CN102615406A - 焊接方法 - Google Patents

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Abstract

用于奥氏体钢的GTA或GMA焊接方法，该奥氏体钢不包含各自超过约0.2重量％的量的Ti或Al，其特征在于，在该方法中将含有Ti和/或Al的焊接添加剂连同含有氮气的焊接气体一起使用。

Description

焊接方法
技术领域
本发明涉及用于奥氏体钢的GTA或GMA焊接方法(钨极气体保护电弧焊或气体保护金属极电弧焊)，该奥氏体钢不包含各自超过约0.2重量％的量的作为合金元素的Ti或Al。
背景技术
镍含量相对较低的奥氏体钢，例如所谓的9％镍钢和奥氏体Fe/Ni36(或Fe36Ni)合金(含有36％镍的铁，也称作
Figure BSA00000666472500011
钢)，由于其耐低温所以用于输送液化气的管道中。后一种钢还具有以下优点，其在加热或冷却时不会发生明显的膨胀或收缩，从而即使在较长管道的情况下也可以省略掉补偿伸长弯曲。所述钢的组成如下(来源：ThyssenKrupp)。
Fe/Ni36(重量％)：
Ni：35.0至37.0
Cr：0.25
C：0.15
Mn：0.60
Si：0.40
Co：0.50
P：0.025
S：0.025
Fe：余量。
9％镍钢：
Ni：8.8至10.0
C：＜0.10
Mn：0.30至0.80
Fe：余量。
但是，这些材料具有以下不利的特性，其在用于焊接时形成具有极其粗大晶粒的焊缝金属，这会非常严重地损害其机械性能。在Fe/Ni36的情况下，有人尝试通过使用特殊改性的焊接添加剂来消除该问题，例如通过合金化将2％的Cr和1％的Al加入其中。这虽然改善了机械性能，但是损害了焊缝金属的膨胀性能。
然后，出人意料地发现，例如9％钢和Fe/Ni36钢以及其他含有仅非常低的量的Ti和/或Al的钢，若将元素Ti和/或Al通过合金化加入焊接添加剂中同时焊接气体含有氮气，则形成优异的焊缝。
发明内容
因此，本发明涉及用于奥氏体钢的GTA或GMA焊接方法，该奥氏体钢不包含各自超过约0.2重量％的量的作为合金元素的Ti或Al，其特征在于，在该方法中将含有Ti和/或Al的焊接添加剂连同含有氮气的焊接气体一起使用。
具体实施方式
Ti和Al容易与氮气反应形成氮化物，并将其各自以约0.1％至约5％、优选约0.5％至约3％、更优选约1％至约2％的量通过合金化加入。优选通过合金化添加这两种元素中的仅一种。特别优选为Ti。
优选不将在奥氏体钢焊缝金属中不包含的其他元素通过合金化加入焊接添加剂中，例如在Fe/Ni36钢的情况下，优选不将Cr通过合金化加入焊接添加剂中，这是因为在Fe/Ni36钢中不包含明显的量的Cr。因为形成粗大晶粒的趋势导致无法获得所期望的机械性能，所以额外地例如将Cr通过合金化加入焊缝金属中这本身更多地被看作是“最终手段”。
在常规焊接方法中，焊接添加剂的组成通常与焊缝金属非常相似。
因此，本发明的一个实施方案的一部分方面(除了使用含有氮气的焊接气体)在于，将Ti和/或Al作为仅有的在钢合金本身中不含有的一种或多种元素通过合金化加入本身不含有明显的量的Ti或Al的钢合金的所有焊接添加剂中。
因此，用于Fe/Ni36钢的焊接添加剂优选包含36％的Ni、余量的Fe以及一种或多种仅有的其他元素Ti和/或Al。
在GMA焊接中，焊接添加剂以焊丝形式加入。在GTA焊接中，以焊丝或焊条形式加入。
焊接气体中氮气的含量通常为约1％至约15％，优选为约3％至约10％，更优选为约5％至约8％。
其他气体选自常用于GTA或GMA焊接的焊接气体，例如氩气、氦气、CO2、O2和H2。优选的焊接气体例如是CRONIGON Ni30(Ar+5％He+5％N2+550ppm CO2)，其含有上述量的氮气。
待处理的焊缝金属可以是任何不含有如上所限定的明显的量的Ti和/或Al的奥氏体钢。其例子是Fe/Ni36钢和9％镍钢。
特别优选为Fe/Ni36钢。
出人意料地发现，仅在焊接添加剂中存在Ti和/或Al连同含有氮气的焊接气体一起就足以实现焊缝的晶粒的显著细化，这又改善了焊缝的品质。在Fe/Ni36钢的情况下，这意味着，除了良好的机械性能以外，出人意料地还可以获得优异的焊缝膨胀特性，而对于目前已知的焊接方法而言则并非如此。

Claims (6)

1.用于奥氏体钢的GTA或GMA焊接方法，该奥氏体钢不包含各自超过0.2重量％的量的Ti或Al，其特征在于，在该方法中将含有Ti和/或Al的焊接添加剂连同含有氮气的焊接气体一起使用。
2.根据权利要求1的GTA或GMA焊接方法，其特征在于，所述奥氏体钢选自9％镍钢，或者更优选选自Fe/Ni36钢。
3.根据前述权利要求之一的GTA或GMA焊接方法，其特征在于，除了Ti和/或Al以外，不将在所述奥氏体钢中不存在的其他元素以明显的量通过合金化加入否则是相同种类(否则具有相同成分)的焊接添加剂中。
4.根据前述权利要求之一的GTA或GMA焊接方法，其特征在于，Ti和/或Al的存在量各自为约0.1％至约5％，优选为约0.5％至约3％，更优选为约1％至约2％。
5.根据前述权利要求之一的GTA或GMA焊接方法，其特征在于，所述焊接气体中氮气的含量为约1％至约15％，优选为约3％至约10％，更优选为约5％至约8％。
6.根据前述权利要求之一的GTA或GMA焊接方法，其特征在于，焊接气体的其他成分包括氩气、氦气、CO2、O2和/或H2。
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