CS218068B1

CS218068B1 - Method of welding the stainless steels under melt in the narrow bevel

Info

Publication number: CS218068B1
Application number: CS805798A
Authority: CS
Inventors: Eduard Pikna; Jan Mosny; Elemir Ehrenstein
Original assignee: Eduard Pikna; Jan Mosny; Elemir Ehrenstein
Priority date: 1980-08-25
Filing date: 1980-08-25
Publication date: 1983-02-25
Also published as: AT388892B; ATA293181A; DE3131245C2; DE3131245A1; CH654505A5

Abstract

The purpose of the invention is the narrow-gap submerged-arc welding of stainless steels with economical utilisation of this technology in the welding of materials of relatively large thicknesses. This purpose is accomplished in such a way that the gaps of the material to be welded are prepared in such a way that the weld edges have an inclination of at most 2 DEG , submerged-arc welding being used, in which the welding powder is to be prepared by remelting a mixture of 1.5 to 5% by weight of quartz sand, 25 to 38% by weight of alumina, 1.5 to 7% by weight of manganese ore or low-carbon ferromanganese, 6 to 11% by weight of limestone, 7 to 17% by weight of fluorite, 2 to 3.5% by weight of potash or soda, 5 to 11% by weight of zirconium concentrate, 16 to 25% by weight of barium fluoride, 0.3 to 4% by weight of chromium(III) oxide and 6 to 10% by weight of kaolin, a welding current of 250 to 650 A and an arc voltage of 28 to 35 V being used while uniformly maintaining the minimum welding powder height of 35 mm, and with symmetrical weld bead deposition towards the weld edges at a distance from 3 to 10 mm. The weld edges are prepared in such a way that the gap widths between the surfaces to be welded are 12 to 22 mm for materials of a thickness of up to 150 mm, and the gap width is 16 to 28 mm for materials of a thickness of up to 350 mm. The invention is suitable for the welding of materials in the nuclear power industry.

Description

Vynález sa týká spósobu zvárania nehrdzavejúcich ocelí pod tavivom do úzkého úkosu.The present invention relates to a method for welding stainless steels under flux into a narrow bevel.

Doteraz sa nehrdzavejúce ocele zvárali vo vačších hrůbkách rovnako ako ocele konstrukčně nelegované s úpravou úkosov, odpovedajúcich súčasným platným normám a podnikovým normatívom pre úpravu zvarových hrán. Pre technológiu zvárania pod tavivom sú doporučované a používali sa pre váčšie hrůbky například nad 100 do 300 mm, úkosy s uhlom rozovretia zvarových hrán od 10 do 15°. Medzera medzi zváranými plochami v horné j časti spoj a pri takomto uhle rozovretia zvarových hrán představovala u hrúbok 150 až 300 mm hodnotu 50—75 mm, čo sa prejavilo v pracovnej príprave zvarových hrán trieskovým obrábaním, veTkom odpade zváraného materiálu a tiež vel’kej spotrebe přídavných materiálov pri zváraní, ďalej v predlžení času zvárania spoj a.Until now, stainless steels have been welded in larger depths as well as unalloyed steels with bevel treatment, in compliance with current standards and company norms for the treatment of weld edges. For submerged arc welding technology, it is recommended and used for heavier depths, for example, above 100 to 300 mm, bevels with a weld angle of 10 to 15 °. The gap between the welded surfaces in the upper part of the joint and at such an opening angle of the weld edges amounted to 50-75 mm at 150 to 300 mm thickness, which was reflected in the working preparation of the weld edges by machining, large waste of welded material and high consumption welding consumables, further increasing the welding time of the joints; and.

Takáto úprava spojov bol a nutná, pretože doteraz sa používali zváracie hubice, ktoré svojimi rozmermi neumožňovali použiť úzký úkos. Pri zváraní vačších hrúbok u ktorých je hubicu potřebné orientovat do úkosu, nebolo možné sa touto hubicou a tým i zváracím drótom přiblížit do optimálnej vzdialenosti od zváracích hrán. Tak isto zváracie prášky používané pre zváranie nehrdzavejúcich ocelí typov například chrómových, chrómniklových, chrómnikelmolybdénových do širokých úkosov nie je možné použiť pre zváranie do úzkých úkosov, pretože nevykazuj ú vyhovujúce operativně a formovacie vlastnosti, najma odstrániteTnosť trosky. Velkou nevýhodou doteraz používaných zváracích práškov je ulpievanie zbytkov trosky vo formě ihličiek na povrchu húsenice pri používaní přídavných materiálov stabilizovaných nióbom. Zváracie prášky, ktoré vykazujú vyhovujúce operativně a formovacie vlastnosti pri zváraní nelegovaných, připadne nízko a stredne legovaných ocelí do úzkého úkosu, nie je možné použiť pre zváranie nehrdzavejúcich vysokolegováných ocelí, nakolko nevyhovujú z hl’adiska metalurgických účinkov.Such a modification of the joints was and was necessary, because up to now, welding nozzles have been used, which by their dimensions did not allow the use of narrow bevels. When welding larger thicknesses where it is necessary to orient the nozzle to the bevel, it was not possible to approach the nozzle and thus the welding wire at an optimal distance from the welding edges. Also, welding powders used for welding stainless steels of, for example, chromium, chromium nickel, chromium nickel molybdenum to wide bevels, cannot be used for narrow bevel welding since they do not exhibit satisfactory operative and forming properties, in particular the slag removability. A major disadvantage of the welding powders hitherto used is the sticking of slag residues in the form of needles on the bead surface using niobium-stabilized filler materials. Welding powders, which exhibit satisfactory operative and forming properties when welding unalloyed or low and medium alloy steels to a narrow bevel, cannot be used for welding stainless high-alloy steels as they do not meet the requirements of metallurgical effects.

Vyššie uvedené nedostatky sa do značnej miery odstraňujú spósobom zvárania podl’a vynálezu, podstata ktorého spočívá v tom, že zváraný materiál má upravené úkosy tak, že zvarené hrany majú sklon najviac 2°, pričom sa zvára pod tavivom, ktoré je připravené přetavením následovněj zmesi: 1,5 až 5 % hmotnostných křemičitého piesku, 25 až 38% hmotnostných kysličníka hlinitého, 1,5 až 7 % hmotnostných mangánovej rudy alebo nízkouhlíkatého feromangánu, 6 a, 11 % hmotnostných vápenca, 7 až 17 % hmotnostných kazivca, 2 až 3,5 % hmotnostných potaše alebo sody, 5 až 11 % hmotnostných zirkonového koncentrátu, 16 až 25 % hmotnostných fluoridu bárnatého, 0,3 až 0,4 % hmotnostných kysličníka chromitého, 6 až 10 % hmotnostných kaolínu, keď po přetavení sa zmes granuluje do vody, po vysušení melie a triedi na požadované zrnenie, pričom sa zvára prúdom od 250 do 650 A a napátie na oblúku je od 28 do 35 V, s rovnoměrným dodržiavaním minimálnej výšky taviva 35 mm s ukládáním húseniek symetricky ku zvarovým hranám, keď zvárací drót sa nachádza od zvarových hrán vo vzdialenosti od 3 do 10 mm, spósob spočívá ďalej v tom, že úkosy sú připravené tak, že na hrůbkách do 150 mm je medzera medzi zváranými plochami 12 až 22 mm a u materiálu do 350 mm je medzera od 16 do 28 mm.The above-mentioned drawbacks are largely eliminated by the welding method according to the invention, characterized in that the welded material has modified bevels such that the welded edges have a slope of at most 2 °, while the weld under the flux prepared by melting the subsequent mixture : 1.5 to 5 wt% silica sand, 25 to 38 wt% alumina, 1.5 to 7 wt% manganese ore or low carbon ferro-manganese, 6 a, 11 wt% limestone, 7 to 17 wt% fluorspar, 2 to 3 , 5% by weight of potash or soda, 5 to 11% by weight of zirconium concentrate, 16 to 25% by weight of barium fluoride, 0.3 to 0.4% by weight of chromium trioxide, 6 to 10% by weight of kaolin, when granulated water, after drying, is ground and graded to the desired grain, welding at a current of 250 to 650 A and arc voltage of 28 to 35 V, with an even Maintaining a minimum flux height of 35 mm with a deposit of baffles symmetrically to the weld edges when the welding wire is 3 to 10 mm away from the weld edges, furthermore, the bevels are prepared so that at depths up to 150 mm the gap between the welded surfaces is 12 to 22 mm and for material up to 350 mm the gap is from 16 to 28 mm.

Pri použití spósobu podl’a vynálezu, možno dosiahnuť požadované a plné vyhovujúce operativně a formovacie ako i metalurgické vlastnosti. Zvárací prášok potřebný pre uvedený spósob zvárania má okrem dobrých formovacích vlastností a úplnej odstránitelnosti trosky bez zbytkov tú vlastnost, že zaisťuje požadované zloženie zvarového kovu bez výrazné jšieho prepalu legúr a tiež přechodu kremíka a případných nečistot ako síra a fosfor.By using the method of the invention, desired and fully satisfactory operative and forming as well as metallurgical properties can be achieved. In addition to good molding properties and complete slag removability, the welding powder required for the above welding process has the property of providing the desired weld metal composition without significantly burning the alloys and also passing silicon and any impurities such as sulfur and phosphorus.

Spósob podlá vynálezu prináša značné zvýšenie produktivity práce, představuje značnú úsporu přídavných materiálov najma u váčších hrúbok, menovite drahých vysokolegovaňých zváracích drótov.The method according to the invention brings about a considerable increase in the productivity of the work, it represents a considerable saving of filler materials, in particular at heavier thicknesses, namely expensive high-alloy welding wires.

Výsledky nového postupu zvárania bolí ověřené pri zváraní nehrdzavejúcich vysokolegovaných ocelí na viacerých zvarových spojoch.The results of the new welding process have been proven when welding stainless steels on several welded joints.

Spósobom podlá vynálezu bolí zhotovené zvarové spoje na chróm-niklovej oceli typuIn accordance with the invention, welded joints are made on chromium-nickel steel of the type

Cr, 12 Ni, 1,5 Ti, hrúbok 37 a 67 mm. Úprava úkosu bola nasledovná medzera medzi zváranými plochami 17 mm so sklonom úkosu 1°, zvárací drót bol použitý akosti 20 Cr, 9 Ni, aCr, 12 Ni, 1.5 Ti, thickness 37 and 67 mm. The bevel adjustment was the following gap between the 17 mm welded surfaces with a 1 ° bevel, the welding wire used was 20 Cr, 9 Ni, and

Cr, 10 Ni, Mn, Nb priemeru 3,15 mm. Zvárací prúd 300 až 350 A, napátie na oblúku 32 V a rýchlosť zvárania 24m/hod, s premiestňovaním drótu stríedavo к obom zváraným hranám, pri dodržiavaní vzdialenosti od zvarovej hrany 3—5 mm, pričom sa dodržiavala rovnoměrná výška nasypaného taviva 35 mm. Použité bolo tavivo připravené přetavením zmesi, 3 % hmotnostných křemičitého piesku, 34 % hmotnostných kysličníka hlinitého, 6 % hmotnostných nízkouhlíkatého feromangánu, 10% hmotnostných vápenca, 8 % hmotnostných kazivca, 3 % hmotnostných potaše, 7 % hmotnostných zirkonového koncentrátu, 22 % hmotnostných fluoridu bárnatého, 0,5 % hmotnostných kysličníka chromitého, 6,5 % hmotnostných kaolínu, keď po přetavení sa zmes granuluje do vody, po vysušení melie a triedi na požadované zrnenie.Cr, 10 Ni, Mn, Nb 3.15 mm diameter. A welding current of 300 to 350 A, a 32 V arc voltage and a welding speed of 24 m / h, moving the wire alternately to both weld edges while maintaining a 3 mm to 5 mm weld edge, while maintaining an even 35 mm flux. The flux used was remelted, 3% silica sand, 34% alumina, 6% low carbon ferro-manganese, 10% limestone, 8% fluorspar, 3% potash, 7% zirconium concentrate, 22% fluoride barium, 0.5% by weight chromium trioxide, 6.5% by weight kaolin, when remelted, the mixture is granulated into water, milled after drying and screened for the desired grain size.

Zvarové spoje vyhověli z hladiska operatívnych podmienok, vykazovali mechanické vlastnosti na úrovni zváraného základného materiálu s odpovedajúcim chemickým zložením, čo potvrdili tiež výsledky například koróznej odolnosti.Welded joints were satisfactory in terms of operating conditions, exhibited mechanical properties at the level of the welded base material with a corresponding chemical composition, which was also confirmed by results of, for example, corrosion resistance.

V ďalšom případe bola zváraná chróm-niklová ocel’ hrúbok 150 mm, typu 18 Cr, 10 No,In another case, the welded chrome-nickel steel was 150 mm thick, type 18 Cr, 10 Well,

To, drótom typu 19 Cr, 10 Ni, Mn Nb, priemeru 3,15 mm. Použitá bola úprava zvarových hrán ako nesymetrický zvar s medzerou na oboch stranách úkosu 20 mm bez sklonu, úkosu (0°). Použité bolí zváracie parametre, zvárací prúd 430 A, napátie na oblúku 29 V, rýchlosť zvárania 20 m/hod, s premiestňovaním drótu striedavo к obom zvarovým hranám, při dodržiavaní vzdialenosti od zvarovej hrany 3—5 mm, pričom sa dodržiavala rovnoměrná výška nasypaného taviva minimálně 35 mm. Použité bolo tavivo připravené přetavením zmesi: 5% hmotnostných křemičitého piesku, 32 % hmotnostných kysličníka hlinitého, 5 % hmotnostných mangánovej rudy, 8% hmotnostných vápenec, 11 % hmotnostných kazivec, 2 % hmotnostných potaše, 6 % hmotnostných zirkónového koncentrátu, 20 % hmotnostných fluoridu bárnatého, 4 % hmotnostných kysličníka chromitého, 7 % hmotnostných kaolínu, keď po přetavení sa zmes granuluje do vody, po vysušení melie a triedi na požadované zrnenie.This, with a 19 Cr, 10 Ni, Mn Nb type wire of 3.15 mm diameter. Weld edge treatment was used as an unbalanced weld with a gap of 20 mm on both sides of the bevel without inclination, bevel (0 °). Welding parameters used, welding current 430 A, arc voltage 29 V, welding speed 20 m / h, moving the wire alternately to both welding edges, while maintaining a distance from the welding edge of 3-5 mm, while maintaining a uniform level of poured flux minimum 35 mm. The flux was prepared by remelting the mixture: 5 wt% silica sand, 32 wt% alumina, 5 wt% manganese ore, 8 wt% limestone, 11 wt% fluorspar, 2 wt% potash, 6 wt% zirconium concentrate, 20 wt% fluoride barium, 4% by weight chromium trioxide, 7% by weight kaolin, when after remelting the mixture is granulated into water, milled after drying and screened for the desired grain size.

Zvarový spoj vyhověl z hladiska technologických podmienok, dosiahlo sa vhodné chemické zloženie zvarového kovu s obsahom chrómu 19,06% hmotnostných niob, 0,91% hmotnostných křemík 0,51 % hmotnostných, pričom bol obsah týchto prvkov vo zváracom dróte chróm 19,97 %, hmotnostných, niob 1,18 % hmotnostných, křemík 0,31 % hmotnostných. Obsah kremíka bol ovplyvnený hlavně prechodom zo základného materiálu. Mechanické vlastnosti a korózna odolnost zvarového kovu spíňajú požadované hodnoty.The welded joint complied with the technological conditions, a suitable chemical composition of the weld metal with a chromium content of 19.06% by weight of niobium, 0.91% by weight of silicon 0.51% by weight was achieved, while the content of these elements in the welding wire was chromium 19.97% %, niobium 1.18%, silicon 0.31%. The silicon content was mainly influenced by the transition from the base material. The mechanical properties and corrosion resistance of the weld metal meet the required values.

Claims

1. Method for welding stainless steels under flux into a narrow bevel, characterized in that the material to be welded has modified bevels such that the weld edges have a slope of at most 2%, wherein the flux weld prepared by remelting the mixture is 1.5 to 5 % by weight of quartz sand, 25-38% by weight of alumina, 1.5-7% by weight of manganese ore or low carbon ferro-manganese, 6-11% by weight of limestone, 7-17% by weight of fluorspar, 2 to 3.5% by weight of potash or soda , 5 to 11% by weight of zirconium concentrate, 16 to 25% by weight of barium fluoride,

0.3 to 4% by weight of chromium trioxide, 6 to 10% by weight of kaolin, then the mixture is granulated in water, milled after drying and screened for the desired grain, and welded at a current of 250 to 650 A and arc voltage is from 28 to 35 V with uniform adherence to a minimum flux height of 35 mm, with a thickening symmetrical to the weld edges at a distance of 3 to 10 mm.

2. Method according to claim 1, characterized in that the chamfers are prepared such that, at depths up to 150 mm, the gap between the welded surfaces is 12 to 22 mm, and for materials up to 350 mm, the gap is from 16 to 28 mm.