FI100340B - Teräs, jolla on parannettu hitsattavuus - Google Patents

Description

100340

Teräs, jolla on parannettu hitsattavuus Tämä keksintö koskee rakenneterästä, jolla on parannettu hitsattavuus.

5 Teräksen käyttö ankarissa olosuhteissa, kuten sel laisten terästen käyttö, jotka on tarkoitettu napaseutuso-vellutuksiin ja joita käytetään esim. laivoissa, LNG-tankkereissa tai jäänmurtajissa, jotka purjehtivat Pohjanmerellä tai Jäämerellä ja öljynporauslautoissa tai sellais-10 ten terästen käyttö, joita käytetään nestekaasun varasto-säiliöinä, vaatii, että noudatetaan hyvin tiukkoja spesifikaatioita.

Lujuusominaisuuksiensa lisäksi hitsattuihin rakenteisiin tarkoitettujen teräslaatujen on täytettävä alhai-15 sen lämpötilan haurasmurtumalujuuden korkea taso tämän lämpötilan ollessa rakenteen jännitysolosuhteiden ja käyttölämpötilan funktio.

On tunnettua käyttää terästä, josta käytetään merkintää 375 EMZ eurooppalaisessa luokituksessa ja jonka 20 painokoostumus on seuraava: - 0,11 % hiiltä, - 1,45 % mangaania, - 0,45 % nikkeliä, - 0,40 % piitä, ' 25 - 0,05 % niobia, - 0,05 % typpeä, loppuosan ollessa rautaa.

Tällaisen teräksen takaamat mekaaniset ominaisuudet 50 mm paksulle levylle ovat seuraavat: myötöraja Re min = 340 MPa 30 murtolujuus Rm min = 460 MPa ;· venymä (5,65 / S) A = 20% sitkeys -40 °C:ssa Kv = 50 J (minimiarvo) CTOD -10 °C:ssa = 0,25 mm CTOD (murtumakärjen aukon siirtymä) vastaa standar-35 dimurtumakoetta (standardi BS 5762).

2 100340

Kuvio 1 esittää 28 joulen sitkeysenergian siirtymä-lämpötilaa jäähdytysajan funktiona 700 °C:sta 300 °C:seen 355 EMZ -tyypin teräksellä.

Havaitaan, että jotta murtumaenergiaksi saataisiin 5 yli 28 J - 40 °C:ssa, on välttämätöntä hitsata alle 50 sekunnin jäähdytysnopeudella 700 °C:sta 300 °C:seen. Tämän vuoksi on olennaista hitsata hitaasti, mikä merkitsee, että on välttämätöntä suorittaa useita hitsauskertoja pienellä hitsausenergialla.

10 Tällaisen teräksen alhaisen lämpötilan murtumiskes- tävyys voidaan arvioida kuviossa 2 esitetystä kovuus-j äähdytyskriteerikäyrästä.

Havaitaan, että kun kyseessä on käsihitsaus elektrodilla, joka vastaa noin 10 sekunnin jäähdytysaikaa 15 700 °C:sta 300 °C:seen, Vickers-kovuus on yli 350 HV5. Tämä selitetään sillä, etä rakenteessa on 80 - 100 % marten-siittia.

Koska martensiitti on herkkä vedylle, tällaisella hitsillä on huono alhaisen lämpötilan murtumiskesto.

20 Tämän seurauksena tällaisella 355 EMZ -tyypin tun netulla teräksellä on alhainen sitkeys suurilla hitsaus-energioilla ja se vaatii esikuumennuksen ennen hitsausta alhaisen lämpötilan murtumisen estämiseksi.

Tämän keksinnön tavoitteena on teräs, jolla on pa-25 rannettu hitsattavuus ja hyvä sitkeys korkeilla hitsaus-energioilla ja joka ei vaadi esikuumennusta ennen hitsausta.

Tämän keksinnön tavoitteena on teräs, jolla on parannettu hitsattavuus ja jolle on tunnusomaista, että pai-30 nokoostumus on seuraava: - 0,07 - 0,11 % hiiltä, - 1,40 - 1,70 % mangaania, - 0,20 - 0,55 % nikkeliä, - 0 - 0,30 % kuparia, 35 - 0 - 0,02 % niobia, 100340 3 - 0,005 - 0,020 % titaania, - 0,002 - 0,006 % typpeä, - 0 - 0,15 % piitä, loppuosan ollessa rautaa.

Edullisesti sen teräksen painokoostumus, jolla on 5 parannettu hitsattavuus tämän keksinnön mukaisesti, on seuraava: - 0,08 % hiiltä, - 1,50 % mangaania, - 0,45 % nikkeliä, 10 - 0,20 % kuparia, - 0,01 % titaania, - 0,004 % typpeä, - 0,09 % piitä, loppuosan ollessa rautaa.

Tällainen teräs voidaan saada esimerkiksi: 15 - kuumentamalla matalassa lämpötilassa ferriitti- austeniitti AC3-muutoslämpötilan ja 1 100 °C:n välillä, - valssaamalla välillä 850 - 720 °C, - äkkijäähdyttämällä 750 °C:sta 450 °C:seen nopeu- 20 della 3-10 °C/s.

Muut ominaispiirteet ja edut käyvät ilmi seuraavas- ta kuvauksesta, joka on esitetty pelkästään esimerkin avulla viitaten oheisiin piirroksiin, joissa:

Kuvio 1 esittää 28 joulen (TK 28J) murtumisenergian 25 siirtymälämpötilan vaihtelua hitsin jäähdytysnopeuden funktiona tavallisella 355 EMZ -teräksellä ja teräksellä, jolla on parannettu hitsattavuus tämän keksinnön mukaisesti.

Kuvio 2 esittää kovuus-jäähdytyskriteerikäyrää ta-30 valliselle 355 EMZ -teräkselle ja teräkselle, jolla on parannettu hitsattavuus tämän keksinnön mukaisesti.

Kuvio 3 esittää piipitoisuuden vaikutusta toisaalta siirtymälämpötilaan 28 joulen murtumisenergialla (TK 28J) ja toisaalta säilyneen austeniitin (?fr) tilavuusjakeeseen.

4 100340

Kuvio 4 esittää säilyneen austeniitin (^r) tilavuus jakeen vaihtelua teräksen jäähdytyskriteerin ja piipitoisuuden funktiona.

Kun verrataan siirtymälämpötilan käyrää 28 joulen 5 murtumisenergialla jäähdytysnopeuden funktiona tavallisen 355 EMZ -teräksen hitsillä sellaisen teräksen käyrään, jolla on parannettu hitsattavuus tämän keksinnön mukaisesti (kuvio 1), havaitaan, että riippumatta hitsausenergias-ta, toisin sanoen riippumatta hitsin jäähdytysnopeudesta 10 tämän keksinnön mukaisen teräksen sitkeys on aina taattu -60 °C:seen asti.

Tällaisella teräksellä on tämän vuoksi hyvä sitkeys suurellakin hitsausenergialla.

Kuviossa 2 esitetty kovuus-jäähdytyskriteerikäyrä 15 osoittaa, että teräksellä, jolla on parannettu hitsattavuus, on pienempi kovuus kuin tavallisella 355 EMZ -teräksellä.

Itse asiassa Vickers-kovuus sen vyöhykkeen jäähdytyksellä 10 sekunnissa, johon lämpö 700 °C:sta 300 °C:seen 20 vaikuttaa, on vain 280 HV5 verrattuna vähintään arvoon 350 HV5 tavallisella teräksellä.

Teräksessä, jolla on parannettu hitsattavuus tämän keksinnön mukaisesti, on hyvin vähän martensiittia, alle 20 %.

25 Sitkeys alhaisissa lämpötiloissa paranee tämän vuoksi suuresti eikä tällainen teräs vaadi esikuumennusta ennen hitsausta.

Teräs, jolla on parannettu hitsattavuus tämän keksinnön mukaisesti, tekee mahdolliseksi taata seuraavat me-30 kaaniset ominaisuudet 50 mm paksulla levyllä: myötöraja Re min * 325 MPa murvolujuus Rm min = 460 MPa venymä (5,65 /S) A = 22 %

sitkeys -60 °C:ssa KV = 80 J

35 CTOD -50 °C: ssa = 0,10 mm.

100340 5 Tällainen teräs tekee tämän vuoksi mahdolliseksi joko taata samat ominaisuudet kuin tavallinen 355 EMZ -teräs, mutta hitsauksen suuremmilla hitsausenergioilla, tai säilyttäen sama hitsausenergia taata mekaaniset lu-5 juusominaisuudet alemmissa käyttölämpötiloissa, mikä mah dollistaa sovellutukset ankarammissa olosuhteissa.

Kuten kuviosta 3 voidaan nähdä, piipitoisuudella on vaikutusta siirtymälämpötilan 28 joulen murtumisenergialla (TK 28J) ja tämän vuoksi sen vyöhykkeen lujuuteen, johon 10 lämpö on vaikuttanut.

Itse asiassa havaitaan, että 0,05 %:n piipitoisuudella siirtymälämpötila 28 joulen murtumisenergialla on luokkaa -70 °C. Sitä vastoin 0,5 %:n piipitoisuudella tämä lämpötila, jonka yläpuolella murtumiseen tarvittava vähin-15 tään 28 joulen energia taataan, on vain -50 °C.

Kuvioista 3 ja 4 havaitaan myös, että säilynyt aus-teniittijae vyöhykkeessä, johon lämpö on vaikuttanut, on teräksen piipitoisuuden funktio. Tämä ilmiö liittyy suotuisaan hajoamiseen austeniitista ferriitiksi ja karbi-20 deiksi jäähdytyksen aikana hitsauksen jälkeen.

Näin ollen kuviosta 4 havaitaan, että 0,05 %:n piipitoisuudella säilynyt austeniittitaso suurilla hitsaus-energioilla on suunnilleen 1 %, kun taas se on 5 % samoilla energioilla, kun piipitoisuus on 0,5 %.

25 Tästä johtuen hitsatun sauman lujuuden parannus saa alkunsa säilyneen austeniitin tilavuusjakeen pienenemisestä, mikä taataan teräksen piipitoisuuden pienennyksellä.

Teräs, jolla on parannettu hitsattavuus, voidaan saada esimerkiksi valusankovalulla, jatkuvavalulla, uuni-30 prosessoinnilla, prosessoinnilla happiteräslaitoksessa tai alumiinisammutuksella.

Seuraava kuvaus koskee prosessiesimerkkiä, jolla saadaan 50 mm:n paksuisia levyjä tämän keksinnön mukaisesta teräksestä.

6 100340

Teräs, jolla on parannettu hitsattavuus tämän keksinnön mukaisesti, saadaan tunnetun tyyppisellä jatkuva-valulla samalla, kun suoritetaan tarvittavat varotoimenpiteet erkanemisen hillitsemiseksi.

5 Valun jälkeen teräkselle suoritetaan alhaisen läm pötilan kuumennus ferriitti-austeniitti-AC3-muutoslämpöti-lan ja 1100 °C:n välillä, mitä seuraa valssaus.

Lämpötila valssauksen päätyttyä on välillä 850 - 720 °C.

10 Teräkselle suoritetaan sitten äkkijäähdytys vals sauksen loppulämpötilasta 450 °C:seen nopeudella 3 -10 °C/s.

Teräs, jolla on parannettu hitsattavuus ja jota on käytetty kuvioissa 1 ja 2 esitettyjen käyrien aikansaami-15 seen, on teräs, jonka koostumus on esitetty edullisena keksintökuvauksessa ja joka on saatu seuraavan prosessin mukaisesti: - homogeeninen kuumennus 950 °C:ssa 3 tuntia - valssaus lämpötilavälillä 760 - 740 °C, 20 - jäähdytys 550 °C:seen nopeudella 6 °C/s.

Claims (4)

100340

1. Teräs, jolla on parannettu hitsattavuus, tunnettu siitä, että sen painokoostumus on seuraava: 5 0,07 - 0,11 * hiiltä, 1,40 - 1,70 % mangaania 0,20 - 0,55 % nikkeliä, 0 - 0,30 % kuparia, 0 - 0,02 % niobia, 10 0,005 - 0,020 % titaania, 0,002 - 0,006 % typpeä, 0 - 0,15 % piitä, loppuosan ollessa rautaa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen teräs, t u n -15 n e t t u siitä, että sen painokoostumus on seuraava: 0,08 % hiiltä, 1,50 % mangaania, 0,45 % nikkeliä, 0,20 % kuparia 20 0,01 % titaania, 0,004 % typpeä, 0,09 % piitä, loppuosan ollessa rautaa.

3. Menetelmä jonkin edellä olevan patenttivaati-25 muksen mukaisen teräksen saamiseksi, tunnettu siitä, että - suoritetaan alhaisen lämpötilan kuumennus ferriitti-austeniitti-AC3-muutoslämpötilan ja 1100 °C:n välillä, - suoritetaan valssaus lämpötilavälillä 850 °C - 720 °C, 30. suoritetaan äkkijäähdytys 750 °C:sta 450 °C:seen nopeu- * della 3-10 °C/s.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että: - suoritetaan kuumennus 950 °C:ssa 3 tuntia, 35. suoritetaan valssaus lämpötilavälillä 760 - 740 °C, - suoritetaan jäähdytys 550 °C:seen nopeudella 6 °C/s. 100340