NO343875B1

NO343875B1 - Kjernetråd for gasskjermet lysbuesveising

Info

Publication number: NO343875B1
Application number: NO20064396A
Authority: NO
Inventors: Kazuyuki Suenaga; Takeshi Hidaka; Hiedaki Takauchi; Tetsunao Ikeda; Tetsuo Takahashi
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2005-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2019-06-24
Also published as: SG131012A1; RU2336983C2; JP4646764B2; RU2006134380A; EP1769882B1; JP2007090376A; NO20064396L; CN1939648A; EP1769882A1; CN100462186C; KR20070035996A; KR100783944B1

Description

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en flusskjernetråd for gasskjermet lysbuesveising som muliggjør at sprekking knapt genereres etter sveising ved: å gjøre fluss(”flux”)-partiklene knapt adherbare til vannmolekyler og således knapt hydroskopiske; redusere hydrogeninntrenging inn i et sveiset metall; og således redusere diffunderbar hydrogen.

Det har hittil vært problemet at hydrogenatomer fanges i et sveiset metall på grunn av fuktabsorpsjon i et sveiset materiale og dette forårsaker hydrogensprøhet i en sveis. For å løse problemet har reduksjonen av adherent vann ved forbrenning av et sveist materiale ved en høy temperatur blitt forsøkt, og en tråd med sømløs struktur som flusskjernetråd har blitt forsøkt satt inn i praktisk anvendelse med det formål å gjøre et sveist materiale knapt hygroskopisk. Imidlertid er problemet her at produksjonskostnadene av en tråd med sømløs struktur er høy.

For å løse dette problemet, med hensyn på en sømtråd også, har forskjellige slags teknologier blitt foreslått med det formål å gjøre et sveisemateriale knapt hygroskopiske og redusere diffunderbart hydrogen.

Som en teknologi for flusskjernetrådlysbueelektrode foreslår JP-B nr.110432/1995 en lysbueelektrode der en lysbuestabiliserer, titandioksid, kalsiumfluorid, eller gel av aluminium eller lignende, jern og polytetrafluoretylen (PTFE) pulver blandes i flussen (”flux”).

Videre foreslår JP-A nr.224883/2002 en lysbueelektrode der bestandigheten mot hygroskopisitet er forbedret og således er også sveiseopererbarheten forbedret ved: å blande harpikspulver med fluss; fylle et strukturelt rør med den; utsette hele tråden for trådtrekking; og således produsere en flusskjernetråd.

Lignende løsninger er presentert i US5132514, US 5055655, og US 5091628.

Imidlertid, i det tilfellet med teknologien beskrevet i JP-B nr.110432/1995, selv om PTFE-pulver blandes inn i fluss med det formål å redusere diffunderbart hydrogen, så er problemene med teknologien at motstanden mot hygroskopisitet ikke er forbedret og sveiseopererbarheten svekkes på grunn av blandingen av PTFE pulveret.

Videre når det gjelder den konvensjonelle teknologien beskrevet i JP-A nr.

224883/2002, selv om bestandigheten mot hygroskopisitet i en ledning er forbedret ved å blande harpikspulver med fluss, så er problemet med reduksjon av diffunderbart hydrogen ikke tatt med i betraktning i det hele tatt. I tillegg, selv om mengden generert sprut er redusert til det ytterste ved å redusere mengden av det iblandede harpikspulveret som kreves for forbedring av bestandigheten mot hygroskopisitet så mye som mulig, så er problemet her at det er vanskelig samtidig å oppnå både forbedring av bestandigheten mot hygroskopisitet og redusere mengden generert sprut, og således er sveiseopererbarheten slik som lysbuestabiliteten og lignende dårlig. Den foreliggende oppfinnelsen har blitt etablert med henblikk på problemene ovenfor og et formål er derfor å tilveiebringe en flusskjernetråd for gasskjermet lysbuesveising som: kan forhindre diffunderbar hydrogen fra å trenge inn i en sveis ved lysbuesveising; er utmerket når det gjelder bestandighet mot hygroskopisitet i tråden; og det fremviser mye bedre sveiseopererbarhet.

En flusskjernetråd for gasskjermet lysbuesveising ifølge et aspekt i den foreliggende oppfinnelsen er en flusskjernetråd for gasskjermet lysbuesveising dannet ved å fylle et stålrør/mantel med fluss, der: flussen inneholder i masseprosent av den totale massen av tråden, titandioksid: 4,0 til 8,0 %, alkalimetallfluorid (fluorekvivalens): 0,02 til 0,40 %, og polytetrafluoretylen (fluorekvivalens): 0,02 til 0,40 %; fluorekvivalensen av alkalijordmetallfluorid er regulert til 0,01 % eller det mindre i masse; og fluorekvivalensen av alkalimetallfluorid og fluorekvivalensen av polytetrafluoretylen tilfredsstiller følgende uttrykk 1 og 2;

Uttrykk 1

(fluorekvivalens av alkalimetallfluorid) / (fluorekvivalens av polytetrafluoretylen) ≤ 1, og

Uttrykk 2

(fluorekvivalens av alkalimetallfluorid 0,35) / (fluorekvivalens av polytetrafluoretylen) og ≥ 1.

Betegnelsen ”fluorekvivalens” nevnt her betyr innholdet av massen av fluordelen som utgjør et relevant materiale. For eksempel når det gjelder NaF, siden F/NaF = 19/(23 19) = 0,4523, er fluorekvivalensen av NaF verdien man får ved å multiplisere innholdet av NaF med koeffisienten 0,4523.

I flusskjernetråden for gasskjermet lysbuesveising, foretrekkes det at minst den ene av stålrørene og flussen inneholder C: 0,007 til 0,15 masseprosent i forhold til den totale massen av tråden.

Det foretrekkes at C-innholdet er i området 0,01 til 0,12 masseprosent av totalmassen av tråden.

Den foreliggende oppfinnelsen gjør det mulig å: reduser diffunderbart hydrogen i et sveist metall; fremstille en flusskjernetråd knapt hygroskopisk; og tilveiebringe god sveiseopererbarhet. Som en følge av dette er det mulig å: utføre sveisingen i et godt sveisemiljø; tilveiebringe bestandighet mot hygroskopisitet i en flusskjernetråd; forsøke å redusere diffunderbart hydrogen; for herved å forhindre hydrogensprøhet i en sveis; og ytterligere fremme sikkerheten av en struktur.

Utførelsesformer fra den foreliggende oppfinnelsen skal beskrives i detalj basert på den følgende figuren der:

Fig. 1 er en kurve som viser skravert område i den foreliggende oppfinnelsen, der fluorekvivalensen av PTFE i masseprosent i forhold til totalmassen av tråden er vist langs den horisontale linjen og fluorekvivalensen av alkalimetallfluorid i masseprosent i forhold til totalmassen av en tråd er vist langs den vertikale linjen.

De foreliggende oppfinnerne gjentok forsøk ved forskjellige eksperimenter for å løse problemene i den foreliggende oppfinnelsen; og som et resultat har de funnet at i flusskjernetråd for gasskjermet sveising, ved å blande polytetrafluoretylen (PTFE) og alkalimetallfluorid i passende mengder er det mulig å redusere diffunderbart hydrogen, forbedre bestandigheten mot hygroskopisitet i tråden og realisere forbedringen med sveiseopererbarhet som muliggjør sveising ved alle posisjoner. Den foreliggende oppfinnelsen har blitt etablert på basis av funnene ovenfor.

Det vil si ved å blande PTFE med fluss/flux, PTFE som har vannfrastøtingsegenskaper, mykner av varme og trykk under trådtrekking og dekker overflatene av flusspartiklene; derved reduseres vannabsorpsjon fra flussoverflatene; resultatet blir svært god bestandighet mot hygroskopisitet. I tillegg dissosieres PTFE av lysbuevarmen under lysbuesveising, hydrogenfluorid genereres ved det tidspunktet, hydrogenfluorid spres i luften og derved dekomponeres den til fluor og hydrogen, derved forhindres hydrogen fra å trenge inn i et sveist metall, og diffunderbar hydrogen kan reduseres.

Imidlertid ved å blande PTFE i fluss svekkes sveiseopererbarheten betydelig. Derfor kan man betrakte et middel for å redusere mengden PTFE ved å således undertrykke skaden på sveiseopererbarheten for å sikre sveiseopererbarheten. Imidlertid med reduksjon av PTFE-mengden svekkes virkningen av PTFE, nemlig virkningene på reduksjon av diffunderbart hydrogenmengde og forbedring av bestandighet mot hygroskopisitet. Ikke desto mindre har oppfinnerne funnet ut at sveiseopererbarheten forbedres ved å blande alkalimetallfluorid i den i en egnet mengde. Følgelig er den følgende oppfinnelsen kjennetegnet ved at alle forbedringene av sveiseopererbarhet, reduksjon av diffunderbart hydrogen, og forbring av bestandighet mot hygroskopisitet kan fåes ved å blande alkalimetallfluorid i en egnet mengde sammen med blandingen av en tilstrekkelig mengde PTFE.

Grunnene for å begrense verdiene vedrørende en flusskjernetråd for gasskjermet lysbuesveising ifølge den foreliggende oppfinnelsen forklares nedenfor. Først forklares sammensetningen av fluss/flux. Merk at sammenhengen av fluss presenteres i en prosent av en masse (masseprosent) i forhold til totalmassen av en tråd.

Titandioksid: 4,0 til 8,0 masseprosent

Titandioksid er hovedkomponenten i fluss av titantypen. Titandioksid er en komponent som virker som en slaggdanner og en lysbuestabiliserer og ved å blande en passende mengde av den er det mulig å anvende den til sveising ved alle posisjoner. Følgelig omfatter en tråd ifølge den foreliggende oppfinnelsen titandioksid i 4,0 til 8,0 masseprosent i forhold til den totale massen av tråden. Når et innhold av titandioksid er mindre enn 4,0 masseprosent kan ikke sveising ved alle posisjoner gjøres. På den annen side når innholdet av titandioksid overskrider 8,0 masseprosent kan ikke virkningene på forbedret bestandighet ovenfor hygroskopisitet og redusert diffuserbar hydrogen oppnås på grunn av fuktighetsabsorpsjonen av titandioksid. Av disse grunner settes innholdet av titandioksid i området 4,0 til 8,0 masseprosent og fortrinnsvis 4,5 til 7,5 masseprosent. Et råmateriale av titandioksid, rutil, redusert ilminit eller lignende kan anvendes.

Alkalimetallfluorid: 0,02 til 0,40 masseprosent av fluorekvivalens

Ved å blande alkalimetallfluorid i fluss virker alkalimetallfluorid som en lysbuestabiliserer, undertykker den skadelige virkningen forårsaket av PTFE på sveisopererbarheten, fungerer som en kilde for fluor og har en virkning når det gjelder å redusere diffunderbart hydrogen. Når fluorekvivalensen av alkalimetallfluorid er mindre enn 0,02 masseprosent i forhold til totalmassen av en tråd, kan ikke det forventes noen virkning når det gjelder forbedring av sveiseopererbarhet. Når fluorekvivalensen av alkalimetallfluorid overskrider 0,40 masseprosent, siden alkalimetallfluorid har en tendens til å absorbere fuktighet, kan ikke virkningene på forbedret bestandighet mot hygroskopisitet og redusert diffunderbarhet av hydrogen med PTFE oppnås. Det mest egnede innholdet av alkalimetallfluorid er 0,03 til 0,30 masseprosent fluorekvivalens og følgelig settes et innhold av alkalimetallfluorid ved 0,02 til 0,40 masseprosent fluorekvivalens.

PTFE: 0,02 til 0,40 masseprosent av fluorekvivalens

Ved å blande PTFE i fluss, PTFE som har vannavstøtende egenskaper, mykner på grunn av varmen og trykket under trådtrekking, og dekker overflatene av flusspartikler, derved reduseres fuktabsorpsjon fra flussoverflaten, og gir veldig god bestandighet mot hygroskopisitet. I tillegg dissosierer PTFE på grunn av lysbuevarme under lysbuesveisingen, reagerer med hydrogen i lysbuen, og genererer hydrogenfluorid (HF). Følgelig reduseres mengden hydrogen i lysbuen og resultatet er at hydrogeninntrengning inn i sveisemetallet reduseres. Når blandingsmengden av fluorekvivalensen av PTFE er mindre enn 0,02 masseprosent av totalmassen av en tråd, kan ikke virkningene med redusert diffunderbar hydrogen og forbedret bestandighet mot hygroskopisitet fåes. Når en PTFE mengde med en fluorekvivalens overskrider 0,40 masseprosent, skades sveiseopererbarheten betydelig. Av disse grunner settes PTFE innholdet ved 0,02 til 0,40 masseprosent av fluorekvivalens. Et foretrukket innhold av PTFE er i området 0,05 til 0,30 masseprosent av fluorekvivalens. Videre med henblikk på å sikre fluiditet av fluss under produksjon av flusskjernetråd, er en fortrukket partikkelstørrelse av PTFE i området på 0,01 til 400 µm i prosessen med fylling av stålrøret/casingen med fluss (nemlig ved et trinn før trådtrekking).

Alkalijordmetallfluorid: 0,01 eller mindre masseprosent av fluorekvivalens.

Når alkalijordmetallfluorid blandes i fluss svekkes sveiseopererbarheten og ytterligere svekkes også bestandighet mot hygroskopisitet. Når fluorekvivalensen av alkalijordmetallfluorid overskrider 0,01 masseprosent i forhold til den totale massen av en tråd, skades sveiseopererbarhet og bestandighet mot hygroskopisitet betydelig og følgelig er det nødvendig å regulere alkalijordmetallfluorid til 0,01 eller mindre masseprosent av fluorekvivalens.

Generelt når fluor tilsettes flussen i en flusskjernetråd, brukes ofte alkalimetallfluorid og alkalijordmetallfluorid. Imidlertid i den foreliggende oppfinnelsen bør vi bestrebe oss på å ikke å bruke alkalijordmetallfluorid.

Forhold mellom PTFE og alkalimetallfluorid

Selv om virkningene av redusert diffunderbart hydrogen og forbedret bestandighet til hygroskopisitet fåes ved å blande PTFE i fluss, svekkes sveiseopererbarheten betydelig når PTFE tilsettes alene. For å løse dette i den foreliggende oppfinnelsen, forhindres sveiseopererbarheten fra å svekkes ved samtidig å blande alkalimetallfluorid som en lysbuestabiliserer. I dette tilfellet, når forholdet (fluorekvivalent av alkalimetallfluorid i masseprosent i forhold til totalmassen i en tråd) / (fluorekvivalens av PTFE) overskrider en, vil virkningen av for mye alkalimetallfluorid på svekkingen av bestandighet til hygroskopisitet være mer betydelig enn virkningene med redusert diffunderbart hydrogen og forbedret bestandighet til hygroskopisitet med PTFE og virkningene av redusert diffunderbart hydrogen og forbedret bestandighet til hygroskopisitet med PTFE forhindres. Videre når forholdet (fluorekvivalens av alkalimetallfluorid 0,35) / (fluorekvivalens av PTFE) er mindre enn en, vil virkningen av PTFE på svekkingen av sveiseopererbarheten være mer betydelig enn virkningen av forbedret sveiseopererbarhet med alkalimetallfluorid, virkningen av forbedret sveiseopererbarhet ved å inneholde alkalimetallfluorid fåes ikke, og følgelig må det tidligere nevnte forholdet være en eller mer.

Av disse grunner er en passende mengde alkalimetallfluorid nødvendig i samsvar med mengden PTFE, og PTFE og alkalimetallfluorid kreves å tilfredsstille de følgende uttrykk 3 og 4;

Uttrykk 3

(fluorekvivalens av alkalimetallfluorid) / (fluorekvivalens av polytetrafluoretylen) ≤ 1,

Uttrykk 4

(fluorekvivalens av alkalimetallfluorid 0,35) / (fluorekvivalens av polytetrafluoretylen) ≥ 1.

Området der uttrykkene 3 og 4 er tilfredsstilt er vist med skravering i fig.1. I fig.1 er et innhold av PTFE (fluorekvivalens i masseprosent i forhold til totalmassen av en tråd) langs den horisontale linjen og et innhold av alkalimetallfluorid (fluorekvivalens i masseprosent i forhold til totalmassen av en tråd) er vist langs den vertikale linjen, og området der fluorekvivalensen av PTFE faller innenfor området 0,02 til 0,40 masseprosent og fluorekvivalensen av alkalimetallfluorid faller innenfor området 0,02 til 0,40 masseprosent og samtidig at uttrykkene 3 og 4 er tilfredsstilt, er vist med skraveringen.

Det foretrekkes at PTFE og alkalimetallfluorid tilfredsstiller følgende utrykk 5 og 6;

Uttrykk 5

(fluorekvivalens av alkalimetallfluorid) / (fluorekvivalens av polytetrafluoretylen) ≤ 0,8.

Uttrykk 6

(fluorekvivalent av alkalimetallfluorid 0,35) / (fluorekvivalens av polytetrafluoretylen) ≥ 1,2.

Deretter skal andre komponenter i en flusskjernetråd for gasskjermet lysbuesveising ifølge den foreliggende oppfinnelsen forklares.

C: 0,007 til 0,15 masseprosent, fortrinnsvis 0,01 til 0,12 masseprosent, enda fortrinnsvis 0,03 til 0,10 masseprosent

For å tilsette en egnet mengde C, kan seigheten til et sveisemetall stabiliseres. Den nedre grensen av tilsettingsmengden av PTFE er 0,02 masseprosent i fluorekvivalens i forhold til totalmassen av en tråd og, i dette tilfellet, er C-innholdet i PTFE omtrent 0,006 masseprosent. Følgelig er minst C på 0,006 masseprosent inneholdt i en tråd. Videre, siden en stålcasing/-rør og andre inneholder C, er faktisk C-innholdet i en tråd 0,007 masseprosent eller mer i forhold til totalmassen av tråden.

I dette tilfellet, når et C-innhold overskrider 0,15 masseprosent svekkes lysbuestabiliteten ved sveising, strømfluktuasjonene øker, og høytemperatursprekking er sannsynlig å skje under sveisingen. Av den grunn settes C-innhold ved 0,15 masseprosent eller mindre.

Som nevnt ovenfor, ved å øke PTFE-innholdet, fremvises ytterligere virkningene av redusert diffunderbar hydrogen og forbedret bestandighet mot hygroskopisiteten. Ved å anta at PTFE-innholdet er 0,05 masseprosent eller mer (fluorekvivalens) som er et foretrukket området av PTFE i dette tilfellet, er C-innholdet 0,01 masseprosent eller mer. Med andre ord for ytterligere å fremvise virkningene med redusert diffunderbar hydrogen og forbedret bestandighet mot hygroskopisitet med PTFE, kreves et C-innhold på 0,01 masseprosent eller mer. I dette tilfellet kan virkningen med å stabilisere seigheten til en sveis med C også fåes.

Ved å redusere/dempe et C-innhold til 0,12 masseprosent, kan ikke bare PTFE tilsettes tilstrekkelig, men også påvirkningen av C-tilsetningen på svekkelsen av sveiseopererbarheten vil være lite, og høytemperatursprekking har en tendens til knapt å skje under sveising. Av disse grunner foretrekkes et C-innhold på 0,01 til 0,12 masseprosent, og ytterligere fortrinnsvis 0,03 til 0,10 masseprosent.

Her, i den foreliggende oppfinnelsen, kan C ikke bare tilsettes til fluss som PTFE men også til et stålrør/casing/mantel.

Mn: 0,5 til 3,0 masseprosent, fortrinnsvis 0,8 til 2,5 masseprosent

Mn fungerer som en deoksiderer og forbedrer strekkfasthet og seighet i et sveisemetall. Når et Mn innhold er mindre enn 0,5 masseprosent i forhold til totalmassen av en tråd, kan ikke virkningen av forbedret fasthet og seighet på det sveisete metallet frembringes. Når et Mn-innhold overskrider 3,0 masseprosent, øker fastheten av et sveisemetall overdrevent, sprekkbestandigheten svekkes, og seigheten til et sveist metall påvirkes også ugunstig. Av disse grunner settes et Mn-innhold ved 0,5 til 3,0 masseprosent, fortrinnsvis 0,8 til 2,5 masseprosent. Her, som en fremgangsmåte for tilsetting av Mn til en tråd, er der to metoder; en er fremgangsmåten med å tilsette Mn som metallisk Mn eller Mn-legering slik som Fe-Mn til flussmaterialet og det andre er fremgangsmåten med å tilsette Mn som en Mn-komponent til et stålrør/casing, og begge fremgangsmåtene kan anvendes.

Si: 0,2 til 1,00 masseprosent, fortrinnsvis 0,25 til 0,80 masseprosent

Si fungerer som en deoksiderer, men hvis tilsatt i overskudd, påvirkes strukturen av et sveisemetall og seigheten av sveisemetallet senkes. Når et Si-innhold overskrider 1,0 masseprosent i forhold til totalmassen av en tråd, forringes seigheten til sveisemetallet. På den annen side, når et Si-innhold er mindre enn 0,2 masseprosent har blærer en tendens til å fremkomme på grunn av utilstrekkelig deoksidering. Av disse grunner settes Si-innholdet ved 0,2 til 1,00 masseprosent, fortrinnsvis 0,25 til 0,80 masseprosent. Her i den foreliggende oppfinnelsen er det to fremgangsmåter for tilsetting av Si; den ene er fremgangsmåten med å tilsette Si som en Si-legering slik som Fe-Si, Fe-Si-Mn, eller lignende til et flussmaterialet og den andre er fremgangsmåten med å tilsette Si som en Si-komponent til et stålrør/-casing, eller begge fremgangsmåtene kan anvendes.

Ni: 3,00 masseprosent eller mindre

Ni har virkningen med å forbedre seigheten til et sveisemetall, men når det tilsettes i overskudd ar høytemperatursprekking en tendens til å skje. Av den grunn, når Ni til settes, er det nødvendig å regulere et Ni-innhold til 3,00 masseprosent eller mindre i forhold til totalmassen av en tråd. I den foreliggende oppfinnelsen kan Ni tilsettes ikke bare til fluss-materialet som metallisk Ni men også til et stålrør/-casing som en Nikomponent, eller begge fremgangsmåter kan anvendes.

Cr: 2,50 masseprosent eller mindre

Cr har virkningen med å forbedre fastheten til et sveisemetall, men hvis det tilsettes for mye øker fastheten til sveisemetallet for mye og sprekkbestandigheten forringes. Av den grunn, når Cr tilsettes, er det nødvendig å regulere et Cr-innhold til 2,50 masseprosent eller mindre i forhold til totalmassen av en tråd. I den foreliggende oppfinnelsen kan Cr tilsettes ikke bare til flussmaterialet som metallisk Cr men også til et stålrør/-casing som en Cr-komponent, eller begge fremgangsmåtene kan anvendes.

Mo: 2,00 masseprosent eller mindre

Mo har virkningen med å forbedre fastheten til et sveisemetall, men når det tilsettes i overskudd, kan fastheten til et sveisemetall øke for mye og sprekkbestandigheten forringes. Av den grunn, når Mo tilsettes, er det nødvendig å regulere et Mo-innhold til 2,00 masseprosent eller mindre av den totale massen av en tråd. I den foreliggende oppfinnelse er det to fremgangsmåter for tilsetting av Mo; den ene er fremgangsmåten å tilsette Mo som metallisk Mo eller legering slik som Mo-C, eller lignende til flussmaterialet og den andre er fremgangsmåten å tilsette Mo som Mo-komponent til et stålrør/-casing og begge fremgangsmåtene kan anvendes.

Al: 1,00 masseprosent eller mindre

Al har virkningene med å øke viskositeten til smeltet metall ved sveising, forbedre vertikal oppover sveisbarhet, og forbedre også sveiseopererbarheten. Imidlertid, når Al tilsettes i overskudd, forringes konformiteten til en ”bead” ved nedoversveising, og seigheten forringes også. Av disse grunner, når Al tilsettes, er det nødvendig å regulere et Al-innhold til 1,00 masseprosent eller mindre av den totale massen av en tråd. I den foreliggende oppfinnelse er det to fremgangsmåter for tilsetting av Al; den ene fremgangsmåten er tilsetting av Al som metallisk Al eller legering slik som Al-Mg, eller lignende til flussmaterialet, og den andre fremgangsmåten innebærer tilsetting av Al som en Al-komponent til et stålrør/-casing, og begge fremgangsmåtene kan anvendes.

De tidligere nevnte komponentene kan tilsettes i områder angitt ovenfor, ikke bare til et stålrør som stålkomponenter men også til flussmaterialet som metalliske komponenter. Det vil si at de tidligere nevnte komponentene tilsettes som metaller (her innbefattes også legeringer) også når de tilsettes til flussmaterialet. I motsetning til dette, tilsettes komponentene beskrevet nedenfor som slaggdannere eller deoksiderere.

Al2O3: 1,00 masseprosent eller mindre

Al2O3fungere som en slaggdanner. Imidlertid, når Al2O3overskrider 1,00 masseprosent av den totale massen til en tråd, forringes konformiteten til en kule ved nedoversveising og sveiseopererbarheten forringes også. Av den grunn settes Al2O3til 1,00 masseprosent eller mindre når det tilsettes. En foretrukket tilsetningsmengde med Al2O3er 0,05 masseprosent eller mer. En foretrukket øvre grense av Al2O3er 0,80 masseprosent. Som en Al2O3-kilde kan alumina eller lignende anvendes.

SiO2: 1,00 masseprosent eller mindre

SiO2fungerer som en slaggdanner. Når SiO2imidlertid overskrider 1,00 masseprosent i forhold til totalmassen av en tråd, får en kule (”bead”) ved vertikal sveising en konveks form. Av den grunn settes SiO2til 1,00 masseprosent eller mindre når det tilsettes. En foretrukket tilsetningsmengde av SiO2er 0,15 masseprosent eller mer. En foretrukket øvre grense av SiO2er 0,80 masseprosent. Som en SiO2-kilde nevnes silika, kaliumglass, sodaglass eller lignende.

ZrO2: 0,80 masseprosent eller mindre

ZrO2fungerer som en slaggdanner. Når ZrO2imidlertid overskrider 0,80 masseprosent i forhold til totalmassen av en tråd, får en kule ved vertikal sveising en konveks form. Av den grunn settes ZrO2ved 0,80 masseprosent eller mindre når det tilsettes. En foretrukket tilsetningsmengde for ZrO2er 0,05 masseprosent eller mer. En foretrukket øvre grense for ZrO2er 0,7 masseprosent. Som en ZrO2-kilde kan det anvendes zirconsand, zirconia eller lignende.

Mg: 1,5 masseprosent eller mindre

Mg fungerer som en deoksiderer. Når Mg imidlertid overskrider 1,5 masseprosent i forhold til totalmassen av en tråd, forringes sveiseopererbarheten. Av den grunn settes Mg ved 1,5 masseprosent eller mindre når det tilsettes. En foretrukket tilsetningsmengde for Mg er 0,2 masseprosent eller mer. En foretrukket øvre grense for Mg er 0,9 masseprosent. Som Mg-kilde kan metallisk Mg, Ni-Mg legering eller lignende brukes.

Fe: 85 til 95 masseprosent

I en tråd for gasskjermet lysbuesveising ifølge den foreliggende oppfinnelsen er balansen Fe og uunngåelige urenheter. I en flusskjernetråd for sveising i alle posisjoner, når et Fe-innhold er mindre enn 85 masseprosent i forhold til totalmassen av tråden, vil det genereres for mye slagg og følgelig vil sveisefeil slik som slagginklusjoner sannsynligvis kunne oppstå. Når et Fe-innhold overskrider 95 masseprosent, kan ikke hovedsakelig legeringskomponenter tilsettes. I den foreliggende oppfinnelsen, som en Fe-kilde, ved siden av et stålrør, kan jernpulver eller Fe-legering tilsettes til flussmaterialet.

Fe leveres fra et stålrør/-casing, jernpulver i flussmaterialet, og jernligering slik som Fe-Mn, Fe-Si og lignende i flussmaterialet. De uunngåelige urenhetene er inneholdt i stålrøret/-casingen og de tilsatte materialer. De uunngåelige urenhetene er P, S, Cu, V, Nb, Zr, Co og Sn. De uunngåelige urenhetene i en tråd er regulert til, i masseprosent i forhold til totalmassen av tråden, P: 0,03 % eller mindre, S: 0,03 % eller mindre, Cu: 0,3 % eller mindre (innbefattende Cu-platering på trådoverflaten), V: 0,05 % eller mindre, Nb: 0,05 % eller mindre, Zr: 0,01 % eller mindre, Co: 0,01 % eller mindre, og Sn: 0,02 % eller mindre. Videre, hvis nødvendig, kan også andre legeringselementer ved siden av de ovenfor nevnte komponentene tilsettes, slik som en lysbuestabiliserer og andre.

Når det gjelder bestemmelse av komponentene i en flusskjernetråd ifølge den foreliggende oppfinnelsen, med hensyn på de metalliske elementene, så er metallinnholdet atskilt fra et innhold av en kjemisk forbindelse. Når det gjelder Al for eksempel, så er Al nevnt ovenfor ”Al: 1,00 eller mindre masseprosent”, sa skal dette ikke innbefatte Al eksisterende som en kjemisk forbindelse slik som Al2O3.

Diameteren til en flusskjernetråd ifølge den foreliggende oppfinnelsen er i området 1,0 til 2,0 mm. Et foretrukket område er 1,2 til 1,6 mm i praktisk bruk. Videre er en foretrukket fyllingsfaktor av plussmaterialet 10 til 25 masseprosent.

Eksempler

Eksempler på flusskjernetråder for gasskjermet lysbuesveising ifølge den foreliggende oppfinnelsen forklares herunder konkret mens karakteristikkene sammenlignes med sammenlignende eksemepler.

Stålrør med sammensetningene vist i tabell 1 nedenfor ble fylt med flussmateriale på 13 masseprosent og flusskjernetråder (1,2 mm i diameter) for gasskjermet lysbuesveising med sammensetningene vist i tabell 4 og 5 nedenfor ble produsert.

Tabell 1

Tabell 2

Tabell 3

l5 el ab

Ytelsesbekreftelsestester vist nedenfor ble utført ved anvendelse av de produserte flusskjernetrådene.

(1) Diffunderbar hydrogentest

I de diffunderbare hydrogentestene ble sveisingen utført med de produserte flusskjernetrådene under sveiseforholdene vist i tabell 2, og mengden diffunderbar hydrogen ved hver sveis ble målt i samsvar med fremgangsmåten for måling av hydrogen i en stålsveis beskrevet i JIS Z3118. Resultatene er vist i tabell 5. Et tilfelle der mengden diffunderbar hydrogen var 5 ml/100 g eller mindre ble definert som godtagbar.

(2) K. F. (Karl Fischer) fuktighetsmålingstest

Med hensyn til de produserte flusskjernetrådene ble mengden fuktighet målt i hver produsert tråd slik som den var og mengden fuktighet ble målt i en relevant tråd som ble tørket i en time ved 110oC og deretter holdt i 48 timer ved 30oC i en atmosfære med 80 % relativ fuktighet (fuktabsorpsjonsbehandling) i en Ar-atmosfære med 750oC ved Karl Fischer metoden (svarende til JIS K0068). Resultatene er vist i tabell 5. Et tilfelle der fuktigheten etter fuktabsorpsjonsbehandlingen var 500 ppm eller mindre ble definert som godtagbar.

(3) Stabilitet av elektrisk strøm ved sveising (sveiseopererbarhet)

Som test på stabilitet av elektrisk strøm under sveising (sveiseopererbarhet), ble sveising utført med de produserte flusskjernetrådene under sveiseforholdene vist i tabell 3. Fluktuasjonen til den elektriske strømmen unner sveisingene ble registrert og fluktuasjonsbreddene til den elektriske strømmen og spenningen ble betraktet som stabilitet av elektrisk strøm og brukt som bedømmelseskriterium for sveiseopererbarheten. Resultatene er vist i tabell 5. Et tilfelle der fluktuasjonsbredden for elektrisk strøm var 350A eller mindre ble definert som godtagbar.

Som vist i tabell 5 ovenfor oppfylte eksemplene nr.1 til 14 områdene angitt i den foreliggende oppfinnelsen, og i disse tilfellene ble gode resultater tilveiebrakt når det gjaldt diffuserbar hydrogenreduksjonsvirkning, bestandighet mot hygroskopisitet og sveiseopererbarhet. Eksempel nr.8, selv om forholdene angitt i et første aspekt ifølge den foreliggende oppfinnelsen var oppfylt, var forhold angitt ifølge et andre aspekt ikke tilfredsstilt og følgelig var fluktuasjonsbredden til den elektriske strømmen relativt stor.

Videre i eksemplene nr.7 og 10, selv om forhold angitt i første og andre aspekt var tilfredsstilt, var forhold angitt i et tredje aspekt ikke tilfredsstilt, og følgelig var fluktuasjonsbredden til den elektriske strømmen mindre enn i eksempel nr.8, men var relativt stor. På den annen side, som vist i tabell 5, hadde de sammenlignende eksemplene nr. 15 til 28 følgende problemer.

I sammenlignende eksempel nr.15 var innholdet av alkalimetallfluorid mindre enn den nedre grensen angitt i det første aspektet i oppfinnelsen, og følgelig var fluktuasjonsbredden til den elektriske strømmen stor og virkningen med forbedret sveisbarhet ble ikke oppnådd. I de sammenlignende eksemplene 15 og 18 var innholdene av titandioksid mindre enn den nedre grensen angitt i det første aspektet og følgelig var vertikal ”up hand” sveising ikke vellykket. I de sammenlignende eksemplene nr. 17 og 28 overskred innholdene av titandioksid den øvre grensen angitt i det første aspektet ifølge oppfinnelsen og følgelig var fuktighetsmengdene til trådene etter fuktabsorpsjon store, og diffunderbare hydrogenmengder var også store. I sammenlignende eksempler 16 og 26 var uttrykket 2 angitt i det første aspektet ikke tilfredsstilt, og følgelig var fluktuasjonsbredden til den elektriske strømmen stor og sveiseopererbarheten var liten. I tilfelle med eksemplene 17, 18 og 20 til 25 var uttrykket 1 angitt i det første aspektet ikke tilfredsstilt, og følgelig var fuktmengdene i trådene etter fuktabsorpsjon store og de diffunderbare hydrogenmengdene var også store. I eksemplene nr.20 og 24 var innholdet av PTFE mindre enn den nedre grensen angitt i det første aspektet og uttrykket 1 angitt i det første aspektet var ikke tilfredsstilt, og følgelig var fuktmengdene i trådene etter fuktabsorpsjon store og de diffunderbare hydrogenmengdene var også store. I sammenlignende eksempler 17 og 25 var innholdene av alkalimetallfluorid over den øvre grensen angitt i det første aspektet, og uttrykket 1 angitt i det første aspektet var ikke tilfredsstilt, og følgelig var fuktmengdene i trådene etter fuktabsorpsjon store og de diffunderbare hydrogenmengdene var også store. I de sammenlignende eksemplene 26 og 27 var innholdene av PTFE over den øvre grensen angitt i det første aspektet, og følgelig var fluktuasjonsbredden til den elektriske strømmen stor og sveiseopererbarheten var liten. I de sammenlignende eksemplene nr 19 og 25 var innholdene av alkalijordmetallfluorid over den øvre grensen angitt i det første aspektet, og følgelig var fuktmengdene i trådene etter fuktabsorpsjon store, og de diffunderbare hydrogenmengdene var også store.

Claims

Patentkrav

1.

Flusskjernetråd for gasskjermet lysbuesveising dannet ved å fylle et stålrør med flussmiddel, k a r a k t e r i s e r t v e d :

nevnte flussmiddel inneholder, i masseprosent i forhold til totalmassen av tråden, titandioksid: 4,0 til 8,0 %, alkalimetallfluorid (fluorekvivalens): 0,02 til 0,40 %, og polytetrafluoretylen (fluorekvivalens): 0,02 til 0,40 %;

fluorekvivalensen av alkalijordmetallfluorid i nevnte flussmiddel er regulert til 0,01 masseprosent eller mindre i forhold til totalmassen av tråden; og

fluorekvivalensen av alkalimetallfluorid i nevnte flussmiddel i masseprosent i forhold til totalmassen av tråden og fluorekvivalensen av polytetrafluoretylen i nevnte flussmiddel i masseprosent i forhold til totalmasse av tråden, tilfredsstiller begge følgende uttrykk; (fluorekvivalens av alkalimetallfluorid) / (fluorekvivalens av polytetrafluoretylen) ≤ 1, og (fluorekvivalens av alkalimetallfluorid 0,35) / (fluorekvivalens av polytetrafluoretylen) ≥ 1.

2.

Flusskjernetråd for gasskjermet lysbuesveising ifølge krav 1, k a r a k -t e r i s e r t v e d at minst en av nevnte stålrør/casing og nevnte flussmiddel inneholder C: 0,007 til 0,15 masseprosent i forhold til totalmassen av tråden.

3.

Flusskjernetråd for gasskjermet lysbuesveising ifølge krav 2, k a r a k -t e r i s e r t v e d at minst ene av nevnte stålrør og nevnte flussmiddel inneholder C: 0,01 til 0,12 masseprosent i forhold til totalmassen av tråden.

4.

Flusskjernetråd for gasskjermet lysbuesveising i forhold til krav 1, k a r a k -t e r i s e r t v e d at minst en av nevnte stålrør og nevnte flussmiddel inneholder Mn: 0,5 til 3,0 masseprosent og Si: 0,2 til 1,00 masseprosent i forhold til totalmassen av tråden.

5.

Flusskjernetråd for gasskjermet lysbuesveising ifølge krav 1, k a r a k -t e r i s e r t v e d at nevnte flussmiddel inneholder Al2O3: 0,05 til 1,00 masseprosent, SiO2: 0,15 til 1,00 masseprosent, og ZrO2: 0,05 til 0,80 masseprosent i forhold til totalmassen av tråden.

6.

Flusskjernetråd for gasskjermet lysbuesveising ifølge krav 1, k a r a k -t e r i s e r t v e d at minst en av nevnte stålrør og nevnte flussmiddel inneholder Mg: 0,2 til 1,5 masseprosent i forhold til totalmassen av tråden.

7.

Flusskjernetråd for gasskjermet lysbuesveising ifølge krav 1, k a r a k -t e r i s e r t v e d at minst en av nevnte stålrør og nevnte flussmiddel inneholder Ni: 3,00 masseprosent eller mindre, Cr: 2,50 masseprosent eller mindre, og Mo: 2,00 masseprosent eller mindre i forhold til den totale massen av tråden.