SE425766B

SE425766B - TERN.R PROTECTIVE GAS BLEND FOR LIGHT REAR WELDING

Info

Publication number: SE425766B
Application number: SE7714866A
Authority: SE
Inventors: R Sicot; C Hentzien
Original assignee: Air Liquide
Priority date: 1976-12-30
Filing date: 1977-12-29
Publication date: 1982-11-08
Also published as: CA1089027A; FR2375945B1; DE2758474A1; BE862086A; JPS5388643A; JPS5846391B2; IT1089986B; FR2375945A1; SE7714866L

Description

7714866-6 är det möjligt att svetsa plåtar med tjocklekar av upp till 4 mm ner till tjocklekar av ca 1,5 mm. I 7 För svetsning eller påsvetsning av element tillverkade av legeringsstål används mellanvärmningar mellan “Spray-Arc"- och, "Short-arc"-processerna» Enligt denna teknik, känd såsom "Éulse-Arc"- -processen, sker överföringen av smält metall från elektroden genom påläggning av strömimpulser. I Ksvetsningsförfaranden genom TIG eller mikroplasma har använts för mycket tunna_plåtar av stållegering. Resultaten är signifikanta, men svetsningen är långsam, 10-30 cm per mini Vissa kända skyddsgasblandningar är mycket lämpliga för* användning vid svetsning av ovan angivna metaller, i synnerhet i en skyddsatmosfär med fyra beståndsdelar, betecknade “Noxalic“ och einnehållande 20-90 % He, 0,5-2 % H (fritt eller bundet) gaser och ångor innehållande kol och syre, företrädesvis 2-6 % koldioxid, med resten argon. Andra atmosfärer är likaledes lämpliga för elek- trisk bågsvetsning eller elektrisk påsvetsning av stâllegeringar under skyddsgasatmosfär med användning av en kontinuerlig tråd- _ elektrod. 7714866-6 it is possible to weld plates with thicknesses of up to 4 mm down to thicknesses of about 1.5 mm. I 7 For welding or welding of elements made of alloy steel, intermediate heating is used between the "Spray-Arc" and the "Short-arc" processes »According to this technique, known as the" Éulse-Arc "process, the transfer of molten metal takes place from the electrode by applying current pulses.In Welding procedures by TIG or microplasma too thin_sheets of steel alloy have been used.The results are significant, but the welding is slow, 10-30 cm per mini Some known shielding gas mixtures are very suitable for * use in welding of the above metals, in particular in a four-component protective atmosphere, designated "Noxalic" and containing 20-90% He, 0.5-2% H (free or bound) gases and vapors containing carbon and oxygen, preferably 2-6% carbon dioxide, Other atmospheres are also suitable for electric arc welding or electric welding of steel alloys under a shielding gas atmosphere using a continuous wire electrode.

Emellertid har utvecklingen av material och tekniker visat att de kända processerna har vissa svårigheter vid svetsning av en .mycket tunn samling. Med material med tjocklekar av under 1,5 mm är det_sålunda osannolikt att bra resultat kan tillförlitligt uppnås åmedelst för närvarande kända skyddsgaser.However, the development of materials and techniques have shown that the known processes have some difficulties in welding a very thin joint. With materials with thicknesses of less than 1.5 mm, it is thus unlikely that good results can be reliably achieved by means of currently known shielding gases.

Forskningen har varit inriktad på att åstadkomma en skydds- atmosfär, som tillåter svetsning av tunna plåtar, och att uppnå en attraktiv samling med utmärkt strömdensitet med den fördelaktiga användningen av "SprayÉArc"-, "Short-Arc"- och "Pulse-Arc"- -processerna. 7 _ i Enligt uppfinningen åstadkommas en skyddsgasblandning, baserat på en ädelgas, såsom argon, och innehållande en aktiv gas, såsom koldioxid, och en reducerande gas, såsom väte. Närmare bestämt _avser en aspekt på uppfinningen en ternär skyddsgasblandning för bågsvetsning eller påsvetsning av stållegeringar, vilken gasblandj ning innehåller, räknat på volym, 2,5*3,S % Coz och 0,8-1,2 % H2: varvid resten utgöres av argon; Argonen har företrädesvis en renhet gav över 99 %. Denna korsblandning gör det möjligt att uppnå utmärkta resultat, speciellt med tunna plåtar. 7714866-6 Föreliggande uppfinning gör det möjligt att medelst "Short- Arc“-processen under goda förhållanden svetsa element med tjooklekar av ca 0,5-1,5 mm. Utöver detta tjockleksområde är det också möjligt att med säkerhet uppnå mycket tillfredsställande resultat.Research has focused on creating a protective atmosphere, which allows welding of thin sheets, and to achieve an attractive collection with excellent current density with the beneficial use of "SprayÉArc", "Short-Arc" - and "Pulse-Arc" - processes. According to the invention there is provided a shielding gas mixture, based on a noble gas, such as argon, and containing an active gas, such as carbon dioxide, and a reducing gas, such as hydrogen. More particularly, one aspect of the invention relates to a ternary shielding gas mixture for arc welding or welding of steel alloys, which gas mixture contains, by volume, 2.5 * 3, S% Coz and 0.8-1.2% H2: the remainder being argon; The argon preferably has a purity given above 99%. This cross blend makes it possible to achieve excellent results, especially with thin plates. 7714866-6 The present invention makes it possible to weld elements with thicknesses of about 0.5-1.5 mm under good conditions by means of the "Short-Arc" process. In addition to this thickness range, it is also possible to achieve very satisfactory results with certainty.

I fallet svetsning, som inbegriper överföring medelst metall- droppar - under höga strömintensiteter, exempelvis medelst “Spray- Arc"-processen och medelst "Pulse-Arc"-processen, kan bättre resul- tat än de tidigare uppnådda uppnås med hjälp av den skyddande gas- blandningen enligt uppfinningen.In the case of welding, which involves transfer by means of metal droplets - under high current intensities, for example by means of the "Spray-Arc" process and by means of the "Pulse-Arc" process, better results than those previously obtained can be obtained by means of the protective the gas mixture according to the invention.

Närvaron av koldioxid i föreliggande gasblandning tillåter överföring av metall i finfördelad form, vilket undviker bildandet av metallutsprång, varjämte närvaron av väte spelar en positiv, fördelaktig roll, nämligen den att dess reducerande verkan låter den smälta metallen rengöras så, att metaller vätes i tillräcklig grad utan att bilda porer i svetsen. Analytiska tester har icke kunnat påvisa någon betydande kolanrikning i den utfällda metallen.The presence of carbon dioxide in the present gas mixture allows the transfer of metal into finely divided form, which avoids the formation of metal protrusions, and the presence of hydrogen plays a positive, beneficial role, namely that its reducing effect allows the molten metal to be cleaned so that metals are sufficiently wetted. without forming pores in the weld. Analytical tests have not been able to detect any significant carbon enrichment in the precipitated metal.

Dessutom är föreliggande gasblandning fördelaktig ur ekonomisk synpunkt p g a frånvaron av helium, och p g a en enklare konditio- nering, eftersom den innehåller endast tre beståndsdelar i stället för fyra. Konditioneringen kan ske i gasformigt eller vätskeformigt tillstånd.In addition, the present gas mixture is advantageous from an economic point of view due to the absence of helium, and due to a simpler conditioning, since it contains only three constituents instead of four. The conditioning can take place in gaseous or liquid state.

En blandning, som innehåller 3 vol% C02, l vol% H2 och96 vol% Ar, är en särskilt värdefull skyddsatmosfär.A mixture containing 3 vol% CO 2, 1 vol% H 2 and 96 vol% Ar is a particularly valuable protective atmosphere.

I närvaro av en skyddsatmosfär, som innehåller 2,5-3,5 % C02, är ljusbågens stabilitet (strömintensitetsstabilitet och spännings- stabilitet) utmärkt och är svetsningen jämn. Under 2 % är stabili- teten icke särskilt bra och kring 1,5 % försämras den kraftigt.In the presence of a protective atmosphere, which contains 2.5-3.5% CO 2, the stability of the arc (current intensity stability and voltage stability) is excellent and the welding is even. Below 2%, stability is not very good and around 1.5% it deteriorates sharply.

Ljusbågsinstabilitet försvårar svetsningen som följd av metall- utsprången och en viss ojämnhet i svetsen.Arc instability makes welding difficult as a result of the metal protrusions and a certain unevenness in the weld.

Skyddsgasblandningen enligt uppfinningen tillåter svetsning eller påsvetsning utan anrikning av kol i svetssträngen. Kolanrik- ning medför risk för bildning av kromkarbid när det gäller legerings- stål, vilken karbid i sin tur försämrar den inte kristallina struk- turen med åtföljande överdriven tendens till korrosion och försäm- ring av svetsfogens mekaniska egenskaper. ' Analytiska tester bekräftar valet av den övre koldioxid- gränsen. Med en svetstråd, som innehåller 0,02 % C (0,0l9-0,02l7), 77174866-6 4 enligt en "Spray-Arc"-teknik, är kolhalten i den överförda metallen som följerzl - under "Moxalic“-atmosfär vid 3,25 % C02_' C = 0,0290 t - under ternär blandning vid 3 % C02 C = 0,0263 % - under ternär blandning vid 4,5 % C02 C'= 0,0375 % När C02-halten i blandningen är 4 % förekommer en betydande an- rikning av kol, och vid 4,5 % har koldioxiden skadlig inverkan.The shielding gas mixture according to the invention allows welding or welding without enrichment of carbon in the welding string. Coal enrichment entails a risk of the formation of chromium carbide in the case of alloy steels, which carbide in turn deteriorates the non-crystalline structure with a consequent excessive tendency to corrosion and deterioration of the mechanical properties of the weld. 'Analytical tests confirm the choice of the upper carbon dioxide limit. With a welding wire containing 0.02% C (0.09-0.02.02) according to a "Spray-Arc" technique, the carbon content of the transferred metal is as follows - under "Moxalic" atmosphere at 3.25% CO 2 - 'C = 0.0290 h - during ternary mixing at 3% CO 2 C = 0.0263% - during ternary mixing at 4.5% CO 2 C' = 0.0375% When the CO 2 content in the mixture At 4%, there is a significant enrichment of carbon, and at 4.5%, carbon dioxide has a detrimental effect.

Effekten av vätet är fördelaktig för rengöring av svets- . kanterna endast när vätet används inom mycket exakta gränser. _l,5 % H Med en lämplig vätehalt sker en rengöring av material nära svetsen, varigenom vätning och bindning med grundplåten underlättas. Ren- göringen av strängen med reduktion av oxiderna gör det möjligt att erhålla glänsande svetssträngar med rena kanter.The effect of hydrogen is beneficial for cleaning welds. edges only when hydrogen is used within very precise limits. 1.5% H With a suitable hydrogen content, a material is cleaned near the weld, whereby wetting and bonding with the base plate is facilitated. The cleaning of the strand with reduction of the oxides makes it possible to obtain shiny welding strands with clean edges.

Visuella tester av arbetsstyckena visar att en vätehalt av under 0,8 % icke är tillräckligt aktiv för att säkerställa ren- göring. Mellan O och 0,5 % väte kan ingen rengörande verkan påvisas, varjämte svetsarna är matta p g a uppenbar okidation. I Röntgenstrålningsanalys har visat att väte vid en halt av 1,2 % utgör en nackdel vad beträffar svetsens porositet. Radio- grafi visar förekomst av porositet när, under "Spray-Arc"-för- hållanden med en vätehalt av 1,5 %, denna besvärliga situation är alltmer påtaglig p g a att koldioxidhalten är lägre. Den ternära blandningeneaüigtuppfinningen, vilken innehåller 3 % koldioxid och l % väte, ger svetsar som är praktiskt taget porfria och har ett porositetsvärde M % 19,75, medan en "Noxalic"-atmosfär ger svetsar med ett porositetsvärde av 18, med en standardsvetsfog utan porer som referens, har ett porositetsvärde av 20 vid en 6 mm tjock samling och 20 cm lång fog. En ternär gasblandning, som innehåller 2 och 3'% C02, har ett porositetsvärde M = 17,25 (vilket värde motsvarar, under samma förhållanden som tidigare, 6 blåsor, med 0,5 mm.diameter eller 3 blåsor med l mm diameter)} Med en_ ternär gasblandning som innehåller 2 % väte är det på radiografisk väg uppmätta värdet M = 14, dvs på en 20 cm svetssträng kan påvisas 9-10 blåsor med en diameter av ca l mm. I " EXEMPEL 1 7 " '_ En metall utfälles i en form med utgångspunkt från en rostfri ståltråd av 18/8 typ med låg kolhalt och diameter av 0,8 mm, varvid svetsningsströmmen har en genomsnittlig intensitet av 120 A och 7714866-6 en genomsnittlig spänning av 17 V. De använda driftsbetingelserna åstadkommer kortslutningar och korta ljusbågar med hög hastighet.Visual tests of the workpieces show that a hydrogen content of less than 0.8% is not active enough to ensure cleaning. Between 0 and 0.5% hydrogen, no cleaning effect can be demonstrated, and the welds are dull due to obvious oxidation. X-ray analysis has shown that hydrogen at a content of 1.2% is a disadvantage in terms of the porosity of the weld. Radiography shows the presence of porosity when, under "Spray-Arc" conditions with a hydrogen content of 1.5%, this awkward situation is increasingly noticeable due to the lower carbon dioxide content. The ternary mixture according to the invention, which contains 3% carbon dioxide and 1% hydrogen, gives welds which are practically porous and have a porosity value M% 19.75, while a "Noxalic" atmosphere gives welds with a porosity value of 18, with a standard weld without pores for reference, has a porosity value of 20 at a 6 mm thick joint and 20 cm long joint. A ternary gas mixture, containing 2 and 3 '% CO 2, has a porosity value M = 17,25 (which value corresponds, under the same conditions as before, 6 bubbles, with a diameter of 0.5 mm or 3 bubbles with a diameter of 1 mm) } With a ternary gas mixture containing 2% hydrogen, the value measured by radiographic means is M = 14, ie on a 20 cm welding string 9-10 blisters with a diameter of approx. 1 mm can be detected. In "EXAMPLE 17" a metal is precipitated in a mold starting from a stainless steel wire of 18/8 type with a low carbon content and a diameter of 0.8 mm, the welding current having an average intensity of 120 A and 7714866-6 a metal. average voltage of 17 V. The operating conditions used cause short circuits and short arcs at high speed.

Svetsning äger rum i upprätt vertikalt läge.Welding takes place in an upright vertical position.

Skyddsatmosfären, som levereras av en cylinder i vilken gasblandningen kondenseras, har följande volymsammansättningz CO 3 % H2 1 % Argon 96 % g Oscillografregistreringar visar ljusbågens regelbundenhet. 2 Provstycken togs från strängen av utfälld metall och hade följande egenskaper. _ Samling 12 mm, plåt 18/8, uppåtriktad vertikal manuell svetsning, 120 A/17 V.The protective atmosphere, which is supplied by a cylinder in which the gas mixture is condensed, has the following volume compositionz CO 3% H2 1% Argon 96% g Oscillograph records show the regularity of the arc. 2 Samples were taken from the strand of precipitated metal and had the following properties. _ Assembly 12 mm, sheet metal 18/8, upward vertical manual welding, 120 A / 17 V.

- Dragbrottgräns (cylindriskt provstycke med 9,78 mm diameter): 61,11 kp/mmz - Förlängning (längd = 7 x diametern): 40 % - Kontraktion: 57,7 % - slagseghet (cnarpy v)= Kcv. 18,37 kp/cmz vid +2o°c, 18,25 vid o°c, 14,85 v1d-2o°c, 15,2 v1d-4o°c, 14,67 vid-eo°c, 11,07 vid so°c och 5,57 vid -156°c.- Tensile strength (cylindrical specimen with 9.78 mm diameter): 61.11 kp / mmz - Elongation (length = 7 x diameter): 40% - Contraction: 57.7% - impact strength (cnarpy v) = Kcv. 18.37 kp / cm 2 at + 20 ° C, 18.25 at 0 ° C, 14.85 ° C-20 ° C, 15.2 ° -40 ° C, 14.67 ° C-11 ° C, 11.07 at 50 ° C and 5.57 at -156 ° C.

Korrosion Korrosionshärdigheten i en lösning av koppar och svavelsyra vid kokpunkt är perfekt.Corrosion The corrosion resistance of a solution of copper and sulfuric acid at boiling point is perfect.

Kemisk analys C Si Mn Ni Cr Mo Tråd 0,026 0,89 1,68 9,6 20,70 0,07 Utspädning vid "Short-Arc" (HD) ger C Si Mn Ni Cr Blandnings- exempel 0,026 0,75 1,56 10,02 20,62 Porositetsvärde: 19,5; plåt 12 mm vertikal; värde 20, plåt 1,5 plan.Chemical analysis C Si Mn Ni Cr Mo Wire 0.026 0.89 1.68 9.6 20.70 0.07 Dilution at "Short-Arc" (HD) gives C Si Mn Ni Cr Mixture example 0.026 0.75 1, 56 10.02 20.62 Porosity value: 19.5; sheet 12 mm vertical; value 20, plate 1.5 planes.

EXEMPEL 2 Under samma förhållanden som i exempel 1 svetsas enligt "Spray-Arc"~metoden. Strömmen har en genomsnittlig intensitet av\ 280 A och en genomsnittlig spänning av 30 V.EXAMPLE 2 Under the same conditions as in Example 1, the "Spray-Arc" method is welded. The current has an average intensity of \ 280 A and an average voltage of 30 V.

C Si Mn Ni Cr Tråd 0,026 0,75 1,56 10,02 20,62 HD. 0,26 0,88 1,58 9,44 17,7 Porositetsvärde, plåt 6 mm plan, 19,75.C Si Mn Ni Cr Thread 0.026 0.75 1.56 10.02 20.62 HD. 0.26 0.88 1.58 9.44 17.7 Porosity value, sheet 6 mm flat, 19.75.

Claims

SEK 7714866-6 SEK 3 PATENT REQUIREMENTS l._Then the shielding gas mixture for arc welding or welding of steel alloys, characterized in that it contains 2.5-3.5 vol% CO 2 and 0.8-1.2 vol% H2 with the remainder being argon.

2. A gas mixture according to claim 1, characterized in that it consists of about 3 vol% CO 2, about 1 vol% H 2 and about 96 vol% I Ar. REQUIRED PUBLICATIONS;