FI78002C

FI78002C - Method and apparatus for arc or flame welding

Info

Publication number: FI78002C
Application number: FI852597A
Authority: FI
Inventors: Jarmo Selin
Original assignee: Waertsilae Oy Ab
Priority date: 1985-07-01
Filing date: 1985-07-01
Publication date: 1989-06-12
Also published as: FI852597L; FI852597A0; FI78002B

Description

7800278002

MENETELMÄ JA JÄRJESTELMÄ VALOKAARI- TAI LIEKKIHITSAUKSESSA FÖRFARANDE OCH ANORDNING VID LJUSBÄGS- ELLER FLAMSVETSNINGMETHOD AND SYSTEM FOR ARC OR FLAME WELDING FÖRFARANDE OCH ANORDNING VID LJUSBÄGS- ELLER FLAMSVETSNING

Keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaiseen menetelmään sekä järjestelmään tämän menetelmän 5 soveltamiseksi.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and to a system for applying this method 5.

Tunnettu ongelma hitsauksessa on vedyn sitoutuminen sellaisenaan tai jonakin yhdisteenä hitsausliitokseen, mikä haurastuttaa liitosta. Tämä epäkohta esiintyy erityisesti silloin, kun hitsaus suoritetaan olosuhteissa, jossa vetyä on runsaas-10 ti läsnä; esimerkiksi sateella, veden alla, hiilivetyliekis- sä jne. Ionisoitunut tai muutoin aktivoitu vety joutuu tällöin helposti sulan hitsausliitoksen sisään. Meressä tapahtuvassa vedenalaisessa valokaarihitsauksessa veden suolapitoisuus lisää vaikeuksia.A known problem in welding is the binding of hydrogen as such or as a compound to the weld joint, which makes the joint brittle. This disadvantage occurs especially when welding is performed under conditions in which hydrogen is abundant; for example, in rain, under water, in a hydrocarbon flame, etc. Ionized or otherwise activated hydrogen then easily enters the molten welded joint. In underwater arc welding at sea, the salinity of the water adds to the difficulty.

15 Keksinnön tarkoituksena on eliminoida vedyn aiheuttamat haitat estämällä vedyn joutuminen hitsausliitoksen sisään. Keksinnön tarkoitus saavutetaan patenttivaatimuksessa 1 esitetyllä menetelmällä ja patenttivaatimuksessa 6 esitetyllä järjestelmällä.The object of the invention is to eliminate the disadvantages caused by hydrogen by preventing hydrogen from entering the welding joint. The object of the invention is achieved by the method set out in claim 1 and the system set out in claim 6.

: 20 Ionisoitunut vety poistetaan hitsauksessa syntyvästä plasma- tai liekkivirrasta hitsauspuikkoon järjestetyllä aineella, joka mainitussa virrassa muodostaa hydriidejä tai hydriidiyhdisteitä.: 20 Ionized hydrogen is removed from the plasma or flame stream generated during welding by a substance arranged in a welding rod which forms hydrides or hydride compounds in said stream.

Hydriidimuodostus toteutetaan lämpötilassa -70eC...+1700°C 25 tai vedenalaisen valokaarihitsauksen tapauksessa lämpötilas sa +200°C.. .+1500°C. Hydriidimuodostus voidaan siis toteuttaa myös arktisissa olosuhteissa. Hydriidimuodostus on eksoterminen reaktio, siis runsaasti lämpöä luovuttava. Reaktion jatkuva ylläpitäminen on mahdollista hitsauskohdan välitöntä 30 ympäristöä jäähdyttämällä. Pakkasella voidaan hitsausliitok- 2 78002 seen saada aikaan luonnollinen jäähdytys. Ylimääräisen, eksotermisen lämmön poistaminen valokaarivirrasta voidaan toteuttaa poikittaisella jäähdytysvirralla, esimerkiksi ilma- tai vesijäähdytyksen avulla.Hydride formation is carried out at a temperature of -70 ° C to + 1700 ° C 25 or in the case of underwater arc welding at a temperature of + 200 ° C .. + 1500 ° C. Thus, hydride formation can also be carried out under arctic conditions. Hydride formation is an exothermic reaction, i.e. a large heat transfer. Continuous maintenance of the reaction is possible by cooling the immediate environment of the welding site. In the cold, natural cooling can be provided to the welded joints. The removal of excess, exothermic heat from the arc stream can be accomplished by a transverse cooling stream, for example, by air or water cooling.

5 Edullinen tapa vedenalaisessa hitsauksessa on hyödyntää veden ominaisuuksia. Esimerkiksi lähellä pohjaa hydriidi muodostetaan lämpötilassa, joka pääasiallisesti vastaa veden suurinta tiheyttä. Valokaaren rajapinnalla lämpötila on lähellä veden kiehumispistettä. Vastaavasti suolaisen 10 meriveden lämpötila lähellä jäätymispistettä on noin -2°C... -4°C.5 An advantageous way in underwater welding is to take advantage of the properties of water. For example, near the bottom, the hydride is formed at a temperature that substantially corresponds to the highest density of water. At the arc interface, the temperature is close to the boiling point of water. Correspondingly, the temperature of the saline seawater near the freezing point is about -2 ° C to -4 ° C.

Valokaaren ympärille voidaan järjestää kaasuvirta, jossa on hydriidejä muodostava aine, esimerkiksi kaasumaiseen olomuotoon tai sumupisaroihin saatettuna.A gas stream with a hydride-forming substance can be arranged around the arc, for example in a gaseous state or in mist droplets.

15 Metallihydriidiyhdisteen metalliaines otetaan hitsaus- puikkomateriaalista siten, että hydriidiyhdiste joko poistetaan virrasta ennen sen joutumista hitsausliitokseen tai yhdiste kerääntyy liitoksen pintaosaan. Käytettäessä metallista tai lejeeringistä valmistettua hitsauspuikkoa, 20 voi aine alunperin olla puikon pinnalla. Hitsauspuikolla tarkoitetaan puikkoa, jonka pinnalla saattaa olla sinänsä tunnettu päällyste, jolla esimerkiksi tuotetaan suojakaasu hitsauskohdan ympärille. Hydriidiä muodostava aine on tällöin päällysteen pinnalla. Hydriidi muodostuu puikossa 25 olevan aineen ja vedyn yhdisteenä.The metal material of the metal hydride compound is taken from the welding rod material so that the hydride compound is either removed from the stream before it enters the welding joint or the compound accumulates in the surface portion of the joint. When a welding rod made of metal or alloy is used, the substance 20 may initially be on the surface of the rod. By welding rod is meant a rod on the surface of which there may be a coating known per se, with which, for example, a shielding gas is produced around the welding point. The hydride-forming substance is then on the surface of the coating. The hydride is formed as a compound of the substance in the rod 25 and hydrogen.

Erityisesti vedenalaisessa hitsauksessa on edullista, että aineen vedynsitomiskyky kasvaa ulkoisen paineen kasvaessa. Tällä helpotetaan sukeltajan hitsaustyötä syvyyksissä, joissa työskentelyaika on lyhyt.Particularly in underwater welding, it is advantageous that the hydrogen-binding capacity of the substance increases as the external pressure increases. This facilitates the diver's welding work at depths where the working time is short.

30 Keksinnön ymmärtämiseksi esitetään seuraavat esimerkit.The following examples are provided to understand the invention.

Esimerkki 1 Hitsiliitoksen mekaanisia ominaisuuksia haittaavan ja hitsauksen yhteydessä muodostuvan 3 78002 vedyn sitomiseen voidaan käyttää hydridejä muodostavia aineita, jotka hydridimuodostuksen yhteydessä sitovat muodostunutta vetyä. Paineen lisäys kasvattaa sidotun vedyn määrää, joka 5 tällöin ei liukene sulaan hitsausmetalliin. Vety poistetaan hitsistä ennen tämän jähmettymistä hitsiaineen ollessa sulassa tilassa. Lämpötiloissa yli 1000°C hyödynnettäviä hydridimuodos-tajia on esimerkiksi kalsium (Ca), litium 10 (Li), lantanium (La) ja strontium (Sr).Example 1 Hydride-forming agents can be used to bind the 3,7002 hydrogen formed during welding, which impairs the mechanical properties of the weld joint and bind the hydrogen formed during hydride formation. The increase in pressure increases the amount of hydrogen bonded, which is then insoluble in the molten weld metal. Hydrogen is removed from the weld before it solidifies when the weld metal is in the molten state. Examples of hydride formers that can be used at temperatures above 1000 ° C are calcium (Ca), lithium 10 (Li), lanthanum (La) and strontium (Sr).

Esimerkki 2 Normaali-ilmanpaineessa (noin 100 kPa), ja lämpötiloissa yli 1000°C, yksinkertaistetut reaktioyhtälöt on kuvattavissa seuraavasti:Example 2 At normal atmospheric pressure (about 100 kPa), and at temperatures above 1000 ° C, the simplified reaction equations can be described as follows:

Ca + H2 = CaH2 15 La + H2 = LaH2Ca + H2 = CaH2 15 La + H2 = LaH2

Li + H2 - LiH2 Sr + H2 « SrH2Li + H2 - LiH2 Sr + H2 «SrH2

Esimerkki 3 Edellä esitettyjä hydridisitovia aineita voidaan järjestää hitsauspuikkoon metallilejee-20 ringin ja ko. aineen seoksena. Toinen mahdol linen ratkaisu on tavanomainen, päällystetty, esimerkiksi luonteeltaan emästyyppinen hitsauspuikko, jonka päällysteeseen on sekoittamalla lisätty ko. ainetta. Tässä 25 jälkimmäisessä tapauksessa sidottu vety keräytyy hitsiliitoksen kuonakertymään täten poistuen hitsistä.Example 3 The above hydride-binding agents can be arranged in a welding rod with a metal alloy ring and as a mixture of the substance. Another possible solution is a conventional, coated welding rod, for example of a base-type nature, to which a coating has been added by mixing. agent. In the latter case, the bound hydrogen accumulates in the slag accumulation of the weld joint, thus leaving the weld.

Keksintö ei rajoitu esitettyihin sovellutusmuotoihin, vaan useita keksinnön muunnelmia on ajateltavissa oheisten .30 patenttivaatimusten puitteissa.The invention is not limited to the embodiments shown, but several variations of the invention are conceivable within the scope of the appended claims .30.

Claims

78002

A method of arc or flame welding in which ionized hydrogen is transferred in a plasma or flame stream towards a welding joint to be formed and in which a hydrogen scavenging agent is introduced into the stream to form hydrides in said stream or molten weld joint surface, characterized in that a with ionized hydrogen to form hydrides.

Process according to Claim 1, characterized in that the hydride is formed at a temperature of -70 ° C to + 1700 ° C.

Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the hydride is formed in submerged arc welding at a temperature of + 200 ° C to + 1500 ° C.

Process according to Claim 3, characterized in that, in submerged arc welding in the sea, the hydride is formed at a temperature of -4 ° C to + 100 ° C, preferably + 4 ° C to + 100 ° C.

Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the arc is surrounded by a gas stream with a hydride-forming substance.

A system for applying a method according to any one of the preceding claims, wherein the material introduced into the plasma or flame current in arc or flame welding is arranged to form hydride compounds to remove ionized hydrogen from the stream, characterized in that the metal hydride compound to the surface of the welding joint. 5 78002

A system according to claim 6, characterized in that the hydrogen-binding capacity of the material on the surface of the metallic welding rod increases as the pressure increases.