DE2205299A1 - Improving weld bead toughness - by hot deforming to flatten bead - Google Patents

Abstract

Directly after welding by gas protected or submerged arc welding, the bead is deformed whilst its central temp. is 600-950 (pref. 700-850 degrees C) in one or several steps by up to 50 (pref. 10-30)%. The bead is flattened or in the case of fillet or build-up welding a concave shape is produced. Deformation is effected by rolling forging, drawing or processing. The weld produce in molten state but prior to mixing with the base material pref. comprises 0.03-0.06% C; 0.3-0.45% Si; 1.6-2.0% Mn; 0.02% P; 0.02% S; and one or more of 1.5% Mo, 0.06% Nb; 0.2% V and 0.03% N2. The weld has better strength, toughness and improved notch impact transition temp.

Description

Schweißnahtherstellungsverfahren Die Erfindung betrifft ein Schweißnabtherstellungsverfahren, bei dem sofort nach dem Schweißen im Verlaufe der Abkühlung der Schweißnaht diese bei einer bestimmter Temporatur um einen vorgefrebenen Betrarr verformt wird und das als Schweinen mit it' anschließender Verformung bezeichnet werden kann.Weld production process The invention relates to a weld production process, in which immediately after welding in the course of the cooling of the weld seam this is deformed at a certain tempo by a predetermined amount and which can be described as pigs with it 'subsequent deformation.

Für den Einsatz von Bauteilen, wie z.B. Rohrleitungen, Behälter, Schiffe und Stahlkonstruktionen, werden solche Stähle und Schweißverbintlunfren verlangt die bei hohen Festigkeitswerten und guter Schweißbarkeit eine hohe Zähigkeit aufweisen. Höher legierte, normalisierte oder vergütete und daher im Verhältnis zu den üblichen Baustählen teure Stähle erfüllen diese Voraussetzung.For the use of components such as pipelines, containers, ships and steel structures, such steels and welded joints are required which have high toughness with high strength values and good weldability. Higher alloyed, normalized or tempered and therefore in relation to the usual Structural steels, expensive steels meet this requirement.

Seit kurzem sind fiir diese Kriterien Perlitarme und perlitfreie Stähle entwickelt worden,. die durch abgesenkten Kohlenstoff- und Schwefelgehalt und durch geringe Zusätze von Niob, Vanadin, Titan und Stiekq.toff neben einigen anderen Flementen unter Erhöhung des Mangangehaltes die Forderung nach guter Verarbeitbarkeit und guten mechanisch-technologischen Werten erfüllen und dabei kostengünstig legiert sind. Das Walzen mit kontrollierter Endwalztemperatur und bestimmter Verformllnwr verbessert die Bisrenschaft.en dieser Stähle nachhaltig.Recently, low-pearl and pearlite-free steels have been used for these criteria has been developed. those by lowered carbon and sulfur content and by small additions of niobium, vanadium, titanium and Stiekq.toff in addition to some other elements with an increase in the manganese content, the requirement for good processability and meet good mechanical-technological values and are alloyed at low cost are. Rolling with a controlled final rolling temperature and certain deformationwr sustainably improves the properties of these steels.

Bei dynamisch beanspruchten Bauteilen und vor allem sdchen mit hoher Streckgrenze und Bruchfestigkeit wird die dynamische Streckrrenze sehr stark von dem Vorhandensein von Kerben beeinflußt.For dynamically stressed components and especially for bathrooms with high The dynamic yield point is very strongly influenced by the yield point and breaking strength the presence of notches.

Daher besteht im besonderen auch bei geschweißten Großrohren der Wunsch, den kerbaertigen Übergang von der im übrigen glatten Blechoberfläche zur wulstartigen Schweißraupe zu verringern oder zu vermeiden0 Es i.st Stand der Technik, mit geeigneten Lichtbogenhandschweißelektroden ein den Eigenschaften dieser Stähle entsprechendes Schweißgut zu erzeugen. Auch mit den hoher mechanisierten und damit wirtschaftlicheren Schutzgas- und Unterpulverschweißverfahren läßt sich ein den Anforderungen entsprechendes Schweißgut herstellen, das in der Regel chrom-, molybdän-, und vor allem nickellegiert ist und dess3en Legierun sbestandteile üblicherweise mehrere Prozent betragen. Daher ist dieses Schweißgut teuer. Zur Przeugung eines hochfesten, zähen Schweißgutes ist nicht pur der beschriehene, höher legierte Schweißdraht notwendie sondern zusätzlich auch im Falle des Unterpulverschweißens, das gegenüber dem Schutzgasschweißen die besseren Werte liefert, ein gegenüber den üblichen Schweißpulvern hochbasisches Schweißeulver, welches teuer ist. Dieses Schweißpulver eignet sich aber nicht für hobe und damit wirtschaftliche Schweißgeschwindigkeit, wie sie bei Schweißpulvern erreicht wird, mit denen üblicherweise die oben genannten Produkte geschweißt werden. Eine hohe Strombelastung, die andererseits auch eine höhere Wirtschaftlichkeit erlaubt, ist ist bei bochbasischen Schweißpulvern weizen der danilt verschlechterten Schweißeigenschaften nicht möglich, so daß aus diesem Grunde im Mehrlagenschweißverfahren gearbeitet werden muß. Dieses Mehrlagenschweißen ist zudem erforderlich, um auf Grund der Wärmebeeinflussung der oberen Schweißlagen auf die unteren einen Ver gütungseffekt zu erzielen. Durch die Mehrlagenschweißtechnik ist die Gefahr der Bildung von Schweißnahtfeblern groß.Therefore, especially with welded large pipes, there is a desire to the notched transition from the otherwise smooth sheet metal surface to the bead-like To reduce or avoid weld bead0 It is state of the art, with suitable Manual arc welding electrodes have properties that correspond to the properties of these steels To produce weld metal. Even with the more mechanized and therefore more economical Inert gas and submerged arc welding processes meet the requirements Produce appropriate weld metal, which is usually chrome, molybdenum, and before Above all, it is nickel alloyed and its alloy components usually have several Percent. Therefore, this weld deposit is expensive. To produce a high-strength, For tough weld metal, the described, higher alloyed welding wire is not necessary but also in the case of submerged arc welding, compared to gas-shielded welding which delivers better values, a highly basic compared to the usual welding fluxes Welding powder, which is expensive. However, this welding powder is not suitable for high and therefore economical welding speed, as with welding fluxes is achieved, with which the above-mentioned products are usually welded. A high current load, which, on the other hand, also allows greater economic efficiency, In the case of boch basic welding powders, wheat has deteriorated welding properties not possible, so that for this reason the multi-layer welding process was used must become. This multi-layer welding is also necessary due to the influence of heat the upper welding layers to achieve a compensation effect on the lower. By With multi-layer welding technology, there is a high risk of weld seam misting.

Schon seit langem ist bekanst, Schweißnäbte nach dem Schweißen zu hämmern, um die Schweißeigenspannungen durch Überlagerung von Verformiinrrsdruck anannnnoen abzubauen. uch ist bekannt, die die Blechoberfläche überragenden Schweißnähte von unterpulvergeschweiß ten Rohren durch Kaltverformung flach zu walzen, um die Nahtüberhöhung zu beseitigen. such werden Rohre nach dem Tcalt oder Warmumformen der Bleche und dem Schweißen der Längsnähte normalisierend gegliiht und warm gerundet. Dabei wird gleichzeitig die Schweißnaht abgeflacht.It has long been known to close weld seams after welding hammer to reduce the residual welding stresses by superimposing deformation pressure reduce anannnnoen. Also known are the weld seams protruding from the sheet metal surface to roll submerged arc welded tubes flat by cold forming in order to achieve the Eliminate excessive seam elevation. These are tubes after cold or hot forming of the sheets and the welding of the longitudinal seams normalized annealed and warm rounded. The weld seam is flattened at the same time.

Es sind auch schon Versuche gemacht worden, die Schweißnaht allein zur Herabsetzung der Verformungsfestigkeit auf Normalisierungstemperatur zu bringen und sie durch Verformung einzuebnen, um so die Kerbwirkung des Übergangs vom Blech zur erhabenen Raune herabzusetzen. Alle diese Verfahren haben ziim Ziel, die Schweißnabt in ihrer worm oder ihrem Spannungsaufbau zu verändern, und die Nachteile, daß sie auf Grund des zusätzlichen Arbeitsganges erhobliche Kosten verursachen und durch Kaltumformung oder Normalisierung metallurgische Nachteile beinhalten, wie sie von J.Degenkolbe und H.P.. Behrenbeck in Zur Metallurgie unterpulvergeschweißter normalgeglühter oder luftverguiteter Schweißverbindungen, Schweißen und Schneiden, Jahrg.22 (1970), Heft 3 beschrieben sind.Attempts have also been made, the weld seam alone to reduce the deformation strength to normalization temperature and to level them by deformation, so as to reduce the notch effect of the transition from the sheet metal to reduce to sublime whispers. All of these processes aim at the welders change in their worm or their tension build-up, and the disadvantages that they do cause considerable costs due to the additional work step and due to cold working or normalization involve metallurgical disadvantages, such as it by J.Degenkolbe and H.P .. Behrenbeck in Zur Metallurgie sub-powder welded normalized or air-coated welded joints, welding and cutting, Year 22 (1970), volume 3.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Schweißnaht, deren Schweißgut aus preisgünstigen Zusatzwerkstoffen und durch die hochmechanisierbaren Schutzgas. und Unternulverschweißverfahren kostengünstig hergestellt und in dem gleichen Arbeitsgang so umgeformt und metallurgisch verbessert wird, daß die die dvnamischen Festigkeitseigenschaften beeinflussenden Kerben im Schweißnabtübergang entfernt werden und vor allem ein solches Gefüge entsteht1 das infolge höherer Feinkörnigkeit und besonderer Aus scheidungsmechanismen bei hoher Festigkeit eine verbesserte Zi'hip,keit und Kerbschlagzähigkeitsübergangstemperatur aufweist.The aim of the invention is to create a weld, the weld metal made of inexpensive additional materials and thanks to the highly mechanized shielding gas. and submerged arc welding processes produced inexpensively and in the same operation is so formed and metallurgically improved that the dynamic strength properties influencing notches in the weld hub transition are removed and, above all, a Such a structure arises1 as a result of a higher degree of fine-grainedness and special elimination mechanisms with high strength an improved chip speed and notched impact strength transition temperature having.

Das Ziel wird dadurch erreicht, daß direkt nach dem Schweißvorgang, der nach dem Schutzgas- oder Unterpulverschweißverfahren geschieht, im Abstand von weniger als 1,5 m bei den hente üblichen Schweißströmen und Schweißgeschwindigkeiten die abkühlende aber noch beiße, glühende Schweißnaht, die in Schweißnahtmitte Temperaturen in Bereich von 600 -950°C am vorteilhaftesten von 700°-850°C aufweist, durch eine ein- oder mehrstufige STesamtverformuntfr von bis zu 50% am vorteilhaftsten von 10-30% eingeebnet oder im Falle von Kehl-nähten oder mehrlagigen Verbindungsschweißnähten konkav verformt wird. Die Verformung kann stufenweise oder kontinuierlich durch Wlzen, Schmieden, Ziehen oder Bressen mittels geeigneter Werkzeuge und Vorrichtungen geschehen.The goal is achieved by the fact that immediately after the welding process, which happens according to the inert gas or submerged arc welding process, at a distance of less than 1.5 m with the usual welding currents and speeds the cooling but still biting, glowing weld seam, the temperatures in the middle of the weld seam in the range of 600 -950 ° C, most advantageously from 700 ° -850 ° C, by a Single or multi-stage overall deformation of up to 50% is most advantageous of 10-30% leveled or in the case of fillet welds or multi-layer joint welds is deformed concavely. The deformation can be gradual or continuous Rolling, forging, drawing or pressing using suitable tools and devices happen.

Voraussetzung für die Anwendung dieses Schweißumformverfahrens ist naturgemäß die genugend schnelle Herstellung eines ausreichend groben Schweißgutquerschnittes, da nur so erreicht wird daß die notwendige Verformungstemperatur in solch einem räumlichen Abstand vom Schweißpunkt auftritt, daß die mechanische Anordnung der Umformvorrichtung nicht den Schweißvorgang behindert. Zur Ermöglichung der räumlichen Trensung von Schweiß- und Umformort ist in die Erfindung auch eingeschlossen, die Abkühlgeschwindigkeit der Schweißnaht dadurch zu verringern, daQ die zu verschwei ßenden Werkstoffbereiche vor dem Sch|eiSen vorgewärmt oder der geschweißten und noch nicht verformten Schweißnaht durch die bekannten Formen der Wärmequellen zu sätzliche Wärme zugeführt wird. Es ist bei diesem Schweißumformverfahren auch berücksichtigt, da die noch mit einer Schlackenschicht bedeckte Schweißnaht vor dem Umformen noch von dieser befreit wird aber nicht notwendigerweise befreit werden muß.This is a prerequisite for using this welding process naturally the fast enough production of a sufficiently coarse weld metal cross-section, because this is the only way to achieve the necessary deformation temperature in such a spatial distance from the welding point occurs that the mechanical arrangement of the Forming device does not hinder the welding process. To enable spatial Separation of the welding and forming location is also included in the invention Reduce the cooling rate of the weld seam by welding them material areas preheated before welding or the welded and not yet deformed Weld seam due to the well-known shapes of the Additional heat is supplied to heat sources. It is with this weld forming process also taken into account, since the weld seam still covered with a layer of slag This is still exempted from the forming process, but is not necessarily exempted must become.

Die Werkstoffeigenschaften der nach dem Schweißumformverfahren hergestellten Schweißnähte können noch vorteilhaft dadurch ver bessert werden, daß eine Schweißgutlegierung gewählt wird, die im mit dem Grundwerkstoff unvermischten Abschmelzzustand ein perlitarmes Gefüge ergibt und durch folgende Legierungsbestandteile gekennzeichnet ist: 0,03 o o,o6 % ttohlenstoff, 0,30 - o,45 % Silizium, 1,6 - 2,0 % mangan, weniger als jeweils 0,02 % Schwefel und Phosphon 1,5 % Molybdän, 0,06 % Niob, 0,2 % Vanadin, und 0,03 % Stickstoff.The material properties of those manufactured using the welding process Weld seams can still be advantageously improved ver that a weld metal alloy is selected, which in the unmixed melt state with the base material is low in pearlite Structure results and is characterized by the following alloy components: 0.03 0.06% carbon, 0.30-0.45% silicon, 1.6-2.0% manganese, less than each 0.02% sulfur and phosphone 1.5% molybdenum, 0.06% niobium, 0.2% vanadium, and 0.03 % Nitrogen.

Die Elemente Molybdän bis Stickstoff können dabei einzeln, gemeinvssm oder als Kombination mit einander und in verschieden großen Anteilen auftreten.The elements molybdenum to nitrogen can be used individually, collectively or as a combination with each other and in different proportions.

Claims (1)

P a t e n t a n s p r ü c h eP a t e n t a n s p r ü c h e 1. Schweiß- und Umformverfahren, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das nach dem Schutzgas- oder Unterpulverschweißverfahren hergestellte Schweißgut noch während seiner Abkühlung verformt wird.1. Welding and forming processes, d u r c h e k e n n z e i c h n e t that the one produced by the inert gas or submerged arc welding process The weld metal is deformed while it is still cooling. 2. Schweiß- und Umformverfahren dadurch gekennzeichnet, daß das nach dem Schutzgas- oder Unterpulverschweißverfahren hergestellte Schweißgut noch während seiner Abkühlung im Temperaturbereich von 600 - 950°C vorzugsweise im Temperaturbereich von 700 - 850°C in einer Stufe oder in mehreren Stufen um bis zu 50% vorzugsweise um lo - 30% verformt wird, wobei die Verformung durch Walzen, Schmieden, Ziehen oder Pressen erfolgen kann.2. Welding and forming process, characterized in that the after weld metal produced during the inert gas or submerged arc welding process its cooling in the temperature range of 600 - 950 ° C preferably in the temperature range from 700 - 850 ° C in one stage or in several stages by up to 50% preferably is deformed by lo - 30%, the deformation by rolling, forging, drawing or pressing can be done. 30 Schweiß- und Umformverfahren dadurch gekennzeichnet, daß das nach dem Schutzgas- oder Unterpulverschweißverfahren hergestellte Schweißgut durch Vorwärmen des zu verschweißenden Grundmaterials oder Warm.30 welding and forming processes, characterized in that the after Weld metal produced using the inert gas or submerged arc welding process by preheating of the base material to be welded or warm. halten mit üblichen Wärme-quellen in seiner Abkühlgeschwindigkeit so eingestellt wird, daß es nach während der Abkühlung in dem Temperaturbereich von 600 - 950°C um bis zu 50% verformt werden kann.keep with normal heat sources in its cooling speed is adjusted so that it is within the temperature range during cooling can be deformed by up to 50% from 600 - 950 ° C. 4. Schweiß- und Umformverfahren nach den Ansprüchen 1 - 3 dadurch gekennzeichnet, daß das nach dem Schutzgas oder Unternlllverschweiß* verfahren hergestellte Schweißgut aus einer Legierung besteht, die im mit dem Grundwerkstoff unvermischten Abschmelzzustand oo3 -0,06% Kohlenstoff, 0,30 - 0,45 % Silizium, 1,6 - 2,0 % mangan, weniger als jeweils o,o2 ffi Phosphor und Schwefel, und einzeln, gemeinsam oder als Kombination bis zu 1,5 % Molybdän, o,o6 % Niob, o,2 % Vanadin und 0,03 ffi Stickstoff enthält.4. welding and forming process according to claims 1 - 3 thereby marked that the process produced according to the protective gas or lower-level welding * process The weld deposit consists of an alloy that is not mixed with the base material Melting state oo3 -0.06% carbon, 0.30 - 0.45% silicon, 1.6 - 2.0% manganese, less than each o, o2 ffi phosphorus and sulfur, and individually, together or as a combination of up to 1.5% molybdenum, 0.06% niobium, 0.2% vanadium and 0.03 ffi nitrogen contains. 5. Schweiß- und Umformverfahren nach den Ansprüchen i 1 4 dadurch gekennzeichnet, daß das nach dem Schutzgas- oder Unterpulverschweißverfahren hergestellte Schweißgut mit seinem die Blechoberfläche itberragenden Querschnittsanteil der spater aufzubringenden Verformung entspricht, so daß die Schweißnaht eingeebnet wird rind die Schweißnahtübergangskerbe verschwindet.5. welding and forming process according to claims i 1 4 thereby characterized in that the manufactured by the inert gas or submerged arc welding process The weld metal with its cross-sectional portion that protrudes from the sheet metal surface corresponds to the deformation to be applied, so that the weld seam is leveled the weld transition notch disappears.