DE2114399A1

DE2114399A1 - Welding high-temp structural steels - with intermediate stress relieving after each weld run

Info

Publication number: DE2114399A1
Application number: DE19712114399
Authority: DE
Inventors: Hans-P. Dr.-Ing. 4000 Düsseldorf; Florin Clemens Dr.-Ing. 4018 Langenfeld; Hammerstein Peter Dipl.-Ing. 4010 Hilden Hofmann
Original assignee: Reisholz Stahl & Roehrenwerk
Current assignee: Reisholz Stahl & Roehrenwerk
Priority date: 1971-03-25
Filing date: 1971-03-25
Publication date: 1972-09-28

Abstract

Intermediate stress relieving of individual weld runs is carried out by a second non-consumable W electrode arranged some distance behind the welding electrode. The metal is heated to at least the Ac1 point so that recrystallisation, to produce a fine grain size, takes place, and stress-relief cracking, which can take place in Mo-V steels if the complete weld is stress relieved, is avoided.

Description

Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften und des Gefüges in einer durch Schmelzschweißen beeinflusten Zone Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Verbesserung aer Elgexlschaften und des Gefüges in einer durch Schmelzschwelßen, beispielsweise E-Hand-, MIC-, MIG- oder Unterpulverschweißen (UP-Draht-, UP-Bandschwelßen), sowle durch Schpeißplattieren mit den vorstehenden Verfahren beeinflu # ten Zone.Process for improving the properties and the structure in one Zone influenced by fusion welding The invention relates to a method to improve the Elgexlschaften and the structure in one by fusion welding, For example MMA, MIC, MIG or submerged arc welding (SAW wire, SAW strip welding), as well as zone affected by shit plating with the above methods.

Beim Schmelzschneißen und Schweißplattieron von Stählen, insbesondere von um andelbaren Stählen tritt eine uneunstige Beeinflussung des Grundwerkstoffes in den Zonen auf, die durch die Schweißkärme eine Gefügeum@andlung erfahren. Besonders bei legierten Stählen ird durch die hohe Er@ärmung der oberflächennahen Bereiche ein Lösungszustand erreicht, der vom ursprünglichen Zustand des vergüteten Grund erkstoffes stard abwelchen kann. Allgemein ist damit eine Orobkornbildung verbunden. Aufgrund des starken Temperaturgradienten zwischen Schmelzzone und unbeeinflußtem Grundwerkstoff sowie der starken Uärmeableituag bei dickwandigen bauteilen, erfolgt die Abkühlung der überhitzten Zone derart rasch, daß die Rüchumwandlung vorwiegend zu härteren Gefügestrukturen und danilt zu schlechteren Zähigkeitseigenschaften als bei der üblichen Wärmebehandlung des Grundwerkstoffes führt.In fusion cutting and weld cladding of steels, in particular Convertible steels have an unfavorable influence on the base material in the zones that undergo a structural change due to the welding arms. Particularly With alloyed steels, the high temperature rise in the areas close to the surface a solution state has been reached that is different from the original state of the remunerated reason material standard can vary. In general, this is associated with the formation of orobkorn. Due to the strong temperature gradient between the melting zone and the unaffected Base material as well as the strong heat dissipation in thick-walled components the cooling of the overheated zone so rapidly that the Rüchumwandlung predominates to harder microstructures and then to poorer toughness properties than with the usual heat treatment of the base material.

Bekannt ist, daß zur Verminderung dieser Nachteile eine Anlaßglühung durchgeführt wird. In Ausnahmefällen kann auch eine erneute Vergütung zur Beseitigung dieser wärmebeeinflußten Zone durchgeführt werden. Im allgemeinen ist diese erneute Vergütung durch die Verschiedenartigkeit der verschweißten Werkstoffe bzw. des Schweißgutes und/oder der Bauteilgröße nicht durchführbar. Neben diesen vorherbeschriebenen negativen Eigenschaften der wärmebeeinflußten Zone ist bekannt, daß molybdan- und vanacinlegierte, warmfeste Baustähle bei der Anlaßglühung zur Rißbildung in diesem Bereich neigen (s. Murray, Brit. Weld. J., August 1967 Seite 447 ff).It is known that annealing is used to reduce these disadvantages is carried out. In exceptional cases, a renewed remuneration for the elimination this heat affected zone can be carried out. Generally this is renewed Compensation due to the diversity of the welded materials or the weld metal and / or the component size not feasible. In addition to these previously described negative Properties of the heat affected zone is known that molybdenum and vanacin alloyed, Heat-resistant structural steels tend to form cracks in this area during annealing (see Murray, Brit. Weld. J., August 1967, pp. 447 ff).

Die Untersuchungen von Murray lassen eine Hißbildung in grobkörnigen Gefügen, die identisch dem grobkörnigen Bereich der wärmobeeinflußten Zone sind, bei einer Anla3-glühung unter Spannungen erkennen. Die Ursache der Ribildung wird auf mangelnde Dehnfähigkeit in diesem Gefügebereich, bedingt durch Feinkarbidausscheidung, zurückgeführt.Murray's investigations show cracking in coarse grains Structures which are identical to the coarse-grained area of the heat-affected zone, detect during an annealing under stress. The cause of the rib formation becomes for a lack of elasticity in this structural area, due to fine carbide precipitation, returned.

Demnach und wie die Praxis gezeigt hat, ist die Gefahr der Rißbildung bei molybdän- und vanadinlegierten Stahlen dann besonders groß, wenn entweder durch die Bauteilgeometrie und/uder durch unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten zwischen Grundwerkstoff und Schweisgut wie z.B. be austenitischen Schweißplattierungen auf ferritischen derkstoffen beim Anlaßglühen höhere Spannungen in der Grobkornzone auftreten.Accordingly, and as practice has shown, there is a risk of cracking with molybdenum and vanadium alloyed steels then particularly large, if either through the component geometry and / uder through different expansion coefficients between Base material and weld metal such as be austenitic weld cladding ferritic materials higher stresses in the coarse grain zone during annealing appear.

Die Praxis hat gezeigt, daß die Uberlagerungsbereiche der Wärmeeinflußzonen zweier benachbarter Schweißraupen - insbesondere bei breitraupigen Schweißplattierungen, ie bei UP-Band- oder MIG-PendelUlattierungen - bevorzugt ritgerährdet sind.Practice has shown that the overlapping areas of the heat affected zones two neighboring weld beads - especially with wide bead weld claddings, ie with UP tape or MIG pendulum coatings - they are preferably at risk.

Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Verbesserung; der Eigenschaften und des Gefüges in der durch Schmelzschweißen beeinflußten Zone jeder Einzelraupe, mit dem vor dem Anlegen einer Nachbarraupe die nachteiligen Eigenschaften der Grobkornzone, auch ohne erneute Vergütung des gesamten Bauteiles, beseitigt werden.The object of the invention is a method for improvement; of properties and the structure in the zone of each individual bead affected by fusion welding, with which the disadvantageous properties of the coarse grain zone before the creation of a neighboring caterpillar, can also be eliminated without renewed remuneration of the entire component.

Zur Lösung disser Aufgaben sird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß nach Auftragen jeder einzelnen Schwei3-raupe und vor dem Anlegen der Nachbarraupe eine Umkristallisation der Grobkornzone durch ein an sich bekanntes Wiederera-ärmen auf Temperaturen mindestens oberhalb Aci erfolgt. Diese Erwärmung kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß man im entsprechenden Abstand von Schweißkopf einen woiteren Schweißkopf mit nichtabschmelzender Wolframelektrode nachführt, und einen Lichtbogen z@ischen dieser und dem vorheraurgetragenen Schwei@gut zündet. Die Energie des Lichtbe ens ist so zu bemessen, daß eine Umwandlung aer G@ kornzone erreicht t'ird. Hierbei kann sich eine teilweise Umwandlung der Grobkornzone schon als ausreichend erweisen. Die Umwandlung kann aber auch durch jedes andere, zur Oberflächenerrärmung gceigncte Verfahren bewirdt werden.To solve these problems, the invention proposes that after applying each individual weld bead and before creating the neighboring bead a recrystallization of the coarse grain zone by a known reheating takes place at temperatures at least above Aci. This heating can, for example be done by making a woiteren at the appropriate distance from the welding head Tracking welding head with non-consumable tungsten electrode and an electric arc This and the previously carried sweat ignites well. The energy of light be This is to be dimensioned in such a way that a transformation of the grain zone is achieved. Here A partial conversion of the coarse grain zone can prove to be sufficient. The transformation can, however, also be achieved by any other means of surface heating Procedure.

Als Beispiel zeigen dte Abbildungen 1 und 2 vergleichend Makro- und Mikrogefügeaufnahmen von wärmebeeinflußten Zonen unter austenitischen UP-Bandplattierungen.As an example, dte Figures 1 and 2 show comparative macro and Microphotographs of heat-affected zones under austenitic UP tape claddings.

Abb. 1 Austenitische Plattierung (schwarz) und Wärmeeinflußzone (grau) Abb. 1 a Ausschnitt aus der Grobkornzone Abb. 1 b Ausschnitt aus der Feinkernzone Abb. 1 c Ausschnitt aus dem unbeeinflußten Grundwerkstoff Abb. 2 Austenitische Plattierung (schwarz) und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren umkristallisierte Wärmeeinflußzone (grau) Abb. 2 a Ausschnitt aus der umkristallisierten Zone Abb. 2 b Ausschnitt aus der Feinkornzone Abb. 2 c Ausschnitt aus dem unbeeinflußten Grundwerkstoff Die besonderen Vorteile des erfindungsgemäßen Verrahrens liegen darin, daß während des Schweißprozesses die Wärmeeinflußzonen der einzelnen Schweißraupen sich nicht überlagern, und dadurch, ie vorher beschrieben, ungünstige Gefügezustände vermieden werden. In der Praxis hatten sich nämlich insbesondere bei austenitischen Schweiß.lattierungen auf molybdän- und/oder vanadinlegierten Stählen wehren der durch unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten beim Anlaßglühen auftretenden Spannungen die Bereiche der sich überlagernden Grobkornzone als besonders rißgefährdet erwiesen.Fig. 1 Austenitic cladding (black) and heat affected zone (gray) Fig. 1 a Section from the coarse grain zone Fig. 1 b Section from the fine grain zone Fig. 1 c Section from the unaffected base material Fig. 2 Austenitic cladding (black) and heat affected zone recrystallized by the process according to the invention (gray) Fig. 2 a Section from the recrystallized zone Fig. 2 b Section from the fine grain zone Fig. 2 c Section from the unaffected base material The special Advantages of the Verrahrens according to the invention are that during the welding process the heat affected zones of the individual weld beads do not overlap, and thus, As previously described, unfavorable structural conditions are avoided. In practice in particular in the case of austenitic welding coatings on molybdenum and / or vanadium-alloyed steels defend themselves through different expansion coefficients stresses occurring during annealing the areas of the superimposed coarse grain zone proved to be particularly prone to cracking.

Durch die erfindungsgemäße Behandlung wird die Wärmeeinflußzone jeaer Schweißraupe schon vor dem Anlegen der Nachbarraupe mehr oder weniger vollständig umkristallisiert und in einen unkritischen Gefügezustand versetzt, so daß es beim Schwei3en von benachbarten Raupen nicht zur Überlagerung zweier ungünstiger Grobkornzonen komnit. Im weiteren hat das erfindungsgemäße Verfahren über die Kornverfeinerung und Ausbildung eines günstigen Gefüge zustandes hinaus den Vorteil eines Zähigkeitsgewinns. Da allgemein in der Grobkornzone - trotz einer Anlaßglühung - aeutlich niedrigere Zähigkeiten als im benachbarten Grundwerkstoff bz!. im Schwei@gut ermittelt werden ist der vorhergenannte Vorteil von besonderer Bedeutung.As a result of the treatment according to the invention, the heat-affected zone becomes jitter Welding bead more or less completely before the neighboring bead is created recrystallized and put in an uncritical state of the structure, so that when Welding from neighboring Do not overlay two caterpillars unfavorable coarse grain zones komnit. In addition, the method according to the invention has beyond the grain refinement and formation of a favorable microstructure the advantage of a gain in toughness. As generally in the coarse grain zone - despite one Annealing - significantly lower toughness than in the neighboring base material bz !. can be determined well in welding, the aforementioned advantage is of particular importance Meaning.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e:

1. Process for improving the properties and the structure in a zone affected by fusion welding or weld cladding, characterized in that that after applying each weld bead and before applying the next weld bead a partial or complete recrystallization of the already reconverted Coarse grain zone by reheating, known per se, to temperatures above Aci takes place.

2. The method according to claim 1, characterized in that the heating is carried out by an energy source that tracks the actual welding head.

3. The method according to claims 2 and 3, characterized in that that a non-melting tungsten electrode is tracked as an energy source.

L e r s e i t e