NO315459B1 - Tråd med flussmiddelkjerne for gassbeskyttet buesveising - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en tråd med flussmiddelkjerne for gassbeskyttet Foreliggende oppfinnelse angår en tråd med flussmiddelkjerne for gassbeskyttet buesveising inkludert en stålkappe og et titandioksidbasert flussmiddelfyll i stålkappen, og spesielt en tråd med flussmiddelkjerne for gassbeskyttet buesveising som er utmerket i anvendelighetskarakteristikker i sveising i alle posisjoner og også i lavtemperaturseighet, og som er anvendbar for en materialspesifikasjon som krever ettersveisingsvarmebehandling (utført for mykning av den sveisevarmepåvirkede sonen, forbedret formbarhet og skårseighet og frigir gjenværende sveisespenning: Heretter referert til som "PWHT" (PWHT-Post-Welding Heat Treatment)).

I de senere år har utviklingen av energikilder blitt utvidet i polare regioner og i havdypene, og følgelig har det vært nødvendig at stål- og sveisematerialer benyttet for utvikling av energikilder, har måttet ha utmerket lavtemperaturseighet. Hva dette angår, selv om en titandioksidbasert tråd med flussmiddelkjerne for gassbeskyttet buesveising har utmerkede anvendelighetskarakteristikker for sveising i alle posisjoner og har høy sveise-effektivitet, er det ufordelaktig ved at utbyttet av oksygen i sveisen blir høyt. Som et resultat, har titandioksidbasert tråd med flussmiddelkjerne vært generelt anvendbar i en materialspesifikasjon som sveiset (heretter referert til som "SOM SVEISET"), kun i miljøer ved en temperatur på omkring -30°C eller høyere.

I motsetning til dette gir en basisk tråd relativt lavt utbytte av oksygen i sveisen, og kan derved gi utmerket lavtemperaturseighet i det sveisede metallet i materialspesifikasjonene SOM SVEISET og PWHT; imidlertid har den basiske tråden betydelig dårligere anvendbarhetskarakteristikker i støping i alle posisjoner sammenlignet med den ovenfor beskrevne titandioksidbaserte tråden med flussmiddelkjerne, og har gitt forskjellige ulemper ved praktisk anvendelse.

I de senere år har en titandioksidbasert tråd med fluss-middelkjeme som er anvendbar for lavtemperaturmiljøer i området fra -60 til -80°C ved kombinasjonseffekten av legeringer slik som Ti, B, Mg og Ni, blitt beskrevet, for eksempel i JP-PS nr. 1407581. Denne tråden er imidlertid utviklet for å passe for materialspesifikasjonen SOM SVEISET, og det er derfor vanskelig å få den tilstrekkelig anvendbar for spesifikasjo-nen ifølge PWHT. Denne tråden ifølge kjent teknikk er også vanskelig å tilfredsstille høye hårdhetskrav slik som en COD-karakteristikk.

En teknikk for økning av innholdet av fluorid i flussmiddel for forbedring av lavtemperaturhårdheten som er inneholdt i COD-karakteristikken, har blitt foreslått i gransket japansk patentsøknad nr. HEI 5-45360. Denne teknikken kan imidlertid vanskelig bli anvendt for sveising i alle posisjoner fordi den genererte mengden av sveiserøk og gnister er stor og basisiteten til slagget er øket lineært med tilsatt mengde av CaF2 og BaF2 og derved er sveisbarheten i vertikal posisjonsveising signifikant svekket.

Som beskrevet ovenfor, har det konvensjonelt vært kjent at ingen tråd er i stand til å redusere både utmerket anvendelighetskarakteristikker i sveising i alle posisjoner og utmerket lavtemperaturseighet i materialspesifikasjonene SOM STØPT og PHWT.

Det har vært kjent at mengdene av Nb, V og P i sveisemetallet har en effekt på seigheten til sveisemetallet etter at det har vært utsatt for stresslettelsegløding; imidlertid er kunnskapen som har blitt oppnådd hva angår beskyttet metallbuesveising, neddykket buesveising eller MIG-sveising, hvor mengden oksygen i sveisemetallet er relativt lavt, og videre ifølge viten, har anvendbarhetstemperaturen kun vært i området fra omkring -40°C eller høyere.

Det har vært vanlig kjent at sveisemetallet dannet ved anvendelse av titandioksidbaserte tråder med flussmiddel-kjerne ifølge kjent teknikk har høye mengder Nb og V, og blir således sprø ifølge PHWT; imidlertid har tillatbare områder for innholdene av Nb, V og P å være i stand til å realisere en utmerket lavtemperaturseighet i sveisemetall på hvilket mengde av oksygen er høyt dannet ved titandioksidbasert tråd med flussmiddelkjerne, vært uklar, og har ikke blitt tilstrekkelig undersøkt, spesielt i lavtemperaturområdet fra - 60 til -80°C.

Et mål ved foreliggende oppfinnelse er således å fremskaffe en titandioksidbasert tråd med flussmiddelkjerne for gassbeskyttet buesveising som har utmerket seighet slik som en Charpy slagverdi og en COD-verdi under materialspesifikasjonene SOM SVEISET og PWHT ved lavtemperaturmiljøer i området fra -60 til -80°C som er nødvendig for LPG-skip og offshore-strukturer i havisområder, og som samtidig er utmerket ved sveising i alle posisjoner.

Den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer en tråd med flussmiddelkjerne for gassbeskyttet buesveising, inkludert en stålkappe og et titandioksidbasert flussmiddel fylt i nevnte stålkappe, karakterisert ved at tråden inneholder, basert på totalvekten av tråden,

3 til 9% titanoksid (Ti02-omregnet verdi), og

0,0001 til 0,0120% Nb,

der tråden videre inneholder 0,02% eller mindre V, 0,0001 til 0.0150% (Nb + 0,5xV), og

0,02% eller mindre P,

og der titanoksidet som er fylt i flussmidlet inneholder som urenheter, på basis av totalvekten av titanoksidet,

0,05% eller mindre Nb,

0,08% eller mindre V og

0,07 eller mindre (Nb + 0,5xV).

Ifølge en foretrukken utførelsesform ifølge oppfinnelsen inneholder tråden

0,015% eller mindre V, 0,0010-0,0100% (Nb + 0,5xV) og

0,015% eller mindre P.

Stålkappen og/eller flussmidlet inneholder fortrinnsvis, på basis av trådens totalvekt, 0,1 til 1,2% Si,

1,0 til 3,0% Mn,

0,001 til 0,025% Bog

0,01 til 0,30% metallfluorid (F-omregnet verdi).

Stålkappen inneholder fortrinnsvis 0.010% eller mindre P på basis av totalvekten av stålkappen.

Titanoksidet inneholder fortrinnsvis, på basis av totalvekten av titanoksidet,

0,04% eller mindre Nb,

0,01 til 0,07% V og

0,06% eller mindre (Nb + 0,5xV).

Titanoksidet inneholder fortrinnsvis som urenheter 0,05% eller mindre P og 0,5% eller mindre Ca, basert på totalvekten av titanoksidet.

Titanoksidet ifølge oppfinnelsen har fortrinnsvis en bulkspesifikk tetthet

på 1,0 til 4,0

et vanninnhold (målt ved 450°C i Ar-atmosfære ved KF-metode) på 1000 ppm eller mindre, og maksimal partikkelstørrelse på 500 um eller mindre.

Titanoksidet har mer foretrukket et vanninnhold (målt ved 450°C i Ar - atmosfære ved

KF-metode) på 700 ppm eller mindre, og en partikkelstørrelsesfordeling fra 50 til 400 um.

Flussmidlet ifølge oppfinnelsen inneholder fortrinnsvis, på basis av trådens totalvekt 0,01 til 1,0% av en buestabilisator; 0,1 til 3,0% av et slaggdannende middel;

5,0% eller mindre av et deoksideringsmiddel;

1,0% eller mindre av et dehydrogeneringsmiddel, og

minst en av de følgende:

0,2 til 0,8% Mg,

5,0% eller mindre Ni,

13,0% eller mindre Cr,

3,0% eller mindre Mo, og

0,1% eller mindre C.

Flussmidlet inneholder helst, på basis av trådens totalvekt, minst en av de følgende

1 til 4% Ni,

0,2 til 3,5% Cr,

0,1 til 1,1% Mo, og

0,5 eller mindre Al og/eller Zr.

KORT BESKRIVELSE AV FIGURENE

Fig. 1 er en kurve som viser formen mellom mengden Nb (indikert logaritmisk) i en tråd og slagverdien til sveisemetall;

fig. 2 er en kurve som viser forholdet mellom mengden V (indikert logaritmisk) i en tråd og slagverdien i sveisemetall;

fig. 3 er en kurve som viser forholdet mellom mengden (Nb + 0,5xV) (indikert logaritmisk) i en tråd og slagverdien i sveisemetallet;

fig. 4 er en kurve som viser forholdet mellom mengden P i en tråd og slagverdien i sveisemetall-,

fig. 5 er en kurve som viser forholdet mellom mengden Nb i et titanoksid inneholdt i et flussmiddel og slagverdien til sveisemetall;

fig. 6 er en kurve som viser forholdet mellom mengden V i et titanoksid inneholdt i et flussmiddel og slagverdien til sveisemetall;

fig. 7 er en kurve som viser forholdet mellom mengden (Nb + 0,5xV) i et titanoksid inneholdt i et flussmiddel og slagverdien til sveisemetall;

fig. 8 er en kurve som viser forholdet mellom mengden P i et titanoksid inneholdt i et flussmiddel og slagverdien til støpemetall;

fig. 9 er en kurve som viser forholdet mellom mengden Ca i et titanoksid inneholdt i et flussmiddel og slagverdien til støpemetall; og

fig. 10A til 10D viser tverrsnittsfasonger til tråd med flussmiddelkjemer for gassbeskyttet buesveising.

Foreliggende oppfinnere har hatt stort arbeide for å forbedre seigheten til sveisemetall dannet av en titandioksidbasert tråd med flussmiddelkjerne, og funnet at når sveisemetallet inneholder Nb og V i mengder mer enn spesifiserte verdier blir oppvarmet til omkring 600°C eller mer, blir det betydelig redusert i seighet på grunn av utfellingen av fine karbider og nitrider. På basis av den kunnskapen, er det undersøkt passende områder for innholdet av Nb og V i sveisemetall i form av sammensetningen av en titandioksidbasert flussmiddelkjernetråd.

I den tidligere titandioksidbaserte flussmiddelkjernetråden, siden mengden oksygen i sveisemetallet generelt er så høyt som omkring 700-900 ppm, er det vanskelig å oppnå tilstrekkelig krystallkornrafifneringseffekt, og således oppnå en utmerket, lavtemperaturseighet i sveisemetallet ved et temperaturområde på -30°C eller lavere. Det er velkjent at tilsetningen av Mg i et flussmiddel er effektivt til å senke mengden av oksygen i sveisemetallet noe, og for å forbedre lavtemperaturseigheten til sveisemetall under materialspesifikasjonen SOM SVEISET. Denne teknikken er imidlertid utilstrekkelig for å forbedre lavtemperaturseigheten i sveisemetall under materialspesifikasjonen PWHT, og under noen PWHT-betingelser kan ikke sveisemetallet tilfredsstille selv slagytelse som er nødvendig i miljøer ved 0°C. For å tilfredsstille kravene ovenfor, har det konvensjonelt vært gjort et forsøk på å senke mengden oksygen i sveisemetallet ved bruk av en basisk flussmiddelkjernetråd. Således har titandioksidbasert flussmiddelkjernetråd feilet til å tilfredsstille tilstrekkelig kravene for sveisemetall under materialspesifikasjonen PWHT.

I lys av det foregående ble utført eksperimenter for å forbedre lavtemperaturseigheten til sveisemetall formet ved bruk av titandioksidbasert flussmiddelkjernetråd, og det er funnet at selv ved anvendelse av titandioksidbasert flussmiddelkjernetråd for dannelse av sveisemetall inneholdende oksygen i store mengder, er det blitt mulig å oppnå en utmerket lavtemperaturseighet i sveisemetallet under begge materialspesifikasjonene SOM SVEISET og PWHT i et lavtemperaturområde ved å begrense mengdene av Nb, V og P i tråden innen spesifiserte områder, eller begrense mengden av titanoksid i det titandioksidbaserte flussmidlet inn i en spesifisert mengde.

Heretter vil begrunnelsen for tilsetning av hver komponent i en titandioksidbasert flussmiddelkjernetråd og for begrensing av mengden av komponenten, bli beskrevet.

Titanoksid

Et titanoksid er nødvendig å være tilstede i en mengde fra 3 til 9% (TiC>2-omregnet verdi) basert på totalvekten til en tråd. Når innholdet av titanoksidet er mindre enn 3,0%, kan ikke utmerket utseende og form av sveisestrengene bli oppnådd, og den genererte mengden spruting er øket. Spesielt frembringes henging av sveisestrenger, og dermed kan en foretrukken søm ikke oppnås i vertikal sveiseposisjon og i under-opp sveiseposisjon. I motsetning, når det er mer enn 9,0%, blir mengden av slagg og slaggviskositet kraftig øket, slik at slagginnlemmelse blir resultatet og anvendel-seskarakteristikkene blir svekket.

Spesifikke kilder for TiC*2 omfatter naturlig rutil, syntetisk rutil, reduksjonsilemenitt, leukoksen, ilmenitt og kaliumtitanat. ;Nb. V oe ( Nb + 0. 5xV> ;Fig. 1 er en kurve som viser forholdet mellom mengden Nb i en tråd og slagverdien til sveisemetallet, hvor abscissen indikerer mengden (vekt-%) av Nb i en tråd og ordinaten indikerer slagverdien (vE-60°C, J) til sveisemetallet ved -60°C. I figuren indikerer den hvite sirkelen slagverdien av sveiset metall utsatt for avspenningsgløding (SR) oppvarmet i 10 timer ved 620°C, og den svarte sirkelen indikerer slagverdien til det sveisede metallet som sveiset (SOM SVEISET). Tilsvarende er fig. 2 en kurve som viser forholdet mellom mengden V i en tråd og slagverdien i sveisemetallet, og fig. 3 er en kurve som viser forholdet mellom mengden av (Nb + 0,5xV) i en tråd og slagverdien til det sveisede metall. ;Tilsetningen av Nb eller V kun i små mengder, gir en effekt på krystallstrukturen og mekaniske egenskaper til sveisemetall. Når det blir tilsatt i en passende mengde, er Nb eller V uniformt dispergert i krystallstrukturen i sveiset metall i form av et karbid eller nitrid og virker som kjernen for generering av fint nålformet ferritt, og også Nb eller V er effektiv for å øke seigheten og styrken i det sveisede metallet da det binder nitrogen som en urenhet. Spesielt er Nb signifikant effektivt for å undertrykke reduksjonen i seigheten til de ikke-påvirkede sonene i sveisemetallet under materialspesifikasjonen ;SOM SVEISET. ;Det er tydelig fra fig. 1 at for å forbedre seigheten, må Nb bli tilsatt i en mengde fra 0,0001% eller mer, basert på totalvekten av en tråd, I motsetning, når Nb og V blir tilsatt i en tråd i mengder på 0,0120% eller mer og 0,02% eller mer, blir henholdsvis karbider og nitrider av Nb og V dannet i store mengder i den gjenoppvarmede sonen i det sveisede metallet, for å herde sonen og ødelegge seigheten til sveisemetallet. Når et sveiset metall blir utsatt for avspenningsgløding, blir utfellingen av karbider av Nb og V, ekspandert over krystallstrukturen tilsvarende til tilfellet med gjenopp varmet sone av sveiset metall under materialspesifikasjonen SOM SVEISET, således ytterligere signifikant og skadeseigheten av sveisemetallet. Følgelig er det tydelig fra fig. 2 at ved avspenningsbehandling er det ønskelig at mengde av V er begrenset til 0,015% eller mindre. ;I tillegg er Nb forskjellig fra V hva angår tilsetningseffekt vist på skadevirkningen på seighet, og den totale effekten av Nb og V på ødeleggelsen av seighet, er passende uttrykt ved ligningen (Nb + 0,5xV). Verdien av (Nb + 0,5xV) må være i området fra 0,0001 til 0,0150%. Den øvre og nedre grensen for (Nb + 0,5xV) er bestemt ifølge den ovenfor beskrevne grunn i tilfellet for enkel tilsetning av Nb eller V. ;Mengdene av Nb, V og (Nb + 0,5xV) er fortrinnsvis spesifisert å være innen området; 0,0001 til 0,01% (Nb); 0,015% eller mindre (V); og 0,0010 til 0,01% (Nb + 0,5xV) basert på totalvekten av en tråd. Dette er nødvendig for å oppnå en høy bruddseighet (for eksempel COD-verdi ved -10°O=0,25 mm under materialspesifikasjonene SOM ;SVEISET OG PWHT). ;Videre har innholdet av Nb, V og (Nb + 0,5xV) i et flussmiddel, basert på totalvekten av titanoksid, blitt bestemt. Fig. 5 er en kurve som viser forholdet mellom mengden (vekt-%) av Nb i et titanoksid og slagverdien til det sveisede metall, hvor abscissen indikerer mengden (vekt-%) Nb i titanoksidet og ordinaten indikerer slagverdi (vE-60°C) av det sveisede metall ved -60°C. I figuren indikerer den hvite sirkelen slagverdi ene til det støpte metallet utsatt for avspenningsgløding (SR) i 10 timer ved 620°C, og den sorte sirkelen indikerer slagverdien av det sveisede metallet (SOM SVEISET). Tilsvarende er fig. 6 en kurve som viser forholdet mellom mengden V i et titanoksid og slagverdien til sveiset metall; og fig. 7 er en kurve som viser forholdet mellom mengden av ((Nb + 0,5xV) i et titaniumoksyd og slagverdien til sveiset metall. Som det er tydelig fra figurene 5 og 6, når Nb og V er inneholdt i et titanoksid inneholdt i et flussmiddel i mengder fra 0,05% eller mer og 0,08% eller mer, blir Nb og V utfelt og karbider og nitrider blir generert i store mengder i den gjenoppvarmede sonen av sveisemetall, for å herde sonen og ødelegge seigheten til sveisemetallet. ;Når sveisemetallet blir utsatt for avspenningsgløding, blir utfellingen av karbider av Nb og V ekspandert over krystallstrukturen tilsvarende tilfellet ved gjenoppvarmingssone av sveisemetallet under materialspesifikasjonen SOM SVEISET, for således ytterligere signifikant å ødelegge seigheten til sveisemetallet. Følgelig er mengdene av Nb og V i et titanoksid inneholdt i et flussmiddel, spesifisert åvære i området fra henholdsvis 0,05% eller mindre og 0,08% eller mindre. ;Som vist i fig. 7, når verdien av (Nb + 0,5xV) passende uttrykker den totale ødeleggelsen av seighet av Nb og V, er mer enn 0,07%, blir seigheten til sveisemetallet skadet. Følgelig er verdien av (Nb + 0,5xV) spesifisert til å være i området 0,07% eller lavere. ;Mengdene av Nb, V og (Nb + 0,5xV) i et flussmiddel, basert på totalvekten av et titanoksid, er fortrinnsvis spesifisert å være i området: 0,04% eller mindre (Nb); 0,01 til 0,07% (V); og 0,06% eller mindre (Nb + 0,5xV). Dette er nødvendig for å oppnå en høy skårseighet og en høy bruddseighet. Tilsetningen av Nb eller V kun i en liten mengde, gir en effekt på krystallstrukturen og mekaniske egenskaper til sveisemetallet. Når tilsatt i passende mengde, er Nb eller V uniformt dispergert i krystallstrukturen i sveisemetallet i form av et karbid eller nitrid, og virker som kjernegenerering av fint nålformet ferritt, og Nb eller V er også effektive for å forbedre seigheten og styrken i sveisemetallet der det binder nitrogen som en urenhet. Videre er V effektiv i å øke starttemperaturen for krystallvekst. Følgelig er mengden V i en titanoksid fortrinnsvis spesifisert å være i området fra 0,01% eller mer. ;P. ;P er et element som har en stor effekt på lavtemperaturseighet. Når mengden P blir øket, blir seigheten skadelidende og den genererte mengden av sprut blir øket. Som vist i fig. 4, blir P utfelt i form av en sprø forbindelse ved korngrensene ved avspenningsgløding, og er således skadelig for seigheten. I tilsetningen av P i området fra 0,015% eller lavere, basert på totalvekten av en tråd, kan omkring den samme slagverdien bli oppnådd uansett P-innholdet. Når P-innholdet er 0,015%, blir slagverdien svakt redusert, og når den er 0,020%, er slagverdien betydelig redusert. Tilsetningen av P gir samme effekten som i Charpy slagverdien på COD-verdien. P-innholdet må derfor være mindre enn 0,020%, fortrinnsvis 0,015%. ;Da P finnes i sveisemetall fra en stålkappe mer enn fra et flussmiddel, må P-innholdet i ;stålkappen være mindre enn 0,010% av den ovenfor beskrevne grunn. ;Mengden P i et titanoksid i et flussmiddel ble undersøkt. Som vist i fig. 8, kan ved tilsetningen av P i et titanoksid i området fra 0,05% eller lavere, omkring den samme Charpy slagverdien bli oppnådd uavhengig av P-innholdet. Når P-innholdet er 0,04%, blir Charpy-slagverdien svakt redusert, og når den er 0,05%, er slagverdien betydelig redusert. Innholdet av P i et titanoksid må derfor være mindre enn 0,05%, fortrinnsvis 0,04%. ;si ;Si er et element som forbedrer utseendet og fasongen til sveisestrengene og opprettholder foretrukne anvendbarhetskarakteristikker. Dessuten er Si effektiv til å akselerere deoksideringen av sveisemetallet, og til å bli omsluttet i sveisemetall for forbedring av dets styrke. Disse effektene kan bli oppnådd ved tilsetning av Si i en mengde på 0,1% eller mer. Når Si-innholdet er mer enn 1,2%, blir imidlertid utbyttet av Si i sveisemetallet kraftig øket, med et resultat at krystallkorn i sveisemetallet blir grovere, og reduserer således skårseighet. ;Mn ;Som Si er tilsetningen av Mn i en passende mengde effektiv til å forbedre utseendet og fasongen tit sveisestrengene og også anvendelighetskarakteristikkene og å akselerere deoksideringen av sveisemetall. Dessuten blir deler av Mn omsluttet i sveisemetall, og det forbedrer herdbarheten og raffinerer den ikke-påvirkede delen av krystallstrukturen, for derved åøke seigheten og styrken. For å oppnå disse effekter, må Mn bli tilsatt i en mengde på 1,0% eller mer. Imidlertid, når Mn-innholdet er høyere enn 3,0%, er innholdet av Mn i sveisemetallet kraftig øket, og derved blir styrken kraftig øket, noe som gir tendens til å generere sprekker. ;Kilder til Mn og Si inneholdt i et flussmiddel, omfatter elektrolyttisk Mn og legeringer slik som Fe-Mn, Fe-Si og Si-Mn. ;B ;Tilsetning av B i en mengde på 0,001% eller mer, er effektiv for å forbedre skårseigheten til sveisemetallet. Imidlertid, når B-innholdet er mer enn 0,025%, blir effekten brått redusert, og strekkstyrken blir også kraftig øket ved herding, noe som har tendens til å generere sprekker. I tillegg kan B bli tilsatt i form av en legering slik som Fe-B eller i form av et boroksid. En borlegering eller boroksid, kan bli tilsatt i en mengde fra 0,001 til 0,025% (B-omregnet verdi). Et boroksid blir redusert under sveising til B, for således å oppnå den samme effekt. ;Metallfluorid ;Et metallfluorid er effektivt for å øke buestabiliteten og øke lavtemperaturseigheten til sveisemetallet ved dehydrogeneringen. Effekten kan bli effektivt oppnådd ved tilsetting av et metallfluorid i en mengde på 0,01% eller mer (F-omregnet verdi) basert på totalvekten til en tråd. Imidlertid, når innholdet av et metallfluorid (F-omregnet verdi) er mer enn 0,30%, øker mengden røk og skvetting, for således å redusere anvendbarhetskarakteristikkene og ytterligere blir slaggstrømbarheten heftig øket, for således å skade sveisestrengfasongen. Spesifikke eksempler på metallfluorider, inkluderer fluorider av alkalimetaller og jordalkalimetaller slik som Na, K, Li, Mg og Ca. ;Ca ;Ca er noen ganger inneholdt i et titanoksyd i en liten mengde som en urenhet. Nærværet av Ca inneholdt i et titanoksid gir negativ effekt på anvendbarhetskarakteristikkene. Fig. 9 er en kurve som viser den genererte sprutmengden avhengig av Ca-innholdet, hvor abscissen indikerer innholdet av Ca i et titanoksid og ordinaten indikerer generert sprutmengde. Som det er tydelig fra fig. 9, når innholdet av Ca i et titanoksyd er mer enn 0,5%, blir den genererte sprutmengden signifikant øket, og vertikal oppoverposisjonssveising blir meget vanskeliggjort. Følgelig er innholdet av Ca i et titanoksid spesifisert til å være i området 0,5% eller lavere. ;Bulk- spesifikk gravitet ;For å sikre utmerkede anvendbarhetskarakteristikker i sveising i alle posisjoner ved anvendelse av en flussmiddelkjernetråd, må tråden bli fylt med et flussmiddel ;inneholdende et titanoksid i en passende mengde. I dette tilfellet, når den bulkspesifikke densiteten til titanoksidet er lavere enn 1,0%, kan ikke tråden bli fylt med flussmiddelin-neholdende titanoksid i en tilstrekkelig mengde. Når den er mer enn 4,0, har titanoksidet ikke en god balanse av de andre flussmiddelmaterialene, og forårsaker så et problem ;slik som segregering. Følgelig er den bulkspesifikke graviteten til titanoksid spesifisert å være i området fra 1,0 til 4,0. Ved anvendelse av et kommersielt tilgjengelig titanoksid som flussmateriale for en flussmiddelkjernetråd, må den bulk- ;spesifikke graviteten derav bli justert ved forbehandling slik som pelletisering, brenning og knusing. ;Vanninnhold ;Hva angår titanoksidet benyttet som et flussmateriale i flussmiddelkjernetråd, har vanninnholdet derav også en effekt på sveisemetallet. Når vanninnholdet i et titanoksid er mer enn 1000 ppm, blir gassdefekter noen ganger generert i sveisemetallet, og ytterligere, når mengden av diffusivt hydrogen i sveisemetallet blir øket, har lavtemperatursprekker tendenser til å bli generert. Følgelig er vanninnholdet i et titanoksid i området fra 1000 ppm eller lavere, fortrinnsvis i området fra 700 ppm eller lavere. ;I tillegg blir vanninnholdet av titanoksid målt ifølge JIS K0113-1979 (General Rules for Methods of Potentiometric, Amperometric, and Coulometric Titrations). Detaljerte betingelser er som følger: ;Titrering: Coulometrisk titrering ;Reagens: Karl Fischer Reagent ;Måletemperatur: 450°C ;Atmosfærisk gass: Argon ;Partikkelstørrelse ;Partikkelstørrelsen til et titanoksid har en effekt på sveisestabiliteten. Spesifikt, når partikkelstørrelsen av et titanoksid er større enn 500 um, blir brekkasje av en tråd og segregering av et flussmiddel generert, noe som resulterer i at stabil sveising ikke oppnås. Følgelig er partikkelstørrelsen til et titanoksid spesifisert å være i området 500 um eller lavere, fortrinnsvis i området fra 50 til 400 \ im. ;Annet ;Selv om de essensielle elementene inneholdt i et flussmiddel benyttet ifølge foreliggende oppfinnelse har blitt beskrevet, kan andre legeringselementer bli tilsatt i områdene som er i stand til å tilfredsstille de ovenfor nevnte krav. For eksempel kan Mg bli tilsatt i en mengde fra 0,2 til 0,8% basert på totalvekten til tråden, for hovedsakelig å redusere mengden oksygen i sveisemetallet uten å skade anvendelighetskarakteristikkene så mye, og ytterligere forbedre lavtemperaturseigheten ved en temperatur ved omkring -60°C, ;Ni kan bli tilsatt i en mengde på 5,0% eller mindre, basert på den totale vekten til en tråd, for å forbedre lavtemperaturseigheten uten å forstyrre anvendelighetskarakteristikkene. Tilsetningen av Ni er foretrukket spesifisert å være innen området fra 1,0 til 4,0%. ;Tilsettingen av Mo i en mengde på 3,0% eller mindre og/eller Cr i en mengde på 13,0% eller mindre, basert på totalvekten av tråden, er effektiv for å øke høytemperaturstyrken. Mo-innholdet er fortrinnsvis spesifisert til å være i området fra 0,1 til 1,1%, og Cr-innholdet blir fortrinnsvis spesifisert å være i området fra 0,2 til 3,5%. ;Tilsetningen av C er spesifisert å være i området 0,1% eller mindre, basert på totalvekten til tråden. Når C-innholdet er mer enn 0,1%, blir ;anvendelighetskarakteristikkene skadet på grunn av genereringen av røk og sprut i store mengder, og de mekaniske egenskapene til sveisemtallet blir redusert på grunn av at sveisestyrken blir kraftig øket og derved blir sprekkresistansen lavere. ;Dessuten, for å forhindre hengig av smeltet metall i vertikal posisjonsveising, kan et deoksideringsmiddel eller denitreringsmiddel slik som Al, Zr eller Ti bli tilsatt i en mengde på 5,0% eller mindre, basert på totalvekten til tråden. ;For å forbedre værresistansen, kan Ni, Cr eller Cu bli tilsatt i en liten mengde. ;En buestabilisator kan også bli tilsatt i en mengde fra 0,01 til 1,0% basert på totalvekten av en tråd. Spesifikke eksempler på buestabilisatorer omfatter oksider, karbonater og komplekse oksyder av alkalimetaller slik som K, Na og Li; forbindelser av sjeldne jordelementer slik som Ce og La; og jernpulver. ;Et slaggdannende middel kan bli tilsatt i en mengde på fra 0,1 til 3,0%, basert på den totale vekten til tråden. Spesifikke eksempler på slaggdanningsmidlene omfatter metalloksyder slik som SiC<2, SrC»2, AI2O3 og MgO. ;I tillegg kan et dehydrogeneringsmiddel bli tilsatt i en mengde fra 1,0% eller mindre basert på totalvekten til tråden. Spesifikke eksempler på dehydrogeneringsmidler omfatter fluorider av alkalimetaller og jordalkalimetaller. ;En tråd med flussmiddelkjerne blir fremstilt ved fylling av en stålkappe med det titanbaserte flussmidlet som har den ovenfor beskrevne sammensetning ifølge konvensjonell måte. Fra utgangspunktet med fylling av flussmidlet, kan stålkappen være formet av et kaldrullet eller varmrullet stålmateriale med utmerket dyp trekkbarhet. Fyllingsforholdet av flussmiddel er ikke begrenset, men det er foretrukket i området fra 10 til 30% basert på den totale vekten av en tråd. ;I tillegg kan en tråd bli formet med hver av tverrsnittsfasongene vist i fig. 10A til 10D; imidlertid er tverrsnittsfasongen til tråden ikke begrenset til disse. ;Tråden vist i fig. 10a er fremstilt ved en fremgangsmåte for fylling av en båndlignende stålkappe M med et flussmiddel F, støting av endene av stålkappen mot hverandre, bøye stålkappen M i en tubular fasong, å trekke stålkappen i en spesifisert diameter. Den motstøtende endeoverflaten i tråden vist i fig. 10A er flat. I tråden vist i fig. 10B er den sammenstøtende endeoverflaten kurvet. I tråden vist i fig. 10C, er de sammenstøtende endeoverflatene bøyd i en L-fasong for å utvide de sammenstøtende endeoverflatene. I tråden vist i fig. 10D, er en sømløs stålkappe M fylt med et flussmiddel F. ;Når tråden er vist i fig. 10D, kan overflaten av tråden bli utsatt for belegging med Al eller Cu i en mengde fra 0,05 til 0,30%. Tråd-diameteren er ikke spesielt begrenset, men kan bli valgt fra verdiene 1,2,1,4,1,6, 2,0,2,4 og 3,2 ifølge anvendelsen. ;Når tråden blir benyttet for gassbeskyttet buesveising, kan kan enten oksiderende, nøytral eller reduserende beskyttende gass bli benyttet. Som den generelle beskyttelsesgassen, kan en gass av CO2, Ar, C*2 eller He, eller en blandet gass av to eller flere typer derav, bli benyttet.

Foreliggende oppfinnelse vil bli tydeligere forstått ved hjelp av de følgende eksempler.

Tråd ifølge oppfinnelsen blir sammenlignet med komparative tråder hva angår seighet til sveisemetall og anvendbarhetskarakteristikker.

Hver testtråd har en tverrsnittsfasong som vist i fig. 10B, og hadde hver sammensetning som vist i tabell 1. Sveisetesten ble utført ved anvendelse av testtråden under de følgende sveisebetingelser for Charpy-slagtest og COD-test, og sveisematerialene under materialspesifikasjonene SOM SVEISET og PWHT ble undersøkt med hensyn til seighet i sveisemetallet og anvendbarhetskarakteristikker.

Sveisebetingelsene var som følger:

Testtråd:

Tråd-diameter: 1,1 mm

Tverrsnittsfasong: Som vist i fig. 10B

Flussmiddelfyllingsforhold: 15%

Charpv- slagtest (ifølge JIS Z3111)

Polaritet: DCEP (tråd; pluss)

Sveisestrømstyrke: 280 A

Sveisespenning: 27 V

Teststålplate: BS4360 Gr50D

Beskyttelsesgass: 80%Ar-20%CO2 blandet gass

Annet: Ifølge JIS Z3133

COD- test (ifølge BS7448-1991)

Polaritet: DCEO

Sveisestrømsytrke: 180-280 A

Sveisespenning: Passende verdi

Teststålplate: BS4360 Gr50D,

Platetykkelse: 40 mm, X-butt vinkel: 60°

Beskyttelsesgass: 80%Ar-20%CO2 blandet gass

Testresultatene vist i tabell 2

Spesielt i hver av eksemplene 8 og 9 ifølge foreliggende oppfinnelse var høytemperaturstyrken høy. I oppfinnelsens eksempel 10 var hengingen av smeltet metall i sveising i vertikal posisjon liten.

Som vist i tabell 2, var i hvert av oppfinnelsens eksempler, seigheten til sveisemetallet under metallspesifikasjonene SOM SVEISET og PWHT, spesielt lavtemperaturseigheten ved omkring -60°C som er nødvendig for LPG-skip, LNG-skip eller offshore-strukturer utmerket, og sveisbarheten i sveising i alle posisjoner var også utmerket. I motsetning til dette var seigheten til sveisemetallet i materialspesifikasjonene SOM SVEISET og PWHT i hvert av de komparative eksempler lav eller anvendbarhetskarakteristikkene var dårlige.

Videre vil beskrivelsen av oppfinnelsens eksempler og komparative eksempler bli gjort for hver av komponentene i titanoksid inneholdt i et flussmiddel er begrenset.

Hver av testtrådene ble fremstilt ved bruk av flussmiddelsammensetninger vist i tabell 4 inneholdende hver av titanoksidene A til H, vist i tabell 3 i en mengde på 6% basert på den totale vekten av tråden. Sveisetesten ble utført under sveisebetingelser for Charpy-impact-test og COD-test ved bruk av den ovenfor beskrevne testtråden. Sveisemetallene under materialspesifikasjonene SOM SVEISET og PWHT ble undersøkt hva angikk seighet og anvendbarhetskarakteristikker. I tillegg angir tabellene 5 og 6 flussmiddelsammensetninger forskjellige fra titanoksidet.

Sveisebetingelsen er de samme som de tidligere sveisebetingelser (testtråd, Charpy-impact-test og COD-test).

Testresultatene er vist i tabell 7. Som det er tydelig fra tabell 7, var seigheten utmerket og anvendbarhetskarakteristikkene også utmerket i oppfinnelsens eksempler 1 til 4, og 9 til 12.1 motsetning til dette var seigheten liten; anvendbarhetskarakteristikkene var dårlige; og i noen tilfeller ville ikke tråden bli skikkelig fremstilt i komparative eksempler 5 til 8.

Claims (10)

1. Tråd med flussmiddelkjerne for gassbeskyttet buesveising, inkludert en stålkappe og et titandioksidbasert flussmiddel fylt i nevnte stålkappe, karakterisert ved at tråden inneholder, basert på totalvekten av tråden,

3 til 9% titanoksid (TiO^-omregnet verdi), og

0,0001 til 0,0120% Nb, der tråden videre inneholder 0,02% eller mindre V,

0,0001 til 0,0150% (Nb + 0,5xV), og

0,02% eller mindre P, og der titanoksidet som er fylt i flussmidlet inneholder som urenheter, på basis av totalvekten av titanoksidet,

0,05% eller mindre Nb,

0,08% eller mindre V og

0,07 eller mindre (Nb + 0,5xV).

2. Tråd ifølge krav 1, karakterisert ved at den inneholder 0,0001 til 0,0100% Nb, og der tråden videre inneholder 0,015% eller mindre V,

0,0010-0,0100% (Nb + 0,5xV) og

0,015% eller mindre P.

3. Tråd ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at nevnte stålkappe og/eller nevnte flussmiddel inneholder, på basis av trådens totalvekt,

0,1 til 1,2% Si,

1,0 til 3,0% Mn,

0,001 til 0,025% Bog

0,01 til 0,30% metallfluorid (F-omregnet verdi).

4. Tråd ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 3, karakterisert ved at nevnte stålkappe inneholder, på basis av totalvekten av stålkappen, 0,010% eller mindre P.

5. Tråd ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte titanoksid inneholder, på basis av totalvekten av titanoksidet, 0,04% eller mindre Nb, 0,01 til 0,07% V og 0,06% eller mindre (Nb + 0,5xV).

6. Tråd ifølge krav 1 eller 5, karakterisert ved at nevnte titanoksid inneholder som urenheter, på basis av totalvekten av titanoksidet, 0,05% eller mindre P og 0,5% eller mindre Ca.

7. Tråd ifølge et hvilket som helst av krav 1, 5 eller 6, karakterisert ved at nevnte titanoksid har en bulkspesifikk tetthet på 1,0 til 4,0, et vanninnhold (målt ved 450°C i Ar-atmosfære ved KF-metode) på 1000 ppm eller mindre, og maksimal partikkelstørrelse på 500 um eller mindre.

8. Tråd ifølge krav 7, karakterisert ved at nevnte titanoksid har et vanninnhold (målt ved 450°C i Ar-atmosfære ved KF-metode) på 700 ppm eller mindre, og en partikkelstørrelsesfordeling fra 50 til 400 um.

9. Tråd ifølge et hvilket som helst av krav 1-8, karakterisert ved at nevnte flussmiddel, på basis av trådens totalvekt, inneholder

0,01 til 1,0% av en buestabilisator;

0,1 til 3,0% av et slaggdannende middel;

5,0% eller mindre av et deoksideringsmiddel;

1,0% eller mindre av et dehydrogeneringsmiddel, og minst en av de følgende:

0,2 til 0,8% Mg,

5,0% eller mindre Ni,

13,0% eller mindre Cr,

3,0% eller mindre Mo, og

0,1% eller mindre C.

10. Tråd ifølge krav 9, karakterisert ved at ved at flussmidlet, på basis av trådens totalvekt, inneholder minst en av de følgende:

1 til 4% Ni,

0,2 til 3,5% Cr,

0,1 til 1,1% Mo, og

0,5 eller mindre Al og/eller Zr.