NO145248B - Fremgangsmaate ved fremstilling av xylose-opploesning fra xylanholdige raamaterialer - Google Patents

Description

Sveiseflussmiddel.

Foreliggende oppfinnelse vedrører et sveiseflussmiddel som er egnet for bruk. med et nikkel- eller nikkellegerings-sveisemetall ved sveising med overdekket lysbue.

Nikkelsveisemetall kan f. eks. være av

den art som selges under varemerket «In-conel», idet det ved bruken av disse opp-

står en rekke problemer. Enkelte av disse problemer oppstår som følge av det faktum at nikkel eller nikkellegeringer er kostbare,

og derfor bare anvendes når behovene rett-ferdiggjør bruken av slike metaller, som f. eks. ved bekledning eller plettering av jerndampgeneratorer og ved bekledning eller dekning av overflater som utsettes for sterk korrosjon. Sveisemetaller av «Inco-nel»-typen anvendes derfor særlig til for-

mål hvor sveisevulsten må tilfredsstille visse strenge krav, som f. eks. at sveisevulsten må ha tilstrekkelig duktilitet til å kunne bøyes uten at det oppstår sprekker,

og må være rene og frie for nikkel- og kromoxydutf eininger.

Andre krav til sveisemidlet er at det særlig for multistrømsveisninger («multi-

pass welds») lett må kunne fjernes fra det stivnete sveisemetall, og det må når det er smeltet, ha en viskositet og overflatespen-

ning som gir en jevn sveisevulst som er fri for depresjoner og overflateuregelmessig-heter. Ytterligere krav til et sveisemiddel er at det må beskytte den smeltede sveisesøm mot atmosfærisk forurensning og forbedre utglødningen av sveisen. Disse to sistnevnte

krav er særlig viktige når det anvendes sveisemetaller av «Inconel»-typen.

En rekke andre problemer oppstår som

er spesifikke for sveisearbeide i forbindelse med sveisning av «Inconel»-legeringer ved den neddykkete lysbue-prosess. De høye temperaturer som f. eks. opptrer i lysbuen og ved omrøring av sveisemetallet av lysbuen, kan f. eks. forårsake at det inntrer en reaksjon mellom sveisemidlet og metal-

let som er skadelig for sveisesømmen, slik at man må være omhyggelig med utvelg-ningen av materialene i sveisemidlet.

Det er formålet for oppfinnelsen å tilveiebringe en sveisemiddelsammensetning som er tilfredsstillende for bruk med et nik-kelholdig sveisemiddelmetall.

I henhold til oppfinnelsen inneholder sveiseflussmidlet fra 15 til 25 vektprosent av et jordalkalimetallkarbonat, fra 20 til 25 vektprosent aluminiumoksyd, fra 25 til 30 vektprosent titandioksyd og fra 8 til 10 vektprosent av et silikatbindemiddel, og preparatet kan eventuelt ytterligere inneholde et materiale som f. eks. et fluoridsalt som tjener til å nedsette sveisemidlets stivningstemperatur, opp til 10 vektprosent manganoksyd, fra 2 til 3 vektprosent niob eller en nioblegering som ferroniob, ca. 2y2 vektprosent ferromangan og ca. 1 vektpro-

sent ferrokrom.

Særlig fordelaktig inneholder midlet

fra 4 til 5 vektprosent lithiumfluorid og fra 4 til 5 vektprosent manganoksyd. Videre

har midlet ved en fordelaktig utførelses-form en partikkelstørrelse varierende mellom 6 og 60 mesh, særlig mellom 8 og 10 mesh.

Under innvirkningen av den varme som utvikles under sveisningen, spaltes jord-alkalimetallkarbonatet så at det dannes metalloxyd, og det er dette og ikke karbo-natet som medvirker til dannelse av sveise-middelgrunnmassen. En spesiell fordel ved å innføre jordalkalimetalloxydet i sveisemiddelkomposisjonen i form av et carbonat, er at carbonatet utøver den ytterligere viktige funksjon at det tilveiebringer carbonmonoxyd som en beskyttende og reduserende gass. Ved en lysbuetemperatur høyere enn 4427° C som oppstår under sveisningen, vil carbondioxydet som dannes ved en lavere temperatur ved spaltningen av carbonatet så at det dannes metalloxyd, tilveiebringe carbonmonoxyd og oxygen.

Et foretrukket jordalkalimetallcarbo-nat er calsiumcarbonat. Det har vist seg at en optimal mengde av calsiumcarbonat hindrer dannelsen av nikkel- og kromoxy-der, og resulterer i en overordentlig ren sveisevulst.

Ved avkjøling av det smeltede sveisemiddel vil mulliten (3A1,0.,. 2S10,) som dannes ved reaksjon mellom aluminiumoxy-det og silikatbindemidlet når komposisjonen smeltes, og en del av titandioxydet danne en separat mullit-rutil fase som stivner noe før eller samtidig med sveisevulsten. Mulliten i form av små partikler og rutilet i form av glasslignende strimler eller bånd tilveiebringer en beskyttende kappe over overflaten av det smeltede sveisemetall og beskytter sveisesømmen mot atmosfærisk forurensning. Mullit-rutilkappen har også en tendens til å nedsette avkjøl-ingshastigheten av sveisesømmen slik at ut-glødningen av denne forbedres og den er videre effektiv med hensyn til formningen av sveisesømmen.

Mullit stivner normalt ved 1815° C og rutil ved 1625° C, og med et sveisemetall av «Inconel»-typen som stivner ved eller om-kring 1427° C, er det ønskelig å nedsette stivningstemperaturen av mullit-rutilfasen så meget som mulig. Dette oppnåes ved å tilveiebringe et lite overskudd av kiselsyre utover 3A120.,. 2SiO.,-forholdet som bringer stivningstemperaturen av mullit ned til ca. 1538° C, den eutektiske temperatur.

Det er ønskelig at stivningstemperaturen for sveisemiddelkomposisjonen som en helhet er så lav som mulig og dette kan oppnåes ved å tilsette et modifiserende materiale til komposisjonen.

Et modifiserende materiale er et materiale som virker slik at det nedsetter sveisemidlets stivningstemperatur og også for-bedrer den rensende virkning av det med hensyn til eventuelle oxydutfelninger. Et eksempel på et modifiserende materiale er lithiumfluorid som er overordentlig effektivt som et rensende middel med hensyn til å forhindre dannelsen av nikkel- og krom-oxyder. Med et metall av «Inconel»-typen som består av ca. 72 pst. nikkel, 8 pst. jern og 15 pst. krom og mindre mengder av andre legeringselementer, har det f. eks. vist seg at med fra 4 til 5 pst. lithiumfluorid så oppstår det ikke noen oxydutfelninger på sveisesømmen. Andre fluoridsalter, som f. eks. calciumfluorid og kryolitt (Na.,AlF(1) kan anvendes som modifiserende materiale, og det har generelt vist seg at tilsetningen av fra 4 til 8 vektprosent av et modifiserende materiale er tilstrekkelig. En lithium-forbindelse har vist seg å være det mest effektive som rensende hjelpemiddel.

For at sveisemidlet skal bli selv-fjer-nende skal generelt komposisjonens basiske og sure bestanddeler avmåles slik at midlet har en stivningstemperatur omtrent 35 til 100 celsiusgrader under stivningstemperaturen for sveisemetallet. Med et «Inconel»-metall som stivner ved ca. 1427° C, avmåles f. eks. de ovennevnte oxyder slik at det fåes et stivningspunkt av ca. 1316° C. Bestanddelene vil videre tilveiebringe et sveisemiddel som har en annen utvidelseskoeffisient enn sveisemetallet. Ved avkjøling vil sveisemidlet lett bryte i tu og kan avskalles fra sveisesømmen ganske enkelt ved hjelp av en børste eller lignende, slik at det blir tilbake en ren sveiseoverflate som er egnet for maskinell bearbeidelse eller for påføl-gende sveisearbeid.

Det er å foretrekke at det skal være til stede i sveisemidlet noe manganoxyd. For-uten at det er en høyeffektiv og nyttig be-standdel, tjener det til å nedsette sveise-massens stivningstemperatur. Fra 4 til 5 pst. manganoxyd synes å gi de beste resultater, men med nikkellegeringer som stivner ved høyere temperaturer, kan det anvendes en konsentrasjon fra 0 til 4 pst. eller under visse andre forhold kan det være ønskelig å anvende opp til 10 pst.

Til tross for opptagelsen av kiselsyre ved dannelse av mullit, så foreligger det en sterk tendens til at silicium overføres til det smeltede sveisemetall. Følgelig foreslåes det å tilsette en mengde niob som fast-holder siliciumet i «Inconel»-fasen eller i fast oppløsning og forhindrer dannelsen av en nikkel-jern-siliciumfaseutfelning ved korngrensene og som gjør sveisesømmen sprø. Med et metall av «Inconel»-typen be-stående av ca. 72 pst. nikkel, 8 pst. jern og 15 pst. krom og mindre mengder av andre legeringselementer, foreslåes det f. eks. å tilsette fra 2 til 3 pst. ferroniob. Tilsetningen av en større eller mindre mengde niob synes å medføre dannelsen av den kom-plekse niob-j ern-silicium-intermetalliske

forbindelse som utfelles.

Under sveisningen med nikkel og nik-kellegeringsmetaller er temperaturen i lysbuen høyere enn 4427° C. Ved denne temperatur foreligger en tendens til at det fin-ner sted en nedsettelse av mengden av visse legeringselementer i det utfelte metall og følgelig foreslåes det å avhjelpe tapet ved tilsetning av mangan og krom til sveisemidlet. Ved et «Inconel»-metall av den ovenfor angitte sammensetning gir f. eks. en tilsetning av ca. 2,5 pst. ferromangan og 1 pst. ferrokrom tilfredsstillende resultater. Opptagelsen av legeringselementene i «In-conel»-metallet lettes ved at legeringen til-settes som ferrolegeringer.

For dannelsen av nikkel- eller nikkel-legeringssveisevulster med foreliggende komposisjoner er det ønskelig at det foreligger en partikkelstørrelse fra 6 til 60 mesh eller fortrinnsvis fra 8 til 40 mesh. Disse områder tilveiebringer en homogen komposisjon.

For å lette forståelsen av oppfinnelsen skal det i det følgende anføres et eksempel på en sveisemiddelkomposisjon i overens-stemmelse med oppfinnelsen.

Eksempel.

En tilfredsstillende sveisemiddelkomposisjon fåes ved å blande de følgende fin-delte materialer i de angitte mengder:

Prosentmengden som er anført for natriumsilikat er for den vannfrie tilstand. Natriumsilikat ble faktisk tilsatt som et flytende bindemiddel, natriumtetrasilikat (NajSijO,,), som inneholder ca. 7,5 pst. sili-siumdioxyd.

De pulverformede materialer ble ført omhyggelig blandet til homogen tilstand, og derpå ble det til blandingen tilsatt det flytende tetrasilikat. Blandingen ble fort-satt og tørket inntil det var dannet små kuler av komposisjonen. Tørkingen ble ut-ført inntil vanninnholdet var redusert til mindre enn V2 pst. og komposisjonen ble derpå siktet til den ønskete partikkel-størrelse.

Sveisemiddelkomposisjonen ble siktet til 8 til 40 mesh, og derpå anbrakt på overflaten av en flussjernplate i en neddykket lysbuesveiseprosess. Det ble anvendt en dobbeltsveisetrådanordning og sveisetrådene ble anbrakt i en avstand av ca. 3 mm fra platen, og med en avstand fra hver-andre av ca. 3 mm. Flussmiddeldybden var ca. 2,5 cm.

Sammensetningen av sveisetrådene var 70—72 pst. nikkel, 8—10 pst. jern, 8,5—2,8 pst. mangan, 3—3,2 pst. titan, 14 pst. krom og andre restélementer innbefattet ca. 0,05 pst. carbon.

Sveiseforbindelsen ble fremstilt på stål-platen ved å legge to lag tvers over flaten og det første lag ble fremstilt ved 26 til 28 volt (A.C.), 380—400 amp og med en hastighet av ca. 25 cm pr. minutt. Det annet lag ble fremstilt ved 24—26 volt (A.C.) 380—400 amp og med en hastighet av 22,5 cm pr. minutt.

Under sveisningen ble et smeltet lag av metall med en tykkelse av ca. 3 mm utfelt på plateoverflaten med et smeltelag av sveisemidlet flytende på overflaten av det smeltede metall. Et lag av usmeltet sveisemiddel dekket på sin side det smeltede sveisemiddel som efter avkjøling ble va-kuumbehandlet for pånyanvendelse. Under avkjølingen ble det dannet en mullit-rutil-kappe som beskyttet det smeltede metall mot atmosfærisk forurensning, og efter av-kjøling av sveisemiddelmassen desintegrer-te sveisemidlet på sveisevulsten og kunne lett børstes bort, så at det ble tilbake en ren sveiseoverflate. Den ferdige sveisevulst viste seg å være jevn og fri for uregelmes-sigheter og oppviste ikke noen oxydutfel-ning. Den var duktil, og en prøve, 10 x 12,5 x 0,9 cm, kunne tåle en 180°'s bøyning rundt en dor med en radius av ca. 1,9 cm uten at det oppstod noen sprekker.

Bestanddelene som utgjorde sveisemiddelmassen, var manganoxyd, aluminiumoxyd, marmor, rutil og lithiumfluorid. Disse bestanddeler har de smeltetemperaturer som er angitt i tabell 1 og i de anførte forhold har de en sveisemiddelstivningstem-peratur fra 35 til 100 celsiusgrader under stivningstemperaturen for «Inconel»-sveisemetallet, eller ved ca. 1316° C. Et &In-conel»-metall av den anførte sammensetning stivner ved ca. 1427° C.

Det er klart at for nikkel og nikkellegeringer som stivner ved forskjelige temperaturer, så er det mulig og kan være ønskelig å endre forholdet mellom bestanddelene i grunnmassen for å oppnå en effektiv selv-fjernelse av sveisemidlet.

De ovenanførte mengder gir også den ønskede fluiditet og overflatespenning, men det er også mulig å variere konsentrasjo-nen for å oppnå de ønskede resultater. F. eks. kan det være ønskelig å variere alu-miniumoxydinnholdet. Tilstrekkelig aluminiumoxyd må imidlertid tilveiebringes for å kunne reagere med kiselsyren så at det dannes en mullitfase, og som angitt ovenfor, er mengden av aluminiumoxyd fortrinnsvis slik at det blir tilbake et lite overskudd av kiselsyre og for å tilsvare rutil-, mangan- og calciumoxydandelene. For stort aluminiumoxydinnhold resulterer i en mullit-corumdum (AL,0:1) sammensetning som har en eutektisk temperatur av ca. 1815° C, som kleber seg til sveisestedet og øker stivningstemperaturen av sveisemiddelmassen over stivningstemperaturen for sveisesømmen. Tilfredsstillende resultater oppnåes i alminnelighet med en alu-miniumoxydkonsentrasjon av fra ca. 20 til 25 pst.

Titandioxydet eller rutilet tjener til å erstatte kiselsyren og reagere med de basiske bestanddeler. En øvre grense for alu-miniumoxydinnholdet bestemmes av stivningstemperaturen for aluminiumoxyd slik at rutilet tilveiebringer resten av de syre-dannende bestanddeler i komposisjonen. Generelt skal rutilinnholdet være fra ca. 25 til 30 vektprosent.

Med en sveisemiddelkomposisjon med aluminiumoxyd og rutilinnhold av den for-an angitte størrelsesorden vil mengden av mullit-rutilfasen i den smeltede eller av-kjølte komposisjon anslagsvis være fra ca. 10 til 15 pst. av den totale sveisemiddelsammensetning, hvorav mullit kan utgjøre 8— 10 pst. og rutil fra 2—5 pst.

Calciumcarbonatet i midlet spaltes under innvirkning av den av lysbuen utvik-

lete varme, så at det dannes calciumoxyd som er en av de sveisemiddeldannende bestanddeler. Carbonatet har den ytterligere funksjon at det tilveiebringer carbonmono-oxyd som beskyttende og reduserende gass. Carbonmonoxydet virker også som en lys-buestabilisator. Ved lysbuetemperatur over 4427° C vil carbondioxydet som dannes ved spaltningen av carbonatet (ved 849° C) på sin side gi carbonmonoxyd og oxygen.

Temperaturen av lysbuen, 4427 til 4980° C, var tilstrekkelig til å spalte calciumcarbonatet som følger:

Carbonmonoxydet reagerer med nik-keloxydet (eller kromoxydet) så at det dannes tetracarbonyl (f. eks. Ni(CO)4) som har et lavt fordampningspunkt og fordamper som en gass. For den ovennevnte nikkel-legering og de anvendte sveiseforhold til-veiebrakte en konsentrasjon av mindre enn 15 pst. carbonat en utilstrekkelig mengde carbonmonoxyd, og man fikk en nikkel-oxydutfelning på sveisevulstene. En calci-umcarbonatkonsentrasjon av mer enn 35 pst. gav en ren sveisevulst, men viste seg å gi et for basisk sveisemiddel for oppnåelse av en god sveisevulstdannelse. Videre var det resulterende gasstrykk for stort og syn-tes å medføre gassporøsitet i sveisevulsten. Generelt vil tilfredsstillende resultater oppnåes med et carbonatinnhold fra 15 til 25 pst. I det ovenanførte eksempel var det f. eks. ikke noe tegn på dannelse av nikkel-oxyd eller på porøsitet og innesluttede de-ler, hvilket nikkel og nikkellegeringer i høy grad er tilbøyelig til å medføre.

Mengden av silikatbindemiddel som til-settes kan varieres, skjønt en mengde som er tilstrekkelig til å gi 9 pst. natriumsilikat synes å gi optimale resultater. En mindre mengde er utilstrekkelig som bindemiddel og en større mengde gir et for fuktig middel. Kaliumsilikat (K.,Si40,,) kan også anvendes som bindemiddel.

Sveisemiddelsammensetningen som er anført i eksemplet, er overalt effektivt med «Inconel»-sveisemetaller av den beskrevne art, men det er klart at de prinsipper som her anvendes, kan brukes i forbindelse med andre nikkellegeringer og sammensetningen kan varieres, alt efter smeltepunktet for sveisemetallene, sammensetningen av sveisemetallene og de resultater som tilsiktes.

Ferrolegeringene av krom og mangan

kompenserer for eksempel for sveisetap i

«Inconel»-sveisestavene, men det er klart

at alt efter sammensetningen av sveise-stavene og de egenskaper som tilsiktes for

sveisesømmen så kan det anvendes andre

ferrolegeringer.

Ferroniobet kan også sløyfes i de til-feller hvor siliciuminnholdet i sveisemidlet

ikke er av kritisk betydning. Natriumsili-katet bidrar til at det oppnåes den ønskede

fluiditet i sveisemidlet, men andre silikat-bindemidler kan anvendes, f. eks. kaliumsilikat slik som nevnt ovenfor.

Oppfinnelsen er beskrevet spesielt i eksemplet i forbindelse med påleggssveising

med overdekket lysbue, men det vil forståes

at sveisemidlene i henhold til oppfinnelsen

også er nyttige ved sveising med overdekket

lysebue for å forene forskjellige metaller

med nikkellegeringer (som nu for tiden ut-føres under anvendelse av en manuell ar-beidsteknikk) og andre sveiseprosesser,

hvor det brukes nikkel og nikkellegeringer.

Claims (4)

1. Sveiseflussmiddel egnet for bruk med

et nikkel- eller nikkellegerings-sveisemetall ved sveising med overdekket lysbue, k a- rakterisert ved at midlet inneholder fra 15 til 25 vektprosent av et jordalkalimetallkarbonat, fra 20 til 25 vektprosent aluminiumoksyd, fra 25 til 30 vektprosent titandioksyd og fra 8 til 10 vektprosent av et silikatbindemiddel, og preparatet kan eventuelt ytterligere inneholde et materiale som f. eks. et fluoridsalt som tjener til å nedsette sveisemidlets stivningstemperatur, opp til 10 vektprosent manganoksyd, fra 2 til 3 vektprosent niob eller en nioblegering som ferroniob, ca 2y2 vektprosent ferromangan og ca. 1 vektprosent ferrokrom.

2. Sveiseflussmiddel som angitt i på-stand 1, karakterisert ved at midlet inneholder fra 4 til 5 vektprosent lithi-umflorid.

3. Sveiseflussmiddel som angitt i på-stand 1 eller 2, karakterisert ved at det inneholder fra 4 til 5 vektprosent manganoksyd.

4. Sveiseflussmiddel som angitt i en av de foregående påstander, karakterisert ved at midlet har en partikkel-størrelse varierende mellom 6 og 60 mesh, særlig mellom 8 og 10 mesh.