen, idet platenes langsider ved det korrosjonshindrende beleggets topp- og bunnpartier anordnes horisontalt, mens tilstøtende, titanbelagte stålplater sammenføyes som vist i fig. 1.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere, under henvisning til tegningene, hvor: Figur 1 viser i perspektivriss en anvendelse ifølge oppfinnelsen, for frem-stilling av en utførelsesform av en korrosjonsbestandig marin konstruksjon.

Figur 2 viser et forstørret utsnitt av et parti A av figur 1.

Figur 3 viser et forstørret utsnitt av et parti B av figur 1.

Figur 4(a) - 4(c) viser perspektivriss av et tetningsdeksel av en annen versjon, hvor tetningsdekselet er illustrert i figur 4(a) før innføringen av et mellom-stykke, i figur 4(b) etter innføring av mellomstykket mens figur 4(c) viser det ferdige tetningsdeksel.

Figur 5(a) og 5(b) viser riss av konvensjonelle tetningsdeksler.

Det er i figur 1 vist et ben på en marin konstruksjon.

Det viste ben 11 har en skvettsone som strekker seg mellom +3 m og -2 m i forhold til havflaten ATP. Skvettsonen på benet 11 er belagt med et korrosjonsbestandig dekkmateriale S i form av titanbelagte stålplater 12 som er anordnet kontinuerlig i horisontale og vertikale retninger og sammenføyd. Hver av platene 12 har et rektangulært plan og omfatter et lag av rent titan og et forsterkende underlag av karbonstål, lavlegeringsstål eller høyfast stål.

Selv om overflaten av det korrosjonsbestandige dekkmateriale S er belagt med lag av rent titan, er det i hvert kantparti E ved det øvre og nedre trinn anord net blottlagte, sveisede skjøter W som vist i figur 3. De blottlagte sveiseskjøter W er utsatt for sjøvannspåvirkning og vil derfor lett korrodere og bli sprø. Antallet blottlagte sveiseskjøter W må følgelig reduseres.

Ifølge oppfinnelsen vil dette oppnås ved at de titanbelagte stålplater 12 anordnes slik at langsidene av platene 12b og 12c ved det øvre og nedre trinn av det korrosjonsbestandige dekkmateriale S plasseres horisontalt og de innbyrdes tilgrensende kortsider sammensveises. Derved minskes antallet av blottlagte sveiseskjøter, slik at de sprø soner reduseres og konstruksjonens korrosjonsbestandighet forbedres.

Som vist i figur 1, er langsidene av de titanbelagte stålplater 12a anordnet vertikalt ved et mellomtrinn i materialet S. Dette er ikke begrensende for oppfinnelsen. Langsidene av platene 12a kan eksempelvis ligge horisontalt, i likhet med platene 12b og 12c, eller være plassert på andre måter.

En del A av figur 1 er vist i forstørret perspektivriss i figur 2. Denne figur viser eksempler på skjøter mellom tilstøtende stålplater 12a og mellom tilstøtende stålplater 12a og 12c.

Ifølge figur 2 er det i en endeside av hvert av titanlagene 13a, 13b og 13c innskåret et spor 15b, mens et spor 15a er innskåret i hvert av karbonstål-underlagene 14a, 14a, 14a og 14c. Karbonstålunderlagene 14a, 14a og 14b er sammenføyd ved buttsveising ved anvendelse av en volfram-inært gass- (TIG) metode.

Sporene 15b i titanlagene 13a, 13a og 13c danner samtidig spalter 18. Spaltene 18 dekkes med dekkplater 16a og 16e av samme titanmateriale som titanlagene 13a, 13a og 13c, som anbringes over sporene 15b mellom titanlagene 13a, 13a og 13c. Dekkplatene 16a og 16e kantsveises (17) til titanlagene 13a, 13a og 13c. I sporene 15b kan det i stedet innføres mellomlegg (ikke vist) for utfylling av sporene.

Et parti B av figur 1, innbefattende en av de blottlagte sveiseskjøter W, er vist i forstørret sideriss i figur 3. I denne sone kan det trenge inn sjøvann i spalten 18, med derav følgende korrodering av sveiseskjøtene W i underlagene 14b og 14b. Ifølge oppfinnelsen forhindres dette ved at spalten 18 dekkes med en titan-plate 19. Titanplaten 19 er tettende påsveiset ved anvendelse av en motsvarende TIG-metode i en atmosfære av inært gass, såsom Ar og He, ved bruk av en Ag-Cu-basert sammensetning, hvorved det dannes et tettende deksel M for over-dekking av spalten 18 og, om nødvendig, den blottlagte sveiseskjøt W.

Det tettende deksel M kan bestå av en plan plate av det Ag-Cu-baserte blandingsmateriale, i stedet for titanplaten. Hvis den blottlagte spalte 18 er liten, kan tetningsdekselet M opprettes ved avsetting av det Ag-Cu-baserte blandingsmateriale.

Ved påsveising av tetningsplaten 19 vil det foretrekkes at Co- eller Fe-Co-baserte metall avsettes som et underlagsmateriale på underlagene 14b og på titanlagene 13b nær underlagene 14b, hvoretter den Ag-baserte tetningsplate 19 fastsveises på det avsatte underlagsmateriale. Derved forebygges sammenblanding av Fe, C, etc. i underlagene 14b med det Ag-baserte, smeltede metall, hvorved sprekking av skjøten forhindres.

Fordi det avsatte metall muliggjør sammensveising av ulike materialer, dvs. stål og titan, vil underlagene og titanlagene sammenføyes med stor styrke. Et-hvert materiale med gode sveiseegenskaper og tilfredsstillende korrosjonsbestandighet kan benyttes i stedet for det Ag-Cu-baserte materiale. Ifølge JIS Z3261 kan således BAg8-basert materiale eller BAg8A-basert materiale (tilsatt 0,015-0,3% Li) komme til anvendelse. Materialet kan inneholde Sn. Zn kan tilsettes i materialet i en grad som ikke vil nedsette bearbeidbarheten. Tilsetting av Zn vil imidlertid medføre røkdannelse, og mengden av Zn som tilsettes, må derfor minskes. Ag og Sn motvirker et lavt smeltepunkt og forhindrer en reaksjon med Fe og Ti, mens Cu øker styrken av en skjøt og Li forbedrer tilpasningen til bløtt stål.

Ifølge oppfinnelsen anvendes en Ag-Cu-basert sammensetning med lavt

smeltepunkt, som ikke frembringer intermetallinske blandingsmaterialer med titan og stål, for sammensveising av uensartede materialer, dvs. titan og stål ved bruk av TIG-sveisemetoden. Da oppvarmingshastigheten ved TIG-metoden er høyere enn ved slaglodding, vil den Ag-Cu-baserte sammensetning smelte hurtig og størkne uten overdreven sammenblanding med titan og stål, hvorved de uensartede metaller blir tilfredsstillende sammensveiset.

Som vist i figur 1 og 3, er det anordnet en kantsveis 20 mellom benet 11 og de titanbelagte stålplater 12.

Figurene 4(a) - 4(c) viser riss omfattende et tetningsdeksel av annen utførelsesform.

Det er i figur 4(a) vist titanbelagte, sammenføyde stålplater 12b. Spor 15a i underlagene 14b (bestående av bløtt stål) i platene 12b er sammensveiset ved

anvendelse av en TIG-flerlagssmeltemetode, for opprettelse av en sveiseskjøt W. En sliss 21 er utformet ved sveiseskjøten W langs sidekantene av de titanbelagte stålplater 12b. Slissen 21 har større bredde enn sveiseskjøten W. En endeflate E av sveiseskjøten W er frilagt på bunnen 23 av slissen 21. En side av slissen 21 er betegnet med 22.

Et mellomlegg 24 er fremstilt av en titanbelagt stålplate med et underlag 25 og et titanlag 26. Mellomlegget 24 skal innføres i slissen 21. Mellomlegget 24 har litt mindre bredde enn slissen 21.

Ifølge figur 4(b) er mellomlegget 24 innført i slissen 21, for å danne et tetningsdeksel M. Mellomlegget 24 er fastsveiset til titanlagene 13b på platene 12b ved bruk av TIG-metoden i en inært atmosfære av Ar eller He, ved anvendelse av en Tl-sammensetning som danner samme materiale som i mellomlegget 24 og titanlagene 13b. Ved denne sveiseprosess oppstår titansveisesømmer 27.

Ulike materialer av Fe og Ti ved én ende av mellomlegget 24 sammensveises ved anvendelse av TIG-metoden i en inært gass av Ar eller He, ved bruk av en Ag-Cu-basert sammensetning. Ved denne sveiseprosess oppstår uensartede sveisesømmer 28. Da de uensartede sveisesømmer 28 er lineære, får skjøtene større styrke enn ved slaglodding. Grunnen til dette er forklart i det følgende. Slaglodding utføres vanligvis for punktvis sammenføyning på overflaten av stålplater. Sveisepartiet 28 vist i fig. 4(c), som består av ulike materialer av Fe og Ti ved en ende av mellomlegget 24, blir derimot sammensveiset ved hjelp av TIG-sveising i en inert gass så som Ar eller He ved bruk av en Ag-Cu-basert sammensetning. Følgelig vil sveisemetall på grunn av osmose-virkning strømme inn mellom materialskjøtene langs sveiselinjen, og det sveisete parti danner lineære skjøter med flatekontakt. Følgelig får skjøtene større styrke enn ved punktvis slaglodding.

Sveiseprosessen kan derfor utføres på stedet. Den Ag-Cu-baserte sammensetning som benyttes i denne sveiseprosess, gir en Ag-rik metall-avsetning som bare inneholder en liten mengde Fe.

Som vist i figur 4(c) er en dekkplate 29 anbragt over sveiseskjøten W og mellomlegget 24 og fastsveiset til titanlagene 13b, 13b og 26, for opprettelse av kantsveisesømmer 30. Det kan av den grunn dannes en spalte ved sveiseskjøten W mellom titanlagene 13b, 13b og dekkplaten 29. Spalten blir imidlertid fullsten-dig forseglet med mellomleggene 24 fastsveiset i begge ender av spalten, slik at sjøvann forhindres i å trenge inn i spalten over sveiseskjøten W med derav følgen-de beskadigelse og korrodering av sveiseskjøten W.

Som det fremgår av det ovenstående, blir det ifølge oppfinnelsen benyttet

et korrosjonsbestandig dekkmateriale i form av titanbelagte stålplater som plasseres med henblikk på minsking av antallet sveiseskjøter ved materialets øvre og nedre parti. Innbyrdes tilstøtende, titanbelagte stålplater sammenføyes på enkel måte. Sveiseskjøtene dekkes med titanbelagte deler og dekkplater, mens en blottlagt endeflate i hver av sveiseskjøtene tildekkes med et tetningsdeksel som forhindrer inntrenging av sjøvann i sveiseskjøtene. Ifølge oppfinnelsen er det således frembragt en marin konstruksjon med utmerket korrosjonsbestandighet.

Claims (6)

1. Anvendelse av titanbelagte stålplater som korrosjonsbestandig dekkmateriale (S) på overflaten av en marin konstruksjon, hvor de titanbelagte stålplater (12a, 12b, 12c) er rektangulære og kontinuerlig anordnet i vertikal- og horisontal-retninger med platenes (12b, 12c) langsider ved dekkmaterialets (S) topparti og bunnparti horisontalt anordnet og tilstøtende plater sammensveiset, idet de titanbelagte stålplater (12a, 12b, 12c) mellom seg danner spor, (15a, 15b), der sporene (15a) som er utformet mellom selve stålplatene (14a, 14b, 14c) er fylt med et sveisemetall (W); mens sporene (15b) mellom titanbelegget (13a, 13b, 13c) på tilstøtende stålplater er dekket med dekkplater (16a, 16bb, 16c, 16d, 16e) som er laget av det samme materiale som titanbelegget.

2. Anvendelse ifølge krav 1, hvor et mellomrom (18) som er dannet ved en frilagt endeflate av hver sammenføyning mellom tilstøtende titanbelagte stålplater ved det korrosjonsbestandige dekkmaterialets (S) topp- og bunnparti er tettet med et tetningsdeksel (M).

3. Anvendelse ifølge krav 2, hvor tetningsdekselet (M) er laget av sveisemetallet (W).

4. Anvendelse ifølge krav 2, hvor tetningsdekselet (M) er laget av sveisemetallet (W) utformet med et Ag-Cu-basert metall.

5. Anvendelse ifølge krav 2, hvor tetningsdekselet (M) er i form av en titan-plate (19) eller en metallplate av samme art som sveisemetallet som benyttes for sveising av tetningsdekselet (19).

6. Anvendelse ifølge krav 2, hvor sammenføyningen av tetningsdekselet (M) er utformet ved bruk av en Ag-Cu-basert forbindelse.