NL1034833C

NL1034833C - Vloeimiddelkerndraad voor gasbooglassen.

Info

Publication number: NL1034833C
Application number: NL1034833A
Authority: NL
Inventors: Hitoshi Ishida; Takeshi Hidaka; Kazuyuki Suenaga; Yoshitomi Okazaki
Original assignee: Kobe Seiko Sho Kobe Steel Kk
Priority date: 2006-12-15
Filing date: 2007-12-17
Publication date: 2010-04-26
Also published as: NO20076432L; CN101204763A; JP4209913B2; KR100925321B1; KR20080055714A; SG144044A1; NL1034833A1; SE531320C2; JP2008149341A; CN101204763B

Description

P83126NL00

Titel: Vlbeimiddelkemdraad voor gasbooglassen

Gebied van de uitvinding

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een vloeimiddelkerndraad voor gasbooglassen, gevormd door het opvullen van een holle staaldraad met een vloeimiddel van de T1O2 (titania) groep 5 bevattende T1O2 als hoofdbestanddeel. Meer in het bijzonder, heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een vloeimiddelkerndraad voor gasbooglassen, die in staat is om lasprestaties te verbeteren en of een lasmetaal te verschaffen van tevredenstellende taaiheid en optimaal voor laswerkstukken van staal met hoge treksterkte.

10 Beschrijving van de betrokken stand der techniek

Schepen en offshore constructies worden gebouwd door het aan elkaar lassen van materialen van staalsoorten met hoge treksterktes. Om deze constructies te bouwen is het gewenst om lasmaterialen te ontwikkelen die in staat zijn om lasmetaal te verschaffen met een tevredenstellende 15 taaiheid, in het bijzonder lage-temperatuurtaaiheid, en een hoge sterkte.

Lasmaterialen met een uitstekende lage-temperatuurtaaiheid zijn ontwikkeld voor het gebied van gasbooglassen en het lassen onder een poederdek. Deze lasmaterialen hebben echter problemen met betrekking tot arbeidsefficiency en laspositie.

20 Met gasbooglassen onder gebruikmaking van een vloeimiddelkerndraad kan men een lasrups vormen met een tevredenstellend uiterlijk en kan men de lasprestaties verbeteren. Een vloeimiddelkerndraad gevormd door het opvullen van een holle staaldraad met een vloeimiddel van de titania groep bevattende titania (Ti02) als het 25 hoofdbestanddeel (hierna aangeduide als “titania-vloeimiddelkemdraad”) is prevalent voor gebruik bij gasbooglassen.

1034833 2

Wanneer de titania-vloeimiddelkerndraad wordt toegepast bij gasbooglassen, dan zorgt dit voor de vervaardiging van lasmetaal met een hoge concentratie in het bereik van 500 tot 600 ppm. Een dergelijk lasmetaal heeft vaak een geringe lage-temperatuurtaaiheid.

5 Er zfin verscheidene lasmaterialen voor vloeimiddelkemdraden ontwikkeld teneinde een lasmetaal te vervaardigen dat zowel tevredenstellende mechanische eigenschappen, in het bijzonder lage-temperatuurtaaiheid Vertoont, als verbeterd lasprestaties.

Een techniek voorgesteld in JP-A H3-47695 die in staat is om 10 lasprestaties te verbeteren en een lasmetaal te vervaardigen met tevredenstellende mechanische eigenschappen, zoals een treksterkte TS van ongeveer 790 MPa of meer en een Charpy kerfslagwaarde vE-30 bij -30°C van ongeveer 100 J of meer, gebruikt een titania vlocimiddel bevattende T1O2 en MnO als hoofdbestanddelen zodanig dat de verhouding: TiOz/MnO 15 1.7 of meer bedraagt, en legeringvormende elementen inhoudende Co, Cr, C,

Mn, Ni en Mo het juiste bereik van de gehaltes.

Een techniek voorgesteld in JP-A H3-294093 verbetert lasprestaties en brengt een lasmetaal voort met tevredenstellende mechanische eigenschappen inhoudende een treksterkte TS van ongeveer 830 MPa of 20 meer en een Charpy kerfslagwaarde vE.40 bij -40°C van ongeveer 108 J of meer onder gebruikmaking van een vloeimiddelkerndraad, voor gasbooglassen, bevattende Ti02, MgO, een metaalfiuoride en legeringvormende elementen omvattende Si, Mn, Mg, Ni, Cu en Mo in de juiste gehalte-bereiken.

25 Een techniek voorgesteld in JP-A 2003-154487 Verbetert lasprestaties en brengt een lasmetaal voort met mechanische eigenschappen die voldoen aan de KS (Koreaanse Nationale Standaarden) en aan standaarden gespecificeerd door de AWS (American Welding Society).

Een techniek voorgesteld in JP-A 2002-307189 bereikt het 30 terugbrengen van restspanning in lasmetaal en het verbeteren van de 3 .

vermoeidheidssterkte van hat lasmetaal, onder gebruikmaking van een titania-vloeimiddelkerndraad met een vloeimiddel dat S1O2 en AI2O3 bevat voor het lassen van metaal met èèn treksterkte TS van de orde van grootte van 490 MPa.

5 Een techniek voorgesteld in JP-A H7-314182 verbetert de lasprestaties en brengt een lasmetaal voort met tevredenstellende mechanische eigenschappen omvattende een hoge treksterkte van ongeveer 580 MPa of hoger, en een Charpy kerfslag waarde vEo bij 0°C van ongeveer 150 J of hoger door gebruik te maken van een titania-vloeimiddelkerndraad 10 met een vloeimiddel dat ΊΪΟ2 bevat, en tenminste een van beide van MgO en FeO, S1O2 en MnO.

Dergelijke eerder voorgestelde technieken maakten het mogelijk om gelaste constructies te bouwen met daarin lasmetalen met een relatief hoge treksterkte. De huidige omstandigheden maken vloeimiddelkerndraden 15 wenselijk die in staat zijn om lasmetaal te produceren met een nog hogere sterkte en een nog hogere taaiheid. Het is gewenst om een lasmetaal te produceren met een 0.2% beproevingsspanning (00.2) van 620 MPa of hoger en een Charpy kerfslag waarde vE-βο bij -60°C van 50 J of hoger, gezien de balans in sterkte tussen het lasmetaal en de staalsoorten met hoge 20 treksterkte die worden gebruikt als basismetaal, dat wil zeggen, metaal om te worden gelast. Echter, met de eerder voorgestelde technieken kan men niet voorzien in een vloeimiddelkerndraad voor gasbooglassen die in staat is om zulk lasmetaal van hoge sterkte en hoge taaiheid te verschaffen.

25 SAMENVATTING VAN DE UITVINDING De onderhavige uitvinding is gedaan onder dergelijke omstandigheden en het is derhalve een oogmerk van de uitvinding om te voorzien in een vloeimiddelkerndraad, voor gasbooglassen, die in staat is om 30 een lasmetaal te produceren met een 0.2% beproevingsspanning (00.2) van 4 620 MPa of hoger en een Charpy kerfslag waarde νΕ-βο bij -60° C van 50 J of hoger, en die optimaal is voor het lassen van lasmaterialen van staal met hoge treksterkte.

De onderhavige uitvinding voorziet in een vloeimiddelkerndraad, voor 5 gasbooglassen, gevormd door het opvullen van een holle staaldraad met een vloeimiddel in hoofdzaak bestaande uit een T1O2 gebaseerd vloeimiddel, omvattende in gewichtsprocent ten opzichte van het totale gewicht van de draad, respectievelijk: C: 0,02 tot 0,15 % C, Si: 0,3 tot 1,4 % Mn: 1,2 tot 3,5%,

Ni: 0,2 tot 3.4%, Cr: 0,02 tot 2,0%, Ti: 2,0 tot 6,0 %, Mo: 0,1 tot 2,2% gewichts % 10 Mo, en Mg: 001 to 1,0% waarin het Ti02 gehalte [T1O2] en het MgO gehalte [MgO] voldoen aan onderstaande ongelijkheidsrelatie (1), waarbij (Ti02) en (MgO) het T1O2 gehalte en het MgO gehalte zijn van de vloeimiddelkerndraad overeenkomstig met de respectievelijke gewichtsverhoudingen van (T1O2) en (MgO) vervat in het vloeimiddel ten opzichte van de vloeimiddelkerndraad.

15 [T1O2] is 4,5-6,1%, en het [MgO] is 0,2-1,5%: 16,9 > [T1O2] / [MgO] > 4,7 ..........(1)

Waarin [T1O2] en [MgO] de in het vloeimiddel bevatte gehaltes zijn aan T1O2 en MgO (% in gewicht ten opzichte van het totale gewicht van de draad).

Bij voorkeur is, in de vloeimiddelkerndraad voor gasbooglassen van de 20 onderhavige uitvinding, het T1O2 gehalte in het vloeimiddel tussen 4,5 en 6,1% en ligt het MgO gehalte van het vloeimiddel tussen 0,2 en 1,5%. Bij voorkeur heeft de vloeimiddelkerndraad een vloeimiddel vulfactor in het bereik van ongeveer 10 tot ongeveer 30%.

De vloeimiddelkerndraad van de onderhavige uitvinding heeft een 25 correct aangepaste chemische samenstelling en de juiste (T1O2) / (MgO) verhouding. Met de vloeimiddelkerndraad van de onderhavige uitvinding kan men insluitingen (oxides) die zijn opgenomen in het lasmetaal reduceren en kan men een lasmetaal produceren met een opmerkelijk verbeterde taaiheid en dat een neerslagmateriaal bevat met tevredenstellende eigenschappen als 30 hoofdbestanddeel.

5

BESCHRIJVING VAN DE VOORKEURSUITVOERINGSVORMEN

De uitvinders van de onderhavige uitvinding hebben er serieuze studie van gemaakt om de problemen op te lossen, en zij hebben gevonden dat de activiteit van ΊΪΟ2 ten opzichte van zuurstof kan worden verlaagd 5 door het op juiste wijze aanpassen van de totale chemische samenstelling van een vloeimiddelkerndraad en door het toevoegen van een vooraf bepaalde hoeveelheid MgO aan het vloeimiddel in de vloeimiddelkerndraad. De uitvinders hebben tevens gevonden dat de zuurstofconcentratie van neergeslagen metaal kan worden teruggebracht en dat insluitingen (oxides) 10 in het neergeslagen metaal kunnen worden teruggebracht zelfs indien men het Ti gehalte in de vloeimiddelkerndraad verhoogt, en dat men aldus een lasmetaal kan produceren met een opmerkelijk verbeterde taaiheid en dat neergeslagen metaal bevat met tevredenstellende eigenschappen als hoofdbestanddeel. De onderhavige uitvinding is gedaan op basis van deze 15 bevindingen.

Het is een belangrijke voorwaarde om het gehalte van de basis elementen van de vloeimiddelkerndraad voor gasbooglassen volgens de onderhavige uitvinding correct te bepalen, zoals het gehalte C, Si, Mn, Ni, Cr, Ti en Mg. Grondslagen voor het specificeren van bereiken voor deze 20 gehaltes worden hieronder beschreven. De gehaltes aan basis elementen van de vloeimiddelkerndraad beïnvloeden de eigenschappen van neergeslagen metaal. Elk van deze elementen is vervat in de vloeimiddelkerndraad in verschillende toestanden, zoals metaal en oxide. Bijvoorbeeld Ti en Mg zijn vervat in oxides in de vloeimiddelkerndraad. De 25 navolgende gehaltes zijn de verhoudingen van de basis elementen in de vloeimiddelkerndraad, inclusief die welke in oxiden zijn vervat, tot het gewicht van de vloeimiddelkerndraad.

C Gehalte: 0,02 tot 0,15%

Koolstof (C) is een belangrijk element dat de sterkte van lasmetaal 30 beïnvloedt, namelijk van metaal vervaardigt door samensmelting van een p 6 neergeslagen metaal en een deel van een basis metaal. Om lasmetaal te vervaardigen met een beproevingsspanning (00.2) van 620 MPa of meer, moet het C gehalte 0,02% zijn of meer. Indien het C gehalte bovenmatig hoog is, heeft het lasmetaal een bovenmatig hoge sterkte en een hoge 5 breukgevoeligheid bij lage temperatnnr. Het C gehalte dient 0,15% of minder te zijn. Een voorkeursgehalte C ligt in het bereik van 0,04 tot 0,08%, Si gehalte: 0,3 tot 1,4%

Silicium (Si) dient als desoxidator en is een element dat effectief is om zeker te zijn van lasmetaal met de benodigde sterkte en om het 10 zuurstofgehalte van het lasmetaal terug te dringen. Het Si gehalte dient 0,3% of meer te zijn. Indien het Si gehalte bovenmatig hoog is en uitstijgt boven 1,4%, neemt de viscositeit van het neergeslagen metaal toe en verslechtert de lasprestaties. Het gehalte Si is bij voorkeur gelegen in het bereik van 0,4 tot 0,9%.

15 Mn gehalte 1,2 tot 3,5%

Mangaan (Mn) is een element dat effectief is in het verzekeren van lasmetaal met de noodzakelijke sterkte en in het terugdringen van zuurstof. Desoxidatie is Onvoldoende, en men kan geen lasmetaal met de benodigde sterkte en taaiheid produceren indien het Mn gehalte beneden 1,2% ligt.

20 Indien het Mn gehalte bovenmatig hoog is, en uitstijgt boven 3,5%, heeft het lasmetaal een bovenmatig hoge sterkte en een hoge breukgevoeligheid bij lage temperatuur. Het voorkeursgehalte Mn ligt in het bereik van 1,7 tot 2,9%.

Ni gehalte 0.2 tot 3.4% 25 Nikkel (ni) is een belangrijk element om zeker te zijn van lasmetaal met de benodigde sterkte en taaiheid. Een Ni gehalte onder 0,2% kan de taaiheid niet tevredenstellend verbeteren. Een Ni gehalte boven 3,4% vergroot de breukgevoeligheid van het lasmetaal bij hoge temperatuur. Het voorkeursgehalte Ni ligt in het bereik van 1,7 tot 2,4%.

30 Cr gehalte: 0,02 to 2,0% 7

Chroom (Cr) is een element dat bruikbaar is om stabiel verzekerd te zijn van lasmetaal met voldoende sterkte. De sterkte van het lasmetaal is onvoldoende indien het Cr gehalte onder 0,02% ligt. De sterkte van het lasmetaal wordt bovenmatig hoog, en de taaiheid ervan ontevredenstellend, 5 indien het Cr gehalte boven 2,0% ligt, Het voorkeursgehalte Cr ligt in het bereik van 0,1 tot 0,5%.

Ti gehalte: 2,0 tot 6,0%

Titaan (Ti) is een element met een desoxiderende werking en is effectief in het reduceren van de afmetingen van kristal korrels. Het ti 10 gehalte dient 2,0% of meer te bedragen om de effecten van Ti te bewerkstelligen. Een bovenmatig hoog Ti gehalte maakt het lasmetaal bovenmatig sterk, doet slakvorming toenemen, en doet de lasprestaties aihemen. Het voorkeursgehalte Ti ligt in het bereik van 3,3% tot 4,0%.

Mo gehalte: 0,1 tot 2,2% 15 Molybdeen (Mo) is een belangrijk element dat lasmetaal van de noodzakelijke sterkte verzekert. De sterkte van het lasmetaal wordt onvoldoende indien het Mo gehalte onder 0,1% ligt. De hardheid van het lasmetaal wordt erg hoog, en de taaiheid ervan laag, indien het Mo gehalte boven 2,2% ligt. Het voorkeursgehalte Mo ligt in het bereik van 0,2 tot 1,0%. 20 Mg gehalte: 0,01 tot 1,0%

Magnesium (Mg) heeft een desoxiderende werking. De desoxiderende werking van Mg is onvoldoende en het lasmetaal heeft een lage taaiheid indien het Mg gehalte lager is dan 0,01%. Wanneer het Mg gehalte zo hoog is als boven 1,0% wordt bij lassen een grote hoeveelheid rook geproduceerd 25 en raken de lasprestaties verslechterd. Het voorkeursgehalte Mg ligt in het bereik van 0,1 tot 0,8%.

Het is tevens van belang dat de vloeimiddelkerndraad van de onderhavige uitvinding voldoet aan Uitdrukking (1): (Ti02)/(Mg0)>4,7 ............(1) 8 waarbij (T1O2) en (MgO) het T1O2 gehalte en het MgO gehalte zijn van de vloeimiddelkerndraad overeenkomstig met de respectievelijke gewichtsverhoudingen van (Ti02) en (MgO) vervat in het vloeimiddel van de vloeimiddelkerndraad.

5 De zuurstof concentratie van neergeslagen metaal kan worden gereduceerd door aan het vloeimiddel in de vloeimiddelkerndraad MgO toe te voegen teneinde de activiteit van T1O2 te verlagen. Aldus worden insluitingen (oxide insluitingen) vervat in het lasmetaal teruggedrongen opdat een lasmetaal wordt verkregen met een tevredenstellend hoge 10 taaiheid bij lage temperatuur met een Charpy kerfslag waarde vÈ-eo bij -60°C van 50 J of hoger.

Hoe hoger het MgO gehalte, des te sterker het zuurstofconcentratie terugdringende effect van MgO, Echter, de lasprestaties verslechteren met de toename van het zuurstofconcentratie terugdringende effect. Volgens de 15 onderhavige uitvinding dient tenminste vanuit het oogpunt van verbetering van lasprestaties te worden voldaan aan de voorwaarde: (T1O2) / (MgO) > 4,7. Hoewel de lasprestaties tot tevredenheid strekken, is het zuurstofconcentratie terugdringende effect laag, en heeft het lasmetaaal een lage taaiheid, indien de verhouding (T1O2) / (MgO) laag is. De verhouding 20 (Ti02) / (MgO) ligt daartoe bij voorkeur in het bereik van ongeveer 8,0 tot ongeveer 16,9.

Het vloeimiddel in de vloeimiddelkerndraad van de onderhavige uitvinding bevat tenminste T1O2 als hoofdbestanddeel met een T1O2 gehalte in een geschikt T1O2 gehalte bereik. Indien het Ti02 gehalte laag is, vertoont 25 de vloeimiddelkerndraad met moeite zijn effect, ten principale, het

lasprestatie verbeterend effect. De zuurstofconcentratie van neergeslagen metaal, en daarmee ook het zuurstofgehalte van het lasmetaal, neigt toe te nemen wanneer het Ti02 gehalte toeneemt. Het voorkeursgehalte Ti02, dat wil zeggen de gewichtsverhouding T1O2 in de vloeimiddelkerndraad, ligt in 30 het bereik van ongeveer 4,5 tot ongeveer 6,1%. Het voorkeursgehalte MgO

9 ligt in het bereik van ongeveer 0,2 tot ongeveer 1,5% omdat aan de voorwaarde (Ti02) / (MgO) > 4,7 dient te worden voldaan.

De vloeimiddelkerndraad van de onderhavige uitvinding is in staat om het doel van de uitvinding te bereiken indien de vloeimiddelkerndraad 5 de genoemde elementen bevat met gehaltes binnen de gespecificeerde gehalte bereiken, en aan de voorwaarde (TiOa) / (MgO) > 4,7 is voldaan. De vloeimiddelkerndraad kan oxides bevatten anders dan Ti02 en MgO, zoals A1203, Si02, en Zr02, als slakvormende middelen en boogstabilizerende middelen.

10 Den holle staaldraad wordt opgevuld met het vlocimiddcl van de voorgaande samenstelling om een vloeimiddelkerndraad te vormen. Het verdient de voorkeur dat de vloeimiddelkerndraad een vloeimiddelpakkingsfactor bezit in het juiste bereik. Een juiste vloeimiddelpakkingsfactor ligt in het bereik van ongeveer 10 tot ongeveer 15 30%. Het is moeilijk om te voorzien in de noodzakelijke legeringelementcn door het vloeimiddel alleen, en de holle staaldraad dient deze legeringvormende elementen te bevatten indien de vloeimiddelpakkingsfactor onder 10% ligt. Een holle stalen buis met deze legeringvormende elementen doet de materiaalkosten toenemen. Een holle 20 staaldraad die deze legeringvormende elementen bevat heeft een hoge sterkte en een lage uitrekbaarheid. Indien de vloeimiddelpakkingsfactor boven 30% ligt, wordt de wanddikte van de holle staaldraad klein, raakt de holle staaldraad gemakkelijk gebroken, en heeft de holle staaldraad een lage uitrekbaarheid. De voorkeursvloeimiddelpakkingsfactor ligt in het 25 bereik van ongeveer 12 tot ongeveer 20%.

De vloeimiddelpakkingsfactor wordt gedefinieerd door de volgende uitdrukking.

Vloeimiddelpakkingsfactor (gewichtspercentage) - {gewicht van het vloeimiddel / gewicht van de vloeimiddelkerndraad} x 100.

ID

Het gehalte aan elementen in de vloeimiddelkerndraad van de onderhavige uitvinding hangt in eerste aanleg af van de hoeveelheid metalen vervat in het vloeimiddel in dè vorm van oxides, en de hoeveelheid metalen vervat in de holle staaldraad. Er zijn grenzen aan de 5 respectievelijke hoeveelheden oxides die het vloeimiddel kan bevatten en aan de vloeimiddelpakkingsfactor, en er zijn beperkingen aan de hoeveelheden elementen die de holle staaldraad kan bevatten. Het is daarom, in sommige gevallen, moeilijk om de gehaltes elementen in de vloeimiddelkerndraad alleen aan te passen door aanpassing van de 10 hoeveelheden metalen die in het vloeimiddel als oxide zijn vervat en het metaalgehalte van de holle staaldraad. Het is soms moeilijk om in het bijzonder het Ti gehalte van de vloeimiddelkerndraad van de uitvinding aan te passen alleen door aanpassing van het Ti gehalte van de oxides en het Ti gehalte van de holle staaldraad, In een dergelijk géval voegt men Ti poeder 15 toe aan het vloeimiddel om het Ti gehalte van de vloeimiddelkerndraad aan te passen.

Voorbeelden

De uitvinding wordt concreet beschreven zoals uitgedrukt in de Voorbeelden volgens de uitvinding.

20 Voorbeeld 1

Een vloeimiddel dat oxides bevat waaronder T1O2, MgO, AI2O3, S1O2 en ZrO werd gepakt in een holle staaldraad terwijl de holle staaldraad wordt gevormd door het afwinden van een spoel van zacht staal (welke bevat: CL 0,05 gewichts%, Si: 0.05 gewichts%, Mn: 0,50 gewichts%, Ti: 0.02 25 gewichts%, en andere elementen: Fe, onvermijdelijke onzuiverheden) van HT80 kwaliteit; de holle staaldraad opgevuld met het vloeimiddel werd verwerkt door middel van een trekproces teneinde een 1,2 mm diameter vloeimiddelkerndraad te verkrijgen met een vloeimiddelpakkingsfactor van 13,5%. Verscheidene vloeimiddelkemdraden van de voorgaande 30 fundamentele opbouw met verschillende gehaltes aan elementen werden 11 gemaakt door de chemische samenstelling van de stalen spoel en toevoeging van metaalpoeder aan het vloeimiddel. De chemische samenstellingen van dezé vloeimiddelkerndraden worden getoond in Tabel 1, en de oxide gehalten van de vloeimiddelkerndraden, dat wil zeggen de respectievelijke 5 gewichtsverhoudingen van dë oxides vervat in het vloeimiddel tot de vloeimiddelkemdraad worden getoond in tabel 2,

Tabel 1 jest ^r Chemische samenstelling van de vloeimiddelkerndraden (gewichts%1 _ C__Si Mn N| Cf Mo Ti Mg 1 0.07 0. 4 ~ 2.3 ~2.4 0,1 0.2 3.3 0.5 2 0.08 0.6 2.9 2.7 0.5 1.2 3.6 0.5 3 0,08 0.9 1 7 2.7 0.4 0.2 3.6 0.5 4 0.02 0-5 2.1 1.7 0.2 0.3 4-0 0.5 .5 0. 04 0. 5 2.1 1.7 0.02 0.3 4.0 0.5 6 Q, 01 Q.4 2.1 1. 9 0.2 0.9 3. 3 0.5 7 ; 0.16 0.4 2. 3 2. 4 0. 2 0.4 3.3 0. 5 8 0.07 0. 2 2.1 ; 1 7 0.1 0.1 1. 8 O, 5 9 0.07 1, 5 2.3 2.4 0. 2 0. 4 3.3 ! 0. 5 10 0.09 0,7 t. 1 1 0 0.3, 0.5 3.3 O. 5 11 0.08 0.7 3.6 1.5 0.6 0.5 4.9 0.5 12 0 09 0,7 2. 2 0.1 0.3 0.6 4.0 O. 5 13 0.04 0.4 2.4 3.5 0.3 0.8 3.3 0.5 14 Q. Q5 0. 8 2.1 1.2 0.01 0,2 3. 3 0. 5 15 0.02 0.4 2.3 2.0 2.2 0.3 3.2 0.5 16 0, 08 0. 4 2. 3 2.1 0. 3__O 3.3 O. 5 17 0 06 0,4 1.6 1.9 0,1 2.5 3.5 0.5 18 O, 03 0.4 2.4 1, 0 O. 2 1, 2 1.7 O- 5 19 0,05 0.4 2.1 1. 9 0. 2 0.9 6. 3 0. 5 20 0 07 0.4 2.3 2.3 0.2 0.2 3-3 0 005 I 21 0.07 0,5 2.2 2.4 0.1 0.2 3.6 1.1 * andere elementen: Fe, elementen afkomstig uit het vloeimiddel en onvermijdelijke onzuiverheden 10 12

Tabel 2

Chemische samenstelling van de vloeimiddelKemdfaden Vloeimiddel-

Test Nr. _____<qewichts%) [TiOzl/lMgO] pakkingsfactor

TiQ? MgO I AbOa SiQa ZrOa (gewichts%) 1 __4.51 Q.50 0.05 0.30 O. 04 9,0 13.5 2 __4.51 0.50 0.05 0.30 O. P4__9. Q__13. 5 3 " 4, 51 ~~ O. 50 O. 05 O- 30 O, 04__9. O__13. 5 4 4, 51 Q. 50 O. 05 0.30 Ö. 04 9. O 13, 5 5 4. 51 0. 50 0.05~ 0.30 Ó. 04 9.0 13.5 6 4 51 0. 50 O- 05 Q- 30 O- 04 9, O__13. 5 7 4.51 0.50 0.05 0.30 0.04__9,0__13. 5 8 4.51 0.50 0.05 0.30 0.04 9,0 __13.5 9 4. 51 0.50 Q. 05 O. 30 0.04 9,0 __13, 5 10 ~ 4. 51 ~ 0,50 0.05 O. 30 0.04 9.0__13, 5 11 4. 51 Q. 50 Q. 05 0. 30 O, 04__9. O 13, 5 12 4. 51 0.50 0.05 0.30 0. 04 9.0 13.-5,, 13 4,51 0. 50 0. 05 0.30 0.04 9.0 13.5 14 4. 51 0. 50 0. 05 0.30 0. 04__9. O__13. 5 .

15 4. 51__O. 50 O. 05 0. 3Q O. 04__9. O 13, 5 16 4. 51 0,50 0.05 6.30 0.04 9.0 13, 5 17 4.51 0. 50 0.05 0. 30 0.04 9.0__13. 5 18 4. 51 O. 50 O, 05 O. 30 0.04 9.0 13. 5 19 __4. 51__O, 50 0. 05 0. 30 O. 04 9. O 13. 5 20 4,51 0. 50 0.05 0.30 0.04 9. Q 13. 5 21 __4. 51 Q, 50 O. 05 O. 3Ö O. 04 9. O 13, 5 5

Onder gebruikmaking van de vloeimiddelkerndraden werden lasexperimenten uitgevoerd om neergeslagen metaal neer te slaan. Uit het neergeslagen metaal werden proefmonsters (Z3111, Al, JïS) voor treksterkte en proefmonsters (Z3111, Al, JIS) voor een Charpy 10 kerfslagproef genomen. De proefmonsters werden getest om de waarden te bepalen van het neergeslagen metaal bij 0,2% beproevingsspanning (00.2) en die van V Charpy kerfslagwaarden vE-eo bij -60°C,

Lascondities

Laspositie: vlakke positie 15 Afschermend gas: 80% Ar en 20% CO2 13

Lasstroom: 280 A Lasspanning: 31V Lassnelheid: 300 mm/min

Voorverhitting en tussenpassage temperatuur: 150°C 5 Hitte inbreng: 1,7 k<J/mm

Basismetaal: 20 mm dikke plaat, SHY865 (G3128 JIS)

Groef: V groef van 45° groefhoek

Lasexperimenten werden uitgevoerd onder de navolgende condities in een verticaal opwaartse lasmodus om lasprestaties te evalueren.

10 Lasprestaties werden als goed beoordeeld (gemarkeerd met een blanco cirkel) indien verticaal opwaarts lassen mogelijk was en het lasmetaal een glad oppervlak had. Lasprestaties werden beoordeeld als matig (gemarkeerd met een blanco driehoek) indien verticaal opwaarts lassen mogelijk was, en het lasmetaal aanzienlijke onregelmatigheden vertoonde. Lasprestaties 15 werden als slecht beoordeeld (gemarkeerd met en kruis) indien slakken en bolletjes naar beneden dropen en verticaal opwaarts lassen niet kon worden bereikt.

Lascondities voor de beoordeling van lasprestaties Laspositie: verticaal opwaartse positie 20 Afschermend gas: 80% Ar en 20% CO2

Lasstroom: 220 A Lasspanning: 22 tot 24 V Lassnelheid: 14cm/min Groef: V groef van 90° groefhoek 25 Weefwijdte: 7 mm

De gemeten waarden van 00.2 Ve-eo en lasprestaties worden getoond in Tabel 3. Waarden 00 2 > 620 MPa en die van Ve^o > 50J werden beoordeeld als acceptabel. In Tabel 3 worden ook de waarden getoond van de zuurstofconcehtratie van neerslagmetalen zoals bepaald door middel van 30 een inert gas fusiemethode.

14

Tabel 3

Zuurstof- τ . _ concentratie , . „

Test vE. Lasprestat® „ „ co.3 neergeslagen Opmerkingen

Nr. co . , S

metaal , _ (gewichts%)____. ..........

1 708 61 0.046__O Voldoende lage-Wrperatuureterkte en goede lasprestaties 2 729 51 O. 045__O__Voldoende lage-temperatuurstertcte en goede lasprestaties 3 691 58 O. 044__O__Voldoende lage-temperatuursterkte on goede lasprestaties 4 625 54 O. 044__O Voldoende tege-temperatuursterkte en goede lasprestaties 5 633 57 0.044 O _^^M^e_l^^erTiper^u^^toenj^^tep^s^^__ 6 541 52 0.048 O Onvoldoende sterkte_ 7 922 47 O. 045__O__Bovenmatig hoge sterkte en lage-temperatuur barstvorming 8 475 22 o. 063__O Onvoldoende sterkte én onvoldoende taaiheid_ 9 825 53 0.050 Δ Slechte lasprestaties __ __ 10 561 38 0.052 O__Onvoldoende sterkte en onvoldoende taaiheid _ 11 -9Π 18 0.055 __Q Bovenmatig hoge sterkte en lage-temperatuur barstvorming 12 707 27 O- 057__jQ__Onvoldoende sterkte _ 13 764 53 0. 050__O Hoge-temperatuur barstvorming____ 14 605 51 O. 055 ___O__Onvoldoende sterkte ___ 15 934 36 O- 053 __O Bovenmatig hoge sterkte en onvoldoende taaiheid_ 16 666 50 0. 050__O Onvoldoende sterkte_ 17 766 32 O. 053__O Bovenmatig hoge sterkte en onvoldoende taaiheid_ 18 741 26 0.045__O Onvoldoende sterkte _i_____ 19 898 18 0. 060__Δ Bovenmatig hoge sterkte eh veel slakken_ 20 710 47 O, 065__O__Onvoldoende sterkte __ 21 726 65 0.042 Δ Veel lasrook __ 5 Zoals duidelijk is uit de gemeten waarden, zijn sterkte en taaiheid omgekeerd evenredig aan elkaar; de taaiheid heeft de neiging af te nemen met een toename van de sterkte. De neergeslagen metalen die voldoen aan de voorwaarden volgens de uitvinding, namelijk neergeslagen metaal van test nps. 1 tot en met 5, zijn tevredenstellend voor wat betreft zowel sterkte 10 als taaiheid. De lasprestaties bij het vervaardigen van deze neerslagmetalen was tevredenstellend.

De neerslagmetalen die niet voldoen aan enkele van de voorwaarden volgens de uitvinding, namelijk, de neerslagmetalen van tests 15 6 tot en met 21, zijn tevredenstellend in sterkte, en zijn niet tevredenstellend in taaiheid en lasprestaties.

Vloeimiddelkerndraden werden vervaardigd door middel van een werkwijze gelijkend op die bij de vorming van de vloeimiddelkemdraad in 5 Voorbeeld 1, behalve dat bet gehalte aan oxiden in de vloeimiddelen werd veranderd. De chemische samenstellingen van de vloeimiddelkerndraden worden getoond in Tabel 4, en de oxide gehalten van de vloeimiddelkerndraden, namelijk de respectievelijke gewichtsverhoudingen van de oxides in het vloeimiddel ten opzichte van de vloeimiddelkemdraad, 10 worden getoond in Tabel 5.

Tabel 4

Test _Chemische samenstelling van de vtoeistofmiddelkemdraden (gewichts%)

Nr. C Si Mn Ni Cr Mo Ti Mg 22 0. 04 0,8 2.1 1.7 0.05 0. 1 ~3.8 0. 5 23 0.04 0. 8 2.1 1.7 0 2 0.1 3.9 0.5 24 0, 07 0. 4 2.4 2. 4 0.1 0.4 3.1 0.5 25 0.04 0.5 2.1 1.7 0.1 0.1 3.8 0.5 26 0. 04 0.8 2.1 1.7 0.1 0.1 2.7 O. 5 27 0.04 0.5 2.1 1,7 0.2 0.2 3,6 0.5 28 0.04 "Q.5 2.1 2.7 0.2 0.1 3.6 0.5 29 Q.Ó4 0, 5 2,1 1,7 0.02 0.1 3 5 O. 5 30 0 04 0.8 2.1 1. 7 0.1 0.1 3. 3 O. 5 31 0.04 0,8 2.1 1.7 0.2 0.1 2.7 0.5 32 0 04 0.5 2.1 1,7 Q. 1 0.1 2.7 0.5 33 O. 04 0,5 2 1 1,7 0.1 0.1 2. 9 0.5 34 0.04 0,8 2.1 1, 7 0,2 0. i 1.2 0.5 35 0.04 0. 8 I 2. 1 1 1. 0 0.2 | 0,1 3. 8 0,5. 1 15

Overige element: Fe, elementen afkomstig uit het vloeimiddel en onvermijdelijke onzuiverheden 16

Tabel 5

Oxidegehalten in het vloeinriiddel (gewichts%) __ 1iri. Vloeimiddel- T“1"r· f w I ZI m IU rT9 . . - ' __== ^=== - (gewichts%)_ 22 6.38 O, 11 0.04 0.31 0.06 60. 6 13. 5 23 6.19 0 30 0.05 0.31 0.06 20.5 13.5 24 5.14 O. 30 0.22 0.17 0. 06 16.9 13.5 25 6 03 0. 46 0.05 0.31 0.06 13.1 13,5 26 4. 51 O. 50 0.05 O. 29 O. 04 9. O__13 5 27 5. 76 O. 71 0. 05 0. 31 0. 05 8.1 13.¾ 28 6.78 0 71 0.05 0.31 0.05 8.1 13.5 29 5. 78 1. 22 0. Q5 0. 31 0. 05 4. 7 13. 5 30 5.50 1 00 0,05 0. 30 0. 05 5,5 13, 5 31 4.51 2. 01 0.05 0. 30 O. 04 2,2 13. 5 32 4.51 2,01 0.05 0,30 O 04 2.2 13, 5 33 4. 51 2,01 0. 05 0 30 0.04 2.2__13. 5 34 2.00 4. 60 0. 05 0. 28 Q. 02 0.4 13. 5 35 6. 50 I 0. 00 0.05 0.30 0. 06 - 13.5 5 Neergeslagen metalen werden vervaardigd door lassen onder toepassing van de genoemde yloeimiddelkerndraden onder dezelfde lasomstandigheden als in Voorbeeld LMeetwaarden voor oo.2, νΕ-βο en zuurstofconcentratie werden geëvalueerd door middel van dezelfde methode als die voor het evalueren van de lasprestaties bij het vervaardigen van de 10 neerslagmetalen in Voorbeeld 1.

De gemeten waarden voor σο.2 en vE^o, en het niveau van de lasprestaties worden getoond in Tabel 6. Neerslagmetalen die voldoen aan σο.2 > MPa èn vE-eo > 50 J werden als acceptabel beoordeeld.

17

Tabel 6 Zuurstof-

Test concentratie Ug_ .. Ooi vE« neergeslagen , „ Opmerkingen

Nr. , prestaties metaal _.___faewjchb%)_______ 22 634 60 O. 049__O Voldoende lage^temperatuurtaaiheid en goede lasprestaties 23 641 64 O. 045__O Voldoende lage-temperatuuitaaiheid en goede lasprestaties 24 720 72 O. 046 O Voldoende lage-temperatuurtaaiheid en goede lasprestaties_ 25 634 82__0,043 O Voldoende lage-temperatuurtaaiheidengoede lasprestaties _ 26 643 92 0,044 O Voldoende lage-temperatuurtaaiheid en goede lasprestaties 27 649 74 0, 042 O Voldoende lage-temperatuurtaaiheid en goede lasprestaties_ 28 626 80 o. 040__O Voldoende lage-temperatuurtaaiheid en goede lasprestaties_ 29 650 71__0. 042 O Voldoende iage-temperatuurtaaiheid en goede lasprestaties_ ^£1==^04^ M=0==^W^te|^^uyrtaaiheid^^e^^^=e^=s 31 703 78 Ó- 039 __Δ Onregelmatigheden aangetroffien op het oppervlak van het lesmateriaal 32 625 72 p. 039__Δ Onregeimatigheden aangetroffen op het oppervlak van het tasmateriaal 33 697 89 o. 040__X Verticaal opwaarts fesenwas niet mogelijk__ 34 630 102 o. 038__x Verticaal opwaarts lassen was niet mogelijk__ 35 604 45 0.050 X Verticaal opwaarts lassen was niet mogelijk_ 5

Uit de gemeten resultaten wordt opgemaakt dat de toevoeging van MgO aan een titaniumbevattend vloeimiddel effectief is in het terugdringen van de zuurstofconcentratie van het neergeslagen metaal. Het volgende kan worden afgeleid uit de meetwaarden. De zuurstofconcentratie van het 10 neergeslagen metaal heeft de neiging om af te nemen met een toename van het MgO gehalte, hetgeen resulteert in een afname van de Ti02/Mn0 gewichtsverhouding. De zuurstofconcentratie is 0,044% of lager (440 ppm of lager) wanneer de TiOg/MnO gewichtsverhouding 9,0 of lager is.

De lasprestaties verslechteren (Tests Nos. 31 tot en met 35) 15 wanneer het MgO gehalte bovenmatig hoog is, d.w.z., wanneer de verhouding Ti02/Mn0 4,7 bedraagt, of hoger.

Aldus kan men afleiden dat de zuurstofconcentratie van het neergeslagen metaal kan worden gereduceerd en dat een lasmetaal met een hoge taaiheid kan worden geproduceerd onder tevredenstellende 18 hoge taaiheid kan worden geproduceerd onder tevredenstellende lasprestaties door het aanpassen van de TiÓ2/MnO verhouding van het titaniumbevattende vloeimiddel in een vloeimiddelkerndraad voorgasbooglassen, tot een geschikt bereik.

5 Hoewel de uitvinding is beschreven in zijn voorkeursuitvoeringsvormen met een bepaalde graad aan verbijzondering, zal het duidelijk zijn dat vele veranderingen en variaties hierbij mogelijk zijn. Het dient derhalve te worden begrepen dat de onderhavige uitvinding op een andere wijze in de praktijk kan worden gebracht dan hierin specifiek 10 staat beschreven, zonder hierbij af te wijken van de reikwijdte en het wezen ervan.

1034833

Claims

1. Een vloeimiddelkemdraad, voor gasbooglassen, gevormd door het 5 opvullen van een holle staaldraad met een vloeimiddel in hoofdzaak bestaande uit een T1O2 gebaseerd vloeimiddel, omvattende in gewichtsprocent ten opzichte van het totale gewicht van de draad, respectievelijk: C: 0,02 tot 0,15 % C, Si: 0,3 tot 1,4 % Mn: 1,2 tot 3,5%, Ni: 0,2 tot 3.4%, Cr: 0,02 tot 2,0%, Ti: 2,0 tot 6,0 %, Mo: 0,1 tot 2,2% gewichts % 10 Mo, eii Mg: 001 to 1,0% waarin het T1O2 gehalte [T1O2] en het MgO gehalte [MgO] voldoen aan onderstaande ongelijkheidsrelatie (1), waarbij (T1O2) en (MgO) het T1O2 gehalte en het MgO gehalte zijn van de vloeimiddelkemdraad overeenkomstig met de respectievelijke gewichtsverhoudingen van (T1O2) en (MgO) vervat in het vloeimiddel ten 15 opzichte van de vloeimiddelkemdraad. [Ti02] is 4,5-6,1%, en het [MgO] is 0,2-1,5%: 16,9 > [T1O2] / [MgO] > 4,7 ..........(1) Waarin [T1O2] en [MgO] de in het vloeimiddel bevatte gehaltes zijn aan Ti02 en MgO (% in gewicht ten opzichte van het totale gewicht van de draad).

2. Een vloeimiddelkemdraad volgens conclusie 1, waarin de pakkingsfactor van het vloeimiddel 10-30% is. 1034833