EP3559292A1 - Method for producing nickel alloys with optimized strip weldability - Google Patents
Method for producing nickel alloys with optimized strip weldabilityInfo
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- EP3559292A1 EP3559292A1 EP17818038.6A EP17818038A EP3559292A1 EP 3559292 A1 EP3559292 A1 EP 3559292A1 EP 17818038 A EP17818038 A EP 17818038A EP 3559292 A1 EP3559292 A1 EP 3559292A1
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Definitions
- EP 0 991 788 B1 discloses a high-nickel-chromium-molybdenum alloy
- the block is subjected to at least one cold and / or hot forming cycle until strip material of predeterminable material thickness is present, the band material is divided into band strips in defined lengths / widths.
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Abstract
The invention relates to methods for producing nickel alloys having optimized strip weldability (TIG without additive) from an alloy having the following composition (in wt%): C max. 0.05% Co max. 2.5% Ni remainder, in particular > 35 - 75.5% Mn max. 1.0% Si max. 0.5% Mo > 2 - 23% P max. 0.2% S max. 0.05% N until 0.2% Cu ≤ 1.0% Fe > 0 - ≤ 7.0% Ti > 0 - < 2.5% AI > 0 - 0.5% Cr > 14 - < 25% V max. 0.5% W to 3.5% Mg to 0.2% Ca to 0.02%, wherein the alloy is open-melted and cast into blocks, the blocks are subjected to at least one heat treatment as required, the blocks are then remelted at least once by ESR, the remelted block thus obtained is subjected to at least one heat treatment as required, the block is subjected to at least one cold and/or hot reshaping operation until strip material of predeterminable material thickness is produced, and the strip material is divided into defined lengths/widths to form strips.
Description
Verfahren zur Herstellung von Nickel-Legierungen mit optimierter Band- Schweißbarkeit Method of making nickel alloys with optimized tape weldability
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Nickel-Legierungen mit optimierter Band-Schweißbarkeit, insbesondere WIG ohne Zusatz. The invention relates to a process for the production of nickel alloys with optimized strip weldability, in particular TIG without additive.
Die EP 0 991 788 B1 offenbart eine Nickel-Chrom-Molybdän-Legierung mit hoherEP 0 991 788 B1 discloses a high-nickel-chromium-molybdenum alloy
Korrosionsbeständigkeit gegenüber oxidierenden und reduzierenden Medien, bestehend aus folgender Zusammensetzung (in Masse-%): Corrosion resistance to oxidizing and reducing media, consisting of the following composition (in% by mass):
Cr 20,0 - 23,0 % Cr 20.0 - 23.0%
Mo 18,5 - 21 ,0 % Mo 18.5 - 21, 0%
Fe max. 1 ,5 % Fe max. 1, 5%
Mn max 0,5 % Mn max 0.5%
Si max. 0,10 % Si max. 0.10%
Co max. 0,3 % Co max. 0.3%
W max. 0,3 % W max. 0.3%
Cu max. 0,3 % Cu max. 0.3%
AI 0,1 - 0,3 % AI 0.1 - 0.3%
Mg 0,001 - 0,15 % Mg 0.001 - 0.15%
Ca 0,001 - 0,010 % Ca 0.001 - 0.010%
C max. 0,01 % C max. 0.01%
N 0,05 - 0,15 % N 0.05 - 0.15%
V 0,1 - 0,3 % V 0.1 - 0.3%
Rest Ni und weitere erschmelzungsbedingte Verunreinigungen. Balance Ni and other contaminants due to melting.
Diese Legierung kann für Bauteile in Chemieanlagen verwendet werden. This alloy can be used for components in chemical plants.
Ziel des Erfindungsgegenstandes ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Nickel- Legierungen bereitzustellen, die eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Schweißbarkeit aufweist.
Dieses Ziel wird erreicht durch ein Verfahren zur Herstellung von Nickellegierungen mit optimierter Band-Schweißbarkeit (WIG ohne Zusatz) aus einer Legierung folgender Zusammensetzung (in Gew.-%): The object of the subject invention is to provide a method for the production of nickel alloys, which has a relation to the prior art improved weldability. This object is achieved by a process for producing nickel alloys with optimized strip weldability (TIG without additive) from an alloy of the following composition (in% by weight):
C max. 0,05 % C max. 0.05%
Co max. 2,5 % Co max. 2.5%
Ni Rest, insbesondere > 35 - 75,5 % Ni remainder, in particular> 35 - 75.5%
Mn max. 1 ,0 % Mn max. 1, 0%
Si max. 0,5 % Si max. 0.5%
Mo > 2 - 23 % Mo> 2 - 23%
P max. 0,2 % P max. 0.2%
S max. 0,05 % S max. 0.05%
N bis 0,2 N to 0.2
Cu < 1 ,0 % Cu <1, 0%
Fe > 0 - < 7,0 % Fe> 0 - <7.0%
Ti > 0 - < 2,5 % Ti> 0 - <2.5%
AI > 0 - 0,5 % AI> 0 - 0.5%
Cr > 14 - < 25 % Cr> 14 - <25%
V max. 0,5 % V max. 0.5%
W bis 3,5 % W up to 3.5%
Mg bis 0,2% Mg up to 0.2%
Ca bis 0,02 % Ca up to 0.02%
indem die Legierung offen erschmolzen und zu Blöcken abgegossen wird, die Blöcke bedarfsweise mindestens einer Wärmebehandlung unterzogen werden, by melting the alloy open and pouring it into blocks, the blocks are subjected to at least one heat treatment as needed,
die Blöcke anschließend durch ESU mindestens einmal umgeschmolzen werden, the blocks are then remelted by ESU at least once,
der so erhaltene umgeschmolzene Block bedarfsweise mindestens einer Wärmebehandlung unterzogen wird, the remelted block thus obtained is subjected, if necessary, to at least one heat treatment,
der Block mindestens einem Kalt- und/oder Warmumformgang unterzogen wird, bis Bandmaterial vorgebbarer Materialstärke vorliegt,
das Bandmaterial in definierten Längen/Breiten zu Bandstreifen aufgeteilt wird. the block is subjected to at least one cold and / or hot forming cycle until strip material of predeterminable material thickness is present, the band material is divided into band strips in defined lengths / widths.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den zugehörigen Unteransprüchen zu entnehmen. Advantageous developments of the method according to the invention can be found in the associated subclaims.
Gegenüber Anspruch 1 kann die Legierung auch folgende Zusammensetzung (in Gew.-%) aufweisen: Compared to claim 1, the alloy may also have the following composition (in% by weight):
C max. 0,025 % C max. 0.025%
Co max. 2,5 % Co max. 2.5%
Ni Rest, insbesondere > 35 - < 75 % Ni remainder, in particular> 35 - <75%
Mn 0,01 bis max. 1 ,0 % Mn 0.01 to max. 1, 0%
Si 0,01 bis max. 0,5 % Si 0.01 to max. 0.5%
Mo 2,5 - < 23 % Mo 2.5 - <23%
P max. 0,1 % P max. 0.1%
S max. 0,02 % S max. 0.02%
Cu 0,01 bis < 1 ,0 % Cu 0.01 to <1, 0%
Fe > 0 - < 7,0 % % Fe> 0 - <7.0%%
Ti > 0 - 1 ,5 % Ti> 0 - 1, 5%
AI > 0 - 0,4 % AI> 0 - 0.4%
Cr 14,5 - < 25 % Cr 14.5 - <25%
V max. 0,35 % V max. 0.35%
W bis 3,5 % W up to 3.5%
Mg bis 0,05 % Mg up to 0.05%
Ca bis 0,02 % Ca up to 0.02%
Bevorzugt soll der Erfindungsgegenstand auf Legierungen, wie Alloy 59, Alloy 2120, Alloy C-22 sowie Alloy C4 anwendbar sein. Preferably, the subject invention should be applicable to alloys such as Alloy 59, Alloy 2120, Alloy C-22 and Alloy C4.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich bevorzugt zur Herstellung von längsnahtgeschweißten Rohren einsetzen, wobei die Längsnahtschweißung
vorteilhafterweise auf Basis eines Schmelzschweißverfahrens, insbesondere des WIG-Schweißverfahrens ohne Zusatz, erfolgt. The inventive method can preferably be used for the production of longitudinally welded pipes, wherein the longitudinal seam welding advantageously on the basis of a fusion welding process, in particular the TIG welding process without addition, takes place.
Die WIG-Schweißbarkeit von Nickelwerkstoffen konnte hierbei ohne die Verwendung von Zusatzwerkstoffen als Bandmaterial in dem Dickenbereich zwischen 0,5 mm und 3,5 mm alleine durch das Umschmelzen des Werkstoffs mittels „ESU-Verfahren" signifikant verbessert werden. Das bislang den Schweißprozess limitierende „Aufschwemmen" von oxidischen Bestandteilen im Schmelzbad (vornehmlich von Mg-, Ca-, AI-Oxiden) aus dem Desoxidationsprozess bzw. der Ofenwandung kann hierdurch wirksam unterdrückt werden, und das sogenannte Schweißprozessfenster (Einstellbereiche für Schweißstrom, Schweißspannung, Schweißgeschwindigkeit) deutlich vergrößert werden. The TIG weldability of nickel materials could be significantly improved without the use of additional materials as strip material in the thickness range between 0.5 mm and 3.5 mm solely by the remelting of the material by means of "ESU process". Flooding "of oxide constituents in the molten bath (mainly of Mg, Ca, Al oxides) from the deoxidation process or the furnace wall can thereby be effectively suppressed, and the so-called welding process window (adjustment ranges for welding current, welding voltage, welding speed) can be significantly increased.
Diese technischen Vorteile sind insofern unerwartet, als dass durch das ESU Umschmelzen die ursprüngliche chemische Zusammensetzung des Werkstoffes aus dem Blockguss auch hinsichtlich der für die Warmformgebung wichtigen Elemente, wie Mg, Ca, AI, Ti, keine nennenswerte Änderung erfährt. Es ist bekannt, dass das ESU Umschmelzen zu einer Homogenisierung des Werkstoffes und somit zu einer Verbesserung, zum Beispiel der Warmformgebung, führt. Es ist zwar auch bekannt, dass sich durch Anwendung des ESU Verfahrens das Einschlussinventar eines Werkstoffs verändert. Jedoch ist die positive Wirkung des ESU-Umschmelzens auf die WIG-Schweißbarkeit einer Nickellegierung als Bandmaterial überraschend und bislang nicht belegt.
These technical advantages are unexpected in that, as a result of the ESC remelting, the original chemical composition of the material from the block casting also undergoes no appreciable change, even with regard to the elements that are important for hot forming, such as Mg, Ca, Al, Ti. It is known that the remelting of the ESC leads to a homogenization of the material and thus to an improvement, for example the hot forming. Although it is also known that by applying the ESU method, the inclusion inventory of a material changes. However, the positive effect of ESR remelting on the TIG weldability of a nickel alloy as a strip material is surprising and not yet proven.
Tabelle 1 zeigt die allgemeine chemische Zusammensetzung der Werkstoffe Alloy 59, Alloy 2120,C4 sowie C-22:Table 1 shows the general chemical composition of the materials Alloy 59, Alloy 2120, C4 and C-22:
Anhand eines Beispiels wird der Erfindungsgegenstand wie folgt verdeutlicht:
By way of example, the subject matter of the invention is clarified as follows:
In Tabelle 2 ist eine Charge (317889) der in Tabelle 1 allgemein angegebenen Legierung Alloy 59 angegeben: Table 2 shows a charge (317,889) of the alloy Alloy 59 generally indicated in Table 1:
Tabelle 2 Table 2
Diese Legierung wurde offen erschmolzen und zu Blöcken abgegossen. Diese Blöcke wurden anschließend durch ESU umgeschmolzen. Die so erhaltenen Blöcke wurden einer Wärmebehandlung im Temperaturbereich von 1 150°C bis 1200°C unterzogen und zu Brammen mit einer Kantenlänge von 180 mm x 765 mm warmgewalzt. Durch weitere Kalt- bzw. Warmumformungen wurde Bandmaterial der Dicke 1 ,650 mm erzeugt, das in Bandstreifen der Breite 77,0 mm aufgeteilt wurde. This alloy was melted open and poured into blocks. These blocks were then remelted by ESU. The blocks thus obtained were subjected to a heat treatment in the temperature range of 1 150 ° C to 1200 ° C and hot rolled into slabs with an edge length of 180 mm x 765 mm. By further cold or hot forming strip material of thickness 1, 650 mm was generated, which was divided into strips of tape 77.0 mm wide.
Das Bandmaterial wurde anschließend zu einem offenen Rohr umgeformt, wobei die einander gegenüberliegenden Stoßenden des offenen Rohrs durch Längsnahtschweißung zur Bildung eines geschlossenen Rohrs miteinander verbunden werden.
Als WIG-Schweißparameter zur Herstellung von Längsnahtgeschweißten Rohren wurden verwendet: U = 13V, I = 190A, Schutzgas = Rein-Argon 4.6, Schweißgeschwindigkeit = 1 ,2 m/min. The strip material was then formed into an open tube with the opposing butt ends of the open tube joined together by longitudinal seam welding to form a closed tube. As TIG welding parameters for the production of longitudinally welded pipes were used: U = 13V, I = 190A, inert gas = pure argon 4.6, welding speed = 1, 2 m / min.
Mit diesen Parametern konnten Längsnahtgeschweißte Rohre ohne das Auftreten von Oxid-Ablagerungen hergestellt werden. Hierdurch konnte die Fehler- und Ausschussrate nach dem Schweißen auf nahezu null reduziert werden. With these parameters, longitudinal seam welded pipes could be produced without the occurrence of oxide deposits. This allowed the error and reject rate after welding to be reduced to almost zero.
In der Skizze sind folgende Zustände dargestellt. The following states are shown in the sketch.
Werkstoffzustand i) Bandmaterial offen erschmolzen, jedoch ohne ESU- Umschmelzung: Material condition i) Band material open melted, but without ESU remelting:
1 . Bewegungsrichtung des zum Rohr geformten Bandes; 1 . Direction of movement of the tube-shaped band;
2. Stationärer WIG-Schweißbrenner, ohne Verwendung von Zusatzwerkstoff; 2. Stationary TIG welding torch, without the use of additional material;
3. Schmelzbad zur Erzeugung einer stoffschlüssigen Verbindung der Bandkanten; 3. molten bath for producing a cohesive connection of the band edges;
4. Schweißnaht; 4. weld;
5. Unerwünschte, periodische Oxid-Ablagerungen auf der Schweißnahtober- und/oder -Unterseite. 5. Unwanted, periodic oxide deposits on the weld seam top and / or bottom.
Werkstoffzustand ii) Bandmaterial mit ESU-Umschmelzen: Material condition ii) Band material with ESR remelting:
1 . Bewegungsrichtung des zum Rohr geformten Bandes; 1 . Direction of movement of the tube-shaped band;
2. Stationärer WIG-Schweißbrenner, ohne Verwendung von Zusatzstoff; 2. Stationary TIG welding torch, without the use of additive;
3. Schmelzbad zur Erzeugung einer stoffschlüssigen Verbindung der Bandkanten; 3. molten bath for producing a cohesive connection of the band edges;
4. Schweißnaht.
4. weld.
Claims
1 . Verfahren zur Herstellung von Nickellegierungen mit optimierter Band- Schweißbarkeit (WIG ohne Zusatz) aus einer Legierung folgender Zusammensetzung (in Gew.-%): 1 . Method for producing nickel alloys with optimized strip weldability (TIG without additive) from an alloy of the following composition (in% by weight):
C max. 0,05 % C max. 0.05%
Co max. 2,5 % Co max. 2.5%
Ni Rest, insbesondere > 35 - 75,5 % Ni remainder, in particular> 35 - 75.5%
Mn max. 1 ,0 % Mn max. 1, 0%
Si max. 0,5 % Si max. 0.5%
Mo > 2 - 23 % Mo> 2 - 23%
P max. 0,2 % P max. 0.2%
S max. 0,05 % S max. 0.05%
N bis 0,2 % N up to 0.2%
Cu < 1 ,0 % Cu <1, 0%
Fe > 0 - < 7,0 % Fe> 0 - <7.0%
Ti > 0 - < 2,5 % Ti> 0 - <2.5%
AI > 0 - 0,5 % AI> 0 - 0.5%
Cr > 14 - < 25 % Cr> 14 - <25%
V max. 0,5 % V max. 0.5%
W bis 3,5 % W up to 3.5%
Mg bis 0,2 % Mg up to 0.2%
Ca bis 0,02 % Ca up to 0.02%
indem die Legierung offen erschmolzen und zu Blöcken abgegossen wird, by melting the alloy open and pouring it into blocks,
die Blöcke bedarfsweise mindestens einer Wärmebehandlung unterzogen werden , the blocks are subjected to at least one heat treatment as needed,
die Blöcke anschließend durch ESU mindestens einmal umgeschmolzen werden, the blocks are then remelted by ESU at least once,
der so erhaltene umgeschmolzene Block bedarfsweise mindestens einer Wärmebehandlung unterzogen wird,
der Block mindestens einem Kalt- und/oder Warmumformgang unterzogen wird, bis Bandmaterial vorgebbarer Materialstärke vorliegt, the remelted block thus obtained is subjected, if necessary, to at least one heat treatment, the block is subjected to at least one cold and / or hot forming cycle until strip material of predeterminable material thickness is present,
das Bandmaterial in definierten Längen/Breiten zu Bandstreifen aufgeteilt wird. the band material is divided into band strips in defined lengths / widths.
2. Verfahren zur Herstellung von Nickellegierungen mit optimierter Band- Schweißbarkeit (WIG ohne Zusatz) nach Anspruch 1 aus einer Legierung folgender Zusammensetzung (in Gew.-%): 2. A process for the production of nickel alloys with optimized tape weldability (TIG without additive) according to claim 1 of an alloy of the following composition (in wt .-%):
C max. 0,025 % C max. 0.025%
Co max. 2,5 % Co max. 2.5%
Ni Rest, insbesondere > 35 - < 75 % Ni remainder, in particular> 35 - <75%
Mn 0,01 bis max. 1 ,0 % Mn 0.01 to max. 1, 0%
Si 0,01 bis max. 0,5 % Si 0.01 to max. 0.5%
Mo 2,5 - < 23 % Mo 2.5 - <23%
P max. 0,1 % P max. 0.1%
S max. 0,02 % S max. 0.02%
N bis 0,2 % N up to 0.2%
Cu 0,01 bis max. 1 ,0 % Cu 0.01 to max. 1, 0%
Fe > 0 - < 7 % Fe> 0 - <7%
Ti > 0 - 1 ,5 % Ti> 0 - 1, 5%
AI > 0 - 0,4 % AI> 0 - 0.4%
Cr 14,5 - < 25 % Cr 14.5 - <25%
V max. 0,35 % V max. 0.35%
W bis 3,5 % W up to 3.5%
Mg bis 0,1 % Mg up to 0.1%
Ca bis 0,02 % Ca up to 0.02%
indem die Legierung offen erschmolzen und zu Blöcken abgegossen wird, by melting the alloy open and pouring it into blocks,
die Blöcke bedarfsweise mindestens einer Wärmbehandlung unterzogen werden,
die Blöcke anschließend durch ESU mindestens einmal umgeschmolzen werden, the blocks are subjected to at least one heat treatment as needed, the blocks are then remelted by ESU at least once,
der so erhaltene umgeschmolzene Block bedarfsweis mindestens einer Wärmebehandlung unterzogen wird, subjecting the remelted block thus obtained to at least one heat treatment as required,
der Block mindestens einem Kalt- und/oder Warmumformgang unterzogen wird, bis Bandmaterial vorgebbarer Materialstärke vorliegt, the block is subjected to at least one cold and / or hot forming cycle until strip material of predeterminable material thickness is present,
das Bandmaterial in definierten Längen/Breiten zu Bandstreifen abgeteilt wird. the strip material is divided into defined lengths / widths to strip strip.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei als Werkstoff Alloy 59 eingesetzt wird. 3. The method according to claim 1 or 2, wherein the material used is Alloy 59.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei als Werkstoff Alloy 825 eingesetzt wird. 4. The method according to claim 1 or 2, wherein Alloy 825 is used as the material.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei als Werkstoff C-22 eingesetzt wird. 5. The method according to claim 1 or 2, wherein the material used is C-22.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei als Werkstoff C4 eingesetzt wird. 6. The method according to claim 1 or 2, wherein is used as the material C4.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, 7. The method according to any one of claims 1 to 6,
indem die Legierung offen erschmolzen und zu Blöcken abgegossen wird, by melting the alloy open and pouring it into blocks,
die Blöcke bedarfsweise mindestens einer Wärmebehandlung unterzogen werden , the blocks are subjected to at least one heat treatment as needed,
die Blöcke anschließend durch ESU mindestens einmal umgeschmolzen werden, the blocks are then remelted by ESU at least once,
der so erhaltene umgeschmolzene Block bedarfsweise mindestens einer Wärmebehandlung unterzogen wird,
der Block mindestens einem Kalt- und/oder Warmumformgang unterzogen wird, bis Bandmaterial vorgebbarer Materialstärke vorliegt, the remelted block thus obtained is subjected, if necessary, to at least one heat treatment, the block is subjected to at least one cold and / or hot forming cycle until strip material of predeterminable material thickness is present,
das Bandmaterial in definierten Längen/Breiten zu Bandstreifen aufgeteilt wird, dividing the strip material into strip strips in defined lengths / widths,
die Bandstreifen zu einem offenen Rohr umgeformt werden, die einander gegenüberliegenden Stoßenden des offenen Rohrs durch Längsnahtschweißen zur Bildung eines geschlossenen Rohrs miteinander verbunden werden. the strip strips are formed into an open tube, the opposite butt ends of the open tube are joined together by longitudinal seam welding to form a closed tube.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsnahtschweißung des offenen Rohrs auf Basis eines Schmelzschweißverfahrens, insbesondere des WIG-Schweißverfahrens ohne Zusatz, erfolgt.
8. The method according to claim 7, characterized in that the longitudinal seam welding of the open tube on the basis of a fusion welding process, in particular the TIG welding process without addition, takes place.
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