CZ301415B6

CZ301415B6 - Ochranný plyn a zpusob obloukového svarování

Info

Publication number: CZ301415B6
Application number: CZ20031575A
Authority: CZ
Inventors: Trube@Stefan; Ammann@Thomas
Original assignee: Linde Aktiengesellschaft
Priority date: 2000-12-15
Filing date: 2001-12-14
Publication date: 2010-02-24
Also published as: EP1341640A2; US7211765B2; WO2002047859A3; DE50105858D1; DE10062564A1; US20040031775A1; WO2002047859A2; US20050230357A1; AU2002219189A1; ATE292538T1; EP1341640B1; CZ20031575A3

Abstract

Ochranný plyn k obloukovému svarování kovových obrobku, který vedle argonu a dusíku, který je v ochranném plynu obsažen mezi 1 a 20 % obj., obsahujea) v prípade, že ochranný plyn neobsahuje helium, oxid uhlicitý s podílem mezi 0,001 % obj. a 0,9 % obj. a b) v prípade, že ochranný plyn doplnkove obsahuje také helium, oxid uhlicitý s podílem mezi 0,001 a 0,5 % obj. Zpusob obloukového svarování kovových obrobku tavnou elektrodou, pricemž se proud ochranného plynu, sousedíc s elektrodou, privádí obrobku, pricemž se používá výše definovaný ochranný plyn. Použití tohoto ochranného plynu pro MSG svarování, predevším pro MAG svarování, nekorodujících ocelí, predevším materiálu na bázi niklu, speciálních ocelí nebo vysoce legovaných ocelí.

Description

Vynález se týká ochranného plynu k obloukovému svařování kovových obrobků. Vynález se dále týká způsobu obloukového svařování kovových obrobků tavnou elektrodou, přičemž se proud ochranného plynu, sousedíc s elektrodou, přivádí obrobku.

Dosavadní stav techniky

V průmyslovém použití jsou známy četné ochranné plyny pro svařování kovů v ochranném plynu, přičemž se podle složení, popř. podle materiálu svařovaného obrobku a/nebo v závislosti na způsobu svařování používají různé ochranné plyny.

Svařování v ochranném plynu (SG-svařování) se vzhledem k druhu použité elektrody dělí na svařování kovovou elektrodou v ochranném plynu (MSG-svařování) tavnou elektrodou a způsob svařování netav nou elektrodou, jako je svařování wolframovou elektrodou v ochranné atmosféře :o inertního plynu (WIG-svařování). Jako varianty MSG-svařování jsou známa a často se používají svařování kovovou elektrodou v ochranné atmosféře aktivního plynu (MAG-svařování) nebo svařování kovovou elektrodou v ochranné atmosféře inertního plynu (MIG-svarování).

Lindě Gas AG dodává například dva ochranné plyny ke svařování pod označeními CRONI25 GON® He 50 S, popř. CRONIGON® He 30 S. Tyto plynné směsi obsahují 0,05 % obj. CO₂, 50 % obj. helia, zbytek argon, popř. 0,05 % obj. CO₂, 30 % obj. helia, 2 % obj. H₂, zbytek argon (sr. například prospekt Lindě „SchweiPschutzgase“).

Spis EP 949 041 zahrnuje ochranný plyn kWIG svařování hliníku stejnosměrným proudem, jo který obsahuje mikropříměs dusíku a případně doplňkově oxidu uhličitého a/nebo kyslíku. Spis

US 6 lil 219 zahrnuje směs ochranných plynů ke svařování austenitických, korozivzdomých ocelí netavnou elektrodou, která sestáv z 2 až 5 % obj. oxidu uhličitého, 1 až 4 % obj. dusíku a argonu. Také spis EP 680 802 zveřejňuje směs ochranných plynů ke svařování austenitických ocelí. Tato směs ochranných plynů obsahuje 1 až 2,8 % obj. dusíku, 1 až 2,5 % obj. oxidu uhliči35 tého, 2 až 16 % obj. helia a argonu. Použití surového helia ke svařování v ochranném plynu je předmětem spisu DD 133 538. Surovému heliu se přidává až 17,5% obj. dusíku a volitelně doplňkově 5 až 35 % obj. argonu a/nebo 1 až 20 % obj. oxidu uhličitého.

Určité žáruvzdorné slitiny na bázi niklu a speciální ušlechtilé oceli jako např. alloy 602CA (mate40 riál č. 2.4633) dosud nejsou způsobem MIG/MAG uspokojivě svařitelné. Použití známých ochranných plynů vede k nedostatečným výsledkům a především k nepřijatelným mechanickotechnologickým vlastnostem svarových švů.

U jiné skupiny materiálů na bázi niklu, totiž vysoce antikorozních slitin jako např. alloy 59 (materiál č. 2.4605), vede MÍG/MAG svařování ktomu, že je odolnost proti korozi sice dána, avšak nedosahuje odolnosti základního materiálu proti korozi.

Podstata vynálezu

Základem tohoto vynálezu je úkol, dát k dispozici ochranný plyn a způsob úvodem uvedeného druhu, přičemž jsou naznačeny vylepšení nebo alternativy ke známým ochranným plynům ke svařování. Úkolem vynálezu je dále navrhnout ochranné plyny ke svařování, kterými jsou nerezavějící kovové materiály, především zmíněné žáruvzdorné slitiny na bázi niklu, ale také vysoce legované oceli svařitelné MSG, popř. MAG způsobem. Dalším úkolem vynálezu je docílit přede- I CZ 301415 B6 vším u antikorozních slitin, vysokou odolnost základního materiálu proti korozi také ve svarovém švu.

Tyto úkoly se podle vynálezu řeší tím, že ochranný plyn vedle argonu a dusíku, který je v ochrans ném plynu obsažen mezi 1 a 20 % obj., obsahuje

a) v případě, že ochranný plyn neobsahuje helium, oxid uhličitý s podílem mezi 0,001 % obj. a 0,9 % obj.

ni a

b) v případě, že ochranný plyn doplňkově obsahuje také helium, oxid uhličitý s podílem mezi 0,001 a 0,5% obj.

i? Výhodná realizace, provedení a zdokonalení vynálezu, především složení výhodně vhodných plynů jsou předměty podnároků.

Výhodně může ochranný plyn vedle argonu a dusíku, který je v ochranném plynu obsažen mezi 1 a 20 % obj., obsahovat

a) v případě, že ochranný plyn neobsahuje helium, oxid uhličitý s podílem mezi 0,01 % obj. a 0,5 % obj.

a

b) v případě, že ochranný plyn doplňkově obsahuje také helium, oxid uhličitý s podílem mezí 0,01 a 0,45% obj.

Pod pojmem ochranný plyn bez helia se přitom rozumí to, že ochranný plyn až na případná 3o znečištění, popř. nečistoty, nemá helium.

Výhodně obsahuje ochranný plyn mezi 0,01 a 0,45 % obj. oxidu uhličitého, výhodně mezi 0,01 a 0,1 % obj. oxidu uhličitého.

Jako výhodné se ukázalo, že ochranný plyn obsahuje mezi 1 a 15 % obj. dusíku, výhodně mezi 1 a 10 % obj. dusíku, mimořádně výhodně mezi 2,5 a 7,5 % obj. dusíku.

V dalším provedení vynálezu obsahuje ochranný plyn 70 % obj. helia nebo méně. Především je výhodné, že ochranný plyn obsahuje mezi 1 až 50 % obj. helia, výhodně mezi 2 a 30 % obj. helia, mimořádně výhodně mezi 3 a 20 % obj. helia, zcela mimořádně výhodně mezi 5 a 10 % obj. helia.

Ochranný plyn může s výhodou sestávat 45 - z třísložkové směsi plynů se složkami argon, dusík a oxid uhličitý, nebo ze čtyřsložkové směsi plynů se složkami argon, dusík, oxid uhličitý a helium.

Přitom se volí především podíly dusíku, oxidu uhličitého a popřípadě helia, odpovídajíc výše zmíněným zadaným úkolům a intervalům. Argon tvoří výhodně zbytek.

Zadané úkoly se podle vynálezu vzhledem ke způsobu, výhodně MSG způsobu svařování, přede55 vším MAG svařování, řeší tím, že se používá ochranný plyn jak je výše popsáno.

-2CZ 301415 B6

Podle vynálezu se doporučuje použití směsí ochranných plynů se složením, které vyhovuje zadaným úkolům, pro MSG svařování, především MAG svařování, nerezavějících ocelí, především materiálů na bázi niklu, speciálních ocelí nebo vysoce legovaných ocelí.

Ochranný plyn ke svařování podle vynálezu s vynikající způsobilostí představují třísložkové nebo čtyřsložkové směsi plynů, které obsahují

- 500 vpm CO₂io - 5 % obj. N₂

- popř. 5 až 10 % obj. He a

- zbytkový Ar.

S ochrannými plyny podle vynálezu se mohou MAG způsobem svařovat žáruvzdorné slitiny na 15 bázi niklu, jako např. alloy 602CA (materiál č. 2.4633). Přitom se v porovnání se základním materiálem téměř zcela získávají mechanicko-technologické vlastnosti svarového švu.

Výhodné je využití této směsi plynů i u vysoce antikorozních materiálů na bázi niklu, jako např. alloy 59 (materiál č. 2.4605), u kterého směs plynů podle vynálezu vyrovnává odolnost švu proti korozi prakticky odolnosti základního materiálu proti korozi.

Ochranný plyn podle vynálezu obsahuje vedle oxidu uhličitého a dusíku argon a popřípadě helium. Podíl CO₂ slouží přitom pravděpodobně stabilizaci elektrického oblouku a zamezení chyb svařování. Podíl dusíku způsobuje pravděpodobně metalurgický účinek. Rovněž pravděpo25 dobně je žádané ovlivnění pohlcování dusíku ve svarovém kovu prostřednictvím CO₂.

Claims

30 PATENTOVÉ NÁROKY

1. Ochranný plyn k obloukovému svařování kovových obrobků, vyznačující se tím, že ochranný plyn vedle argonu a dusíku, který je v ochranném plynu obsažen mezi 1 a 20 % obj.,

35 obsahuje

a) v případě, že ochranný plyn neobsahuje helium, oxid uhličitý s podílem mezi 0,001 % obj. a 0,9 % obj.

40 a

b) v případě, že ochranný plyn doplňkově obsahuje také helium, oxid uhličitý s podílem mezi 0,001 a 0,5 % obj.

45
2. Ochranný plyn podle nároku 1, vyznačující se tím, že ochranný plyn vedle argonu a dusíku, kteiý je v ochranném plynu obsazen mezi 1 a 20 % obj., obsahuje

a) v případě, že ochranný plyn neobsahuje helium, oxid uhličitý s podílem mezi 0,01 % obj. a 0,5 % obj.

a

b) v případě, že ochranný plyn doplňkově obsahuje také helium, oxid uhličitý s podílem mezi 0,01 a 0,45% obj.

-3CZ 301415 B6
3. Ochranný plyn podle nároku I nebo 2, vyznačující se tím, že ochranný plyn obsahuje mezi 0,01 a 0,45 % obj. oxidu uhličitého, výhodně mezi 0,01 a 0,1 % obj. oxidu uhličitého.
4. Ochranný plyn podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že ochranný plyn obsahuje mezi 1 a 15 % obj. dusíku, výhodně mezi 1 a 10 % obj., mimořádně výhodně mezi 2,
5 a 7,5 % obj. dusíku.

i o 5. Ochranný plyn podle některého z nároků laž 4, vyznačující se tím, že ochranný plyn obsahuje 70 % obj. helia nebo méně.
6. Ochranný plyn podle některého z nároků 1 až 5, v y z n a č u j í c í se t í m , že ochranný plyn obsahuje mezi 1 a 50 % obj. helia, výhodně mezi 2 a 30 % obj. helia, mimořádně výhodně

15 mezi 3 a 20% obj. helia, zcela mimořádně výhodně mezi 5 a 10 % obj. helia.
7. Ochranný plyn podle některého z nároků 1 až 6, vy z n a č uj í c í se t í m , že ochranný plyn sestává

20 - z třísložkové směsi plynů se složkami argon, dusík a oxid uhličitý, nebo

- ze čtyrsložkové směsi plynů se složkami argon, dusík, oxid uhličitý a helium, přičemž argon tvoří výhodně zbytek.
8. Způsob obloukového svařování kovových obrobků tavnou elektrodou, přičemž se proud ochranného plynu, sousedíc s elektrodou, přivádí obrobku, vyznačující se tím, že se

30 používá ochranný plyn podle některého z nároků 1 až 7.
9. Použití ochranného plynu podle některého z nároků 1 až 7 pro MSG svařování, především pro MAG svařování, nekoroduj ících ocelí, především materiálu na bázi niklu, speciálních ocelí nebo vysoce legovaných ocelí.