DE1508425C

DE1508425C - Process for the heat treatment of precipitable weld metal

Info

Publication number: DE1508425C
Authority: DE
Inventors: Paul Dipl.-Ing. 4021 Metzkausen; Düren Carl Dr.-Ing. 4100 Duisburg Bettzieche
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Publication date: 1972-12-14

Description

V :V: = 0,1= 0.1 bisuntil 0,6%0.6% W :W: = 0= 0 bisuntil 0,6%0.6% Ni =Ni = = 0= 0 bisuntil 0,6%0.6% Restrest Eiseniron mitWith den üblichenthe usual Gehalten an SiHeld at Si , Mn, P und S,, Mn, P and S,

-V :-V: = 0,1= 0.1 bisuntil 0,6%0.6% W =W = = 0= 0 bisuntil 0,6%0.6% Ni :Ni: = 0= 0 bisuntil 0,6%0.6% Restrest Eiseniron mitWith den üblichenthe usual Gehalten an SiHeld at Si , Mn, P und, Mn, P and

bei dem die Schweißnaht nach der Schweißung 15
auf unter 100 C abgekühlt und bei 700 bis 780 C
angelassen und an Luft abgekühlt wird, d a d ure h bei dem die Schweißnaht nach der Schweißung auf gekennzeichnet, daß sich hieran eine unter 100°C abgekühlt und bei 700 bis 780°C ange-1 zweite Anlaßbehandlung von mindestens einer lassen und an Luft abgekühlt wird, dadurch zu halben Stunde Dauer bei 700 bis 78O⁰C anschließt. 20 erreichen, daß sich hieran eine zweite Anlaßbehandlungin which the weld seam after welding 15
cooled to below 100 ° C and at 700 to 780 ° C
is tempered and cooled in air, in which the weld seam after the weld is indicated that a second tempering treatment of at least one is left on it and is cooled in air at 700 to 780 ° C characterized connects to half an hour period at 700 to 78o C ^0. 20 achieve that this is followed by a second tempering treatment

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- von mindestens einer halben Stunde Dauer bei 700 kennzeichnet, daß die Abkühlung nach der ersten bis 780°C anschließt.2. The method according to claim 1, characterized by at least half an hour at 700 indicates that the first cooling down to 780 ° C follows.

Anlaßbehandlung auf Temperaturen von weniger Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, an eineTempering treatment to temperatures of less than

als 350° C erfolgt. normale Anlaßglühung von z.B. IV₂ Stunden beithan 350 ° C. normal annealing of e.g. IV ₂ hours at

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 25 760°C mit anschließender Abkühlung auf Raumzeichnet, daß die Abkühlung auf Temperaturen temperatur eine zweite Glühung von ³/₄ Stunde von weniger als 300° C erfolgt. Dauer bei der gleichen Temperatur anzuschließen.3. A method according to claim 1, characterized marked 25 760 ° C with subsequent cooling to room Characterized in that the cooling temperature to a temperature, a second annealing for ^_3/4 hour from less than 300 ° C. Duration to connect at the same temperature.

F i g. 2 zeigt den schematischen Verlauf der doppeltenF i g. 2 shows the schematic course of the double

Wärmebehandlung. Um den erfindungsgemäßen ZweckHeat treatment. To the purpose of the invention

30 zu erreichen, ist eine Zwischenabkühlung auf Tem-30, an intermediate cooling to temperature

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur peraturen unter 350°C, vorzugsweise 300°C, eifor-Wärmebehandlung von Schweißgut aus ausschei- derlich.
dungsfähigen Stählen. Den Verlauf dieser Behandlung zeigt F i g. 3.The invention relates to a method for temperatures below 350.degree. C., preferably 300.degree. C., eifor heat treatment of weld metal in a separable manner.
ductile steels. The course of this treatment is shown in FIG. 3.

Für Temperaturbeanspruchungen um 600⁰C wird Ein Stahl mit folgenden engeren Analysenwerten hat seit einigen Jahren im Bau von Dampfkraftanlagen 35 sich als besonders vorteilhaft für das erfindungsfür Heißdampfleitungen und Uberhitzerrohre ein gemäße Wärmebehandlungsverfahren ergeben:
Stahl mit 12% Chrom und Zusätzen von Molybdän C = 0 17 bis 0 23°/For temperature loads of around 600 ^° C., a steel with the following closer analysis values has been found for some years in the construction of steam power plants 35 to be particularly advantageous for the heat treatment process according to the invention for superheated steam lines and superheater pipes:
Steel with 12% chromium and additions of molybdenum C = 0 17 to 0 23 ° /

und Vanadin mit und ohne Wolfram eingesetzt. q. =115 bis 125°/and vanadium with and without tungsten. q. = 115 to 125 ° /

Üblicherweise werden die Rohre untereinander und Mo= 09 bis l'l°/°Usually the pipes are below each other and Mo = 09 to l'l ° / °

mit anderen Teilen durch Schweißung mit artgleichen 40 V= 025 bis 035°°/with other parts by welding with similar 40 V = 025 to 035 °° /

Zusatzwerkstoffen nach dem Lichtbogenhand- oder §j _ q'^ ^j₅ o'4O°/°Filler materials according to the manual arc or §j _ q '^ ^ j ₅ o'4O ° / °

Unterpulverschweißverfahren verbunden. Zur Er- Mn= 040 bis 070°/°Submerged arc welding process connected. For Er- Mn = 040 to 070 ° / °

zielung ausreichender mechanischer Eigenschaften _{Rest Eisen mit den}' _übij°_hen _hen mechanical properties sufficient livering _{remainder iron with the} _'OV ij °

müssen die Schweißnähte einer Wärmebehandlung Gehalten an P und Sthe weld seams must have a heat treatment content of P and S

unterzogen werden. Die während des Schweißens 45be subjected. During welding 45

auf 400 bis 450⁰C vorgewärmten Nahtränder läßt Aus der deutschen Patentschrift 418 124 ist zwarto 400 to 450 ⁰ C preheated seam edges from the German patent 418 124 is

man aus bekannten Gründen auf unter 100⁰C ab- eine wiederholte Wärmebehandlung bekannt, allerkühlen und führt anschließend eine einmalige Glühung dings zur Kornverfeinerung nicht härtbarer Stähle, von etwa 1 Vz Stunden Dauer im Temperaturbereich ~ Sie besteht darin, daß zunächst auf eine Temperatur um 750⁰C durch. Der Glühverlauf einer, solchen 5° hoch über Ac₃, z. B. 950⁰C erwärmt wird, danach Anlaßbehandlung ist in F i g. 1 schematisch auf- in einem Flüssigkeitsbade abgeschreckt und dann auf getragen. Bei der praktischen Fertigung hat sich Temperatur wenig über Ac₃, z. B. 810⁰C erwärmt herausgestellt, daß nach dem normalen Verfahren und mäßig schnell abgekühlt wird. Dieses Verfahren geglühte Nähte in vielen Fällen die vorgeschriebenen soll angewendet werden bei unlegierten und schwach Kerbschlagwerte im Schweißgut nicht oder nur 55 legierten Stählen, die einen für den Vergütungsprozeß knapp erreichen. zu großen Querschnitt aufweisen, d. h., selbst durchfor known reasons to below 100 ⁰ C - a repeated heat treatment is known, very cool and then leads to a single annealing thing for grain refinement of non-hardenable steels, of about 1 1/2 hours in the temperature range ~ It consists in that first to a temperature around 750 ⁰ C through. The glow curve of such a 5 ° high above Ac ₃ , z. B. 950 ⁰ C is heated, then tempering is in F i g. 1 schematically quenched in a liquid bath and then applied. In practical production, the temperature has little more than Ac ₃ , z. B. 810 ⁰ C heated it turned out that the normal process and is cooled moderately quickly. This procedure annealed seams in many cases the prescribed should be used with unalloyed and weak notch impact values in the weld metal or only 55 alloyed steels, which barely reach one for the tempering process. have too large a cross-section, ie, even through

Ferner ist ein Verfahren zur Wärmebehandlung Abschrecken in Flüssigkeiten ist bei diesen Stählen von Stahl, insbesondere zwecks Erhöhung der Zähig- kein durchgehend martensitisches Gefüge zu erzielen, keit sowie zur Verminderung der Härte bekannt Die erfindungsgemäße Doppelglühung besteht auchFurther, a method of heat treatment quenching in liquids is available on these steels of steel, especially for the purpose of increasing the toughness, not to achieve a consistently martensitic structure, speed as well as to reduce the hardness known. The double annealing according to the invention also exists

(deutsche Patentschrift 550 502). 60 nicht darin, daß eine nicht ordnungsgemäß geglühte(German patent specification 550 502). 60 not in the fact that one is not properly annealed

Hierbei wird der Stahl zunächst von einer Tempe- Naht einer Widerholungsglühung unterworfen wird, ratur oberhalb des Umwandlungspunktes abgeschreckt, Die Erfindung sei an folgendem Beispiel erläutert:Here, the steel is first subjected to repetitive annealing by a Tempe seam, temperature above the transformation point, the invention is illustrated by the following example:

danach etwas über Ac₁ erwärmt, dann bis etwas Die verbessernde Wirkung der erfindungsgemäßenthen slightly _{heated above Ac 1} , then until something The improving effect of the invention

unter Ar₁ abgekühlt, darauf bis nahe aber unter doppelten Wärmebehandlung ergibt sich aus F i g. 4, Ac₁ erwärmt und dann abgekühlt. 65 in der die Versuchsergebnisse an DVM-Kerbschlag-cooled under Ar ₁ , then up to almost but with double heat treatment is shown in FIG. 4, Ac ₁ heated and then cooled. 65 in which the test results on DVM notch impact

Bei dieser Doppelhärtung entsteht ein martensi- proben aus einer mit einer artgleichen Elektrode an tisches Gefüge, das mit einer verstärkten Rißneigung einem Rohr aus 12%igem Chromstahl mit 30 mm verbunden ist. Wanddicke geschweißten Rundnaht wiedergegebenWith this double hardening, a martensis sample is created from an electrode of the same type Table structure, which with an increased tendency to crack a tube made of 12% chromium steel with 30 mm connected is. Wall thickness of welded circumferential seam reproduced

sind. Über der nach Temperaturgraden geteilten ³U Stunde (dicke Linien) bei gleichfalls 760"C gelingt Abszisse sind im unteren Teilbild die DVM-Kerb- es in allen Fällen, die Kerbschlagzähigkeit anzuheben schlagwerte des Schweißgutes aufgetragen, und zwar und die Hätte gegenüber der Einfachglühung noch für den Zustand nach einmaliger Glühung nach weiter abzusenken. Bedeutsam ist, daß besonders F i g. 1 (dünne Linien) und für den Zustand nach 5 nach zu kurzer Anlaßzeit der ersten Glühung durch zweifacher Glühung nach F i g. 2 (dicke Linien). die anschließende zweite Glühung die Werte stark Es zeigt sich, daß in dem in Frage kommenden Tem- verbessert werden. '
peraturbereich von 700 bis 780°C die Kerbschlag- Zur praktischen Durchführung der zweifachen werte durch die zweifache Glühung um 2 bis 2,5 mkg/ Glühung sind Glühkombinationen denkbar, bei denen cm² verbessert weiden. Wie im oberen Teil des Bildes io die Anlaßzeiten und -temperaturen der ersten und gezeigt ist, wird gleichzeitig die Vickershärte erniedrigt, zweiten Glühung verändert werden. Hält man die so daß auch diese als Indiz für eine Verbesserung der Anlaßzeiten beider Glühungen konstant, ist die Ver-Kerbschlagwerte dienen kann. besserung der Kerbschlagzähigkeit im interessierenden Die Ergebnisse sind insofern überraschend, als Temperaturbereich von 700 bis 780° C bei Durchfühdaß sich die zweifache Glühung nicht dadurch ersetzen 15 rung beider Glühungen an der unteren Temperaturläßt, daß man die Anlaßzeit der ersten Glühung um grenze am geringsten und bei Glühungen an der die Zeit der zweiten Glühung verlängert. Wie aus oberen Temperaturgrenze am höchsten. Die Anlaßzeit F i g. 5 für Einfachglühungen (dünne Linien) bei der der ersten Glühung wird man der Wanddicke der zu Anlaßtemperatur von 760°C hervorgeht, fallen zwar verschweißenden Bauteile anpassen; bei der zweiten nach einer längeren Glühzeit die Härtewerte ab, 20 Glühung genügen kurze Anlaßzeiten, z.B. '/2 bis jedoch werden selbst nach sehr langen Glühzeiten ³/₄ Stunde.are. ^{Over the 3} U hour (thick lines) divided by temperature degrees at 760 "C, the abscissa is the DVM notch in the lower part of the picture - it is in all cases to increase the notched impact strength of the weld metal, namely and that would still have been compared to single annealing for the condition after a single annealing after. It is important that especially Fig. 1 (thin lines) and for the condition after 5 after too short a starting time of the first annealing by double annealing according to Fig. 2 (thick lines) The subsequent second annealing the values strongly. It turns out that the temperature in question improves. '
temperature range from 700 to 780 ° C the notch impact To the practical implementation of the double values through the double annealing of 2 to 2.5 mkg / annealing, annealing combinations are conceivable in which cm ² graze better. As the tempering times and temperatures of the first and the second annealing are shown in the upper part of the figure, the Vickers hardness is simultaneously lowered and the second annealing is changed. If this is kept constant in such a way that this too is an indication of an improvement in the tempering times of both annealing processes, the notch impact values can be used. Improvement of the notched impact strength in the area of interest The results are surprising inasmuch as the temperature range from 700 to 780 ° C with implementation does not replace the double annealing by allowing both annealing at the lower temperature to limit the annealing time of the first annealing to the shortest and at Annealing at which the time of the second annealing is extended. As from the upper temperature limit at the highest. The starting time F i g. 5 for single annealing (thin lines) during the first annealing one will adapt the wall thickness which emerges at the tempering temperature of 760 ° C, although the welded components will fall; in the second after a long annealing time, the hardness values from 20 annealing satisfy short annealing times, such as "/ 2 to be even, but after very long annealing times ^_3/4 hour.

die Werte der Kerbschlagzähigkeit gegenüber der Die günstige Wirkung der zweifachen Glühung istthe impact strength values versus the The beneficial effect of double annealing is

üblichen l^x/₂stündigen Anlaßzeit praktisch nicht auf Ausscheidungsvorgänge zurückzuführen, die imusual 1 ^x / ₂ hour tempering time practically not attributable to precipitation processes that occur in the

verbessert. Durch ein kurzzeitiges Nachglühen von ein2elnen noch nicht beschrieben werden können.improved. Due to a brief afterglow of some of them, they cannot yet be written on.

Hierzu i Blatt ZeichnungenFor this purpose i sheet of drawings

Claims

1 2 Claims · The improvement of the mechanical properties, especially the notched impact strength of such

1. Process for the heat treatment of out-of-weld seams, is the task of the present divisible weld metal of the following composite invention.

composition: 5 According to the invention it is proposed that a

C = 0 14 to 0 23 ° / improvement of the notched impact strength in the weld metal

Cr = 85 to 130 ° / ° of steels of the composition:

Mo = O ^ to 1.2% C = 0.14 to 0.23%

Cr = 8.5 to 13.0%
¹⁰ . Mo = 0.8 to 1.2%