DE1964751B2 - Arc welding process with high impact strength in the seam transition zone and electrode for this - Google Patents
Arc welding process with high impact strength in the seam transition zone and electrode for thisInfo
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Description
5. Auftrag-Schweißelektrode zur Durchführung des zu schweißenden Stahls, wobei noch hinzukommt, des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, daß bei einer Einhaltung der vorstehend geschilderten dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode aus Maßnahmen die beschriebenen Nachteile nicht gänzeiner Legierung folgender Zusammensetzung (%) lieh beseitigt werden können5. Application welding electrode for carrying out the steel to be welded, with the addition of of the method according to one of claims 1 to 4, that if the above-described is observed characterized in that the electrode does not entirely cover the disadvantages described Alloy of the following composition (%) can be eliminated borrowed
besteht: 40 Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahrenconsists: 40 The invention thus relates to a method
zum Lichtbogen-Verbindungsschweißen von hochfesten Stählen, Tieftemperatur-Stählen und niedriglegierten Stählen durch Stumpfnaht, das dadurch gekennzeichnet ist, daß zuerst auf jede Nahtfianke als 45 Pufferschicht eine hochkerbschlagzähe Stahllegierung aufgeschweißt und dann die Nahtfuge mit einem dem Grundwerkstoff angepaßten Zusatzwerkstoff vollgeschweißt wird.for arc joint welding of high-strength steels, low-temperature steels and low-alloy steels through butt welds, which means it is characterized that a high notch impact-resistant steel alloy is first applied to each seam edge as a buffer layer welded on and then the seam joint is fully welded with a filler material adapted to the base material will.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher 50 erläutert. DieThe invention is explained in more detail with reference to the drawings. the
F i g. 1 bis 3 zeigen eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schweißverfahrens;F i g. 1 to 3 show an embodiment of the welding method according to the invention;
F i g. 1 zeigt im Aufriß eine Schweißverbindung vor der Aufbringung einer hochkerbschlagzähen Die Erfindung betrifft ein neues Schweißverfahren, 55 Stahllegierung;F i g. Figure 1 shows in elevation a welded joint prior to the application of a high impact strength joint The invention relates to a new welding process, 55 steel alloy;
bei dessen Durchführung die Brüchigkeit der Schwei- Fig. 2 ist ein Aufriß der Schweißverbindung nachwhen it is carried out, the brittleness of the weld
ßung von hochfesten Stählen, Tieftemperatur-Stählen der Aufbringung der hochkerbschlagzähen Stahloder ähnlichen niedriglegierten Stählen vermieden legierung auf jede Schweißfläche der Verbindung; wird. F i g. 3 ist ein Aufriß der Verbindung nach Beendi-ßung of high-strength steels, low-temperature steels, the application of high-impact steel or Similar low-alloy steels avoided alloying on every weld surface of the joint; will. F i g. 3 is an elevation of the connection after termination
Stahle oder Tieftemperatur-Stähle besteht darin, daß form des erfindungsgemäßen Schweißverfahrens;
die Kerbschlagzähigkeit der Schweißverbindung bei F i g. 4 zeigt in perspektivischer Ansicht, wie eineSteels or low-temperature steels consists in that form of the welding process according to the invention;
the notched impact strength of the welded joint in FIG. 4 shows a perspective view of how a
der Abkühlung infolge von Gefügeumwandlungen hochkerbschlagzähe Stahllegierung aufgebracht wird merklich reduziert wird. Dies bedeutet, daß infolge 65 und anschließend die aufgebrachten Metallschichten des Wärmeeinflusses beim Schweißen an der Schweiß- stumpfverschweißt werden;the cooling as a result of structural changes, high-impact steel alloy is applied is noticeably reduced. This means that as a result 65 and then the applied metal layers the influence of heat during welding on which the butt welds are welded;
bindung eine Umwandlungsstruktur von grobem F i g. 5 ist ein Aufriß der Schweißverbindung nachbond a transformation structure of rough fig. Figure 5 is an elevation of the weld joint of Figure 5
pig. 6 bis 11 zeigen eine andere Ausführungsfonn des erfindungsgemäßen Schweißverfahrens;pig. 6 to 11 show another embodiment the welding method according to the invention;
pi a.6 ist eine Draufsicht, die zu verschweißende platten vor dem Verschweißen zeigt; a pi .6 is a plan view showing plates to be welded before welding;
ρ j» 7 ist eine Draufsicht auf die Platten umnittel- 5 W vor der Aufbringung einer hochkerbsrhlagzähen StahUegierung;ρ j »7 is a plan view of the plates around 5 W before the application of a high-impact steel alloy;
ρ ig. % ist ein vertikaler Querschnitt längs der jink Vin-Vni gemäß F i g. 7 und zeigt die Wasserküblung im Verlauf der Aufbringung der hochkerbschlagzähen Stahllrgierung;ρ ig. % is a vertical cross-section along the jink Vin-Vni as shown in FIG. 7 and shows the water build-up in the course of the application of the high-impact steel alloy;
ρ j β 9 ist eine Draufsicht auf die Schweißverbindung nach der Aufbringung der hochkerbschlagzähen Stahllegierung;ρ j β 9 is a plan view of the weld joint after the application of the high impact steel alloy;
Fig- 10 is1 ^6 Draufsicht auf die Verbindung vor dem Stumpfschweißen;Fig- 10 is 1 ^ 6 top view of the connection prior to butt welding;
Fifr 11 ^ eme Diaufsieht auf die Verbindung nach dem Schweißen.For 11 ^ eme looks at the joint after welding.
2m Durchführung des erfindungsgemäßen Schweißverfahrens werden die Stahlplatten 1 und 2, die verschweißt werden sollen und mit einer Fuge versehen sind, einander gegenübergestellt, wobei ein ausreichender Spielraum 3 zwischen ihnen vorgesehen wird. Sie befinden sich auf einem mit Wasser gekühlten Kupferschuh 4, wie aus den F i g. 1 bis 3 hervorgeht. Schichten aus einer hochkerbschlagzähen Strahllegierung 5 lind 6 werden zuerst auf den entsprechenden Naht-Qanken aufgebracht, worauf die vorstehend erwähnten Teile 5 und 6 mittels eines eingebrachten Metalls nach irgendeiner Schweißmethode miteinander in der Weise verschweißt werden, daß die Stahlplatten 1 und 2 vollständig über die aufgebrachten Schichten 5 und 6 aus einer hochkerbschlagzähen Stahllegierung verschweißt sind. In carrying out the welding process according to the invention, the steel plates 1 and 2 which are to be welded and which are provided with a joint are juxtaposed with one another, with sufficient clearance 3 being provided between them. You are on a copper shoe 4 cooled with water, as shown in FIGS. 1 to 3 can be seen. Layers of a high-impact beam alloy 5 and 6 are first applied to the corresponding seam edges, whereupon the above-mentioned parts 5 and 6 are welded to one another by means of an introduced metal by some welding method in such a way that the steel plates 1 and 2 are completely applied over the Layers 5 and 6 are welded from a high-impact steel alloy.
Die hochkerbschlagzähe Stahllegierungsschicht 5, 6 wird auf den Nahtflanken der Stahlplatten 1, 2 in jeder gewünschten Dicke aufgebracht, wobei sich die Dicke nach den Abmessungen sowie der Zusammensetzung der zu verschweißenden Stahlplatten richtet. Das Verschweißen kann nach verschiedenen Methoden erfolgen, beispielsweise mittels des Kohlendioxyd-Lichtbogenschweißens, des Wolfram-Inertgasschweifiens, des Metall-lnertgasschweißens, des Schutzgas-Lichtbogenschweißens mit steigendem Schmelzbad and Zwangsfonnung der Naht, des Unterpulver-Lichtbogenschweißenr oder des Plasmaschweißens. Die Schweißbindung wird bei der Abkühlung der aufgebrachten Stahllegierungsschicht brüchig, sie wird jedoch durch die Wärme des anschließenden Stumpfschweißens wärmebehandelt, so daß die Schweißbindung danach wieder eine hohe Kerbschlagzähigkeit aufweist. Wird die Schicht 5, 6; 13,14; 30, 31 in einer geeigneten Dicke aufgebracht und durch das anschließende Stumpfschweißen auf eine Temperatur oberhalb des /ica-Umwandlungspunktes (angefähr 900°Q erhitzt, so wird schließlich eine Schweißverbindung von hoher Kerbschlagzähigkeit erhalten. Wird die Schicht in einer geeigneten Dicke aufgebracht und unmittelbar nach der Aufbringung durch Wasser gekühlt, dann wird sie nur bis auf eine Temperatur unterhalb des /icrUmwandlungspunktes (ungefähr 65O0Q erhitzt, so daß infolge des Abschreck- und Temperungseffekts keine Verminderung der Kerbschlagzähigkeit eintritt. Eine derartige Wärmebehandlung, wie beispielsweise ein Abschrecken und Tempern, ist eine Maßnahme, wie sie im allgemeinen zur Verbesserung der Kerbschlagzähigkeit von Stahlplatten angewendet wird. Wie sehr die Kerbschlagzähigkeit einer Schweißverbindung durch eine derartige Methode verbessert wird, ist bekanni. The high-impact steel alloy layer 5, 6 is applied to the seam flanks of the steel plates 1, 2 in any desired thickness, the thickness depending on the dimensions and the composition of the steel plates to be welded. The welding can be carried out by various methods, for example by means of carbon dioxide arc welding, tungsten inert gas welding, metal inert gas welding, shielding gas arc welding with increasing weld pool and forced opening of the seam, submerged arc welding or plasma welding. The weld bond becomes brittle when the applied steel alloy layer cools, but it is heat-treated by the heat of the subsequent butt welding, so that the weld bond then has a high impact strength again. If the layer 5, 6; 13.14; 30, 31 is applied in a suitable thickness and then heated by the subsequent butt welding to a temperature above the / ica transformation point (approx. 900 ° Q, a welded joint with high notched impact strength is finally obtained After the application, it is cooled by water, then it is only heated to a temperature below the / icr transformation point (approximately 65O 0 Q, so that there is no reduction in the notched impact strength as a result of the quenching and tempering effect. is a measure that is generally used to improve the notched impact strength of steel plates. How much the notched impact strength of a welded joint is improved by such a method is well known.
Die nachstehenden Ausführungen erläutern eine konkrete Ausführungsform der vorliegenden Erfln* dung unter Bezugnahme auf die in F i g. 4 wieder· gegebene perspektivische Ansicht Dabei wird eme Schutzgas-Iichtbogenschweißung durchgeführt: Mit den Bezugszahlen 8 und 9 werden Stahlplatten bezeichnet, die unter Überbrückung einer zwischen ihnen bestehenden Fugenöffnung verschweißt werden sollen. 10 ist ein Kupferschuh, der in der Weise angebracht ist, daß eine hochkerbschlagzähe Stahllegierung auf den Nahtflanken der zu verschweißenden Stahiplatten aufgebracht werden kann. Dieser Kuprerschuh besitzt eine Länge von einigen 10 mm in der Längsrichtung und wird in einer solchen Weise angebracht, daß er nach obea mit zunehmender Ablagerung durch die Schutzgas-Lichtbogen-Schweißelektroden 11 und 12, die sich oberhalb des Schuhs befinden, gleiten kann. Mit 13 und 14 werden auf diese Weise abgelagerte Schichten aus einer hochkerbschlagzähen Stahllegierung bezeichnet. Eine Schutzgas-Lichtbogen-Schweißelektrode 15 zum Vollschweißen der Nahtfuge wird anschließend angebracht, und zwar in einer solchen Weise, daß eine Stumpfnahtschweißung innerhalb eines Kufenschuhes 16 stattfinden kann, wobei der Kufenschuh 16 mit fortschreitender Verschweißung weitergleitet. Mit 17 wird das auf diese Weise gebildete Schweißmetall bezeichnet. Die Schweißnaht wird auf diese Weise von der aufgebrachten Schichtig dem Schweißmetall 17 und der aufgebrachten Schicht 14 gebildet. Eine Querschnittsansicht der nach dem erfindungsgemaBen Verfahren hergestellten Schweißnaht wird in F1 g. 5 gezeigt. Die Schweißbindungen 18 und 19 werden bei der Schweißung auf eine Temperatur oberhalb des zlrrUmwandlungspunktes (9000Q erhitzt, wobei die Schweißwärme vom Schweißmetall 17 durch die aufgebrachten Schichten 13 und 14 hindurch bis zu den Schweißbindungen 18 und 19 gelangt, so daß eine Normalisierung unter Bildung einer feinen Kornstruktur erfolgt. Auf diese Weise ist es möglich, die Bindebrüchigkeit zu vermeiden.The following explanations explain a specific embodiment of the present invention with reference to the in FIG. 4 reproduced perspective view. A protective gas arc welding is carried out: The reference numerals 8 and 9 denote steel plates which are to be welded by bridging a joint opening between them. 10 is a copper shoe which is attached in such a way that a high-impact steel alloy can be applied to the seam flanks of the steel plates to be welded. This copper shoe has a length of a few 10 mm in the longitudinal direction and is attached in such a way that it can slide through the inert gas arc welding electrodes 11 and 12, which are located above the shoe, as the deposit increases. With 13 and 14 deposited layers of a high-impact steel alloy are referred to in this way. A protective gas arc welding electrode 15 for full welding of the seam is then attached in such a way that a butt weld can take place within a shoe 16, the shoe 16 sliding on as the welding progresses. With 17 the weld metal formed in this way is referred to. The weld seam is formed in this way by the applied layer of weld metal 17 and the applied layer 14. A cross-sectional view of the weld seam produced by the method according to the invention is shown in FIG. 5 shown. The welding bonds 18 and 19 are heated 900 0 Q at the weld to a temperature above the zlrrUmwandlungspunktes (wherein the welding heat pass therethrough from the weld metal 17 by the applied layers 13 and 14 to the welding bonds 18 and 19 so that a normalization to form a fine grain structure, which makes it possible to avoid the bond breaking.
Nachstehend wird eine Ausführungsform beschrieben, bei deren Durchführung eine Verminderung der Kerbschlagzähigkeit der Schweißverbindung durch eine Abschreck- und Temperungswirkung verhindert wird.An embodiment will now be described, when implemented, a reduction in the Notched impact strength of the welded joint is prevented by a quenching and tempering effect will.
Der Unterschied der zweiten Ausführungsform zu der ersten Ausführunpform besteht darin, daß die hochkerbschlaezähe Stahllegierung unmittelbar nach ihrer Aufbringung durch eine Wasserkühleinnchtung gekühlt wird. Diese Ausführungsform wird an Hand der horizontalen und vertikalen Querschnitte, wie sie durch die Fig. 6 bis 11 wiedergegeben werden,The difference between the second embodiment and the first embodiment is that the high-notch high-resistance steel alloy immediately after its application by a water cooling device is cooled. This embodiment is based on the horizontal and vertical cross-sections, such as they are represented by Figures 6 to 11,
erläutert. „explained. "
Die zu verschweißenden Stahlplatten 20 und werden einander mit einem bestimmten Fugenabstand 22 gegenübergestellt, so wie dies aus Fig. hervorgeht. Ein Kupferschuh 23 in Form eines 1 im Querschnitt in der horizontalen Richtung wird zwischen den Nahtflanken der Stahlplatten 20 und 21, die miteinander verschweißt werden sollen, befestigt, und zwar in der Weise, daß zwischen dem Kupferschuh und den Stahlplatten 20 und 21 die freien Räume bzw. 25 gebildet werden. Dieser Kupferschuh besitzt eine Länge von einigen 10 mm in der Längsrichtung und ist an einen vertikal arbeitenden Gleit-The steel plates to be welded 20 and 20 are each other with a certain joint spacing 22 compared, as shown in Fig. emerges. A copper shoe 23 in the shape of a 1 in cross section in the horizontal direction is between attached to the seam flanks of the steel plates 20 and 21 to be welded together, and in such a way that between the copper shoe and the steel plates 20 and 21 the free spaces and 25 are formed. This copper shoe has a length of a few 10 mm in the longitudinal direction and is attached to a vertically operating sliding
antriebsmechanismus, der nicht gezeigt ist, ange- brachten Metall ist es erforderlich, Silicium zuzusetzen, schlossen, und zwar in der Weise, daß der Schuh mit Erfolgt dieser Zusatz jedoch in einer zu großen Menge, fortschreitendem Schweißen nach oben gleiten kann. dann setzen nichtmetallische Einschlüsse die Kerb-Schweißelektroden 26 und 27 werden oberhalb der Schlagzähigkeit herab. Daher erfolgt die Süicium-Räume 24 und 25 angebracht. Kühldüsen 32, 32' 5 zugabe bis zu einem Gehalt von 0,30 bis 0,80%. und 33,33' zum entsprechenden Kühlen der Positionen Mangan ist ein Element, das insbesondere die Kerbeinige 10 mm unterhalb der Elektroden werden Schlagzähigkeit verbessert. Wird dieses Element jedoch unterhalb des Kupferschuhes 23 angebracht, so daß in einer zu großen Menge zugesetzt, dann härtet die diese Elektroden, der Kupferschuh und die Wasser- aufgebrachte Metallegierung aus und neigt zur kühldüsen sich als Einheit in der vertikalen Richtung io Rißbildung. Es ist daher erforderlich, den Manganbewegen können. gehalt auf höchstens 2,50% zu begrenzen.drive mechanism, which is not shown, attached metal, it is necessary to add silicon, closed in such a way that the shoe, if this addition is made in too large a quantity, can slide upwards as welding progresses. then non-metallic inclusions set the notch welding electrodes 26 and 27 are falling above the impact strength. Hence the Süicium rooms 24 and 25 attached. Cooling nozzles 32, 32 '5 addition up to a content of 0.30 to 0.80%. and 33,33 'for cooling the positions accordingly. Manganese is an element that is particularly useful for the kerf Impact strength is improved 10 mm below the electrodes. However, this item will attached below the copper shoe 23, so that too large an amount added, then hardens the these electrodes, the copper shoe and the water-applied metal alloy and tends to cooling nozzles as a unit in the vertical direction io cracking. It is therefore necessary to move the manganese can. limit the content to a maximum of 2.50%.
Vorrichtung ein elektrischer Strom durch die Schweiß- Zähigkeit ohne Härtung des geschweißten Teiles verelektroden 26 und 27 geleitet, dann wird eine Stahl- bessert werden. Daher ist Nickel das wirksamste legierung mit einer hohen Kerbschlagzähigkeit aus 15 Element. Zur Erzielung einer hohen Kerbschlagdiesen Elektroden auf den Nahtflanken der Stahlplatten Zähigkeit bei Schweißmethoden, wie sie erfindungs-20 und 21, die verschweißt werden sollen, aufgebracht, gemäß angewendet werden, ist es erforderlich, wenigwobei die aufgebrachte Stahllegierung 30 und 31 stens 2,50% Nickel zuzusetzen. Übersteigt der Nickeldie Räume 24 und 25 ausfüllt. Mit fortschreitendem gehalt jedoch 10,00%, dann wird die Austenitmenge Verschweißen werden die Elektroden, der Kupfer- 20 zu groß, so daß ein Unterschied der Ausdehnungsschuh und die Wasserkühldüsen in Aufwärtsrichtung koeffizienten des aufgebrachten Metalls sowie der zu mit Schweißgeschwindigkeit bewegt. Unmittelbar nach verschweißenden Stahlplatte erzeugt wird. Es ist daher der Verfestigung der aufgebrachten Stahllegierung zweckmäßig, die obere Grenze des Nickelgehalts auf werden diese sowie die Stahlplatten in ihrer Nähe mit 10% festzulegen.Device electrodes an electric current through the weld toughness without hardening the welded part 26 and 27, then a steel one will be mended. Hence, nickel is the most effective Alloy with a high notched impact strength from 15 elements. To achieve a high notch impact Electrodes on the seam flanks of the steel plates Toughness in welding methods such as those of the invention and 21, which are to be welded, applied, according to applied, it is necessary, little where the applied steel alloy 30 and 31 to add at least 2.50% nickel. If the nickel exceeds the Fills in rooms 24 and 25. However, as the content increases, the amount of austenite becomes 10.00% The electrodes, the copper 20, are welded too large, so that a difference between the expansion shoe and the water cooling nozzles in the upward direction is the coefficient of the applied metal as well as the moved at welding speed. Immediately after welded steel plate is produced. It is therefore the solidification of the applied steel alloy expediently, the upper limit of the nickel content will set this as well as the steel plates in their vicinity at 10%.
Kühlwasser abgeschreckt, das durch die Düsen 32, 32' 25 Falls die aufgebrachte hochkerbschlagzähe Legie- und 33,33' zugeführt wird, so daß die Schweißbindung rung einen besonders hohen Streckgrenzenwert eine abgeschreckte Struktur erhält. aufweisen soll, enthält die Legierung zweckmäßiger-Quenched cooling water that passes through the nozzles 32, 32 '25. and 33,33 'is supplied so that the weld bond has a particularly high yield strength value gets a deterred structure. should have, the alloy appropriately contains
Wie aus Fig. 10 hervorgeht, befindet sich ein verti- weise Chrom und/oder Molybdän, wobei der Chromkai gleitender Kupferschuh 38 zwischen den Naht- gehalt höchstens 0,50 % und der Molybdängehalt flanken der aufgebrachten Stahllegierung 30 und 31, 30 höchstens 0,80 % betragen soll, da anderenfalls die wobei eine Schweißelektrode (nicht gezeigt) in dem Kerbschlagzähigkeit vermindert wird. Ferner hat eine Raum 39 in Aufwärtsrichtung zusammen mit dem Zugabe von Al, Ti, V, Nb und/oder Zr in einer Schuh 38 bewegt wird. Es wird ein übliches Schutzgas- Menge von 0,01 bis 0,10% oder darüber in wirksamer Lichtbogenschweißen in dem Raum 39, der von dem Weise eine Verfeinerung des Kristallkoras sowie eine Kupferschuh 38 und der aufgebrachten Stahllegierung 35 Verbesserung der Kerbschlagzähigkeit zur Folge. 30 und 31 gebildet wird, durchgeführt, so daß die Daher werden diese Elemente je nach den Erforderaufgebrachte Stahllegierung 30 und 31 mit einer nissen in kleinen Mengen zugesetzt hohen Kerbschlagzähigkeit mit jedem gewünschten Die Schlagzähigkeifäeigenschaften der erfindungs-As can be seen from FIG. 10, there is vertically chromium and / or molybdenum, the chromium kai Sliding copper shoe 38 between the seam content at most 0.50% and the molybdenum content flanks of the applied steel alloy 30 and 31, 30 should be a maximum of 0.80%, otherwise the wherein a welding electrode (not shown) in the notched impact strength is reduced. Furthermore has a Space 39 in the upward direction together with the addition of Al, Ti, V, Nb and / or Zr in one Shoe 38 is moved. A usual amount of inert gas of 0.01 to 0.10% or more is more effective Arc welding in the room 39, by the wise one a refinement of the Crystal Koras as well as a Copper shoe 38 and the applied steel alloy 35 result in an improvement in the notched impact strength. 30 and 31 is formed, so that the Therefore these elements are applied as required Steel alloy 30 and 31 with a nits added in small amounts high notched impact strength with any desired The impact strength properties of the invention
Schweißmetall 40 (vgl. Fig. 11) verbunden werden gemäß hergestellten Schweißverbindungen gehen aus kann. Wird das Schweißen in der vorstehend beschrie- 40 den Kurven der Fig. 12 hervor, in denen die abbenen Weise durchgeführt, dann werden die Schweiß- sorbierte Energie und die Bruchrate gegen die Tembindungen 34 und 35, denen eine abgeschreckte peratur aufgetragen sind. Die Kurve A gibt die Struktur in den Ablagerungen verliehen werden soll, Schlagzähigkeitseigenschaften einer erfindungsgemäß durch die Wärme getempert, die während des an- hergestellten Schweißverbindung wieder, während die schließenden Stumpfschweißens einwirkt, so daß die 45 Kurve B die entsprechenden Werte der Stahlplatte Struktur der Schweißbindung in eine abgeschreckte selbst zeigt. Die Kurve C erläutert die entsprechenden und getemperte Struktur überführt wird und dadurch Werte einer zu Vergleichszwecken durchgeführten eine Bindebrüchigkeit verhindert wird. Schweißung, wobei man sich eines üblichen Schutzgas-Welding metal 40 (cf. FIG. 11) can be connected according to welded connections made. If the welding is carried out in the above-described curves of FIG. 12 in which the abbened manner is carried out, then the welding sorbed energy and the breakage rate are plotted against the membrane bonds 34 and 35, to which a quenched temperature is applied. Curve A gives the structure to be imparted to the deposits, impact resistance properties of an according to the invention tempered by the heat that acts during the welded joint produced during the closing butt welding, so that curve B represents the corresponding values of the steel plate structure of the welded joint in a deterred self shows. Curve C explains the corresponding and tempered structure is transferred and thereby values of a bond fragility carried out for comparison purposes is prevented. Welding, using a conventional shielding gas
Vorzugsweise besteht die hochkerbschlagzähe Stahl- Lichtbogenschweißverfahrens bedient. Aus dieser legierung, die vorher auf die Nahtflanken der zu 50 Fig. 12 geht deutlich hervor, daß die Schlagzähigkeitsverschweißenden Stahlplatten aufgeschweißt wird, aus eigenschaften der erfindungsgemäß hergestellten einer Legierung mit 0,05 bis 0,16% Kohlenstoff, 0,30 Schweißverbindungen wesentlich besser sind als diebis 0,80% Silicium, 0,80 bis 2,50% Mangan und jenigen von Schweißverbindungen, die nach üblichen 24Ο bis 10,00% Nickel als Hauptkomponenten, wobei Verfahren hergestellt worden sind. Außerdem liegen eine derartige Legierung weniger als 0,80% Mo 55 die Werte der erfindungsgemäßen Schweißverbindun- und/oder weniger als 0,50% Cr für den Fall enthält, gen niemals unterhalb derjenigen der Stahlplatte, daß eine hohe Festigkeit gefordert wird. Insgesamt Bei Verwendung einer Stahlplatte mit einer Festigenthält eine derartige Legierung 0,01 bis 0,10% oder keit von 50kp/mm2 und einer Dicke von 38 mm mehr eines der Elemente AL Ti, V, Nb und Zr, (Test-Nr. 3) und einer Stahlplatte nrit einer Festigkeit während sich der Rest im wesentlichen aus Eisen 60 von 60 kg/mm* und einer Dicke von 45 mm (Test-Nr.5) zusammensetzt sind die Schlagzähigkeitswerte der erfindungsgemäßThe high-impact steel arc welding process is preferably used. From this alloy, which was previously applied to the seam flanks of FIG. 12, it is clear that the impact strength welding steel plates are welded on, significantly better from the properties of an alloy with 0.05 to 0.16% carbon, 0.30 welded joints produced according to the invention are as die to 0.80% silicon, 0.80 to 2.50% manganese and those of welded joints that have been produced according to conventional 24Ο to 10.00% nickel as main components, processes. In addition, such an alloy is less than 0.80% Mo 55 the values of the welded joints according to the invention and / or contains less than 0.50% Cr for the case that it is never below that of the steel plate that high strength is required. In total, when using a steel plate with a strength, such an alloy contains 0.01 to 0.10% or speed of 50 kp / mm 2 and a thickness of 38 mm more of one of the elements AL Ti, V, Nb and Zr, (Test No. 3) and a steel plate with a strength while the remainder is composed essentially of iron 60 of 60 kg / mm * and a thickness of 45 mm (test number 5) are the impact strength values according to the invention
Die Gründe für die Einschränkungen auf den hergestellten Schweißverbindungen etwas besser als vorstehend angegebenen Bereich sind folgende: soll diejenigen der Stahlplatten selbst. Dies ist deshalb der insbesondere die Kerbschlagzähigkeit hoch sein, so ist FaIL weil die erneute Wärmebehandlung zum Zeiteingeringer Kohlenstoffgehalt vorzuziehen. Jedoch soll 65 punkt des Stumpfverschweißens gemäß vorliegender zur Erzielung einer ausreichenden Festigkeit der Erfindung die Struktur der Stahlplatte merklich Kohlenstoffgehalt im Bereich von 0,05 bis 0,16% verbessert, liegen. Zur Verhinderung von Poren in dem aufge- Die Beispiele erläutern die Erfindung.The reasons for the limitations on the welded joints made a little better than The ranges given above are as follows: shall be those of the steel plates themselves. This is, therefore, the In particular, if the notched impact strength is high, then FaIL is preferable because renewed heat treatment to the time the carbon content is low. However, 65 point of the butt welding should be according to the present to obtain sufficient strength of the invention, the structure of the steel plate is remarkable Carbon content improved in the range from 0.05 to 0.16%. To prevent pores in the above- The examples illustrate the invention.
SchweißverfahrenWelding process
Verfahren procedure
Charakteristische WerteCharacteristic values
vTsvTs
-15
68-15
68
v£o
(kpm)v £ o
(kpm)
8,7
U8.7
U
Stahlplatten mit einer Zugfestigkeit von 80 kp/mm2 und einer Dicke von 32 mm (mit einer Zusammensetzung, wie sie in der Tabelle III unter der Test Nr. 1 angegeben ist) werden in der Weise einander gegenübergestellt, daß sie eine V-förmige Fuge in horizontaler Stellung bilden. Auf jede Nahtflanke wird mit einer Schweißgeschwindigkeit von 500 mm/min unter Verwendung eines 5 %-Ni-Drahtes mit einem Durchmesser von 1,6 mm (wobei der Draht die in Tabelle IV unter der Test-Nr. 1 angegebene Zusammensetzung besitzt) mittels einer Kohlendioxid-Lichtbogenschweißmethode eine Schicht aus einer hochkerbschlagzähen Stahllegierung aufgebracht. Anschließend wird ein Stumpfverschweißen durchgeführt, wobei die Wärmezufuhr 150 000 Joule/cm beträgt. Der Schweißstrom von 3000 Ampere setzt sich aus 1200A aus der ersten Elektrode, 1000 A aus der zweiten Elektrode und 800 A aus der dritten Elektrode zusammen. Die Lichtbogenspannung beträgt 40 Volt, während die Schweißgeschwindigkeit zu 500 mm/min einreguliert wird. Es werden Schweißelektroden mit einem Durchmesser von 4,8 und 6,4 mm verwendet. Man bedient sich eines Drei-Elektroden-Unterpulver-Lichtbogen- »5 schweißverfabrens ungefähr 300 mm dahinter. Durch die Schweißwärme dieses Stumpfschweißens wird der Schweißverbindung eine normalisierte Struktur verliehen, so daß eine Brüchigkeit weitgehend vermieden wird.Steel plates with a tensile strength of 80 kgf / mm 2 and a thickness of 32 mm (with a composition as shown in Table III under Test No. 1) are opposed to one another in such a way that they form a V-shaped joint form in a horizontal position. Each seam flank is welded at a welding speed of 500 mm / min using a 5% Ni wire with a diameter of 1.6 mm (the wire having the composition given in Table IV under Test No. 1) by means of a Carbon dioxide arc welding method applied a layer of a high-impact steel alloy. A butt welding is then carried out, the heat input being 150,000 joules / cm. The welding current of 3000 amps consists of 1200 A from the first electrode, 1000 A from the second electrode and 800 A from the third electrode. The arc voltage is 40 volts, while the welding speed is regulated to 500 mm / min. Welding electrodes with a diameter of 4.8 and 6.4 mm are used. A three-electrode submerged arc welding process is used about 300 mm behind. The welding heat of this butt welding gives the welded joint a normalized structure, so that brittleness is largely avoided.
Andererseits wird ein übliches Schweißverfahren mit einer Wärmezufuhr von 150 000 Joule/cm unter Anwendung einer üblichen Unterpulver-Lichtbogenschweißmethode durchgeführt, wobei jedoch keine Metallschicht aus einer hochkerbschlagzähen Stahllegierung aufgebracht wird. 2-mm-V-Kerbschlagzähigkeitstests der Schweißverbindungen werden anschließend durchgeführt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle I zusammengefaßtOn the other hand, a conventional welding method with a heat input of 150,000 joules / cm is used a conventional submerged arc welding method, but none Metal layer made of a high-impact steel alloy is applied. 2mm V-Notch Impact Tests the welded joints are then carried out. The results are in Table I. summarized
setzung dieses Drahtes geht aus der Tabelle IV unter der Test-Nr. 2 hervor. Auf diese Weise wird eine Metallschicht aus einer hochkerbschlagzähen Stahllegierung gebildet. Bei einer Wärmezufuhr von 170 000 Joule/cm (wobei der Schweißstrom 300A, die Bogenspannung 30 V und die Schweißgeschwindigkeit 32 min/min betragen) wird die Verschweißung der Nahtfuge ungefähr 1000 mm dahinter durchgeführt, wobei ein Zuführungsspielraum von 8 mm freigehalten wird. Durch diese Schweißwärme wird der Schweißverbindung eine normalisierte Struktur verliehen, wodurch weitgehend eine Brüchigkeit vermieden wird.The setting of this wire is shown in Table IV the test no. 2 emerges. In this way, a metal layer is made from a high-impact steel alloy educated. With a heat input of 170,000 joules / cm (where the welding current is 300A, the arc voltage is 30 V and the welding speed 32 min / min) the welding of the Seam joint carried out about 1000 mm behind it, with a feed margin of 8 mm being kept free will. This welding heat gives the welded joint a normalized structure, thereby largely avoiding brittleness.
Zu Vergleichszwecken wird andererseits eine Schweißung bei einer Wärmezufuhr von 170 000 Joule/cm durchgeführt. An beiden Schweißverbindungen werden 2-mm-V-Kerbschlagtests durchgeführt. Die Vergleichsergebnisse sind in der Tabelle H zusammengefaßt Wie in Beispiel 1 ist im Vergleich zu dem üblichen Verfahren die Bruchübergangstemperatur erfindungsgemäß niedriger. Man sieht, daß die Kerbschlagzähigkeit der erfindungsgemäß hergestellten Schweißverbindung ausgezeichnet ist For comparison purposes, on the other hand, a weld with a heat input of 170,000 joules / cm carried out. 2 mm V-notch impact tests are carried out on both welded joints. The comparison results are summarized in Table H. As in Example 1, the fracture transition temperature is lower according to the invention in comparison with the customary process. It can be seen that the notched impact strength the weld joint produced according to the invention is excellent
(kpm)kteristic
(kpm)
(0Qvalues
( 0 Q
fahren Ver according to the invention
travel
0QCharal
0 Q
1.46.3
1.4
16-17
16
7016
70
vTs Bruchübergangstemperatur, vEo Absorbierte Energie bei 00C, v7\5 Temperatur, bei welcher die absorbierte Energie 2,07 kpm wird. vTs fracture transition temperature, vEo absorbed energy at 0 0 C, v7 \ 5 temperature at which the absorbed energy becomes 2.07 kpm.
-75
9-75
9
vTs Bruchübergangstemperatur,
vEo Absorbierte Energie bei 0"C,
vTK Temperatur, bei welcher die absorbierte
Energie 2,07 kpm wird. vTs fracture transition temperature,
vEo absorbed energy at 0 "C,
vT K temperature at which the absorbed energy becomes 2.07 kpm.
Stahlplatten mit einer Zugfestigkeit von 60 kg/mm1 and einer Dicke von 45 mm (sowie mit einer Zusammensetzung, wie sie in der Tabelle III unter der Test-Nr. 2 angegeben ist) werden zuerst in einer derartigen Weise einander gegenübergestellt, daß die eine Rönnige Fuge bilden. Sie werden mittels einer Schutzgas-Lichtbogenschweißmethode in vertikaler Position verschweißt. Eine StahBegierung wjrd in einer Dicke von 4 mm auf jede Nahtflanke mit einer Schweißgeschwindigkeit von 75 mm/min aufgebracht, wobei man einen 4-%-Ni-Elektrodendraht mit einem Durchmesser von 0,8 mm verwendet Die Zusammen-Stahlplatten mit einer Festigkeit von 50 kp/mm1 und einer Dicke von 38 mm (Test-Nr. 3), Stahlplatten mit einer Festigkeit von 60 kp/mm2 und einer Dicke von 38 mm (Test-Nr. 4) und Stahlplatten mit einer Festigkeit von 60 kp/mm* und einer Dicke von 45 mm werden als Proben verwendet. Die jeweiligen chemischen Zusammensetzungen sowie die Zugetgenschäften sind in der Tabelle III zusammengefaßt Eine hochkerbschlagzähe Metallschicht wird zuerst auf jeder Nahdanke in einem {-Querschnitt mit einei Anstiegsgeschwindigkeit von 17 bis 20mm/mhi aufgebracht, und zwar unter Verwendung eine!Steel plates with a tensile strength of 60 kg / mm 1 and a thickness of 45 mm (and with a composition as indicated in Table III under Test No. 2) are first compared in such a way that one Form a round joint. They are welded in a vertical position using a gas-shielded arc welding method. A steel alloy is applied to a thickness of 4 mm on each seam flank at a welding speed of 75 mm / min, using a 4% Ni electrode wire with a diameter of 0.8 mm kp / mm 1 and a thickness of 38 mm (Test No. 3), steel plates with a strength of 60 kp / mm 2 and a thickness of 38 mm (Test No. 4) and steel plates with a strength of 60 kp / mm * and a thickness of 45 mm are used as samples. The respective chemical compositions and the tensile shafts are summarized in Table III. A high-impact metal layer is first applied to each seam in a cross-section with a rise rate of 17 to 20 mm / mhi, using a!
4-%-N:ckel-Elektrodendrahtes mit einem Durchmesser von 1,2 mm (vgl. Tabelle IV), wobei man ad eines Schutzgas-Lichtbogenschweißverfahrens in eine vertikalen Position bedient. Anschließend wird eh Schutzgas-Lichtbogenschweißen in der Weise durch4% N: ckel electrode wire with a diameter of 1.2 mm (see Table IV), whereby ad a gas-shielded arc welding process in a vertical position. Then eh Gas-shielded arc welding in the way through
So geführt, daß der Zuführungsspielraum 10 mm beträgt Auf diese Weise wird eine Schweißnaht hergestellt Durch die Schweißwärme zum Zeitpunkt des ah schließenden Schweißens wird der Schweißverbindun eine normalisierte Struktur verliehen, so daß sie weh gehend frei von Brüchigkeit istGuided so that the feed margin is 10 mm In this way, a weld is made by the heat of welding at the time of ah After welding, the weld joint is given a normalized structure so that it hurts walking is free from brittleness
Die folgenden Schweißbedingungen werden z.1 bei Stahlplatten von 38 mm Dicke und einer Zm festigkeit von 50kp/mm* angewandt (Test-Nr.?The following welding conditions are e.g. applied to steel plates with a thickness of 38 mm and a tensile strength of 50kp / mm * (test no.?
509508/1!509508/1!
ίοίο
a) Aufschweißen der kerbschlagzähen Stahllegierung auf die Nahtflanken der Stahlplatten:
COj-Lichtbogenscbweißen, 150 A, 22 V, Schweißgeschwindigkeit
20 mm/min; Amplitude der Elektrodenoszillation 35 mm, Oszillationsgeschwindigkeit
6 mm/s; Fließgeschwindigkeit 20 l/min; Spielraum 7 mm;a) Welding the impact-resistant steel alloy onto the seam flanks of the steel plates:
COj arc welding, 150 A, 22 V, welding speed 20 mm / min; Electrode oscillation amplitude 35 mm, oscillation speed 6 mm / s; Flow rate 20 l / min; Clearance 7 mm;
b) Stumpfschweißen der Nahtfuge:
COg-Lichtbogenschweißen, 300 A, 30 V; Schweißgeschwindigkeit 35 mm/min; Amplitude
der Elektrodenoszillation 32 mm, Oszillationsgeschwindigkeit 10 mm/s; Fließgeschwindigkeit
20 l/min; Spielraum 10 mm.b) Butt welding of the seam joint:
COg arc welding, 300 A, 30 V; Welding speed 35 mm / min; Amplitude of electrode oscillation 32 mm, oscillation speed 10 mm / s; Flow rate 20 l / min; 10 mm clearance.
Die Eigenschaften der erfindungsgemäß hergestellten Schweißverbindungen gemäß Test 3, 4 und 5 sind in F i g. 12 dargestellt, die auf S. 11 erläutert wird.The properties of the manufactured according to the invention Welded joints according to tests 3, 4 and 5 are shown in FIG. 12, which is explained on p. 11.
Dieses Beispiel erläutert die zweite erfindungsgemäße Ausführungsform, bei deren Durchführung das aufgebrachte Metall unmittelbar nach der Verfestigung und die Stahlplatte in der Nähe dieses Metalls abgeschreckt werden, und zwar unter Verwendung von Wasserkühldüsen, die Wasser zum Zeitpunkt der Aufbringung einer hochkerbscblagzähen Stahllegierung aufspritzen, so daß in der Schweißverbindung eine abgeschreckte Struktur erzielt wird. Anschließend wird ein Stumpfverschweißen zwischen den aufgebrachten Metallschichten durchgeführt. Die Schweiß-Verbindung wird durch die Schweißwärme zu diesem Zeitpunkt getempert, so daß eine abgeschreckte und getemperte Struktur zur Verhinderung einer Bindungsbrüchigkeit erzeugt wird.This example illustrates the second embodiment of the invention, when carried out the applied Metal quenched immediately after solidification and the steel plate near this metal using water cooling nozzles that dispense water at the time of Application of a high notch impact resistant steel alloy spray so that a quenched structure is achieved in the weld joint. Afterward butt welding is carried out between the applied metal layers. The welding connection is annealed by the welding heat at this point, so that a quenched and Annealed structure is produced to prevent bond breakage.
Ein hochsfester Stahl mit einer Festigkeit voi bis 80 kp/mm2, wie er in der Tabelle III aufgeführ ist, wird zu einer Stahlplatte mit einer Dicke voi bis 50 mm verarbeitet. Diese Platte wird als Protx verwendet. 50 mm dicke Probeplatten mit einei Zugfestigkeit von 80 kp/mma werden z. B. unter dei folgenden Schweiß- und Wasserkühlungsbedingungei gehalten (Test-Nr. T): A high-strength steel with a strength of up to 80 kg / mm 2 , as listed in Table III, is processed into a steel plate with a thickness of up to 50 mm. This plate is used as a Protx. 50 mm thick test plates with a tensile strength of 80 kp / mm a are z. B. held under the following welding and water cooling conditions (test no. T):
a) Aufschweißen der kerbschlagzähen Stahllegierunf auf die Nahtflanken der Stahlplatten:
COg-Lichtbogenschweißen, 300A, 27 V, Schweiß geschwindigkeit 27 mm/min; Amplitude der Elektrodenoszillation
46 mm, Oszillationsgeschwindigkeit 10 mm/s; Fließgeschwindigkeit 20 I/min: Spielraum 13 mm;a) Welding the impact-resistant steel alloy onto the seam flanks of the steel plates:
COg arc welding, 300A, 27 V, welding speed 27 mm / min; Electrode oscillation amplitude 46 mm, oscillation speed 10 mm / s; Flow rate 20 l / min: margin 13 mm;
b) Wasserkühlung:b) water cooling:
Düsenposition 45 mm unterhalb der Schmelzzone; 2 Düsen mit einem Innendurchmesser vor 12 mm jeweils an der Vorder- und Rückseite; Kühlwassermenge durch jede Düse 5 l/min.Nozzle position 45 mm below the melting zone; 2 nozzles with an inner diameter in front 12 mm each on the front and back; Cooling water volume through each nozzle 5 l / min.
c) Stumpfschweißen der Nahtfuge:
COy-Lichtbogenschweißen, 300A, 30V, Schweißgeschwindigkeit 39 mm/min; Amplitude der Elektrodenoszillation
46 mm, Oszillationsgeschwindigkeit 10 mm/s; Fließgeschwindigkeit 20 l/min;
Spielraum 9 mm.c) Butt welding of the seam joint:
COy arc welding, 300A, 30V, welding speed 39 mm / min; Electrode oscillation amplitude 46 mm, oscillation speed 10 mm / s; Flow rate 20 l / min; 9 mm clearance.
Anschließend werden jeweils die Schlagzähigkeitseigenschaften der Schweißverbindung getestet; die Ergebnisse sind ähnlich denen der F i g 12.Subsequently, the respective impact strength properties the weld joint tested; the results are similar to those of FIG. 12.
(%)Chemical composition
(%)
Zug
festig
keitften
train
firm
speed
Nr.Test-
No.
Streck
grenzesheep
Stretch
border
nun·kp /
well·
mm1 kp /
mm 1
45 mm dick, Zugfestig80 kp / mm * ....
45 mm thick, tensile strength
38 mm dick, Zugfestig60 kp / mm 1
38 mm thick, tensile strength
38 mm dick, Zugfestigspeed 50 kp / mm 2 ....
38 mm thick, tensile strength
45 mm dick, Zugfestig60 kp / mm *
45 mm thick, tensile strength
40 mm dick, Zugfestig60 kp / mm *
40 mm thick, tensile strength
50 mm dick, Zugfestigspeed 70 kp / mm *
50 mm thick, tensile strength
35 mm dick, Zugfestig80 kp / mm *
35 mm thick, tensile strength
35 nun dick, Zugfestigspeed 70 kp / mm *
35 now thick, tensile strength
1212th
Elektroden drahtElectrode wire
Test-Nr.Test no.
A B C DA B C D
2,4,5,8 6,7,9,102,4,5,8 6,7,9,10
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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