NO155649B

NO155649B - WELDING MATERIAL.

Info

Publication number: NO155649B
Application number: NO814417A
Authority: NO
Inventors: Erhard Scholz; Edmund Heimann
Original assignee: Oerlikon Buehrle Schweisstech
Priority date: 1980-12-24
Filing date: 1981-12-23
Publication date: 1987-01-26
Also published as: NL8105639A; GB2090615A; NO814417L; CH648231A5; GB2090615B; DE3150274A1

Description

Den her beskrevne oppfinnelse angår nye, molybden-fattige sveisematerialer som ved termisk efterbehandling gir en lav reduksjon i skårslagarbeidet ifølge DIN 50 115. The invention described here relates to new, molybdenum-poor welding materials which, when thermally finished, provide a low reduction in chipping work according to DIN 50 115.

Innen litteraturen i de siste 10 år er forskjellige publikasjoner blitt kjent som beretter om anvendelse av Ti-B-legerte sveisematerialer. Within the literature in the last 10 years, various publications have become known which report on the use of Ti-B alloy welding materials.

Fordelen ved slike Ti-B-legerte sveisematerialer beror spesielt på anvendbarheten for tykke ett- til trelagssveis-inger med høy varmetilførsel, dvs. ved underpulver- og elektroslaggsveisinger. Sveisegods av slike tråder ga en spesielt gunstig, mikrostruktur med høye andeler av nåleformet ferritt og små andeler av proeutektoid ferritt. Dette fører igjen til slike høye skårslagverdier ved lave temperaturer som spesielt i forbindelse med ett-lagssveisinger med klassiske sveisematerialer ikke kan oppnås. The advantage of such Ti-B-alloyed welding materials lies in particular in their applicability for thick one- to three-layer welds with high heat input, i.e. in sub-powder and electroslag welding. Welds of such wires gave a particularly favorable microstructure with high proportions of acicular ferrite and small proportions of proeutectoid ferrite. This in turn leads to such high chip impact values at low temperatures that, especially in connection with single-layer welding with classic welding materials, cannot be achieved.

Virkningsmåten for innlegeringen av Ti+B kan forklares som følger: dannelsen av TiN tillater at oppløst B utskilles ved austenittkorngrensene fordi dannelsen av BN blir under-trykket. B-utskillelsen reduserer på sin side korngrense-energien og undertrykker dermed dannelsen av proeutektoid ferritt. Dessuten danner TiN sammen med forskjellige oxyder kjerner for dannelse av nåleformet ferritt. Dermed danner vel avbalanserte mengder av Ti+B en jevn struktur med fin-delt nåleformet ferritt. The mode of action of the alloying of Ti+B can be explained as follows: the formation of TiN allows dissolved B to separate at the austenite grain boundaries because the formation of BN is under-pressured. The B precipitation, in turn, reduces the grain boundary energy and thus suppresses the formation of proeutectoid ferrite. Moreover, TiN together with various oxides form nuclei for the formation of needle-shaped ferrite. Thus, well-balanced amounts of Ti+B form a uniform structure with finely divided needle-shaped ferrite.

Alle sveisematerialer av denne type som hittil har vært markedsført, har en sammensetning, foruten jern, av All welding materials of this type that have been marketed to date have a composition, apart from iron, of

som legeringsbasis> as an alloy base>

Litteraturoversikt: se Masumoto IIW-Doc. XII 694-79 Literature overview: see Masumoto IIW-Doc. XII 694-79

I praksis oppviser Mn-Mo-Ti-B-legert sveisegods (type B) den egenskap som hittil ikke er blitt iakttatt innen sveise-teknikken, at ett-lagssveisinger gir bedre kjervseighets-verdier enn flerlagssveisinger. In practice, Mn-Mo-Ti-B-alloyed weldment (type B) exhibits the property that has not been observed in welding technology so far, that single-layer welds give better notch toughness values than multi-layer welds.

Strukturen som er blitt utsatt for kornomvandling på grunn av påfølgende sveiserifler, oppviser dårligere skårslagverdier enn en struktur som ikke er blitt utsatt for noen termisk etterbehandling. The structure that has been subjected to grain transformation due to successive weld riffles exhibits worse chip impact values than a structure that has not been subjected to any thermal finishing.

De nedenstående tre tabeller viser: The three tables below show:

Tabell 1.1: Den kjemiske sammensetning for seks undersøkte sveisegods (innbefattet grunnmaterialet) av typen B ifølge teknikkens stand. Table 1.1: The chemical composition for six investigated weldments (including the base material) of type B according to the state of the art.

Tabell 1.2: Resultatene av strekkforsøk ifølge DIN 50145 med de ovennevnte prøver. Table 1.2: The results of tensile tests according to DIN 50145 with the above samples.

Tabell 1.3: Resultatene av skårslagarbeidet ifølge DIN 50115 for de samme prøver. Table 1.3: The results of the chipping work according to DIN 50115 for the same samples.

Reduksjonen i skårslagarbeidet ved flerlagsveisinger The reduction in shear welding work in multi-layer welding

er tydelig. is clear.

Av de vedføyede tegninger viser Fig. 1 sammenhengen mellom prøvene 1-6 ifølge denne tabell og sømforberedelsene og lagtallet. Of the attached drawings, Fig. 1 shows the connection between samples 1-6 according to this table and the seam preparations and the number of layers.

Det samme gjelder også for sveisesømmer som er blitt utsatt for en såkalt spenningsfattig gløding (550-640°C, holdetid 2 min./mm blikktykkelse). The same also applies to welds that have been exposed to a so-called low-voltage annealing (550-640°C, holding time 2 min./mm sheet thickness).

Ved spenningsfattig gløding bør det bemerkes at rifler med primærstruktur utsettes for en tydelig reduksjon i skårslagfasthet og at rifler med kornomvandlet struktur utsettes for et ennu mer utpreget fall i skårslagfastheten. In low-stress annealing, it should be noted that rifles with primary structure are exposed to a clear reduction in chip impact resistance and that rifles with grain-transformed structure are exposed to an even more pronounced drop in chip impact resistance.

De følgende to tabeller viser: The following two tables show:

Tabell 2.1: Informasjon angående skårslagbøyeforsøk Table 2.1: Information regarding shear impact bending tests

ifølge DIN 50 115 (uglødet). according to DIN 50 115 (unannealed).

Tabell 2.2: Tilsvarende informasjon for glødet tilstand. Av de vedføyede tegninger er på Fig. 2 hhv. på Fig. 3 de tilsvarende sveiseanlegg og dessuten resultatene av de ovennevnte skårslagbøyeforsøk vist. Table 2.2: Corresponding information for annealed state. Of the attached drawings, Fig. 2 and on Fig. 3 the corresponding welding facilities and also the results of the above-mentioned shear impact bending tests are shown.

Dette overensstemmer med den allerede i lang tid kjente forekomst at Mo-legert sveisegods gir dårligere skårslagverdier ved spenningsfri gløding ved lave temperaturer enn i sveisetilstand. This is consistent with the long-known occurrence that Mo-alloyed weldment gives worse chip impact values during stress-free annealing at low temperatures than in the as-welded condition.

Tabell 2. 1 Table 2. 1

UP-Tandem-prosess UP-Tandem process

Skårslagbøyeforsøk ifølge DIN 50 115 Scoring impact bending test according to DIN 50 115

Prøveform: ISO-V-prøve Test form: ISO-V test

Trådkvalitet : FLUXOCORD 35,2 (type B) Thread quality : FLUXOCORD 35.2 (type B)

Tråddiameter : 4,0 mm Wire diameter: 4.0 mm

Pulver OP 121 TT Powder OP 121 TT

Grunnmateriale : PSX 70 Base material: PSX 70

Prøvetagning : prøvemidte Sampling: sample center

Varmebehandling : uglødet Heat treatment: unannealed

Tabell 2. 2 Table 2. 2

UP-Tandem-prosess UP-Tandem process

Prøveform: ISO-V-prøve Test form: ISO-V test

Trådkvalitet : FLUXCORD 35,2 (type B) Wire quality : FLUXCORD 35.2 (type B)

Tråddiameter : 4,0 mm Wire diameter: 4.0 mm

Pulver : OP 121 TT Powder : OP 121 TT

Grunnmateriale : PSX 70 Base material: PSX 70

Prøvetagning : prøvemidte Varmebehandling : spenningsfattig glødet 2 h/580°C. Sampling: sample center Heat treatment: stress-reduced annealing 2 h/580°C.

Denne iakttagelse gjelder også for tandem-sveisinger This observation also applies to tandem welding

med to eller tre tråder, hvor den påfølgende tråds lysbue varmepåvirker den første rifles primærstruktur ved for store trådavstander. Også her kan tydelig dårligere skårslagverdier iakttas enn ved meget små trådavstander hvor begge tråder gir et eneste sveisebad. with two or three wires, where the subsequent wire's arc thermally affects the primary structure of the first rifle at excessively large wire distances. Here, too, clearly worse shear impact values can be observed than with very small wire distances where both wires form a single weld pool.

I den senere tid er også rapporter blitt publisert som arbeider med legeringsbasisen C - Mn - Si - Ti - B, men det fremgår også av disse rapporter at i dette tilfelle må sveisegodset tilfredsstille spesielt snevre toleranser hva gjelder innholdet av Ti, B, N og 0 for å kunne oppnå de mekaniske ikvalitetsverdier for de Mo-holdige sveisematerialer. Spesielt er Ti-innholdet her viktig da dette element har til oppgave å tilveiebringe den optimale mikrostruktur med høyt innhold av nåleformet ferritt. For de Mo-legerte sveisematerialer overtar Mo denne oppgave uten In recent times, reports have also been published dealing with the alloy base C - Mn - Si - Ti - B, but it is also clear from these reports that in this case the weld metal must satisfy particularly tight tolerances regarding the content of Ti, B, N and 0 in order to achieve the mechanical quality values for the Mo-containing welding materials. In particular, the Ti content is important here as this element has the task of providing the optimal microstructure with a high content of needle-shaped ferrite. For the Mo-alloyed welding materials, Mo takes over this task without

at innholdet av dette må holdes innen meget snevre grenser. that the content of this must be kept within very narrow limits.

Det har nu overraskende kunnet fastslås at sveisematerialer som gir sveisegods av analysetypen C-Mn-Si-Cr-Ti-B (A2) og C-Mn-Si-Cr-Mo-B-Ti (A3) (idet i det sistnevnte tilfelle innholdet av Mo er blitt tydelig minsket sammenlignet med de hittidige sveisematerialer), oppviser vesentlig gunstigere seighetsegenskaper efter en varmebehandling enn sveisematerialer med sveisegods av typen C-Mn-Si-Mo-Ti-B (type B), ifølge teknikkens stand. It has now surprisingly been possible to determine that welding materials that give welds of the analysis type C-Mn-Si-Cr-Ti-B (A2) and C-Mn-Si-Cr-Mo-B-Ti (A3) (whereas in the latter case the content of Mo has been clearly reduced compared to the existing welding materials), show significantly more favorable toughness properties after a heat treatment than welding materials with weld material of the type C-Mn-Si-Mo-Ti-B (type B), according to the state of the art.

Sveisematerialene ifølge oppfinnelsen er angitt i krav l's og krav 2's karakteriserende deler. The welding materials according to the invention are specified in claim 1's and claim 2's characterizing parts.

Varmebehandlingen gjelder her såvel ekte efterbehandlinger og spenningsfattig gløding eller anløpning som efterbehandlinger av strukturen ved senere påførte sveiserifler. The heat treatment applies here as well as real finishing treatments and low-voltage annealing or tempering as well as finishing treatments of the structure with later applied welding rifles.

Dette er så meget mer overraskende som det hittil knapt er kjent Mn-Cr-legert sveisegods ved underpulver-, beskyttel-sesgass og elektrodehåndsveising. Dessuten oppviser slikt sveisegods bare en øket strekkfasthet ved forhøyede temperaturer . This is all the more surprising as Mn-Cr-alloyed weld metal has so far been hardly known in sub-powder, shielding gas and electrode hand welding. Moreover, such weld material only exhibits an increased tensile strength at elevated temperatures.

De nedenstående tabeller viser: The tables below show:

Tabell 3.1: Analyse og anlegg for strekkforsøk ifølge Table 3.1: Analysis and installation for tensile tests according to

DIN 50 145 og for skårslagforsøk ifølge DIN 50 115 for et sveisemateriale av typen A2 ifølge oppfinnelsen. DIN 50 145 and for notch impact tests according to DIN 50 115 for a welding material of type A2 according to the invention.

Tabell 3.2: Tilsvarende informasjon feir et sveisemateriale av typen A3 ifølge oppfinnelsen. Table 3.2: Corresponding information for a welding material of type A3 according to the invention.

De tilsvarende resultater er vist på Fig. 4 og 5. The corresponding results are shown in Fig. 4 and 5.

Den lave reduksjon i skårslagselghetsverdiene fremgår tydelig. The low reduction in the log sales values is clearly evident.

De nye sveisematerialer ifølge oppfinnelsen med sveisegodset av typen C-Mn-Si-Cr-Ti-B (type A2) og C-Mn-Si-Cr-Mo-Ti-B med redusert Mo-innhold (type A3) viser også de følgende fordeler sammenlignet med C-Mn-Si-Mo-Ti-B-typene (B-typer): - Bedre skårslagverdier i stilling - motstilling - sveisinger ved lavere temperaturer. The new welding materials according to the invention with the weld metal of the type C-Mn-Si-Cr-Ti-B (type A2) and C-Mn-Si-Cr-Mo-Ti-B with reduced Mo content (type A3) also show the the following advantages compared to the C-Mn-Si-Mo-Ti-B types (B types): - Better chip impact values in position - counter position - welding at lower temperatures.

- Bedre skårslagverdier ved flerlagsveising. - Better chip impact values for multi-layer welding.

- Bedre skårslagverdier ved tandem-sveisinger med trådavstander større enn 20 mm. - Bedre skårslagverdier efter spenningsfattig gløding ved - Better chipping values for tandem welding with wire distances greater than 20 mm. - Better cut impact values after low-voltage annealing wood

stillings-motstillingssveisinger og flerlagsveisinger. position-opposition welding and multi-layer welding.

- Om ønsket lavere strekkfasthet for sveisegodset da - If the desired lower tensile strength for the welding material then

det anvendte Cr virker mindre fasthetsøkende enn Mo. the Cr used is less strength-increasing than Mo.

De foreliggende resultater ble fortrinnsvis oppnåd ved hjelp av underpulversveising. Første forsøk med andre sveiseprosesser har vist at slike sveisetilsetningsmateri-aler også kan anvendes ved elektroslagg-elektrogass- og beskyttelsesgassveising og også da oppvise de beskrevne fordeler. Dessuten begrenser anvendelsen av slike sveisematerialer seg ikke bare til tråder (fylte tråder eller massive tråder), men de kan også fremstilles i form av fylte bånd (for underpulver- og elektroslaggsveising). Også frem-stilling av metallpulvertilslag for underpulver- og elektroslaggsveising innenfor de angitte analysetoleranser er mulig. Det foreliggende sveisemateriale er i stand til å gi et rent sveisegods som i sin struktur oppviser minst 7 0 over-flateprosent av nåleformet ferritt og som ved termisk etterbehandling gir ingen eller en liten reduksjon i skårslagarbeidet ifølge DIN 50115. The present results were preferably obtained by means of submerged arc welding. First trials with other welding processes have shown that such welding additive materials can also be used in electroslag-electrogas and shielding gas welding and even then exhibit the described advantages. Moreover, the application of such welding materials is not only limited to wires (filled wires or solid wires), but they can also be produced in the form of filled bands (for submerged arc and electroslag welding). It is also possible to produce metal powder aggregates for sub-powder and electroslag welding within the specified analysis tolerances. The present welding material is able to produce a clean weld material which in its structure exhibits at least 70 surface area percent of needle-shaped ferrite and which, when thermally finished, gives no or a small reduction in the chipping work according to DIN 50115.

Claims

1. Welding material in the form of e.g. electrodes, welding wires, filled bands or metallic powder additives for e.g. electrode manual welding, submerged arc-electroslag-electrogas or shielding gas welding, characterized by the fact that it produces a clean weld with the following analysis limits: C: 0.01 to 0.15% by weight Mn: 0.9 to 1.6% by weight Si: 0.05 to 0.6% by weight Cr: 0.01 to 0.4 wt% Mo : 0.05 to 0.2 wt% Ti : 0.01 to 0.03 wt% B : trace to 0.01 wt% Fe residue and incidental impurities.

2. Welding material according to claim 1, characterized in that it produces a clean welding material with the following analysis limits: C: 0.01 to 0.15% by weight Mn: 0.9 to 1.6% by weight Si: 0.05 to 0.6 wt% Cr : 0.01 to 0.4 wt% Mo : 0.05 to 0.1 wt% Ti : 0.01 to 0.03 wt% B : trace to 0.01 wt% Fe residue and incidental impurities.