BRPI0719795B1 - Junta soldada por feixe de elétrons excelente em resistência à fratura frágil - Google Patents

Description

(54) Título: JUNTA SOLDADA POR FEIXE DE ELÉTRONS EXCELENTE EM RESISTÊNCIA À FRATURA FRÁGIL (51) Int.CI.: B23K 15/00 (30) Prioridade Unionista: 02/10/2006 JP 2006-270967, 02/10/2006 JP 2006-271044, 02/10/2006 JP 2006-271074 (73) Titular(es): NIPPON STEEL & SUMITOMO METAL CORPORATION (72) Inventor(es): TADASHI ISHIKAWA; RYUICHI HONMA; AKIHIKO KOJIMA; YUZURU YOSHIDA; YOUICHI TANAKA

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para JUNTA SOLDADA POR FEIXE DE ELÉTRONS EXCELENTE EM RESISTÊNCIA À FRATURA FRÁGIL.

Campo Técnico

A presente invenção refere-se a uma junta soldada por feixe de elétrons excelente em resistência à fratura frágil de uma estrutura soldada, particularmente, uma estrutura soldada compreendida por placas de aço de soldagem de topo de uma espessura de placa de mais de 50 mm.

Técnica Anterior

Existe uma necessidade extremamente alta na sociedade de escapar da dependência de óleo e de outra energia de combustível fóssil e utilizar energia natural sustentável. Sistemas de geração de energia eólica de grande tamanho consequentemente estão se propagando por todo o mundo.

As regiões mais adequadas para geração de energia eólica são regiões nas quais podem ser esperados ventos continuamente fortes. Geração de energia eólica offshore também está sendo realizada em uma escala global. Para construção de torres de energia eólica offshore, as partes de base das torres devem ser compelidas para dentro da fundação do fundo do mar. Para manter altura suficiente das pás de turbina das torres de energia eólica a partir da superfície da água, as partes de base também têm que ser de comprimentos suficientes.

Por este motivo, as partes de base das torres de energia eólica são estruturas tubulares tendo espessuras de placa de cerca de 100 mm e grandes seções transversais de diâmetros de cerca de 4 m. As alturas totais das torres alcançam até 80 m ou mais. A montagem de tais estruturas gigantescas na praia próxima aos locais de construção simplesmente e de forma eficiente por soldagem, portanto, está sendo procurada.

Portanto, no modo indicado anteriormente, tem aparecido uma necessidade nunca vista antes de soldar no local placas de aço extremamente grossas de uma espessura de placa de tanto quanto 100 mm com uma alta eficiência.

Em geral, o método de soldagem por feixe de elétrons é um método de soldagem capacitando soldagem eficiente com uma alta densidade, alto feixe de energia, mas é necessário executar a soldagem em uma câmara de vácuo enquanto mantendo um alto estado de vácuo, assim no passado o tamanho da placa de aço soldável foi limitado.

Tal como o oposto a isto, rios últimos anos, como um método de soldagem capacitando soldagem eficiente no local de placa de aço extremamente grossa de uma espessura de placa de cerca de 100 mm, soldagem por feixe de elétrons de pressão reduzida (RPEBW) tem sido desenvolvida e proposta pelo Welding Institute of Great Britain (ver WO99/16101).

Ao usar este método RPEBW, mesmo durante a soldagem de estruturas de grande tamanho tais como torres de energia eólica, é esperado tornar possível reduzir localmente a pressão e soldar de forma eficiente exatamente as partes a ser soldadas.

Entretanto, por outro lado, com este método RPEBW, a soldagem é executada em um estado de um grau reduzido de vácuo quando comparado com o método de soldagem em uma câmara de vácuo, assim uma nova questão tem aparecido em que assegurar a tenacidade da parte de metal fundido, o qual foi fundido pelo feixe de elétrons e então solidificado (referido em seguida como o metal de solda), se torna difícil.

Para lidar com um problema como este, no passado, revestir as superfícies de soldagem com lâminas de Ni ou de um outro metal de inserção e então executar a soldagem por feixe de elétrons a fim de tornar o teor de Ni do metal de solda de 0,1% a 4,5% e melhorar o valor de impacto Charpy e outros valores de tenacidade do metal de solda é conhecido a partir da Publicação de Patente Japonesa (A) N° 3-248783, etc.

Entretanto, durante o uso do método RPEBW para soldagem, com este método, o Ni e outros elementos no metal de inserção não dispersarão uniformemente para a zona afetada pelo calor. Em vez disto, eles aumentarão a diferença na dureza entre o metal de solda e a zona afetada pelo calor (referida em seguida como ΉΑΖ). Portanto, de modo oposto, o problema de uma grande variação na tenacidade da HAZ veio à tona.

Em geral, tal como um indicador para avaliação quantitativa da segurança de uma estrutura soldada, o valor de tenacidade à fratura õc baseado em dinâmica de fratura encontrado por meio de um teste de CTOD é conhecido. Uma junta soldada obtida por soldagem pelo método RPEBW convencional tem uma grande variação na tenacidade da zona afetada pelo calor, assim é difícil assegurar um valor suficiente de tenacidade à fratura õc.

Por outro lado, para assegurar o valor de tenacidade à fratura Kc em uma junta soldada por eletrogás ou em outra soldada com grande entrada de calor, o método de controlar a razão de dureza do metal de solda e do material de base para 110% ou menos para melhorar a tenacidade à fratura Kc do limite (em seguida também referido como FL) entre o metal de solda e o material de base é descrito na Publicação de Patente Japonesa (A) N° 2005-144552.

Entretanto, assegurar o valor de tenacidade à fratura õc da junta soldada por feixe de elétrons exige que tanto a FL quanto o metal de solda sejam satisfatórios em valor de tenacidade à fratura õc. Se, da mesma maneira tal como com uma junta soldada com grande entrada de calor, a dureza do material de base for reduzida para 110% ou menos, aparecerá o problema em que o valor de tenacidade à fratura do metal de solda na junta soldada por feixe de elétrons não será capaz de ser assegurado.

Adicionalmente, o método de soldagem por feixe de elétrons é um método de usar a energia de um feixe de elétrons para fundir uma vez, ressolidificar e então soldar o material de base da zona de solda. É difícil controlar a dureza do metal de solda, o valor de tenacidade à fratura õc e outras características pela vareta de soldar, etc. tão facilmente assim como com soldagem por eletrogás ou outra soldagem a arco de grande entrada de calor.

Descrição da Invenção

Em consideração à técnica anterior indicada acima, a presente invenção tem como seu objetivo a provisão de um dispositivo para melhorar o valor de tenacidade à fratura õc tanto do metal de solda em uma junta soldada por feixe de elétrons quanto do limite (FL) entre o metal de solda, no qual a tensão local aumenta particularmente, e a zona afetada pelo calor, e para melhorar de forma estável a tenacidade à fratura da junta soldada.

Os inventores investigaram as propriedades mecânicas do material de base e da junta soldada para alcançar este objetivo. Como resultado, eles descobriram que por causa da presença do metal de inserção usado para melhorar a tenacidade do metal de solda, a resistência ou dureza do metal de solda se elevou e se tornou de forma notável mais alta do que mesmo a resistência ou dureza do material de base, assim a tensão local aumentou perto do limite com a zona afetada pelo calor (HAZ) em contato com o metal de solda e, portanto, o valor de tenacidade à fratura õc da FL caiu.

Adicionalmente, com base nesta descoberta, os inventores criaram a presente invenção como inédita tecnologia de projeto de junta dando uma junta soldada capaz de impedir uma queda na tenacidade de junta por toda a união, e capaz de assegurar excelente tenacidade de forma estável na soldagem por feixe de elétrons de placa de aço grossa de alta resistência tendo uma resistência de produto da classe 355 MPa ou mais e uma espessura de placa de mais de 50 mm (preferivelmente de 50 mm a 100 mm ou coisa parecida).

A parte principal da presente invenção é como se segue:

(1) Uma junta soldada por feixe de elétrons excelente em resistência à fratura frágil em uma junta soldada de topo de uma estrutura soldada caracterizada pelo fato de que uma dureza de um metal de solda é de 110% a 220% de uma dureza de um material de base e em que uma largura do metal de solda é 20% ou menos de uma espessura de placa do material de base.

(2) Uma junta soldada por feixe de elétrons tal como exposto em (1), a junta soldada por feixe de elétrons caracterizada por conter, como um material de base, em porcentagem de massa, C: 0,02% a 0,2%, Mn: 0,8% a 3,5%, S: 0,0005% a 0,0025%, Al: menos que 0,02%, e Ti: 0,01% a 0,05%, usando um material de aço tendo um valor de Pcm expressado pela fórmula (a) seguinte de 0,12% a 0,5% de material, tendo uma quantidade de O con5 tido no metal de solda da junta soldada de 20 ppm ou mais, e de forma similar tendo uma quantidade de óxidos de um tamanho de grão de 2,0 pm ou mais de 10/mm² ou menos:

Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B (a) (3) Uma junta soldada por feixe de elétrons tal como exposto em (2), a junta soldada por feixe de elétrons caracterizada pelo fato de que uma quantidade de óxidos de Ti tendo um tamanho de grão de 0,1 pm a menos que 2,0 pm é de 30 a 600/mm².

(4) Uma junta soldada por feixe de elétrons tal como exposto em (1), a junta soldada por feixe de elétrons caracterizada pelo fato de que o metal de solda da junta soldada contém Ni em uma quantidade de 1% a 4% em massa e o contém em uma quantidade de 0,2% ou mais em massa maior do que o teor no material de base.

(5) Uma junta soldada por feixe de elétrons tal como exposto em (4), a junta soldada por feixe de elétrons caracterizada pelo fato de que o metal de solda contém B em uma quantidade de 10 ppm ou menos.

(6) Uma junta soldada por feixe de elétrons tal como exposto em (1), a junta soldada por feixe de elétrons caracterizada por usar como o material de base um material de aço contendo Ni em uma quantidade de 2,5% ou mais em massa e em que um teor de Ni contido no metal de solda da junta soldada é, em porcentagem de massa, de 4% a 8%.

(7) Uma junta soldada por feixe de elétrons tal como exposto em qualquer um de (1) a (6), a junta soldada por feixe de elétrons caracterizada pelo fato de que a estrutura soldada compreende placas de aço de alta resistência tendo uma espessura de placa de mais de 50 mm soldadas de topo conjuntamente.

De acordo com a presente invenção, é possível formar uma junta soldada com um valor de tenacidade à fratura õc suficientemente alto quando soldando por feixe de elétrons placas de aço de alta resistência tendo uma resistência de produto da classe 355 MPa e uma espessura de placa de mais de 50 mm.

Além disso, mesmo no caso de não usar um metal de inserção, é possível alcançar com segurança o objetivo da presente invenção de acordo com o teor de Ni do material de base.

Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é uma vista mostrando o efeito das durezas do metal de solda (WM) e do material de base nos valores de õc do metal de solda e da HAZ-FL. .

A figura 2 é uma vista mostrando os efeitos da razão de dureza do metal de solda e do material de base e o tamanho de grão γ na relação da largura de amolecimento de HAZ e valores de CTOD da HAZ-FL.

A figura 3 é uma vista mostrando um exemplo dos resultados de análise pelo FEM (método de elemento finito de 3D) da distribuição de tensão de abertura de trinca em diferentes posições separadas pela ponta de entalhe na direção de propagação de trinca durante o fornecimento de entalhes no limite (FL) do metal de solda (WM) e zona afetada pelo calor (HAZ) e na zona afetada pelo calor (HAZ) em amostras de teste tendo uma espessura de placa de 70 mm e o CTOD (deslocamento de abertura de ponta de trinca) nas pontas de entalhe se torna 0,05 mm.

A figura 4 é uma vista mostrando os resultados de testes de CTOD durante a soldagem pelo método RPEBW com inserção de lâmina delgada de Ni nas partes em contato e sem inserção.

A figura 5 é uma vista de mudanças na dureza em uma junta soldada no caso similar à figura 1.

A figura 6 é uma vista mostrando a relação entre o valor de tenacidade à fratura de metal de solda e o número de óxidos tendo um tamanho de grão de 2,0 pm ou mais.

A figura 7 é uma vista mostrando a relação entre a quantidade de Ni do metal de solda, a diferença na quantidade de Ni do metal de solda e placa de aço de material de base, e o valor de tenacidade à fratura õc.

A figura 8 é uma vista mostrando os efeitos do teor de Ni no metal de solda sobre o valor de tenacidade à fratura õc do metal de solda e sobre a FL, HAZ.

Melhor Modo para Execução da Invenção

Em uma junta soldada por feixe de elétrons geral, é difícil assegurar a tenacidade à fratura õc exigida no metal de solda formado pela fusão e ressolidificação de parte do material de base. Por este motivo, no passado, o método conhecido era inserir lâmina delgada de níquel ou de um outro me5 tal de inserção na parte de ranhura de soldagem na hora da soldagem por feixe de elétrons a fim de melhorar a temperabilidade do metal de solda e usar este efeito sinérgico para assegurar o valor de tenacidade à fratura õc.

Entretanto, os inventores descobriram que com este método, o valor de tenacidade à fratura õc da zona afetada pelo calor na junta soldada por feixe de elétrons, particularmente o limite entre o metal de solda e a zona afetada pelo calor (FL), cai de maneira excepcional e o valor de tenacidade à fratura õc da junta soldada por feixe dê elétrons não pode ser assegurada de forma suficiente.

Portanto, os inventores prepararam placas de aço tendo resis15 tências de produto da classe 460 MPa, inseriram metal de inserção tendo um teor de Ni de 4% nas ranhuras de solda, soldaram as placas por meio de soldagem por feixe de elétrons, e mediram e avaliaram o valor de tenacidade à fratura õc das juntas soldadas obtidas por meio de testes de CTOD.

Como resultado dos testes de CTOD das juntas soldadas, foi descoberto que o metal de solda exibiu valores de tenacidade à fratura õc suficientemente altos de 0,2 mm ou mais, mas o limite (FL) entre o metal de solda e a HAZ exibiu valores de tenacidade à fratura õc de valores extremamente baixos de 0,02 mm ou menos.

A seguir, os inventores investigaram detalhadamente os pontos de ocorrência de fraturas das juntas soldadas nos testes de CTOD. Como resultado, eles descobriram que:

(i) as fraturas ocorreram no limite (linha de fusão [FL]) do metal de solda (WM) e zona afetada pelo calor (HAZ) e, como resultado da análise pelo método de elemento finito de 3D da distribuição da tensão local formando a força de impulsionamento de fraturas nos testes de CTOD das juntas Soldadas, que (ii) a tensão local da FL é influenciada de forma notável pela du8 reza do metal de solda (WM) adjacente.

A figura 3 mostra um exemplo dos resultados da análise pelo FEM (rnétodo de elemento finito de 3D) da distribuição de tensão de abertura de trinca em diferentes posições separadas pela ponta de entalhe na direção de propagação de trinca durante o fornecimento de entalhes no limite (FL) do metal de solda (WM) e zona afetada pelo calor (HAZ) e na zona afetada pelo calor (HAZ) em amostras de teste tendo uma espessura de placa de 70 mm e o CTOD (deslocamento de abertura de ponta de trinca) nas pontas de entalhe se torna 0,05 mm.

A partir deste desenho, é descoberto que (iii) se a espessura de placa ficar entre 50 mm a cerca de 70 mm, o grau de restrição na direção de espessura de placa (força de restrição) aumenta de forma notável e se a resistência do metal de solda (WM) for mais alta do que a resistência do material de base (BM) ou da zona afetada pelo calor (HAZ) (caso de WM-H), a tensão local aumenta de forma notável no limite (FL) do metal de solda (WM) e na zona afetada pelo calor (HAZ) (na figura, ver □ [WM-H] e [WM-L]).

Por outro lado, mesmo sé a resistência do metal de solda (WM) for mais alta do que a resistência do material de base (BM) ou da zona afetada pelo calor (HAZ) (caso de WM-H), a tensão local não aumenta na zona afetada pelo calor (HAZ), mas se torna substancialmente a mesma tal como o caso de uma baixa resistência do metal de solda (WM) (caso de WM-L).

A partir disto, acredita-se que a razão pela qual o valor de õc cai seja o aumento da tensão local no limite (FL) do metal de solda (WM) e zona afetada pelo calor (HAZ) quando a resistência do metal de solda (WM) é mais alta do que a resistência do material de base (BM) ou da zona afetada pelo calor (HAZ) (caso de WM-H).

Isto é, como resultado da análise indicada anteriormente, os inventores descobriram que (iv) para suprimir um aumento notável na tensão local no limite (FL) do metal de solda (WM) e zona afetada pelo calor (HAZ), e elevar o valor de õc, é necessário tornar a resistência do metal de solda (WM) tão baixa quanto possível.

Entretanto, os inventores descobriram que ao se reduzir a dure9 za do metal de solda não é possível assegurar temperabilidade do metal de solda (WM), assim ferritas grosseiras são formadas e como resultado o valor de CTOD cai.

Portanto, com base nos resultados de análise indicados anteriormente, os inventores mudaram a dureza do metal de solda [Hv(WM)] de vários modos, mediram o valor de CTOD õc da FL, e plotaram o valor de õc contra a dureza do metal de solda [Hv(WM)]/dureza do material de base [Hv(BM)] e, como resultado, tal como mostrado pelo · na figura 1, descobriram que ao suprimir a dureza do metal de solda [Hv(WM)] para 220% ou menos da dureza do material de base [Hv(BM)], é possível impedir uma queda no valor de tenacidade à fratura õc por causa do aumento na tensão local.

Quanto mais alto então o valor de õc tanto melhor, mas nos padrões do Det Norske Veritas (DNV), etc., um valor de cerca de 0,1 a 0,2 mm é exigido na temperatura de projeto. Baseado nisto, na presente invenção, o valor de õc alvo foi estabelecido em 0,15 mm ou mais.

Deve-se notar que, em uma junta soldada por feixe de elétrons obtida pelo método convencional, foi difícil assegurar de forma estável um valor de tenacidade à fratura õc em -20°C de 0,15 mm ou mais.

Deste modo, por tornar a dureza do metal de solda [Hv(WM)] menor do que a dureza do material de base [Hv(BM)], o õc da FL é melhorado, mas ao se reduzir excessivamente a dureza do metal de solda [Hv(WM)], o valor de õc do metal de solda cai e como resultado não é possível assegurar o valor de tenacidade à fratura õc da junta soldada por feixe de elétrons.

Os inventores estudaram isto e como resultado descobriram que, tal como mostrado pela marca o na figura 1, ao se assegurar uma dureza do metal de solda [Hv(WM)] de 110% ou mais da dureza do material de base [Hv(BM)], é possível assegurar o valor de CTOD exigido no metal de solda.

Os efeitos da razão de dureza do metal de solda e do material de base e o tamanho de grão γ sobre a relação entre a largura de amolecimento de HAZ e o valor de CTOD da FL estão mostrados na figura 2. Quan10 to maior a largura de HAZ, tanto mais melhorado o valor de CTOD da FL tende a ser. Isto é porque amolecimento da HAZ faz com que os efeitos de casamento de resistências sejam aliviados. A largura de HAZ é preferivelmente 3 mm ou mais.

Adicionalmente, os inventores descobriram que a distribuição onde nenhuma tensão local ocorre na linha de fusão (FL) entrando em contato com o metal de solda é regulada pela dureza do metal de solda, mas quando a região amolecida na região de HAZ entrando em contato com a FL é grande, a tensão local da FL tende a ser aliviada.

De acordo com os resultados dos experimentos mostrados na figura 2, quanto maior a largura de amolecimento de HAZ, tanto mais aliviado este fenômeno é observado. Se 3 mm ou mais, isto se torna particularmente notável, assim a largura de amolecimento de HAZ é preferivelmente estabelecida em 3 mm ou mais.

Quanto menor a dureza da HAZ quando comparada com a dureza do material de base, em princípio, tanto mais reduzida a tensão local da FL, mas de acordo com descobertas experimentais dos inventores, o efeito de redução da tensão local da FL foi claramente observado quando a dureza da HAZ se tornou 5% ou muito menor do que a dureza do material de base.

Por este motivo, é preferível tornar a largura da região da zona afetada pelo calor amolecida para uma dureza de 95% ou menos da dureza do material de base não afetado pelo calor de 3 mm ou mais.

Adicionalmente, se a largura da região da zona afetada pelo calor se tornar 10 mm ou mais, deformação fica propensa a se concentrar na parte amolecida, assim 10 mm ou menos é preferível pelo ponto de vista de assegurar a resistência de junta ou a resistência à fadiga.

Para assegurar o valor de CTOD õc predeterminado na junta soldada, é crítico que a tensão local seja impedida de aumentar na parte mais frágil da junta soldada, isto é, a linha de fusão (FL), tal como explicado anteriormente, mas, ao mesmo tempo, é importante melhorar a resistência à fratura frágil microscópica perto da FL.

Os inventores investigaram e estudaram o mecanismo de ocor11 rência de fratura frágil perto da FL e como resultado descobriram que a ferrita pró-eutectóide formada em volta da austenita anterior e da bainita superior e placas laterais de ferrita, etc. formadas em fasquias dentro da austenita anterior se tornaram os pontos de início de fratura.

A unidade de fratura quando esta bainita ou ferrita superior fratura por meio de rachadura depende do tamanho de grão da fase de austenita, assim os inventores descobriram que ao manter o tamanho de grão de austenita anterior pequeno, é possível manter as dimensões da bainita e ferrita superiores pequenas e melhorar a resistência à fratura frágil.

Adicionalmente, como resultado dos estudos dos inventores, se a dureza de metal de solda [Hv(WM)]/dureza de material de base [Hv(BM)] se aproximar de 220% prescrito na presente invenção, a queda no valor de tenacidade à fratura õc por causa do casamento de resistências do metal de solda e da HAZ e os efeitos da estrutura não podem mais ser ignorados.

Portanto, para assegurar de forma estável o valor de tenacidade à fratura õc da junta mesmo sob tais condições, é preferível estabelecer o tamanho de grão de austenita anterior da zona afetada pelo calor (HAZ) entrando em contato com a linha de fusão (FL) em 100 pm ou menos e suprimir grossura do tamanho de grão de austenita anterior (ver a figura 2).

Adicionalmente, se a região irradiada pelo feixe de elétrons na hora de soldagem por feixe de elétrons se tornar maior, a quantidade de entrada de calor dada para a placa de aço se tornará excessiva e a estrutura da FL terminará se tornando mais grosseira. Isto não é desejável em assegurar de forma estável o valor de tenacidade à fratura õc da FL.

Adicionalmente, durante o uso do método RPEBW para produzir uma junta soldada por feixe de elétrons, a largura do metal de solda tende a aumentar quando comparada com uma junta soldada produzida em uma câmara de vácuo em um alto estado de vácuo por meio de soldagem por feixe de elétrons (EBW).

Por este motivo, na presente invenção, para assegurar de forma estável o valor de tenacidade à fratura õc da junta soldada por feixe de elétrons mesmo durante o uso do método RPEBW, a largura do metal de solda é estabelecida em 20% ou menos da espessura de placa do material de base.

A placa de aço de alta resistência da estrutura soldada usada na presente invenção pode ser produzida de aço para estruturas soldadas de composições conhecidas de ingredientes. Por exemplo, aço baseado em aço contendo, em porcentagem de massa, C: 0,02% a 0,20%, Si: 0,01% a 1,0%, Mn: 0,3% a 2,0%, Al: 0,001% a 0,20%, N: 0,02% ou menos, P: 0,01% ou menos, e S: 0,01% ou menos e tendo um balanço de Fe e impurezas inevitáveis e contendo adicionalmente, para melhoramento da resistência de material de base ou tenacidade de junta, etc. ou de outras propriedades exigidas, um ou mais de Ni, Cr, Mo, Cu, W, Co, V, Nb, Ti, Zr, Ta, Hf, REM, Y, Ca, Mg, Te, Se e B, é preferível.

A espessura de placa da placa de aço não é limitada particularmente, mas os problemas citados anteriormente aparecem em placa de aço de alta resistência tendo uma espessura de placa de mais de 50 mm.

Para manter a razão da dureza do metal de solda e a dureza do material de base na faixa da presente invenção, é necessário impedir que ferrita grosseira se forme no metal de solda tanto quanto possível. Com esta finalidade, metal de inserção é usado ou não e os componentes químicos são ajustados de acordo com a temperabilidade do material de base e a espessura de placa.

Durante o uso de um metal de inserção, uma liga de Ni ou uma liga de Fe contendo Ni é usada, mas a invenção não está limitada a qualquer composição especifica de ingredientes. Isto é selecionado de acordo com a composição de ingredientes do material de base.

A soldagem por feixe de elétrons é executada, por exemplo, no caso de uma espessura de placa de 80 mm, sob as condições de uma tensão de 175 V, uma corrente de 120 mA, e uma velocidade de soldagem de 125 mm/min ou coisa parecida. Normalmente, a soldagem é executada sob um alto vácuo de 0,1 Pa (10‘³ mbar) ou menos, mas mesmo uma junta soldada sob um baixo vácuo capaz de ser obtida mesmo por uma simples facilidade, por exemplo, um vácuo de 100 Pa (1 mbar) ou coisa parecida, está dentro da faixa da presente invenção.

A seguir, os inventores estudaram as condições para obter de forma mais estável um excelente valor de tenacidade à fratura õc sob condições de uma dureza do metal de solda de 110% a 220% da dureza do material de base quando não usando e durante o uso de um metal de inserção.

(A) Caso de não usar metal de inserção

Quando não usando um metal de inserção, parte do material de base se funde e ressolidifica para formar o metal de solda, assim com respeito a definir exatamente a razão de dureza do metal de solda e o material de base, um limite aparece como para o valor de tenacidade à fratura õc que pode ser assegurado no metal de solda.

No passado, como o meio para melhorar a tenacidade de uma junta soldada por feixe de elétrons sem usar um metal de inserção, por exemplo, a técnica proposta na Publicação de Patente Japonesa (A) N° 6264486, Publicação de Patente Japonesa (A) N° 2003-201535, etc. tem sido conhecida.

Esta técnica causa a formação de um grande número de inclusões finas não-metálicas baseadas em óxido no processo de resfriamento depois da soldagem, utiliza estas inclusões como os núcleos para transformação quando austenita se transforma em ferrita, e forma uma microestrutura contendo uma grande quantidade de ferrita acicular fina exibindo excelente tenacidade para assim obter metal de solda superior em tenacidade.

Portanto, pelo ponto de vista de impedir uma queda na tenacidade de junta por causa de casamento excedente da dureza do material de base e do metal de solda, os inventores trabalharam para desenvolver adicionalmente a técnica descrita nas publicações de patente indicadas anteriormente de utilização de óxidos finos para melhorar a microestrutura do metal de solda e estudaram técnica para obter uma junta soldada capaz de melhorar o valor de tenacidade à fratura õc tanto do metal de solda quanto da FL e capaz de assegurar de forma estável tenacidade à fratura da junta soldada quando não usando um metal de inserção.

Adicionalmente, no processo, eles descobriram que quando o metal de solda inclui pelo menos uma certa frequência de inclusões de um tamanho específico, o valor de tenacidade à fratura õc oscila. Isto é, eles investigaram detalhadamente os pontos onde ocorreram fraturas em testes de CTOD de juntas soldadas por feixe de elétrons formadas usando placas de aço nas quais Ti foi acrescentado para obter óxidos finos dispersos nelas e, como resultado, descobriram que fraturas no testes de CTOD iniciaram de óxidos de um certo tamanho ou mais, e que pela redução da frequência de presença de tais óxidos é possível reduzir as flutuações no valor de tenacidade à fratura óc em testes de CTOD.

A seguir, os experimentos pelos quais as descobertas indicadas anteriormente foram obtidas serão explicados.

Os inventores fizeram placas de aço de espessuras de 70 mm contendo C: 0,04%, Mn: 1,8%, S: 0,003%, Al: 0,006% e Ti: 0,02%, encostaram uma na outra e, primeiro, para investigar as diferenças em juntas soldadas por causa da presença ou ausência de um metal de inserção, as placas foram soldadas pelo método RPEBW e por um lado (a) inseriram lâmina delgada de Ni nas partes em contato enquanto que pelo outro lado (b) não inseriram ali lâmina delgada de Ni. . . '

Depois da soldagem, eles pegaram amostras de teste das juntas soldadas em duas posições de 1/4 e 3/4 da espessura na direção de espessura das placas de aço, fizeram entalhes no metal de solda (WM) e no limite (FL) do metal de solda e material de base e HAZ e executaram testes de CTOD, e investigaram as mudanças na dureza das juntas soldadas.

Os resultados dos testes de CTOD estão mostrados na figura 4, enquanto que as mudanças na dureza das juntas soldadas estão mostradas na figura 5.

No caso (a), quando inseriram lâmina delgada de Ni nas partes em contato, a dureza do metal de solda foi alta e o valor de tenacidade à fratura õc na FL caiu, enquanto que no caso (b), quando não inseriram lâmina delgada de Ni, a dureza do metal de solda foi baixa e a extensão de casamento excedente de dureza foi aliviada, o valor de tenacidade à fratura na FL foi um valor da mesma extensão tal como no metal de solda, e a medida do valor de tenacidade à fratura õc do metal de solda também foi de uma extensão um pouco menor do que no caso de inserção de lâmina delgada de Ni. ;

A seguir, os inventores investigaram os estados de dispersão de 5 óxidos do metal de solda nos casos (a) e (b).

No caso (b), existiram 400/mm² óxidos de Ti de um tamanho de grão de 0,1 pm a menos que 2,0 μm. Estes óxidos de Ti finos foram dispersados uniformemente no metal de solda. Existiram 2/mm² óxidos de um tamanho de grão de 2 pm ou mais, isto é, o número foi pequeno.

Por outro lado, no caso (a) igualmente, o estado de dispersão dos óxidos foi similar ao do caso (b). Nenhuma diferença específica pode ser observada entre os dois. Entretanto, no caso (a), a dureza do metal de solda foi uma dureza alta de 260% da dureza da FL. Acredita-se que a tensão local na FL aumentou e o õc se tornou baixo.

No modo exposto anteriormente, quando não inserindo lâmina delgada de Ni, por obter metal de solda com um estado adequado de dispersão de óxidos, é possível facilitar a extensão de casamento excedente entre o metal de solda e a HAZ. Pôde ser confirmado que altos valores de tenacidade à fratura õc foram obtidos no metal de solda e na FL, HAZ. Portanto, os inventores investigaram adicionalmente a relação entre óxidos no metal de solda e os valores de tenacidade à fratura õc do metal de solda e FL no caso de não inserir uma lâmina delgada de Ni.

Os inventores soldaram de topo placas de aço de espessuras de 70 mm contendo C: 0,04%, Mn: 1,8%, S: 0,003%, Al: 0,006% e Ti: 0,02% e tendo diferentes teores de oxigênio de 10 a 250 ppm pelo método RPEBW, ' obtiveram então amostras de teste do metal de solda em duas localizações de 1/4 e 3/4 da espessura nas direções de espessura das placas de aço e mediram seus valores de tenacidade à fratura e número de óxidos.

Deve-se notar que para o número de inclusões, os inventores processaram imagens obtidas por meio de um microscópio eletrônico de varredura (SEM), etc. para descobrir as áreas dos óxidos individuais, definiram diâmetros de círculos equivalentes a essas áreas (diâmetros de círculo equi16 valente) como os tamanhos de grão dos óxidos, e descobriram o número de óxidos de um tamanho de grão de 2 pm ou mais por unidade de área.

Os resultados estão mostrados na figura 6. Foi descoberto que existindo 10/mm² ou menos de óxidos de um tamanho de 2 pm ou mais, a flutuação no valor de tenacidade à fratura õc do metal de solda foi reduzida de maneira excepcional, e um valor suficientemente alto foi obtido.

Adicionalmente, por meio de experimentos similares, os inventores descobriram o tipo e condições de dispersão de óxidos de Ti dando metal de solda com um excelente valor de tenacidade à fratura.

Como resultado, eles descobriram que se a quantidade de óxidos de Ti tendo um tamanho de grão de 0,1 pm a menos que 2,0 pm for de 30 a 600/mm², um metal de solda excelente em valor de tenacidade à fratura õc é obtido.

A seguir, os inventores estudaram adicionalmente a composição química do material de base dando um estado como este de dispersão de óxidos.

Como resultado, eles descobriram que, como o material de base formando a estrutura soldada, um material de aço contendo pelo menos, em porcentagem de massa, C: 0,02% a 0,2%, Mn: 0,8% a 3,5%, S: 0,0005% a 0,0025%, Al: menos que 0,02% e Ti: 0,01% a 0,05% e tendo um valor de Pcm de 0,12% a 0,5% deve ser usado.

C tem que ser incluído em uma quantidade de peio menos 0,02% a fim de assegurar a resistência como uma estrutura soldada, mas se acima de 0,2% trincas de solidificação ocorrem facilmente.

Mn tem que ser incluído em uma quantidade de pelo menos 0,8% para assegurar resistência e tenacidade, mas se acima de 3,5% a temperabiiidade aumenta demais e a tenacidade cai.

S é um elemento que reduz a tenacidade e tem que ser incluído em 0,0025% ou menos. Entretanto, para formar MnS e para utilizar compostos de óxidos e MnS como núcleos de transformação em grão, 0,0005% ou mais é incluído preferivelmente.

Al é usualmente acrescentado na produção de aço como um agente desoxidante, mas óxidos de Al são extremamente pequenos em capacidade para formar núcleos de transformação de ferrita. Na presente invenção, Ti é usado para desoxidação, portanto, o teor de Al é estabelecido menor que 0,02%. Teor de 0,005% ou menos é mais preferível. Adicionalmente, ele não necessita ser particularmente incluído.

Ti é usado como um agente desoxidante na presente invenção. Ele é um elemento essencial para formar óxidos de Ti e para melhorar a tenacidade à fratura do metal de solda e da HAZ pelo refinamento da microestrutura pelos óxidos de Ti. Para formar os óxidos de Ti exigidos, pelo menos 0,01% ou mais é exigido, mas se acima de 0,05%, óxidos são propensos a se tornar excessivos em quantidade e tamanho e a formar pontos de início de fratura.

O também é exigido no material de base para formar óxidos de Ti. Para satisfazer as condições do tamanho de grão e número de óxidos de Ti no metal de solda, ele deve ser contido no metal de solda em pelo menos 20 ppm ou mais, mais preferivelmente 40 ppm ou mais. A quantidade de oxigênio no metal de solda muda de acordo não somente com o teor no aço do material de base, mas também de acordo com o grau de vácuo na soldagem por feixe de elétrons, assim não é possível definir o teor no material de base através da placa, mas o teor de O no material de base pode ser estabelecido em 40 ppm ou mais com a soldagem por feixe de elétrons de alto vácuo usual e adicionalmente pode ser estabelecido em 30 ppm ou mais com o RPEBW de baixo vácuo. O teor de O no metal de solda é preferivelmente 250 ppm ou menos para satisfazer as condições explicadas mais tarde de tamanho de grão e de número dos óxidos, assim o limite superior do teor de O no material de base é preferivelmente também da mesma extensão.

Além disso, para manter a razão da dureza do metal de solda e a dureza do material de base na faixa indicada anteriormente sem usar um metal de inserção, é necessário assegurar temperabilidade do metal de solda e impedir a formação de ferrita pró-eutectóide no metal de solda tanto quanto possível. Por este motivo, o valor de Pcm da fórmula (a) seguinte no material de base é estabelecido em 0,12% em massa ou mais. Adicionalmente, se o valor de Pcm exceder 0,5% em massa, a dureza do metal de solda se torna muito alta, assim o limite superior é estabelecido em 0,5% em massa, mas 0,38% em massa ou menos é mais preferível.

Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B.....(a)

O material de aço formando o material de base da junta soldada por feixe de elétrons no caso de não usar uma inserção pode ser o aço de uso em soldagem conhecida mencionada anteriormente contanto que ele satisfaça as condições indicadas anteriormente dos ingredientes.

Quando não usando um metal de inserção, óxidos de Ti são feitos para dispersar finamente e usados como núcleos para transformação quando austenita é transformada em ferrita a fim de formar uma microestrutura contendo uma grande quantidade de ferrita acicular fina exibindo uma excelente tenacidade e assim obter um metal de solda superior em tenacidade, mas nessa vez, tal como mostrado na figura 6, é necessário impedir que a quantidade de óxidos tendo um tamanho de grão de 2,0 pm ou mais exceda a 10/mm². Se incluídos no aço com isto excedendo, eles formam pontos de início de fraturas nos testes de CTOD e se tornam uma causa de flutuação no valor de tenacidade à fratura no metal de solda.

Adicionalmente, o tamanho de grão dos óxidos de Ti funcionando como núcleos de transformação em grão é de 0,1 pm a menos que 2,0 pm. Poir estabelecer a quantidade de óxidos de Ti tendo esta faixa de tamanho de grão de 30 a 600/mm², é possível formar uma microestrutura contendo uma grande quantidade de ferrita acicular fina.

Deve-se notar que alguns dos óxidos de Ti finos terão MnS precipitado em volta deles para assim formar compostos com MnS. Estes compostos são efetivos como núcleos de transformação em grão. Os óxidos de Ti da presente invenção são definidos como incluindo tais compostos.

Para impedir que a quantidade de óxidos tendo um tamanho de grão de 2,0 pm ou mais exceda a 10/mm² e assegurar que a quantidade de óxidos de Ti tendo um tamanho de grão de 0,1 pm a menos que 2,0 pm se torne de 30 a 600/mm² no metal de solda, um material de aço com tamanhos de óxidos contidos a 2,0 pm ou menos deve ser usado como o material de base.

Para isto, é necessário controlar cuidadosamente as inclusões no processo de desoxidação do material de aço formando o material de base. .

Para desoxidar o aço, usualmente Al é usado, mas, ao se acrescentar o elemento de forte desoxidação Al, a reação de desoxidação prossegue rapidamente e grandes óxidos de 2 pm ou mais acabam sendo formados. Portanto, Ti com uma menor capacidade de desoxidação do que Al é usado para desoxidação a fim de formar óxidos relativamente pequenos. Entretanto, uma vez que introduzindo uma grande quantidade de Ti óxidos grosseiros se formam facilmente, é possível controlar o momento de introdução de Ti de maneira que a quantidade de oxigênio no aço fundido seja reduzida etapa a etapa ou introduzir o elemento de fraca desoxidação Ti e então introduzir quantidades extremamente pequenas dos elementos de forte desoxidação Al, Ca, Mg, etc. a fim de suprimir a formação de óxidos grosseiros de 2 pm ou mais de tamanho e formar uma grande quantidade de óxidos finos de 0,1 a 2 pm de tamanho.

(B) Caso de usar metal de inserção

O material de aço formando o material de base ocorre em vários tipos incluindo diferentes teores de Ni. Dependendo da combinação do teor de Ni do material de base e do teor de Ni do metal de inserção usado, ajustar algumas vezes exatamente a razão da dureza do metal de solda e a dureza do material de base não capacita um valor de tenacidade à fratura õc mais excelente da junta soldada a ser assegurado.

Portanto, primeiro, para investigar o efeito do teor de Ni do metal de solda, os inventores prepararam placas de aço tendo uma resistência de produto da classe 355 MPa, inseriram lâmina delgada de metal de inserção de uma espessura de 0,3 mm compreendida de (a) Ni puro ou (b) uma liga de Fe e Ni tendo um teor de Ni de 20% em massa nas partes em contato para solda, e soldaram as placas por meio de soldagem por feixe de elétrons e então mediram para as juntas soldadas obtidas o valor de tenacidade à fratura õc pelos testes de CTOD, a mudança em dureza e a concentração de Ni.

Os inventores executaram testes de CTOD nas juntas soldadas e mediram a dureza. Como resultado, no caso (a) usando um metal de in5 serção compreendido de Ni puro, a dureza do metal de solda foi alta e o valor de tenacidade à fratura õc foi um valor suficientemente alto de 0,2 mm ou mais, mas o valor de tenacidade à fràtura õc da FL foi um valor extremamente baixo de 0,02 mm ou menos. Por outro lado, no caso (b) usando um metal de inserção compreendido de uma liga de Fe e Ni, a dureza do metal de sol10 da foi baixa, o grau de casamento excedente da dureza foi aliviado, e o valor de tenacidade à fratura õc foi um valor suficientemente alto de 0,2 mm ou mais tanto no metal de solda quanto na FL.

Os inventores mediram o teor de Ni médio do metal de solda e como resultado descobriram que ele foi de 8,5% em massa no caso (a) u15 sando um metal de inserção e que foi de 2,5% em massa no caso (b) usando um metal de inserção. A partir deste valor, a diferença em teor de Ni entre o material de base e o metal de solda foi de 8,0% em massa no caso (a) e 2,0% em massa no caso (b).' ^; A partir do indicado anteriormente, foi descoberto que por pres20 crever o teor de Ni do metal de solda em uma faixa adequada em relação ao teor de Ni do material de base, é possível impedir uma queda na tenacidade de junta por causa de casamento excedente da dureza do metal de solda e do material de base. - ^!

A seguir, para investigar a faixa adequada de teor de Ni no metal de solda e a faixa adequada da diferença entre os teores de Ni do metal de solda e do material de base, os inventores usaram as placas de aço preparadas anteriormente, inseriram metais de inserção de diferentes teores de Ni nas ranhuras de solda, soldaram as placas por meio de soldagem por feixe de elétrons, obtiveram amostras de teste das juntas soldadas obtidas, fize30 ram entalhes na zona de metal de solda (WM) e lados da HAZ da FL (FL, HAZ) e executaram testes de CTOD para medir o valor de tenacidade à fratura õc (em seguida também referido algumas vezes simplesmente como o valor de CTOD), e avaliaram as quantidades de Ni exigidas para assegurar o valor de tenacidade à fratura õc.

Os inventores dividiram estas amostras em amostras com valores de õc obtidos de valores excelentes de 0,15 mm ou mais tanto no WM quanto na FL, HAZ indicados como O e amostras onde o valor foi não satisfatório em pelo menos um de o WM e FL, HAZ indicados como · e plotaram as quantidades de Ni do metal de solda e as diferenças das quantidades de Ni do metal de solda e da placa de aço de material de base para estas amostras. Os resultados estão mostrados na figura 7.

Aqui, o valor de õc alvo é, tal como mencionado anteriormente, estabelecido em 0,15 mm ou mais. Este valor é usado para classificar valores de õc em valores que são excelentes e valores que são inferiores.

A partir da figura 7, foi descoberto que quando o teor de Ni no metal de solda está na faixa de 1 % a 4% em massa e é 0,2% ou mais em massa maior do que o teor de Ni do material de base, o valor de CTOD exigido pode ser assegurado tanto no WM quanto na FL, HAZ.

Além disso, os inventores mediram as durezas do metal de solda e do material de base e as mudanças nas durezas em volta da FL para os exemplos onde valores de CTOD de 0,15 mm ou mais puderam ser assegurados tanto no WM quanto na FL, HAZ, em consequência do que eles confirmaram que as durezas do metal de solda estavam dentro de uma faixa de 110% a 220% das durezas do material de base.

A partir dos resultados indicados anteriormente, foi descoberto que, em uma junta soldada formada por meio de soldagem por feixe de elétrons usando um metal de inserção, aliviar a tensão local na FL e estabelecer o teor de Ni do metal de solda em 1% a 4% em massa e 0,2% ou mais em massa maior do que o teor do material de base são efetivos para assegurar o valor de CTOD.

O material de aço formando o material de base pode ser um produzido do aço mencionado anteriormente para uso em estrutura soldada da composição conhecida de ingredientes ou aço sem Ni acrescentado particularmente.

Adicionalmente, na hora da soldagem, é necessário arranjar um metal de inserção contendo Ni nas partes em contato ou incluir Ni no metal de solda da junta soldada em uma quantidade de 1 % a -4% em massa e 0,2% ou mais em massa maior do que do teor de Ni do material de base. Como o metal de inserção, um de uma composição satisfazendo estas condições é necessário, mas a invenção não está limitada particularmente a qualquer composição específica de ingredientes.

Por exemplo, uma liga de Fe contendo C: 0,01% a 0,06%, Si: 0,2% a 1,0%, Mn: 0,5% a 2,5%, Ni: 50% ou menos, Mo: 0% a 0,30%, Al: 0% a 0,3%, Mg: 0% a 0,30%, Ti: 0,02% a 0,25%, e B: 0,001% ou menos pode ser ilustrada, mas particularmente o teor de Ni deve ser selecionado em consideração aos ingredientes químicos do material de aço formando o material de base de solda a fim de obter um metal de solda com uma concentração média satisfazendo as condições da presente invenção.

Adicionalmente, quando incluindo Ni no metal de solda, é preferível incluir B no metal de solda em uma quantidade de 10 ppm ou menos. B tem a ação de suprimir formação de ferrita de limite de grão e melhorar a tenacidade do metal de solda, mas considerando rachadura de alta temperatura e outros pontos é estabelecido em 10 ppm ou menos.

O B pode ser acrescentado pelo método de adição pelo material de aço formando o material de base ou pelo metal de inserção. Deve-se notar que a diferença indicada anteriormente nas durezas é alcançada ao fazer o teor de Ni do metal de solda satisfazer as condições da presente invenção e então ajustar adequadamente o balanço entre os ingredientes do material de aço formando o material de base e o metal de solda formado usando o metal de inserção ou ajustar as taxas de resfriamento depois da soldagem a fim de impedir que a dureza do metal de solda se torne muito alta.

(C) Caso de usar metal de inserção (material de aço de alto Ni)

Sob este aspecto, um material de aço contendo Ni em uma quantidade de 2,5% ou mais em massa, tendo uma resistência mais alta, e excelente em tenacidade em uma baixa temperatura tem sido usado.

Em uma junta soldada usando um material de aço como este tendo um alto teor de Ni, como o meio de ajustar exatamente a razão da dureza do metal de solda e a dureza dd material de base, algumas vezes era impossível assegurar um valor de tenacidade à fratura õc mais excelente da junta soldada.

Portanto, para investigar os efeitos do teor de Ni do metal de solda, os inventores prepararam dois fipos de placas de aço, isto é, placa de aço contendo Ni em 3% em massa e placa de aço não contendo Ni, inseriram lâminas delgadas de metal de inserção de uma pluralidade de ligas de Fe e Ni com diferentes teores de Ni ou Ni puro nas partes em contato para solda, e soldaram as placas por meio de feixe de elétrons. Adicionalmente, eles obtiveram amostras de teste das juntas soldadas depois da soldagem, fizeram entalhes no metal de solda (WM) e lado de HAZ da FL (FL, HAZ), e executaram testes de CTOD para medir os valores de tenacidade à fratura õc e medir as concentrações de Ni do metal de solda.

Com base nos resultados de medição obtidos, eles plotaram os valores de tenacidade à fratura õc do WM e da FL, HAZ com relação ao teor de Ni no metal de solda. Os resultados estão mostrados na figura 8.

A partir da figura 8, foi descoberto que no caso de placas de aço tendo um teor de Ni de 3%, com metais de solda com teores de Ni do metal de solda (WM) na faixa de 4% a 8%, é possível assegurar valores de CTOD de 0,15 mm ou mais tanto para o WM (o) quanto para FL, HAZ (·), mas com metais de solda de outras faixas, somente um baixo valor de CTOD de menos que 0,15 mm pode ser obtido em um e outro de WM ou FL, HAZ.

Adicionalmente, no caso de placas de aço não contendo Ni, tan25 to o WM (Δ) quanto a FL, HAZ (Δ preto) falharam para exibir valores de CTOD de 0,15 mm ou mais.

Deve-se notar que o valor de õc-alvo foi estabelecido de forma similar em 0,15 mm ou mais.

Além disso, os inventores mediram as durezas do metal de solda e do material de base dos exemplos onde valores de CTOD de 0,15 mm ou mais puderam ser assegurados tanto no WM quanto na FL, HAZ, em consequência do que eles descobriram que as durezas do metal de solda estavam 'Λ na faixa de 110% a 220% das durezas do material de base.

A partir dos resultados indicados anteriormente, eles descobriram que em uma junta soldada por feixe de elétrons de um material de aço com um alto teor de Ni, aliviar a tensão local na FL e estabelecer o teor de Ni do metal de solda entre 4% a 8% são efetivos para assegurar o valor de CTOD. „ ·., - _t _

Aqui, como o material de aço para formar a estrutura soldada, material de aço de alta resistência contendo Ni em 2,5% ou mais em massa é abrangido. Como a placa de aço de alta resistência usada, uma feita de aço para estruturas soldadas de composições conhecidas de ingredientes também pode ser usada. > .

Por exemplo,· aço tendo como ingredientes básicos, em porcentagem de massa, C: 0,02% a 0,20%, Si: 0,01% a 1,0%, Mn: 0,3% a 2,0%, Al: 0,001% a 0,20%, N: 0,02% ou menos, P: 0,01% ou menos, S: 0,01% ou menos, e Ni: 2,50% a 9,0% e contendo, de acordo com melhoramento na resistência de material de base ou tenacidade de junta ou de outras propriedades exigidas, um ou mais de Cr, Mo, Cu, W, Co, V, Nb, Ti, Zr, Ta, Hf, REM, Y, Ca, Mg, Te, Se e B em um total de 8% ou menos pode ser usado.

Adicionalmente, na hora da soldagem, é necessário colocar um metal de inserção compreendido de Ni nas partes em contato e executar a soldagem de maneira que o metal de solda na junta soldada contenha Ni entre 4% a 8% (em massa).

Para obter uma estrutura capacitando tenacidade para ser assegurada de forma estável, mesmo se os grãos de cristal se tornarem grosseiros ou se os óxidos forem reduzidos ern número na região fundida pelo feixe de elétrons quando ela ressolidifica, é necessário incluir Ni em uma quantidade acima de 4%. Adicionalmente, ao incluir Ni em mais de 8% em massa, a dureza do metal de solda aumenta demais e se torna difícil obter uma razão de dureza do metal de solda e do material de base de 220% ou menos.

Como o metal de inserção, é conveniente usar lâmina delgada compreendida de Ni puro.

Com base no teor de Ni do material de aço formando o material de base, o teor de Ni-alvo no metal de solda e nas dimensões do material de aço, a espessura da lâmina delgada de Ni puro exigida para obter o teor de Ni-alvo é calculada e uma lâmina delgada de uma espessura como esta é preparada ou uma pluralidade de lâminas delgadas são sobrepostas para dar a espessura exigida a fim de preparar o metal de inserção.

A dureza do metal de solda é ajustada para se tornar de 110% a 220% da dureza do material de base e, além disso, o teor do Ni contido no metal de solda da junta soldada é estabelecido, em porcentagem de massa, entre 4% a 8%.

Por este motivo, é importante ajustar adequadamente o balanço de ingredientes entre o material de aço formando o material de base e o metal de solda formado usando o metal de inserção ou ajustar a taxa de resfriamento depois da soldagem a fim de impedir que o metal de solda se torne muito alto em dureza.

A seguir, a presente invenção será explicada com base em exemplos, mas as condições nos exemplos são exemplos de condições empregadas para confirmar a trabalhabilidade e efeitos da presente invenção. A presente invenção não está limitada a estes exemplos. Contanto que não fujam do ponto principal da presente invenção e alcancem o objetivo da presente invenção, a presente invenção pode empregar várias outras condições ou combinações de condições.

Exemplo 1

Os inventores prepararam placas de aço grossas contendo os componentes mostrados na tabela 1, tendo balanços de Fe e impurezas inevitáveis, e tendo espessuras de placa de 50 a 100 mm, inseriram metal de inserção de liga de Fe e Ni contendo os ingredientes mostrados na tabela 2 e tendo um balanço de Fe e impurezas inevitáveis nas partes de ranhura ou não inseriram metal de inserção, soldaram as placas de topo por meio de soldagem por feixe de elétrons e então testaram e investigaram os recursos e desempenhos das juntas soldadas formadas.

Os resultados estão mostrados na tabela 3.

O Hv(BM) é o valor médio de dureza do material de base na di26 reção de espessura de placa medido por meio de um entalhe de 10 kg. O Hv(WM) é o valor da dureza do metal de solda no centro de espessura de placa medido por meio de um entalhe de 10 kg.

A largura de filete é o valor médio medido nos três pontos da superfície dianteira e superfície traseira do metal de solda e no centro de espessura de placa.

A largura de amolecimento de HAZ é a largura da região durante a medição da região de HAZ amolecida de 5% da dureza do material de base da linha de fusão na direção do material de base.

O tamanho de grão γ anterior da HAZ expressa o tamanho dos grãos de austenita anteriores na HAZ entrando em contato com a linha de fusão pelo diâmetro de círculo equivalente.

Considerando o desempenho da junta soldada, õc (mm) é o valor encontrado em uma temperatura de teste de -10°C no teste de CTOD mencionado anteriormente.

A resistência à tração de junta (MPa) é o resultado de um teste de tração de junta executado em uma amostra de teste N° 1 NKU e mostra a resistência à ruptura.

Tal como mostrado na tabela 1, os Exemplos de Invenção N— 1 a 15 têm as várias condições dentro das faixas prescritas pela presente invenção e exibem valores de õc suficientes.

Entre estes exemplos de invenção, os N— 1 a 14 têm valores de Hv(WM)/Hv(BM) e largura de filete/espessuras de placa e larguras de amolecimento de HAZ dentro das faixas prescritas na presente invenção, assim exibem valores suficientes tanto para o valores de õc da HAZ das juntas soldadas quanto para a resistência à tração de junta.

Deve-se notar que o Exemplo de Invenção N° 14 tem uma largura de amolecimento de HAZ menor do que a da faixa preferível, assim o valor de õc é um pouco inferior quando comparado com os Exemplos de Invenção N— 1 a 13, mas é um excelente valor de pelo menos 0,1 mm.

O Exemplo de Invenção N° 15 tem um Hv(WM)/Hv(BM) menor do que o da faixa preferível, assim é insuficiente em temperabilidade do me27 tal de solda e pode não suprimir a formação de ferrita pró-eutectóide. O õc característico da HAZ é de um nível inferior quando comparado com os Exemplos de Invenção N— 1 a 14.

Tal como o oposto a isto, os Exemplos Comparativos N— 16, 18 a 20, e 22 têm valores de Hv(WM)/Hv(BM) sobre a faixa prescrita na presente invenção, assim os valores de õc do metal de solda são suficientes, mas os valores de õc da HAZ e FL se tornam baixos.

Adicionalmente, os Exemplos Comparativos N— 17 e 21 tiveram valores de Hv(WM)/Hv(BM) menores do que os da faixa prescrita pela presente invenção, assim temperabilidade suficiente não pôde ser assegurada e os valores de õc do metal de soida caíram.

Portanto, a presente invenção é aplicada para assegurar o valor de õc em aço de alta resistência tendo um YP ou 355 MPa ou mais em uma região grossa de espessura de placa de 50 mm ou mais.

Tabela 1 (% em massa)

Tipo de aço	C	Si	Mn	P	S	Ni	Ti
YP36	0,11	0,19	1,23	0,006	0,003		0,01
YP40	0,05	0,15	1,8.	0,003	0,004
YP47	0,08	0,24	1,22	0,007	0,002	0,65	0,01
YP56	0,06	0,14	1,61 ί	0,005	0,002	1,21	0,01

Tabela 2 (% em massa)

Metal de inserção	C	Si	P	S	Ni
N1	0,02	0,01	0,002	0,010	0,50
N2	0,01	0,21	0,004	0,001	1,20
N3	0,03	0,02	0,003	0,002	4,00
N4	0,01	0,12	0,008	0,003	8,00

Tabela 3

	N°	Junta soldada de topo	Recursos de junta soldada	Metal de solda õc(mm)	FL, HAZ õc(mm)	Resistência à tração de junta (MPa)
Tipo de aço	Esp. de placa (mm)	Resistência ã tração de material de base (MPa)	Método de soldagem	Vácuo (mbar)	Metal de inserção	Hv (BM)	Hv (WM)	Hv(WM)/ Hv(BM)	Largura de file- te/esp. de placa	Largura de amolecimento de HAZ (mm)	Tamanho de grão γ anterior de HAZ (pm)
Ex. de inven- ção	1	YP36	50	510	Feixe de elétrons	1	N1	162	203	2,05	0,12	7	80	0,85	0,23	542
2	YP36	100	505	Feixe de elétrons	1	N1 ..........	165	205	2,04_	0,08	6	90	0,99	0,32	532
3	YP36	65	520	Feixe de elétrons	2	N2	174	219	2,06	0,12	6	70	1,01	0,25	557
4	YP36	70	543	Feixe de elétrons	0,5	N2	165	182	1,9	0,09	7	50	1,13	0,65	555
5	YP36	100	541	Feixe de elétrons	0,9	N4	175	226	2,09	0,19	8	65	1,21	0,35	593
6	YP36	60	535	Feixe de elétrons	0,8	Nenhum	171	202	1,2	0,15	6	75	0,45	0,98	537
7	YP36	55	540	Feixe de elétrons	0,0002	N2	169	179	1,86	0,16	5	55	0,65	0,75	542

«Μ

Continuação...

	N°	Junta soldada de topo	Recursos de junta soldada	Metal de solda õc(mm)	FL, HAZ õc(mm)	Resistência à tração de junta (MPa)
Tipo de aço	Esp. de placa (mm)	Resistência à tração de material de base (MPa)	Método de soldagem	Vácuo (mbar)	Metal de inserção	Hv (BM)	Hv (WM)	Hv(WM)/ Hv(BM)	Largura de filete/esp. de placa	Largura de amolecimento de HAZ (mm)	Tamanho de grão γ anterior de HAZ (pm)
Ex. de invenção	8	YP40	70	570	Feixe de elétrons	0,002	Nenhum	185	228	1,32	0,18	7	55	0,75	1,02	596
9	YP40	80	565	Feixe de elétrons	0,001	N3	187	234	2,05	0,1	4	45	0,85	0,42	600
10	YP40 “	65	555 .....	Feixe de elétrons	1,2	N2	186	238	2,08	0,12	4	58	1,05	0,32	570 .....
11	YP47	75	610	Feixe de elétrons	2	Nenhum	204	263	1,25	0,13	3	75	0,52	1,22	620
12	YP47	80	580	Feixe de elétrons	2	N2	206	260	2,06	0,12	4	180	1,02	0,23	621
13	YP56	100	634	Feixe de elétrons	1	Nenhum	201	239	1,23	0,2	3	90	0,16	1,32	641
14	YP56	55	640	Feixe de elétrons	10	N2	203	260	2,08	0,08	2	55	0,98	0,21	696
15	YP56	70	635	Feixe de elétrons	1	N2	204	173	1,05	0,09	4	150	0,21	1	459

<« *1

Continuação...

	N°	Junta soldada de topo	Recursos de junta soldada	Metal de solda õc(mm)	FL, HAZ õc(mm)	Resistência à tração de junta (MPa)
Tipo de aço	Esp. de placa (mm)	Resistência à tração de material de base (MPa)	Método de soldagem	Vácuo (mbar)	Metal de inserção	Hv (BM)	Hv (WM)	Hv(WM)/ Hv(BM)	Largura de file- te/esp. de placa	Largura de amolecimento de HAZ (mm)	Tamanho de grão γ anterior de HAZ (pm)
Ex. compa- rativo	16	YP36	70	510	Feixe de elétrons	1	N4	202	307	2,32	0,45	4	80	1,25	0,012	520
17	YP36	70	505	Feixe de elétrons	1	Nenhum	204	153	0,85	0,67	10	90	0,04	0,13	450
18	YP40	65	565	Feixe de elétrons	2	N2	210	347	2,45	0,66	5	70	0,89	0,05	570
19	YP40	70	555	Feixe de elétrons	0,0001	Nenhum	204	377	2,65	1,2	6	160	0,55	0,032	560
20	YP40	80	560	Feixe de elétrons	1	N3	210	452	2,95	0,8	3	170	0,23	0,025	562
21	YP47	100	620	Feixe de elétrons	1	N2	200	162	0,81	0,5	6	210	0,08	0,12	550
22	YP47	100	615	Feixe de elétrons	1	N1	210	307	2,26	0,8	7	240	0,55	0,025	620

Exemplo 2

Os inventores prepararam placas de aço grossas contendo os ingredientes mostrados na Tabela 4, tendo balanços de Fe e impurezas inevitáveis, e tendo espessuras de placa de 50 a 100 mm, soldaram as placas de topo por meio de soldagem por feixe de elétrons e então testaram e investigaram os recursos e desempenhos das juntas soldadas formadas.

Os resultados estão mostrados na tabela 5.

Na tabela 5, Hv (BM), Hví(WM) e õc (mm) foram encontrados da mesma maneira que no Exemplo 1. Deve-se notar que o mesmo é igualmente verdadeiro para os Exemplos 3 e 4 explicados mais tarde.

Tal como mostrado na tabela 5, os Exemplos de Invenção N— 1 a 15 tiveram valores de Hv(WM)/Hv(BM), componentes químicos dos materiais de aço, e quantidades de oxigênio e quantidades de óxidos no metal de solda todos dentro das faixas definidas pela presente invenção. Os valores de õc foram suficientes em todo o metal de solda e a FL, HAZ.

Deve-se notar que os Exemplos de Invenção N— 5, 6, 12 e 13 tiveram números maiores de óxidos tendo tamanhos de grão de 2 pm ou mais, assim os valores de Õc do metal de solda foram baixos.

Tal como o oposto a isto, o Exemplo Comparativo 16 teve uma quantidade de C do material de aço e um valor de Pcm maiores do que os valores prescritos da presente invenção, teve um valor de Hv(WM)/Hv(BM) maior do que os da faixa da presente invenção, e teve diversos óxidos de um tamanho de grão de 0,1 a 2 pm menores do que o valor prescrito da presente invenção, assim o metal de solda e a FL, HAZ foram todos insuficientes no valor de õc. ^!

O Exemplo Comparativo 17 teve um valor de Hv(WM)/Hv(BM) e de Pcm do material de aço menores do que os valores prescritos da presente invenção e teve diversos óxidos dei um tamanho de grão de 2 pm ou mais a mais do que o valor prescrito da presente invenção ou mais₍ assim o valor de õc do metal de solda foi insuficiente.

O Exemplo Comparativo 18 teve um valor de Hv(WM)/Hv(BM) e de Pcm do material de aço menores do que os valores prescritos da presen32 te invenção e teve diversos óxidos de um tamanho de grão de 0,1 a 2 pm menores do que os valores prescritos da presente invenção, assim foi insuficiente rio vaior de õc do metal de solda.

Tabela 4

—	Material de aço N°	C	Si	Mn	P	S	Ni	Cu	Ti	B	Al	Ca	Mg	Cr	Mo	Pcm
Exem pio de Inven ção	1	0,11	0,19	1,23	0,006	0,003			0,01							0,18
2	0,05	0,15	1,8	0,003	0,004			0,02	0,0008						0,15
3	0,08	0,24	1,22	0,007	0,002	0,65		0,01							0,16
4	0,06	0,14	1,61	0,005	0,002	1,21		0,01							0,17
5	0,04	0,2	1,81	0,004	0,002	0,9	0,9	0,02		0,006	0,00015		0,1		0,20
6	0,021	0,2	2,2	0,004	0,002			0,02	0,0012	0,006	0,00015	. . —		0,1	0,14
7	0,08	0,2	1,81	0,004	0,002	3	3	0,02		0,006		0,00012			0,38
Exem pio com- para- tivo	8	0,25	0,14	1,61	0,005	0,002	1,21		0,01							0,36
9	0,021	0,2	1,1	0,004	0,002	0,3	0,3	0,02		0,006	0,00015				0,10

Tabela 5

	N°	Junta soldada de topo por feixe de elétrons	Recursos de junta soidada	Desempenho de junta soldada
Material de aço N°	Material de aço Pcm	Esp.d e Placa (mm)	Resistência à tração de material de base (MPa)	Vácuo (mbar)	Metal de inserção	Hv (BM)	Hv(WM)/ Hv(BM)	Largura de filete/esp. de placa	Quant. de oxigênio no metal de solda (PPm)	Óxidos de tamanho de grão de 2 pm ou mais/mm 2	Óxidos de tamanho de grão de 0,1 a menos que 2 pm/mm2	Metal de solda õc(mm) em-10’C	FL, HAZ õc(mm) em-10°C
Ex. de Invenção	1	1	0,18	100	525	1	Nenhum	175	1,3	0,18	22	2	100 .	0,99	0,32
2	1	0,18	65	535	2	Nenhum	180	1,2	0,19	50	3	250	1,01	0,25
3	1	0,18	70	543	0,5	Nenhum	185	1,3	0,12	45	5	55	1,13	0,65
4	2	0,15	100	505	0,9	Nenhum	170	1,11	0,11	35	4	35	1,21.	0,35
5	2	0,15	60	535	0,8	Nenhum	180	1,2	0,19	30	8	250	0,16	0,98
6	2	0,15	55	512	0,0002	Nenhum	170	1,2	0,17	30	7	352	0,18	0,75
7	3	0,16	70	560	0,002	Nenhum	190	1-4	0,18	70	1	125	0,75	1,02
8	3	0,16	80	555	0,001	Nenhum	185	1,9	0,12	55	2	550	0,85	0,42
9	3	0,16	65	550	1,2	Nenhum	185	2,2	0,14	40	1	250	1,05	0,32
10	4	0,17	75	580	2	Nenhum	200	1,6	0,12	35	4	123	0,52	1,22
11	4	0,17	80	580	2	Nenhum	195	1,11	0,13	30	2	450	1,02	0,23
12	5	0,16	100	520	1	Nenhum	180	1,2	0,09	45	7	560	0,16	1,32

«I *>

<- 4»

Continuação...

	N°	Junta soldada de topo por feixe de elétrons	Recursos de junta soldada	Desempenho de junta soldada
Material de aço N°	Material de aço Pcm	Esp.d e Placa (mm)	Resistência à tração de material de base (MPa)	Vácuo (mbar)	Metal de inserção	Hv (BM)	Hv(WM)/ Hv(BM)	Largura de filete/esp. de placa	Quant. de oxigênio no metal de solda (PPm)	Óxidos de tamanho de grão de 2 pmou mais/mm 2	Óxidos de tamanho de grão de 0,1 a menos que 2 pm/mm2	Metal de solda õc(mm) em-10°C	FL, HAZ õc(mm) em-10*C
	13	5	0,16	55	580	10	Nenhum	195	1,15	0,19	50	9	120	0,17	0,21
14	6	0,14	70	515	1	Nenhum	175	1.2	0,11	30	2	45	0,2	1
15	7	0,23	70	650	- 1	Nenhum	220	1,2	0,12	25	3.....	50	0,21	0,15
Ex. com- parati- vo	16	8	0,36	70	680	1	Nenhum	202	2,5	0,13	35	0	25	0,05	0,012
17	9	0,09	65	380	2	Nenhum	210	0,95	0,12	90	15	65	0,012	0,35
18	9	0,09	70	375	0,0001	Nenhum	204	0,8	0,12	45	8	10	0,03	0,25

Exemplo 3

Os inventores prepararam placas de aço grossas contendo os ingredientes mostrados na tabela 6, tendo balanços de Fe e impurezas inevitáveis, e tendo espessuras de placa de 50 a 100 mm, inseriram metal de inserção de liga de Fe e Ni contendo os ingredientes mostrados na tabela 7 e tendo um balanço de Fe e impurezas inevitáveis ou metal de inserção de Ni puro naS partes de ranhura, soldaram as placas de topo por meio de soldagem por feixe de elétrons, e então testaram e investigaram os recursos e desempenhos das juntas soldadas formadas.

Os resultados estão mostrados na tabela 8. Deve-se notar que a resistência à tração de junta (MPa) foi encontrada ao preparar amostras de teste N° 1 NKU e executar testes de tração de junta e mostra a resistência à ruptura.

Tal como mostrado na tabela 8, os Exemplos de Invenção N— 1 a 15 têm várias condições dentro das faixas prescritas pela presente invenção e exibem valores de õc suficientes.

Por outro lado, os Exemplos Comparativos N— 16, 17, 19 e 20 tiveram teores de Ni nos metais de solda de 1 % ou menos. Como resultado, os valores de õc dos metais de solda foram insuficientes.

Os Exemplos Comparativos N— 18, 21 e 22 tiveram teores de Ni no metal de solda de 4% ou mais, assim os valores de Hv(WM)/Hv(BM) foram acima de 220. Como resultado, os valores de õc dos metais de solda foram suficientes, mas os valores de õc da FL, HAZ foram insuficientes.

Tabela 6 (% em massa)

Aço N°	C	Si	Mn	P	S	Ni	Ti
1	0,11	0,19	1,23	0,006	0,003		0,01
2	0,05	0,15	1,8-	0,003	0,004
3	0,08	0,24	1,22 ;	0,007	0,002	0,65	0,01
4	0,06	0,14	i 1,61 :	0,005	0,002	1,21	0,01

a ^: 37

Tabela 7 (% em massa)

Metal de inserção	C	Si	P	S	Ni
N1	0,02	0'01	0,002	0,010	30
N2	0,01	0,21	0,004	0,001	20
N3	0,03	0,02	0,003	0,002	8
N4	0,01	0,12	0,008	0,003	15
N5					100

Tabela 8

	N°	Junta soldada de topo por feixe de elétrons	Recursos de junta soldada	Desempenho de junta soldada
Tipo de aço	Esp. de placa (mm)	Resistência à tração de material de base (MPa)	Vácuo (mbar)	Me- tal de inser ção	A: Quant. de Ni de material de base (%)	Esp. de metal de inserção (mm)	B: Quant. de Ni de metal de solda (%)	B-A (%)	Hv (BM)	Hv (WM)	Hv(W M/ Hv(B M) (%)	Largura de filete/esp. de placa	Metal de solda õc (mm)	FL, HAZ ÕC (mm)	Resis- tência à tração de junta (MPa)
Ex. de inven- ção	1	1	50	510	1	N1	0	0,44	1,1	2,2	162	203	125	0,12	0,75	0,42	536
2	1	100	505	1	N1	0	0,59	2,2	2,2	165	205	124	0,08	0,88	0,36	526
3	1	65	520	2	N2	0	0,98	2,5	2,5	174	219	126	0,12	0,75	0,52	550
4	1	70	543	0,5	N2	0	1,01	3,2	3,2	165	264	160	0,09	0,65	0,45	730
5	1	100	541	0,9	N4	0	4,94	3,9	3,9	175	368	210	0,19	1,02	0,18	954
6	1	60	535	0,8	N5	0	0,34	3,8	3,8	171	325	190	0,15	1,14	0,16	854
7	1	55	540	0,0002	N2	0	0,53	1,2	1,2	169	179	106	0,16	0,42	0,79	481
8	2	70	570	0,002	N5	0	0,49	3,9	3,9	185	389	210,	0,18	1,23	0,17	1.005
9	2	80	565	0,001	N3	0	1,10	1,5	1,1	187	202	108	0,1	0,32	0,95	513
10	2	65	555	1,2	N2	0	0,47	1,2	1,2	186	223	120	0,12	1,05	0,46	559
11	3	75	610	2	N2	0,65	0,76	2,2	1,55	204 .	263	129	0,13	0,86	0,36	661
12	3	80	580	2	N2	0,65	1,03	2,8	2,15 /	206	260	126	0,12	0,42	0,63	614

Continuação...

	N°	Junta soldada de topo por feixe de elétrons	Recursos de junta soldada	Desempenho de junta soldada
Tipo de aço	Esp. de placa (mm)	Resistência à tração de material de base (MPa)	Vácuo (mbar)	Me- tal de inser ção	A: Quant. de Ni de material de base (%)	Esp. de metal de inserção (mm)	B: Quant. de Ni de metal de solda (%)	B-A (%)	Hv (BM)	Hv (WM)	Hv(W M/ Hv(B M) (%)	Largura de filete/esp. de placa	Metal de solda õc (mm)	FL, HAZ õc (mm)	Resistência à tração de junta (MPa)
Ex. de invenÇão	13	4	100	634	1	N5	1,21	0,52	3,8	2,59	201	291	145	0,2	0,96	0,45	772
14	4	55	640	10	N2	1,21	0,50	3,5	2,29	203	260	128	0,08	0,23	0,85	688
15	4	70	635	1	N2	1,21	0,78	3,7	2,49	204	282	138	0,09	0,78	0,55	736
Ex. com- para- tivo	16	1	70	510	1	N4	0	0,06	0,1	0,1.....	162	156......	96	0,12	0,03	0,23	520
17	1	70	505	1	Ne- nhu m	0	Ne- nhum	0	0	162	143	88	0,15	0,04	0,31	520
18	2	65	565	2	N5	0	0,62	6	6	174	557	320	0,16	0,95	0,02	570
19	2	70	555	0,0001	Ne- nhu m	0	Ne- nhum	0	0	175	166	95	0,15	0,04	0,45	560
20	2	80	560	1	N3	0	0,60	0,4	0,4	173	190	110	0,15	0,11	0,52	562
21	3	100	620	1	N2	0,65	1,93	4,5	3,85	200	560	280	0,1	0,84	0,03	550
22	3	100	615	1	N5	0,65	1,47	8	7,35	201 ·	643	320	0,2	0,93	0,02	620

Exemplo 4 ,

Os inventores prepararam placas de aço grossas contendo os ingredientes mostrados na tabela 9, tendo balanços de Fe e impurezas inevitáveis, e tendo espessuras de placa de 50 a 100 mm, inseriram metal de inserção de Ni (NA) ou metal de inserção de liga de Ni e Fe (NB, NC) compreendido dos ingredientes mostrados na tabela 10 nas partes de ranhura, soldaram as placas de topo por meio de soldagem por feixe de elétrons, e então testaram e investigaram os recursos e desempenhos das juntas soldadas formadas.

Os resultados de teste estão mostrados juntamente com as condições das juntas soldadas, etc. na Tabela 11. Deve-se notar que a resistência à tração de junta (MPa) é obtida por meio de um teste similar ao do Exemplo 3.

Tal como mostrado na tabela 11, os Exemplos de Invenção N— 1 a 15 têm as várias condições dentro da faixa prescrita na presente invenção e têm valores de õc suficientemente altos no metal de solda e na FL, HAZ.

Tal como o oposto a isto, os Exemplos Comparativos N— 16 a 19 têm altos teores de Ni no metal de solda de 8% ou mais, assim os valores de Hv(WM)/Hv(BM) se tornam mais dó que 220% e como resultado os valo20 res de õc dos metais de solda são valores suficientemente altos, mas os valores de õc da FL, HAZ são valores extremamente baixos.

Tabela 9 (%em massa)

Material de aço N°	C	Si	Mn	P	S	Ni	Ti
1	0,11	0,19	1,23	0,006	0,003	2,5	0,01
2	0,05	0,15	1,8	0,003	0,004	3,5
3	0,08	0,24	1,22	0,007	0,002	5,5	0,01
4	0,06	0,14	1,61 ;	0,005	0,002	4,2	0,01

Tabela 10 (% em massa)

Metal de inserção	C	Si	P	S	Ni
NA	0,02	0,01	0,002	0,010	99
NB	0,01	0,21	0,004	0,001	70
NC	0,03	0,Ò2	0,003	0,002	50

Tabela 11

	N°	Junta soldada de topo por feixe de elétrons		Recursos de junta soldada	Desempenho de junta soldada
Tipo de aço	Esp. de placa (mm)	Resistência à tração de material de base (MPa)	Vácuo (mbar)	Metal de inser- ção	A: Quant. de Ni de material de base (%)	Esp. de metal de inserção (mm)	B: Quant. de Ni de metal de solda (%)	B-A (%)	Hv (BM)	Hv (WM)	Hv(WM)/ Hv(BM) (%)	Largura de filete/esp. de placa	Metal de solda õc (mm)	FL, HAZ õc (mm)
Ex. de inven- ção	1	1	50	510	1	NA	2,5	0,2	6,2	3,7	185	352	190	0,12	0,74	0,23
2	1	100	505	1	NA	2,5	0,3	5,9	3,4	185	333	180	0,08	0,88	0,31
3	1	65	520	2	NB	2,5	0,6	7,8	5,3	185	407	220	0,12	0,71	0,25
4	1	70	543	0,5	NB	2,5	0,5	8	5,5	185	389	210	0,09	0,72	0,29
5	1	100	541	0,9	NA	2,5	0,3	4,1	1,6	185	204	110	0,19	0,42	0,83
6	1	60	535	0,8	NA	2,5	0,2	4,3	1,8	185	222	120	0,15	0,34	0,92
7	1	55	540	0,0002	NB	2,5	0,4	5,3	2,8	185	361	195	0,16	0,58	0,32
8	2	70	570	0,002	NA	3,5	0,3	6,2	2,7	195	410	210	0,18	0,54	0,43
9	2	80	565	0,001	NC	3,5	0,4	5,8	2,3	195	400	205	0,1	0,39	0,28
10	2	65	555	1,2	NB	3,5	0,4	7,4	3,9	195	332	170	0,12	0,63	0,72
11	3	75	610	2	NB	5,5	0,3	8	2,5	208	343	165	0,13	0,48	0,72

Continuação...

	N°	Junta soldada de topo por feixe de elétrons		Recursos de junta soldada	Desempenho de junta soldada
Tipo de aço	Esp. de placa (mm)	Resistência à tração de material de base (MPa)	Vácuo (mbar)	Metal de inser- ção	A: Quant. de Ni de material de base (%)	Esp. de metal de inserção (mm)	B: Quant. de Ni de metal de solda (%)	B-A (%)	Hv (BM)	Hv (WM)	Hv(WM)/ Hv(BM) (%)	Largura de filete/esp. de placa	Metal de solda õc (mm)	FL, HAZ õc (mm)
	12	3	80	580	2	NB	5,5	0,1	6,2	0,7	208	229	110	0,12	0,36	1,02
13	4	100	634	1	NA	4·2	0,3	5,9	1,7	200	230	115	0,2	0,41	1,12
14	4	55	640	10	NB	4,2	0,1	6,3	2,1	201	271	135	0,08	0,25	0,94
15	4	70	635	1	NB	4,2.	0,2	6,8	2,6	201	285	142	0,09	0,65	0,74
Ex. com- parati- vo	16	1	70	510	1	NA	2,5	0,40	9,5	7	185	463	250	0,08	1,23	0,03
17	2	65	565	2	NA	3,5	0,50	12	8,5	195	507	260	0,09	0,98	0,06
18	2	80	560	1	NC	3,5	1,76	8,5	5	195	488	250	0,22	1,05	0,07
19	3	100	620	1	NB	5,5	0,63	9,2	3,7	208	582	280	0,12	1,06	0,06

Aplicabilidade Industrial

De acordo com a presente invenção, em uma junta soldada por feixe de elétrons de placas de aço de alta resistência tendo uma resistência e grande espessura de placa, mesmo se defeitos de solda estiverem presen5 tes ou se trincas por fadiga ocorrerem e crescerem, existe resistência à fratura frágil, assim é possível impedir danos críticos e ruptura tais como a fratura de estrutura soldada.

Desta maneira, a presente invenção é uma invenção exibindo o efeito notável de aprimorar notavelmente a segurança de estruturas solda10 das e, portanto, tem alto valor de utilização na indústria.

Claims (6)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Junta soldada por feixe de elétrons excelente em resistência à fratura frágil em uma junta soldada de topo de uma estrutura soldada, caracterizada pelo fato de que uma dureza de um metal de solda é entre

   5 110% a 220% de uma dureza de um material de base e em que uma largura do metal de solda é 20% ou menos de uma espessura de placa do material de base, sendo que a junta soldada por feixe de elétrons contém, como um material de base, em % de massa, C: 0,02% a 0,2%, Mn: 0,8% a 3,5%,

   10 S: 0,0005% a 0,0025%, Al: menos que 0,02% e Ti: 0,01% a 0,05%, usando um material de aço tendo um valor de Pcm expressado pela fórmula (a) seguinte de 0,12% a 0,5% de material, tendo uma quantidade de O contido no metal de solda da junta soldada de 20 ppm ou mais, e tendo de forma similar uma quantidade de óxidos de um tamanho de grão de 2,0 pm ou

   15 mais de 10/mm² ou menos:

   Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B--(a).
2. 2. Junta soldada por feixe de elétrons, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que uma quantidade de óxidos de Ti apresentando um tamanho de grão de 0,1 pm a menos que 2,0 pm é de

   20 30 a 600/mm².
3. 3. Junta soldada por feixe de elétrons excelente em resistência à fratura frágil em uma junta soldada de topo de uma estrutura soldada, caracterizada pelo fato de que uma dureza de um metal de solda é entre 110% a 220% de uma dureza de um material de base e em que uma largura

   25 do metal de solda é 20% ou menos de uma espessura de placa do material de base, sendo que o metal de solda da dita junta soldada contém Ni em uma quantidade de 1% a
4. 4% em massa e o contém em uma quantidade de 0,2% ou mais em massa maior do que o teor no material de base.

   30 4. Junta soldada por feixe de elétrons, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o metal de solda contém B em uma quantidade de 10 ppm ou menos.

   Petição 870180036522, de 04/05/2018, pág. 5/9
5. 5. Junta soldada por feixe de elétrons excelente em resistência à fratura frágil em uma junta soldada de topo de uma estrutura soldada, caracterizada pelo fato de que uma dureza de um metal de solda é entre 110% a 220% de uma dureza de um material de base e em que uma largura

   5 do metal de solda é 20% ou menos de uma espessura de placa do material de base, sendo que um material de aço contendo Ni em uma quantidade de 2,5% ou mais em massa e em que um teor de Ni contido no metal de solda da dita junta soldada é, em porcentagem de massa, de 4% a 8% é

   10 usado como o dito material de base.
6. 6. Junta soldada por feixe de elétrons, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que a dita estrutura soldada compreende placas de aço de alta resistência tendo uma espessura de placa de mais de 50 mm soldadas de topo conjuntamente.

   Petição 870180036522, de 04/05/2018, pág. 6/9

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