NO141636B

NO141636B - CONSUMABLE WELDING ELECTRODE.

Info

Publication number: NO141636B
Application number: NO754217A
Authority: NO
Inventors: Philip Robert Kirkwood
Original assignee: British Steel Corp
Priority date: 1974-12-12
Filing date: 1975-12-11
Publication date: 1980-01-07
Also published as: GB1532217A; NO141636C; DE2556139C2; NO754217L; SE7513976L; NL182782B; DE2556139A1; FR2294240B2; IE42201L; IT1055714B; JPS51108645A; BE836560R; IE42201B1; SE423336B; NL7514410A; NL182782C; FR2294240A2

Description

Søkerens norske patent nr. 139.311 angår en forbruk- The applicant's Norwegian patent no. 139,311 concerns a consumer

bar sveise-elektrode av stål som har lavt karbon- og silisium- bare welding electrode made of steel that has low carbon and silicon

innhold og inneholder titan, bor og molybden som obligatoriske bestanddeler. Dette stål har følgende prosentvise sammensetning: content and contains titanium, boron and molybdenum as mandatory components. This steel has the following percentage composition:

Det er en viktig forutsetning for stålets anvendelse It is an important prerequisite for the steel's use

til sveising at det oppviser god (kjerv)slagseighet. Tilfredsstil- for welding that it exhibits good (notch) impact resistance. satisfy-

lende slagseighet ble oppnådd med tilsetning av bor, titan og molybden i de mengder som er angitt i patent nr. 139.311. Det ble imidlertid nå oppdaget at i visse sammenheng, f.eks. ved sveising under lav varmetilførsel eller ved sveising av tynne plater kan molybdeninnholdet i sveisestålet være meget lavt. I dette til- high impact strength was achieved with the addition of boron, titanium and molybdenum in the amounts specified in patent no. 139,311. However, it was now discovered that in certain contexts, e.g. when welding under low heat input or when welding thin plates, the molybdenum content in the welding steel can be very low. In this to-

felle oppnås tilfredsstillende slagseighet på grunn av bor- og titaninnholdet uten at molybden bidrar vesentlig hertil. Dette var overraskende på bakgrunn av tidligere erfaring, og oppfinnelsen med-fører en betydelig kostnadsreduksjon ved fremstillingen av sveise-elektroder. trap, satisfactory impact strength is achieved due to the boron and titanium content without molybdenum contributing significantly to this. This was surprising on the basis of previous experience, and the invention leads to a significant cost reduction in the production of welding electrodes.

Oppfinnelsen angår en forbrukbar sveise-elektrode i The invention relates to a consumable welding electrode i

form av en tråd eller stang, fortrinnsvis forsynt med et tynt be- form of a wire or rod, preferably provided with a thin

legg av kobber, hvor stålet har den følgende sammensetning: layer of copper, where the steel has the following composition:

Manganmengden velges under hensyntagen til den ønskede styrke for det endelige sveisemetall. The amount of manganese is chosen taking into account the desired strength of the final weld metal.

Et innhold av aluminium anvendes fordi dette metall virker som desoksydasjonsmiddel under fremstillingen av stålet. Aluminium anvendes normalt i en mengde på minst 0,02% for dette formål. Aluminiuminnhold under 0,025%, spesielt 0,02% og der-under, er imidlertid blitt funnet å gi bedre sveiseegenskaper. A content of aluminum is used because this metal acts as a deoxidizing agent during the production of the steel. Aluminum is normally used in an amount of at least 0.02% for this purpose. However, aluminum contents below 0.025%, especially 0.02% and below, have been found to provide better welding properties.

Titaninnholdet er meget viktig, da det gir ytterligere desoksydering av sveisesmelten, fremmer dannelse av mindre kule-lignende inneslutninger og beskytter det tilstedeværende bor mot oksygen og nitrogen. The titanium content is very important, as it provides further deoxidation of the welding melt, promotes the formation of smaller ball-like inclusions and protects the boron present against oxygen and nitrogen.

Noe bor må foreligge ubundet. Man foretrekker at det ubundne eller frie bor foreligger i en mengde på minst 0,0002%. Minimumsmengden av bor som i alt er påkrevet i stålet i et gitt tilfelle, vil derfor avhenge av den mengde som bindes av oksygen og nitrogen, men man regner med at et minimum på 0,002% bor van-ligvis vil resultere i tilstrekkelige mengder fritt bor i stålet. Tilsvarende er det ønskelig at mengden av oksygen og nitrogen Some boron must be present unbound. It is preferred that the unbound or free boron is present in an amount of at least 0.0002%. The minimum amount of boron required in the steel in a given case will therefore depend on the amount bound by oxygen and nitrogen, but it is expected that a minimum of 0.002% boron will usually result in sufficient amounts of free boron in the steel. Similarly, it is desirable that the amount of oxygen and nitrogen

i stålet er liten. in the steel is small.

Den type stålfremstillingsprosess som velges, anses ikke å være viktig. Fortrinnsvis fremstilles stålet uten aluminium, titan og bor, hvoretter disse elementer tilsettes i den nevnte rekkefølge. Stålet tettes, eller desokeiyderes, hoved-sakelig med aluminium, titanet kan fjerne en stor del av even-tuelt gjenværende oksygen, og til slutt blir så bor tilsatt. The type of steelmaking process chosen is not considered to be important. Preferably, the steel is produced without aluminium, titanium and boron, after which these elements are added in the order mentioned. The steel is sealed, or decoiled, mainly with aluminium, the titanium can remove a large part of any remaining oxygen, and finally boron is added.

Et kobberbelegg på sveise-elektroden forbedrer den elektriske kontakt mellom tråden og strømkilden og beskytter dessuten tråden mot korrosjon. A copper coating on the welding electrode improves the electrical contact between the wire and the power source and also protects the wire from corrosion.

Trådens diameter er fortrinnsvis mellom 1 mm og 8 mm. The diameter of the thread is preferably between 1 mm and 8 mm.

Mengden av kobberbelegg på tråden er hensiktsmessig opp til 0,15 vekt-% av tråden, og den øvre grense er i praksis den mengde som resulterer i at mengden av kobber som overføres til sveise-metallet, blir skadelig for sveisemetallets egenskaper. The amount of copper coating on the wire is suitably up to 0.15% by weight of the wire, and the upper limit is in practice the amount which results in the amount of copper transferred to the weld metal becoming detrimental to the properties of the weld metal.

Sveise-elektroden ifølge oppfinnelsen kommer spesielt The welding electrode according to the invention comes in particular

til anvendelse ved pulverbuesveising eller elektroslaggsveising. for use in powder arc welding or electroslag welding.

Hvis den fluks som anvendes ved sveisingen er en sur fluks, vil titanet og boret ha en tendens til å oksydere, og silisium og mangan vil være tilbøyelig til å overføres fra fluksen til sveisesmelten. Man foretrekker derfor en basisk fluks for å redusere sådan oksydasjon og overføring av siliBium og mangan. If the flux used in the welding is an acidic flux, the titanium and boron will tend to oxidize, and silicon and manganese will tend to be transferred from the flux to the weld melt. A basic flux is therefore preferred to reduce such oxidation and transfer of silicon and manganese.

I de følgende eksempler illustrerer eksempel 1 og 2 oppfinnelsen, mens eksempel 3 angår anvendelse av en sveisetråd basert på karbon og mangan og er tatt med for sammenlignings-formål. In the following examples, examples 1 and 2 illustrate the invention, while example 3 concerns the use of a welding wire based on carbon and manganese and is included for comparison purposes.

I alle eksemplene ble et par plater BS 4360 50D sveiset sammen ved pulverbuesveising med en i handelen tilgjengelig basisk fluks inneholdende de følgende bestanddeler: 13,7% SiO^ i 0,1% MnO; 1,29% Fe203; 19,6 A1203; 12,58 CaO; 29,0 MgO; 0,5 Ti02; In all the examples, a pair of plates BS 4360 50D were welded together by powder arc welding with a commercially available basic flux containing the following ingredients: 13.7% SiO 2 in 0.1% MnO; 1.29% Fe2O3; 19.6 A1203; 12.58 CaO; 29.0 MgO; 0.5 TiO 2 ;

0,76 K20; 0,42 Na20; 18,0 CaF2; 0,32 Li02; 1,58 Zr^. Plate-tykkelsen var 38,1 mm. 0.76 K 2 O; 0.42 Na 2 O; 18.0 CaF2; 0.32 LiO 2 ; 1.58 Zr^. The plate thickness was 38.1 mm.

Analysene av prøveplåtene, sveisetrådene og det er-holdte sveisemetall er angitt i tabell 1. The analyzes of the test plates, the welding wires and the retained weld metal are shown in table 1.

I alle sveiseforsøkene ble det anvendt en likestrøms-bue, og den konsumerbare elektrodes polaritet var positiv, skjønt det også kan sveises med en negativ elektrode. In all the welding trials, a direct current arc was used, and the polarity of the consumable electrode was positive, although it is also possible to weld with a negative electrode.

EKSEMPEL L EXAMPLE L

En sveis ble laget under tilførsel av en varmemengde på 2,8 KJ/mm. Sveisen ble utprøvet med hensyn til kjervslagseighet (Charpy V-metoden) og strekkfasthetsegenskaper før og etter ut-glødning. A weld was made under the application of a heat quantity of 2.8 KJ/mm. The weld was tested with respect to notch impact strength (Charpy V method) and tensile strength properties before and after annealing.

EKSEMPEL 2 EXAMPLE 2

En sveis ble laget under tilførsel av en stor varmemengde på 6,42 KJ/mm. En tosidig, fullstendig kommersiell sveise-metode ble anvendt, og prøver uttatt fra begge sider av sveise-forbindelsen ble testet mekanisk uten forutgående glødebehandling. A weld was made under the application of a large amount of heat of 6.42 KJ/mm. A two-sided, fully commercial welding method was used, and samples taken from both sides of the weld joint were mechanically tested without prior annealing.

EKSEMPEL 3 EXAMPLE 3

En sveis ble laget til sammenligning på samme måte som A weld was made for comparison in the same way as

i eksempel 1, under tilførsel av den samme varme på 2,8 KJ/mm og under anvendelse av konvensjonell sveisetråd. Slagfasthetsegen-skaper og strekkfasthetsegenskaper ble målt før og etter utglød-ning. in example 1, applying the same heat of 2.8 KJ/mm and using conventional welding wire. Impact strength properties and tensile strength properties were measured before and after annealing.

Slagfasthetsegenskapene for sveisene, målt i Joule, er vist i tabell 3. The impact resistance properties of the welds, measured in Joules, are shown in table 3.

Diagrammene på tegningen viser en sammenligning mellom sveisenes, slagfasthet f'/r og etter glødning. fig. 1 viser en sammenligning mellom sveisene i følge eksempel 1 og 3 i uglødet tilstand. Fi.g. 2 v i scor en sammenligning mellom de samme to svei-ser i glødet tilstand. Fig. 3 viser en sammenligning mellom sveisene i følge eksempel 1 og 2 i uglødet tilstand og illustrerer virkningen av den større tilførte varme i eksempel 2. Det vil sees av figurene at slag fasthetsegenskapene ved lavere tempera-turer under anvendelse av tråden i følge oppfinnelsen er langt bedre enn det som ble oppnådd med vanlig karbon-mangan-tråd. The diagrams in the drawing show a comparison between the impact strength of the welds before and after annealing. fig. 1 shows a comparison between the welds according to examples 1 and 3 in the unannealed state. Fig.g. 2 v i scores a comparison between the same two welds in the annealed state. Fig. 3 shows a comparison between the welds according to examples 1 and 2 in the unannealed state and illustrates the effect of the greater added heat in example 2. It will be seen from the figures that the impact strength properties at lower temperatures when using the wire according to the invention are far better than what was achieved with ordinary carbon-manganese wire.

Claims

Expendable welding electrode in the form of wire or rod, preferably provided with a thin coating of copper, characterized in that the steel has the following composition: