Stipendiatstilling 11 SINTEF (2021-2023)

Prosjektet har undersøkt additiv tilvirkning av dupleks rustfrie stål. Hovedverktøyet har vært et robotisert koaksialt directed energy deposition-system med tråd som tilsatsmateriale (DED-LB/wire) for additiv tilvirkning (AM) av metalliske materialer. Et koaksialt DED-LB/wire-system gir større frihet i baneplanlegging, som gjør det mulig å bygge mer komplekse deler additivt enn systemer som mater tråden inn fra siden. Tråd som tilsatsmateriale er gir både mindre HMS-risiko og redusert risiko for kvalitetsavvik i forhold til pulver-tilsats. Dupleks rustfrie stål brukes mye innen maritim- og prosessindustri, og er arbeidshesten for prosess-systemer for olje- og gassutvinning på norsk sokkel. Dette har ført til interesse fra industrien i å undersøke om AM kan være egnet for å produsere reservedeler i dupleks. Prosjektet har hatt som mål å demonstrere hvilke egenskaper som kan oppnås i additivt tilvirket dupleks, med særlig fokus på å levere egenskaper som muliggjør produksjon av reservedeler til prosess-systemer i offshorenæringen. Dette innebærer at AM-materialet må ha tilsvarende eller bedre egenskaper når det gjelder styrke, lavtemperatur slagseighet og korrosjonsmotstand sammenlignet med støpte eller smidde materialer. Tidligere undersøkelser av additivt tilvirket dupleks har stort sett karakterisert egenskaper i en enkelt prøveblokk med en gitt sammensetning. Dette prosjektet har sammenlignet tre ulike dupleks-kvaliteter for å gi et bedre beslutningsgrunnlag ved valg av tilsatsmateriale. Undersøkelsene har stort sett benyttet relativt små prøveblokker for å studere effekt av prosessparametere og varmebehandling på mikrostruktur, mekaniske egenskaper og korrosjonsmotstand. En boltgeometri ble bygget for å undersøke om en mer typisk reservedelsgeometri fortsatt ville gi de samme egenskapene. Hovedfunn: 1) Sammensetning er den viktigste faktoren for mikrostrukturutvikling i additivt tilvirket dupleks. 2) Bruk av opplegert sveisetilsats vil føre til redusert styrke og korrosjonsmotstand i additivt tilvirket dupleks. 3) Sekundæraustenitt ser ikke ut til å være problematisk for korrosjonsmotstanden, som tidligere antatt. 4) Standard 2205-sammensetning produserte gode egenskaper i både ferdigbygget og varmebehandlet tilstand. 5) Baneplanlegging kan lett introdusere defekter i den additivt bygde delen og krever nøye tilpasning med prosessparametere. PhD-kandidaten har gjennomført hele utdanningsløpet for PhD-graden og har disputert 28.november 2024. Det har blitt produsert totalt seks publikasjoner hvor kandidaten er førsteforfatter, hvorav fire er utgitt og to er akseptert og under produksjon.

Prosjektet har bidratt til økt forståelse for mikrostrukturutvikling i dupleks rustfrie stål og hvordan produksjonsprosessen påvirker egenskapene i sluttproduktet. Det er bevist at additiv tilvirkning med koaksial DED-LB/wire kan benyttes til å lage erstatningskomponenter i dupleks rustfrie stål som benyttes både i offshore-, maritim- og prosessindustrien. Noe som gir resultatene et betydelig nedslagsfelt i norsk industri. Gjennom bygging av prøveblokker har mikrostruktur og egenskaper blitt karakterisert og sammenliknet med materiale fra konvensjonelle produksjonsmetoder. Det har blitt bevist at sammensetningen av materialet har en større innvirkning på styrke og korrosjonsmotstand enn tidligere antatt, som er viktig for å sikre at riktig tilsatsmateriale blir benyttet ved additiv tilvirkning. Prosjektet har gjort det mulig for bedrifter som arbeider med leveranser av additivt tilvirket dupleks å foreta bedre valg av tilsatsmateriale, som reduserer risikoen for skader, havari og lekkasjer, spesielt i tilknytning til offshorenæringen. Prosjektets hoveddeltaker, Trond Arne Hassel, har i løpet av prosjektet opplevd en betydelig kompetanseheving, spesielt innen produksjonsteknologi. Han vil returnere til Equinor, der han forventes å bli plassert i en rådgivningsrolle for prosjekter og modifikasjoner innen både olje- og gass- og fornybare prosjekter. Den økte forståelsen for produksjonsprosesser vil gjøre ham i stand til å ta bedre beslutninger vedrørende aktuelle produksjonsmetoder, som kan bidra til å redusere kostnadsnivået i næringen i tillegg til at det stilles mer realistiske krav til leverandørbedriftene.