CS256110B1

CS256110B1 - Three and multi-layer welded joint of nickel-based alloys

Info

Publication number: CS256110B1
Application number: CS86434A
Authority: CS
Inventors: Vaclav Pilous; Jan Vaclav
Original assignee: Vaclav Pilous; Jan Vaclav
Priority date: 1986-01-21
Filing date: 1986-01-21
Publication date: 1988-04-15
Also published as: CS43486A1

Abstract

Tří a vícevrstvý svarový spoj slitin na bázi niklu se zvýšenou žárupevností a žáruvzdorností je prováděný elektrickým obloukem svařováním netavící elektrodou v ochranné atmosféře argonu. Ochranná atmo sféra obsahuje dále s výhodou 0,03 až 0,09 % hmotnostních dusíku. .Přídavný drát na bázi niklu obsahuje dále hliníku do 2 % hmotnost ních. První vrstva svarového kovu je nava lována měrným tepelným příkonem do 15 kJ.cm druhá a následující vrstvy jsou navalovány zvýšeným měrným tepelným příkonem 15 až 30 kJ.cm -1 . Krycí vrstva je svařována měrným tepelným příkonem od 35 do 250 kJ.cm -1.Three- and multi-layer welded joints of nickel-based alloys with increased heat resistance and heat resistance are performed by electric arc welding with a non-consumable electrode in a protective atmosphere of argon. The protective atmosphere also preferably contains 0.03 to 0.09% by weight of nitrogen. The nickel-based filler wire also contains up to 2% by weight of aluminum. The first layer of weld metal is rolled with a specific heat input of up to 15 kJ.cm, the second and subsequent layers are rolled with an increased specific heat input of 15 to 30 kJ.cm -1 . The covering layer is welded with a specific heat input of from 35 to 250 kJ.cm -1.

Description

Vynález řeší svařování tří a vícevrstvých svarových spojů slitin na bázi niklu, jímž se vytvoří svarové spoje se zvýšenou žárupevnosti a žáruvzdorností.The invention solves the welding of three and multilayer weld joints of nickel-based alloys to form weld joints with increased heat resistance and heat resistance.

Svarové spoje slitin na bázi niklu pro nejvyšší pracovní teploty vykazují při provozním namáhání za současného působení vysokých teplot nedostatečné hodnoty žárupevnosti a žáruvzdornosti. Podle dosud používaných postupů svařování bylo při vícevrstvém svařování používán svarový kov obdobného chemického složení jako zákicidní materiál a po svařování nevykazoval optimální vlastnosti. Protože se z uvedených slitin vyrábějí většinou díly průmyslových pecí, nebylo možné z důvodu velkých rozměrů a velké hmotnosti svařen.ců jejich tepelné zpracování a dosažení tak požadovaných vlastností, tj. žárupevnosti a žáruvzdornosti. Během provozu za nejvýšších teplot až do 1 200 °C docházelo ke změnám struktury a tím i vlastností svarových spojů, které nezaručovaly požadovanou životnost a provozní spolehlivost.Welded joints of nickel-based alloys for the highest operating temperatures exhibit insufficient heat and heat resistance values under operating stress and high temperatures. According to the welding methods used up to now, weld metal of a similar chemical composition to the base material was used in multilayer welding and did not show optimal properties after welding. Since the parts of industrial furnaces are mostly made of these alloys, due to the large dimensions and the high weight of the welds, it has not been possible to heat-treat them and thus to achieve the desired properties, i.e., heat resistance and heat resistance. During operation at the highest temperatures up to 1200 ° C, the structure and thus the properties of the welded joints changed, which did not guarantee the required service life and operational reliability.

Tyto nedostatky odstraňuje tří a vícevrstvový svarový spoj slitin na bází niklu se zvýšenou žárupevnosti a žáruvzdorností, svařovaný elektrickým obloukovým svařováním netavící elektrodou v ochranné atmosféře argonu přídavným drátem na bázi niklu s obsahem hliníku do 2 % hmotnostních, vyznačený tím, že ochranná atmosféra obsahuje 0,03 až 0,09 % hmotnostních dusíku a dále vyznačený tím, že první vrstva svarového kovu je navařována měrným tepelným příkonem do 15 kJ.cm”¹, druhá a následující vrstvy jsou navařovány zvýšeným měrným tepelným příkonem 15 až 30 kJ.cm ¹ a krycí vrstva je navařována měrným tepelným příkonem vyšším než 35 kJ.cmThese drawbacks are eliminated by a three-layer, multi-layer weld joint of nickel-base alloys with increased heat resistance and heat resistance, welded by non-fusing electrode arc welding under argon shielding with an additional nickel-based aluminum wire up to 2% by weight. 03 to 0.09% by weight of nitrogen and further characterized in that the first layer of the weld metal is welded with a specific heat input of up to 15 kJ.cm ^-1 , the second and subsequent layers are welded with an increased specific heat input of 15 to 30 kJ.cm ^-1 the layer is welded with a specific heat input higher than 35 kJ.cm

Výhodných vlastností svarového spoje je dosaženo tím, že kořenová housenka a všechny další housenky výplně svarového spoje jsou tepelně přepracovány v důsledku působení vyššího měrného tepelného příkonu 15 až 30 kJ.cm tak, že ve svarovém kovu dojde k precipitací intermetalických fází Ni^Al a AlN, které způsobují, že pokud dojde k tečení svarového kovu za provozu konstrukce, pak se jedná o creep viskozního charakteru s velmi malými _ 7 -9 rychlostmi tečení 10 až 10 sec . Tun, že je navařována krycí housenka s měrným tepelným příkonem vyšším než 35 kJ.cm pak všechny složky svarového kovu v této a předcházející vrstvě zůstávají rozpuštěny v tuhém roztoku, což je příznivý stav pro vznik kysličníku Al^NiO^ spinelového typu na povrchu svaru během provozu konstrukce za nejvyšších teplot až 1 200 °C a tím se zvyšuje žáruvzdornost svarového spoje.Advantageous properties of the weld joint are achieved by the fact that the root bead and all other beads of the weld joint fill are thermally reworked due to higher specific heat input of 15 to 30 kJ.cm so that intermetallic phases Ni ^ Al and AlN precipitate in the weld metal which cause that if the weld metal creeps during operation of the structure, it is a creep of a viscous nature with very low 7-9 creep rates of 10 to 10 sec. Thus, that a bead with a specific heat input greater than 35 kJ.cm is welded, then all the weld metal components in this and the preceding layer remain dissolved in the solid solution, a favorable state for the formation of Al ^ NiO ^ spinel oxide on the weld surface operation of the structure at the highest temperatures up to 1,200 ° C, which increases the heat resistance of the welded joint.

Příklad 1Example 1

V konkrétním případě je svařován váleček průběžně žíhací pece o vnějším průměru 160 mm a tloušťkou stěny 10 mm, vyrobený ze slitiny obsahující 0,4 % hmotnostních uhlíku, 0,3 % hmotnostních manganu, 0,1 % hmotnostních křemíku, 39 % hmotnostních chrómu a 60 % hmotnostních niklu tupým obvodovým svarem tvaru 1/2 V na obou koncích s nákružky ze slitiny obsahující 0,4 % hmotnostních uhlíku, 1,5 % hmotnostních manganu, 2 % hmotnostních křemíku, 25 % hmotnostních chrómu a 35 % hmotnostních niklu bez předehřevu metodou WIC, v první vrstvě drátem průměru 3,15 mm, který dává svarový kov na bázi niklu s obsahem 1,8 % hmotnostních hliníku k zajištění precipitace fáze N..A1 a AlN proudem 130 A, napětím na oblouku 26 V a rychlostí , -i -i svařováni 15 cm.min s měrným tepelným příkonem 13,2 kJ.cmIn a particular case, a continuous annealing furnace roller having an outer diameter of 160 mm and a wall thickness of 10 mm is welded, made of an alloy containing 0.4% by weight of carbon, 0.3% by weight of manganese, 0.1% by weight of silicon, 39% by weight of chromium and 60% nickel by 1/2 V butt weld on both ends with alloy collars containing 0.4% carbon, 1.5% manganese, 2% silicon, 25% chromium and 35% nickel without preheating by the WIC method, in the first layer with a 3.15 mm diameter wire which gives a nickel-based weld metal containing 1.8% by weight of aluminum to ensure the precipitation of the phase N..A1 and AlN with a current of 130 A, arc voltage of 26 V and speed, welding of 15 cm.min with a specific heat input of 13.2 kJ.cm

V druhé a třetí vrstvě je svarový spoj drátem průměru 4 mm stejného chemického složení opět bez předehřevu proudem 160 A, při napětí 32 V, rychlostí 13 cm.min ¹ s měrným tepelným příkonem 23,6 kJ.cm Krycí housenka je navařována stejným drátem bez předehřevu proudem 200 A, při napětí 35 V, rychlostí 11 cm.min ¹ s měrným tepelným příkonem 38,2 kJ.cm . Konkrétní případ zaručuje žárupevnost v redukčním pecním prostředí do teploty 1 220 ^ť>C.In the second and third layers, the weld joint is a wire of 4 mm diameter of the same chemical composition again without preheating at 160 A at 32 V, at a speed of 13 cm.min ¹ with a specific heat input of 23.6 kJ.cm pre-heating with a current of 200 A, at a voltage of 35 V, at a speed of 11 cm.min ¹ with a specific heat input of 38.2 kJ.cm. A particular case guarantees fire resistance in a reducing furnace environment up to a temperature of 1 220 ^ť> C.

Příklad 2Example 2

Další svarový spoj žárupevné slitiny na bázi niklu s .1 % hmotnostních hliníku lze uskutečnit přídavným drátem o složení 98,1 % hmotnostních niklu, 1,8 % hmotnostních hliníku, 0,03 % hmotnostních uhlíku a 0,07 % hmotnostních dusíku s tím, že první vrstva je navařena tepelným příkonem 9,4 příkonem 25,6 kJ.cm ¹argonu s obsahem 0,06 intermetalických fází kJ.cm , druhá k vytvoření zpevňujících fází Ni,Al a CÍN tepelným 4 _ i a krycí vrstva nejvyšším tepelným příkonem 46,8 kJ.cm v atmosféře % hmotnostních dusíku. Tento svarový spoj v důsledku precipitace Ni-jCl a CÍN je žárupevný do teploty 1 280 °C.Another weld joint of the 1% by weight aluminum refractory alloy can be made with an additional wire of 98.1% by weight nickel, 1.8% by weight aluminum, 0.03% by weight carbon and 0.07% by weight nitrogen, that the first layer is welded heat input 9.4 25.6 kJ.cm ^one input argon containing 0.06 kJ.cm intermetallic phases, the second phase to create a strengthening of Ni, Al and thermal ClN 4 _ i liner highest heat input 46 8 kJ.cm in an atmosphere of% nitrogen by weight. This weld joint is heat resistant up to 1280 ° C due to the precipitation of Ni-Cl and Tin.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Three and multilayer weld joint of nickel-based alloys with increased heat resistance and heat resistance by non-fusing electron arc welding in argon shielded atmosphere preferably containing 0.03 to 0.09% nitrogen and additional nickel-based wire with aluminum content up to 2% by weight characterized in that the first layer of weld metal is welded with a specific heat input up to 15 kJ.cm, the second and subsequent layers are welded with an increased specific heat input of 15 to 30 kJ.cm ¹ and the covering layer is welded with a specific heat input of 35 up to 250 kJ.cm