NO744452L - - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår underlagsflussmidler for bruk ved enside-sveising, og mer spesielt underlagsf lussmidler for bruk: ved enside-sveising av stål, hvilket flussmiddel benyttes ved at det festes til en bakre overflate av en sveisesøm.

Til nå har det for å oppnå jevne og feilfrie sveise-sømbaksider - vært gjort mang forsøk slik som beskrevet i US-patent nr. 3.5^8.489 og US-patent nr. 3.731-868, der baksiden av en sveisesøm understøttes med underlagsflussmiddel og sveisesømmen fylles med svei-semetall fra forsidene. Disse forsøk benytter pulverformige flussmidler inneholdende harpikser hvilke deretter smeltes på grunn av varmen slik at harpiksene) smeltes ved forvarming på grunn av varmen som over-føres fra sveisebuen, hvoretter de blir faste igjen på baksiden av sveisesømmen av grunnmetallene, og derved oppnås en jevn bakside av sveisen. I tillegg beskriver US-patent nr. 3-721.797 en flussmiddel-sammensetning for bruk ved enside-sveising med flussmiddel-kobber-understøttelse, hvori den spesifikke vekt, kornstørrelse og kjemiske sammensetning for flussmiddelet er nærmere angitt, og flussmiddelet er en blanding av metallpulver og andre bestanddeler.

Disse forsøk har til en viss grad vært vellykket med hen-blikk på å oppnå de ønskede sveisbaksider ved ensidesveising av stålet. Imidlertid foreligger fremdeles ønske om å ha sveisbaksider med glatt og pen flat overflate uten sveisedefekter slik som knoller eller skjegg, kantsår. o. 1..

På den annen side har disse forsøk kommet til kort ut fra;et helsemessig synspunkt for sveiseren, i og med at det er benyttet bestanddeler slik som fenolharpikser i det benyttede flussmiddel, slik at det ved sveising har oppstått toxiske damper sågar i mengder på 5 ppm. I tillegg forandrer slike bestanddeler vannet rødt når det rea-gerer med dette. Disse problemer er spesielt i den senere tid kommet frem i lyset og således er det lagt meget strenge begrensninger på de bestanddeler som kan foreligge i underlagsflussmidler for bruk ved ensidesveising.

Et hovedmål for foreliggende oppfinnelse er å frembringe et underlagsflussmiddel som ikke er toxisk eller skadelig for sveiseren, og som. gir sveisbaksider med glatt og pent utseende flat overflate.

En videre gjenstand for foreliggende oppfinnelse er å frembringe et underlagsflussmiddel som er godt tilpasset bruk ved ensidesveising, hvilket flussmiddel gir sveisbaksider fri for sveisefeil.

Ytterligere en gjenstand for foreliggende oppfinnelse er å frembringe underlagsflussmidler tilpasset til bruk ved ensidesveising, hvilket flussmiddel. har en ønsket bindeevne og et fast underlagslegeme med moderat fleksibilitet når det smeltes på grunn av varmen som over-føres fra en sveisebue.

Ytterligere en gjenstand for .oppfinnelsen er å frembringe underlagsflussmidler for bruk ved ensidesveising hvilket flussmiddel har den ønskede duktilitet og seighet for de dannede sveisbaksider mens de samtidig opprettholder en god avskallbarhet for slagg som dannes, på svelsbaksiden.'

Ytterligere en gjenstand for oppfinnelsen er å frembringe underlagflussmidler for bruk ved ensidesveising, hvilke flussmidler ikke vil fremme en tendens til sprekkdannelser i sveisen på grunn av hydrogen og gassbestanddeler som er inneholdt i flussmiddelet, for derved å unngå", sveisedef f ekter slik som huller, blærehull og hul-rom på grunn av oppståtte gasser.

I Ytterligere en gjenstand for oppfinnelsen er å frembringe underlagsflussmidler for bruk ved ensidesveising, hvilke flussmidler gir et slagg som når det smeltes gir et slagg med det ønskede smeltepunkt og den ønskede viskositet for således, å danne de ønskede sveisbaksider og i tillegg, et slagg som kan absorbere gassbestanddeler som utvikles under sveisingen.

Ifølge oppfinnelsen frembringes det således et underlagsflussmiddel som er godt egnet til bruk ved ensidesveising og som inne-, holder på volumbasis fra 2 til 20 deler furfuralharpiks, furfurylalkoholharpiks eller furanharpiks eller syntetisk harpiks i det vesentlige bestående av en kombinasjon av disse; samt 100 deler deoxidant, slag-dannende middel og vanlige flussmiddelbestanddeler.

Hovedideen bak foreliggende oppfinnelse er basert på den oppdagelse at furfuralharpiks, furfurylalkoholharpiks eller furanharpiks.eller syntetisk harpiks i det vesentlige bestående av en kombinasjon av disse er termoherdende harpikser slik at når flussmiddel inneholdende disse harpikser benyttes som underlagsflussmiddel ved ensidesveising vil underlagsflussmiddelet■smeltes på grunn av varmen som tilføres umiddelbart foran en sveisebue og varmen trenger inn i underlagsflussmiddelet og binder disse sammen med det resultat at flussmiddelet forblir intakt i understøttende forhold til baksiden av grunnmetallene på en måte tilsvarende det som oppnås ved et fast fluss-middellegeme med moderat- fleksibilitet. Dette eliminerer knoller eller skjegg bg sårkanter- i sveisene>noe som kan forårsakes på grunn av ut-strømning av avsatt metall, og man oppnår sveisbaksider uten uregel-messigheter i overflaten eller sveisedefekter.

I dette henseende er det for å oppnå bestandige og glatte sveisbaksider uten sveisdefekter nødvendig med mange begrensninger for sammensetningene i det benyttede flussmiddel. Disse skal beskrives nærmere nedenfor.

Mengden av furfuralharpiks, furfurylalkoholharpiks eller furanharpiks eller et syntetisk harpiks i de.t vesentlige bestående av en kombinasjon av disse, kan variere mellom 2 og 20.vektdeler, basert på 100 vektdeler av basisbestanddelene.

Mengder av de foran angitte harpikser på mindre enn 2% resulterer i en redusert bindekraft med den derav resulterende util-strekkelige formingsevne for sveisbaksidene, i tillegg til ledsagende sveisedefekter slik som kantsår. Mengder av de ovenfor angitte harpikser på over 20$ øker ømfintligheten i det avsatte metall overfor sprekkdannelse på grunn av nærvær av hydrogen og gassbestanddeler som inne-holdes i|de syntetiske harpikser i det vesentlige bestående av de

ovenfor angitte, i tillegg til dannelse av gasshulrom, huller o.l..

I dette henseende økes effektiviteten for disse harpikser ytterligere ved kombinasjon av disse med andre bestanddeler slik det skal beskrives nedenfor.

Slik det er beskrevet tidligere skal man spesielt merke seg at harpiksene som heri benyttes gir en damp-som ikke er toxisk og ikke en gang skadelig for sveiseren.

Mengden av deoxidanter som kan benyttes ifølge foreliggende oppfinnelse bør ligge, innenfor de følgende områder i vektprosent, beregnet på den den totale vekt basisbestanddelene: Mn, 1

til; 6$; Si, 1 til 8f0; Al = Ti 5$; Mg 2% ; Ca 2%. Tilsettningen av deoxidanter forhindrer gropdannelse,

og blåsehull som kan ha en tendens til å oppstå i sveisbaksider, og man oppnår således glatte sveisbaksider med høy duktivitet og seighet. For å oppnå dette er deox^dantene vesentlige bestanddeler i flussmiddelet.. Imidlertid er det vanskelig strengt å definere sammensetningen

av deoxidanter fordi deoxidantene sterkt påvirkes av sammensetningen av det flussmiddel som benyttes på forsiden av sveisen, og sammensetningen av sveisetråden og grunnmetallene. Imidlertid vil mengder av desoxidanter som overskrider de ovenfor angitte øvre grenser resul-tere i en utstrakt oksydasjon slik at det oppstår ugjorte overflater på sveisbaksidene og likeledes dårlig avskallbarhet av slagget. Videre resulterer dette i en senket duktilitet og seighet for sveisbaksiden. På den annen side vil mengder av desoxidanter som er mindre enn de ovenfor angitte nedre grenser forårsake- groper og blåsehull i sveisbaksiden, noe som resulterer i redusert duktilitet og seighet. Desoxidantene kan være rene metallpulvere eller legeringer, men det er foretrukket at jernlegeringspulver benyttes for dette formål.

Slaggdannelsesmidler slik de heri benyttes bør være slik at de har smeltepunkter og viskositeter som er egnet for å oppnå homogene sveisbaksider og å absorbere gassbestanddeler som oppstår^fra de ovenfor angitte harpikser på grunn av termisk dekomponering, for således- å forhindre groper og blåsehull i sveisbaksidene,,. mens de samtidig sikrer en god avskallbarhet for slagget. Slaggdannelsesmid-lene kan være de som brukes i flussmidler for vanlig sveising slik som f.eks. Si02, Ti02, CaCCy MrigO , MgO. AlgO^, MgCCy CaF2 og Zr02, hvilke er forenelig med slagg som dannes på forsiden av sveisen.

Jernpulver kan være tilstede i underlagsflussmiddelet fordi jernpulver smeltes ved .sveising og bidrar til dannelse av stabile og homogene sveisbaksider.

Legeringspulver bør være tilstede i følgende områder

i vektprosent, beregnet på den totale vekt av underlagsflussmiddelet: Mn, 1 til 15$; Si, 0,5 til 10$; Mo 7$; Ni 3$; Cr 3$; og B 0,5$. Mengder av disse legeringer mindre enn de ovenfor angitte grenser resulterer i redusert styrke og seighet for sveisbaksiden. På den annen side vil mengder av disse legeringer som er større enn de øvre grenser gi en overdreven stor styrke som igjen resulterer i øket øm-fientlighet overfor sprekkdannelse i sveisbaksiden eller redusert seighet. Disse legeringer kan tilsettes i form av et enkelt metall eller legeringer, men det er foretrukket at metallene tilsettes i form av jernlegeringer. I dette tilfelle bør mengden av jern i underlagsflussmiddelet være mindre enn 45$, fordi en slik mengde ikke vil gi ugunstige virkninger på kvaliteten1 av sveisbaksiden selv om tilsettingen av et enkelt metall kan være fordelaktig for fortynning av legerings-pulveret. Imidlertid vil mengder av legeringer på over 45$ føre til dannelse av knoller eller skjegg eller kantsår på sveisbaksidene.

Nedenfor skal det gis en kort beskrivelse av fremgangs-måten for fremstilling av underlagsflussmidler ifølge foreliggende oppfinnelse. Utgangsbestanddelene blandes for å gi et utgangspreparat. (I dette tilfelle kan disse bestanddeler blandes med vannglass og deretter pélletiseres og brennes). Deretter blir furfuralharpiks, furfurylalkoholharpiks eller furanharpiks eller et syntetisk harpiks i det vesentlige bestående av en kombinasjon av disse tilsatt til en således oppnådde blanding, hvoretter blandingen knas og tørkes ved en temperatur under denatureringstemperaturen for harpikset. Ifølge den ovenfor angitte fremgangsmåte krever furfuralharpiks, furfurylalkoholharpiks eller furanharpiks eller det syntetiske harpiks i det vesentlige bestående av en kombinasjon av disse ikke noen høy temperaturbehandling, men harpiksene bør kun tørkes ved en temperatur under denatureringstemperaturen .

De følgende eksempler er illustrerende for underlagsflussmidler ifølge oppfinnelsen ved ensidesveising.

Tabell 1 viser sammensetninger av underlagsflussmidler vist i eksemplene 1, 2 og 3.

Eksempel 1.

Etter at basisbestanddelene som vist i kolonne 1 i tabell 1 var grundig blandet ble det tilsatt.10,6 vektdeler furfuralharpiks til 100 vektdeler basisbestanddeler og blandingen ble fortsatt mølle for å oppnå en enhetlig blanding. I dette tilfellet ble furfuralharpikset blandet slik at det omhyllet flussmiddelpartik-.lene,.og deretter ble blandingen tørket.

Deretter ble blandingen ført gjennom en 12 mesh sikt og benyttet til ensidesveising i henhold til de sveisebetingelser som er angitt i tabell 2. Det ble funnet at det således oppnådde flussmiddel oppviste utmerket slaggavska.llbarhet, sveisbakside kon-figurasjon, utseende og stabilitet eller homogenitet, sammenlignet med det som ble oppnådd med flussmidler ifølge teknikkens stand.

Eksempel 2.

Etter at basisbestanddelene som angitt i kolonne 2 i tabell 1 enhetlig var blandet ble 5,3 vektdeler furfurylalkoholharpiks tilsatt til 100 vektdeler basisbestanddeler for blanding i en egnet mølle. Tyve minutter etter ble damp ført gjennom et damptilfør-selsrør anbragt på overflaten av møllebunnen, inntil temperaturen i møllebunnen var 80 til 100°C. Under disse betingelser ble blandingen tørket inntil fuktighetsinnholdet var under 0,1$. Etter tørking ble blandingen ført gjennom en 12 mesh sikt og benyttet for ensidesveising under de sveisebetingelser som er angitt i tabell 2. Som et resultat ble det bppnådd sviesbaksider med utmerkede overflater uten sveisedefekter.

Eksempel 3>-

Etter at basisbestanddelene som angitt i kolonne 3 i tabell 1. var blandet enhetlig i en egnet mølle ble 14,2 vektdeler furanharpiks tilsatt til 100 vektdeler av basisbestanddelene og blandet enhetlig, hvoretter blandingen ble ført gjennom en 12 mesh sikt og benyttet for ensidesveising under de sveisebetingelser som er angitt i tabell 2. Det ble påvist at det ble oppnådd utmerkede sveisbaksider slik som også i eksempel 1 og eksempel 2.

Eksempel 4.

Etter at basisbestanddelene som angitt i kolonne 4 i tabell 1 grundig var blandet ble 17,4 vektdeler syntetisk harpiks i det vesentlige bestående av furfuralharpiks, furfurylalkoholharpiks og furanharpiks, tilsatt 100 vektdeler basisbestanddeler og blandet, fulgt av tørking. Deretter ble blandingen ført gjennom en 12 mesh sikt før den ble benyttet som underlagsflussmiddel. Det ble gjennomført en ensidesveising ved bruk av det således oppnådde flussmiddel og under de sveisebetingelser som er angitt i tabell 2. Det ble funnet at det ble oppnådd utmerkede sveisbaksider uten sveisedefekter på samme måte som i eksemplene 1, 2 og y.

Nedenfor skal det beskrives en ensidesveiseprosess med kobber-flussmiddelunderlag ved bruk av flussmiddelet ifølge oppfinnelsen. Tabell 3 viser sammensetningene for underlagsflussmiddelet som er gitt i eksemplene 5, 6, 7, '8 og 9- Tabell 4 viser sveisebetingelsene som ble benyttet i disse eksempler.

F

Eksempel 5-

Etter at 20$ vannglass (40$ SiO^ 5$ Na20, 2$ KgO) og er blandet med basisbestanddelene som gitt i kolonne 5 i tabell 3

og brent ved 450°C i 30 minutter ble de ført gjennom en sikt på 10 til 65 mesh. Deretter ble 8,2 vektdeler furfuralharpiks tilsatt til 100 vektdeler av utgangsflussbestanddelene og blandingen ble fortsatt grundig blandet i en egnet mølle. I dette tilfellet ble furfuralharpikset blandet og tørket på en slik måte at f urfuralharpiks.et omhyllet flussmiddelpartiklene. Deretter ble blandingen ført gjennom en 19 mesh sikt og benyttet som underlagsflussmiddel for ensidesveising.

under de sveisebetingelser som er angitt i kolonne 4 i tabell 4. Det ble påvist at det kan oppnås et underlagsflussmiddel som viste en - utmerket slaggavskallingsevne og homogenitet, samt et utmerket utseende og stabilitet av sveisbaksiden.

Eksempel 6.

Etter at basisbestanddelene som er gitt i kolonne 6 i tabell 3 var behandlet på samme måte som i eksempel 5, hie 3»^ deler

furfurylalkoholharpiks tilsatt til 100 deler utgangsflus'sbestanddeler for blanding i en egnet mølle slik at furfurylalkoholharpikset omhyllet partiklene. Deretter ble tørking og knaing fortsatt inntil fuk-tigheten i flussmiddelet var under 0,1$. Deretter ble blandingen ført gjennom en 10 mesh sikt for sikting og deretter ble den benyttet som underlagsflussmiddel for flussmiddel- kobber ensidesveising under de

i

sveisebetingelser som er gitt i tabell 4. Det ble funnet at det kan oppnås et underlagsflussmiddel som viser utmerkede sveisbaksider uten sveisedefekter, på samme måte som det ble oppnådd i eksempel 5-Eksempel 7-

Etter at basisbestanddelene som er angitt i kolonne 7 i tabell 3 var behandlet på samme måte som i eksempel 5 og etter at blandingen var siktet ble 15,6 deler furanharpiks tilsatt til 100 deler basisflussmiddelbestanddeler for grundig blanding i en egnet mølle, fulgt av tørking og blanding. Underlagsflussmiddelet som'således var oppnådd ble benyttet for flussmiddel-kobber ensidesveising under de sveisebetingelser som er angitt i tabell 4. Som et resultat ble det oppnådd utmerkede sveisbaksider som var frie for sveisefeil, på samme måte som det ble oppnådd i eksemplene 5 og 6.

Eksempel 8.

Etter at basisbestanddelene som angitt i kolonne 8 i tabell 3 var behandlet på samme måte som i eksempel 5 og den således oppnådde blanding var siktet for å oppnå enhetlig kornstørrelse, ble 10,8 deler av- et syntetisk harpiks i det vesentlige bestående av furfuralharpiks, furfurylalkoholharpiks og furanharpiks tilsatt til 100 deler av basisflussmiddelbestanddelene for grundig blanding i en egnet mølle, fulgt av tørking. Underlagsflussmiddelet som således var oppnådd ble benyttet for flussmiddel-kobber ensidesveising under de sveisebetingelser som er angitt i tabell 4. Som et resultat ble det oppnådd utmerkede sveisbaksider frie for sveisefeil.

Eksempel 9-

Etter at basisbestanddelene som angitt i kolonne 9 i tabell 3 var blandet enhetlig, ble det tilsatt 2,2 deler furanharpiks til 100 deler basisbestanddeler for blanding i en egnet mølle. 20 minutter etter ble blandingen behandlet på samme måte som i eksempel 2. Det således oppnådde underlagsflussmiddel ble benyttet til enside-sveising under de sveisebetingelser som er angitt i tabell 2. Som et resultat ble det oppnådd stabile og utmerkede sveisbaksider frie for sveisefeil.

Det fremgår av det ovenfor anførte at underlagsflussmidler ifølge foreliggende oppfinnelse kan benyttes for å oppnå utmerkede sveisbaksider med god homogenitet, og således er underlagsflussmidler ifølge foreliggende oppfinnelse utmerket egnet for bruk ved sveise-operasjoner der man har å gjøre med sveisefuger med varierende nøyak-tighet.

Claims (5)

1. Underlagsflussmiddel til bruk ved ensidesveising, karakterisert ved at det på vektbasis inneholder fra 2 til 20 deler og fortrinnsvis 2 til 10 deler furfuralharpiks, furfurylalkoholharpiks eller furanharpiks, eller et syntetisk harpiks bestående

1. det ves.entlige av en kombinasjon av de angitte harpikser; samt 100 deler desoxidanter, slaggdannende midler, og vanlige flussmiddelbestanddeler...

2. ■• Flussmiddel ifølge krav 1, karakterisert v e; d at desoxidantene foreligger på vektbasis i en mengde fra: Mn 1 til 6fo, Si fra 1 til 8%, Al høyst 5$, Ti høyst 5$, Mg høyst 2% og Ca høyst 2%, beregnet på den totale mengde av basisbestanddeler.

3- Flussmiddel ifølge krav 1, karakterisert ved at de slaggdannende.midler er Si02 , Ti02 , CaCO^, Mn2 0^ . MgO, A12 0^ , CaFg og Zr02 .

4. Flussmiddel ifølge krav 1, karakterisert ved at flussmiddelet inneholder legeringspulver med følgende bestand deler i vektprosent: Mn fra 1 til 15$, Si fra 0,5 til 10$, Mo høyst 7$, Ni høyst 3$, Cr høyst 3$ og B høyst 0,5$.

5. , Flussmiddel ifølge krav 1, karakterisert ved at flussmiddelet inneholder jernlegeringer i en mengde på mindre enn 45.^vekt-$, beregnet på den totale vekt av underlagsf luss-middelet.