NO125964B

NO125964B -

Info

Publication number: NO125964B
Application number: NO473569A
Authority: NO
Inventors: L Hellner; T Falk
Original assignee: Bofors Ab
Priority date: 1968-12-02
Filing date: 1969-12-01
Publication date: 1972-12-04
Also published as: FR2025001A1; GB1288929A; SE337976B; AT289502B; DE1958266A1; NL6917843A; BE742316A; CH504927A; DK121833B

Description

Sveiseelektrode for sveising av stål. Welding electrode for welding steel.

Oppfinnelsen angår en sveiseelektrode for sveising av stål, særlig herdbart, korrosjonsbestandig stål. Med den nye sveiseelektrode får den oppnådde sveiseskjot god strekkfasthet og god slagseighet samtidig som sveisingen er enkel å utfore. The invention relates to a welding electrode for welding steel, in particular hardenable, corrosion-resistant steel. With the new welding electrode, the resulting weld joint has good tensile strength and good impact resistance, while the welding is easy to perform.

I slike tilfeller hvor det onskes en kombinasjon av gode mekaniske egenskaper og god korrosjonsbestandighet, er tidligere som regel s.k. 13-krom-stål blitt anvendt. Dersom det samtidig onskes å gjennomfore en sveising med disse stål, oppstår det imidlertid en komplikasjon ved at disse 13-krom-stål har en begrenset svelsbarhet ved at det for å være sikker på å unngå en sprekkdannelse i til-knytnyig til sveiseskjoten, er nodvendig å anvende kompliserte for-holdsregler ved sveisingen, som forvarming for sveisingen og avslut-tende gldding av arbeidsstykket umiddelbart etter sveisingen. In such cases where a combination of good mechanical properties and good corrosion resistance is desired, previously so-called 13-chromium steel has been used. If at the same time it is desired to carry out a welding with these steels, however, a complication arises in that these 13-chromium steels have a limited weldability in that, in order to be sure of avoiding a crack in the vicinity of the welding joint, it is necessary to apply complicated precautions during welding, such as pre-heating for welding and final annealing of the workpiece immediately after welding.

Dersom det forst og fremst onskes et korrosjonsbestandig stål med god sveisbarhet, anvendes ofte et s.k. l8-8-stål som kan sveises uten spesielle komplikasjoner., men som hva gjelder holdfasthet, er vesentlig dårligere enn 13-krom-stålet og derfor er begrenset an-vendbart i en rekke konstruksjoner. If a corrosion-resistant steel with good weldability is primarily desired, a so-called l8-8 steel, which can be welded without special complications, but as regards holding strength, is significantly worse than the 13-chrome steel and is therefore limited in its use in a number of constructions.

Det er imidlertid gjennom svensk patentskrift nr. 223.200 nylig blitt mulig å kombinere korrosjonsbestandighet og gode mekaniske egenskaper med god sveisbarhet. Denne meget fordelaktige kombinasjon oppnåes ved anvendelse av en spesiell legeringssammensetning sammen med en spesiell varmebehandling. Det kunne a priori formodes at stål av den sistnevnte type var egnet for sveising med en sveiseelektrode som gir den samme sammensetning som grunnmaterialet. En slik sveising er i og for seg helt mulig, men det har vist seg at den oppnådde.sveiseskjot ikke får de samme gode mekaniske holdfasthetsegenskaper som grunnmaterialet. Det har imidlertid vært mulig å oppnå en viss forbedring ved å anvende en sveiseelektrode i overensstemmelse méd den som er beskrevet i norsk utlegningsskrift nr.120008. For elektroder av den sistnevnte type skal carboninnholdet være lavere enn i grunnmaterialet, og det er også gunstig med en hoy slagg-renhet. Selv ved sveising med slike elektroder har det imidlertid vist seg at slagseigheten for sveiseskjoten ikke er blitt den samme som for grunnmaterialet og at det derfor ikke helt har vært mulig å utnytte de fordelaktige egenskaper til grunnmaterialet. However, through Swedish patent document no. 223,200, it has recently become possible to combine corrosion resistance and good mechanical properties with good weldability. This very advantageous combination is achieved by using a special alloy composition together with a special heat treatment. It could be assumed a priori that steel of the latter type was suitable for welding with a welding electrode which gives the same composition as the base material. Such welding is in and of itself entirely possible, but it has been shown that the resulting weld joint does not have the same good mechanical strength properties as the base material. However, it has been possible to achieve a certain improvement by using a welding electrode in accordance with the one described in Norwegian design document no. 120008. For electrodes of the latter type, the carbon content must be lower than in the base material, and a high slag purity is also beneficial. Even when welding with such electrodes, however, it has been shown that the impact strength of the weld joint has not become the same as that of the base material and that it has therefore not been possible to fully utilize the advantageous properties of the base material.

Ved foreliggende oppfinnelse har det imidlertid helt overras-kende vist seg mulig å oppnå en sveiseskjot som hva gjelder mekaniske holdfasthetsegenskaper, og da også slagseighet, helt ut tilsvarer grunnmaterialet. Sveiseelektroden ifolge oppfinnelsen er dannet av en stållegering inneholdende 11-1^ krom, 3-8$ nikkel, 0,01-0,1$ carbon, 0,25-2,00 % mangan, 0-3,5$ molybden samt en sterk karbiddanner, fortrinnsvis titan eller niob, idet resten er jern bortsett fra vanlige forurensninger, og sveiseelektroden er særpreget ved at den sterke karbiddanner er tilstede i en slik mengde at forholde i den dannede sveisestreng er hoyst 1. With the present invention, however, it has surprisingly proved possible to obtain a weld joint which, in terms of mechanical holding strength properties, and then also impact resistance, completely corresponds to the base material. The welding electrode according to the invention is formed from a steel alloy containing 11-1% chromium, 3-8% nickel, 0.01-0.1% carbon, 0.25-2.00% manganese, 0-3.5% molybdenum and a strong carbide former, preferably titanium or niobium, the rest being iron apart from common impurities, and the welding electrode is characterized by the strong carbide former being present in such an amount that the ratio in the formed welding string is as high as 1.

Forholdet i den dannede sveisestreng kan for-delaktig være 0,1-0,7. Den sterke karbiddanner kan ogsa utgjores av vanadium eller tantal. For å belyse oppfinnelsen er det blitt anvendt en rekke elektroder med forskjellig titaninnhold. Tilsetningsmaterialets sammensetning fremgår av tabell I, og denne viser at titani-nnholdet varierer mellom 0 og 0, 7^. Ved anvendelse av disse elektroder er det siden blitt utfort en rekke sveisinger, og sammensetningen til det derved oppnådde sviesegods fremgår av tabell II. Denne viser at | forholdet The ratio in the formed welding string can advantageously be 0.1-0.7. The strong carbide former can also be made of vanadium or tantalum. To illustrate the invention, a number of electrodes with different titanium contents have been used. The composition of the additive appears in Table I, which shows that the titanium content varies between 0 and 0.7%. By using these electrodes, a number of weldings have since been carried out, and the composition of the resulting weld material is shown in Table II. This shows that | the relationship

varierer mellom 0 og 2,15. Holdfasthets- varies between 0 and 2.15. holding strength

egenskapene til det oppnådde sveisegods er vist i tabellene III og IV, hvorav tabell III angår resultater erholdt uten varmebehandling av sveiseskjoten og tabell IV resultater erholdt med en spenningsopphevende gloding i 5 timer ved 580°C med etterfølgende luftavkjoling. Tabellene III og IV omfatter både strekkgrense (tf* 0,2 i kp/m 2 ), bruddgrense (c^B i kp/m 2), forlengelse ( d 5 i %), kontraksjon ( t) og slagseighet (KV ved 20°C i kpm). Av disse egenskaper er det forst og fremst slagseigheten som er av interesse. the properties of the weld material obtained are shown in tables III and IV, of which table III concerns results obtained without heat treatment of the weld joint and table IV results obtained with a stress-relieving annealing for 5 hours at 580°C with subsequent air cooling. Tables III and IV include both tensile strength (tf* 0.2 in kp/m 2 ), breaking strength (c^B in kp/m 2 ), elongation ( d 5 in %), contraction ( t ) and impact strength (KV at 20 °C in kpm). Of these properties, it is primarily the impact strength that is of interest.

Av tegningene viser fig. 1 det ikke-varmebehandlede sveisegods slagseighet som funksjon av atomforholdet Ti:C og fig. 2 sveisegodsets slagseighet som funksjon av det samme forhold, men etter spenningsopphevende gloding i 5 timer ved 580°C med etterfølgende luftavkjoling. Fig. 3 viser produktet av sveisegodsets bruddgrense (cB) og kontraksjon (f) som funksjon av atomf orholdet Ti:C, etter • spenningsopphevende gloding i 5 timer ved 580°C med etterfølgende luftavkjoling. Of the drawings, fig. 1 the impact strength of the non-heat-treated weldment as a function of the atomic ratio Ti:C and fig. 2 the weld metal's impact strength as a function of the same conditions, but after stress-relieving annealing for 5 hours at 580°C with subsequent air cooling. Fig. 3 shows the product of the weld metal's breaking strength (cB) and contraction (f) as a function of the atomic ratio Ti:C, after • stress-relieving annealing for 5 hours at 580°C with subsequent air cooling.

Det fremgår tydelig av fig. 1 og 2 at det oppnås et maksimum for It is clear from fig. 1 and 2 that a maximum is achieved for

slagseigheten ved et forhold the resilience of a relationship

mellom 0 og 1. Det oppnås en spesielt god slagseighet, som vist ved fig. 1 og 2, ved et forhold between 0 and 1. A particularly good impact strength is achieved, as shown in fig. 1 and 2, by a relationship

av mellom 0,1 og 0,7. Også for de ovrige i tabell of between 0.1 and 0.7. Also for the others in the table

III og IV anforte holdfasthetsegenskaper oppnås det som vist verdier som er fullt på hoyde med verdiene for grunnmaterialet. III and IV stated holding strength properties, as shown, values are achieved that are fully on par with the values for the base material.

At tilsetningen av en sterk karbiddanner som i sveisegodset That the addition of a strong carbide forms as in the weld metal

gir et forhold gives a relationship

mellom 0 og 1, gir en vesentlig forbedring av sveisegodsets holdfasthetsegenskaper fremgår også av fig. 3 hvor produktets bruddgrense x kontraksjon (<rB x y) er avsatt som funksjon av forholdet Som vist ved fig. 3 oppnås et maksimum for den angitte % ved et forhold between 0 and 1, gives a significant improvement in the holding strength properties of the welding material is also apparent from fig. 3 where the product's breaking point x contraction (<rB x y) is set as a function of the ratio As shown in fig. 3, a maximum is achieved for the indicated % by a ratio

av ca. 0,3, og of approx. 0.3, and

det synes å foreligge en viss forbedring innen området 0-1 for det angitte atom$-forhold. For en og samme ståltype gjelder det i al-minnelighet at kontraksjonen er tilbbyelig til å avta når brudd-grensen stiger, og som regel er minskningen av kontraksjonen aå there appears to be some improvement within the 0-1 range for the indicated atom$ ratio. For one and the same type of steel, it generally applies that the contraction is likely to decrease as the fracture limit rises, and as a rule the reduction in contraction is

kraftig at produktets bruddgrense x kontraksjon også vil avta. Den okning av verdien for det angitte produkt som oppnås ved foreliggende serie, er derfor en indikasjon på at det er blitt oppnådd en god optimalisering av holdfasthets- og duktilitetsegenskapene. strongly that the product's breaking strength x contraction will also decrease. The increase in the value for the specified product which is achieved with the present series is therefore an indication that a good optimization of the holding strength and ductility properties has been achieved.

Ved de ovenfor anforte forsok ble det anvendt en sveising i overensstemmelse med den s.k MIG-metode, men tilsvarende forsok er også blitt gjort i overensstemmelse med TIG-metoden, og lignende resultater er blitt oppnådd med denne. In the above trials, welding was used in accordance with the so-called MIG method, but similar trials have also been carried out in accordance with the TIG method, and similar results have been obtained with this.

Forsok er også blitt utfort med sveiseelektroder inneholdende niob, og de derved oppnådde resultater overensstammer i det alt vesentlige med dem som ble oppnådd ved anvendelse av titanholdige elektroder. Experiments have also been carried out with welding electrodes containing niobium, and the results obtained thereby correspond essentially to those obtained when using titanium-containing electrodes.

Claims

1. Welding electrode for welding steel, especially hardenable corrosion-resistant steel, which electrode is formed from a steel alloy containing 11-1<!>+ % chromium, 3-8% nickel, 0.01-0.1% carbon, 0.25- 2.00% manganese, 0-3.5% molybdenum and a strong carbide former, preferably titanium or niobium, the rest being iron' apart from common impurities, characterized in that it forms a strong carbide is present in such an amount that the ratio in the formed welding string is highest 1.

2. Welding electrode according to claim 1, characterized by that the relationship in the formed weld string is 0.1-0.7.