DE2231559C3 - Use of a heat-resistant, niobium-containing fine-grain structural steel as a material for welded boiler drums and other welded pressure vessels - Google Patents

Description

xationsversuch nach Murray erreicht man eine Standzeit von etwa 30 Minuten. Von Vorteil ist weiterhin, daß durch die Abstimmung der einzelnen Legierungsbestandteile aufeinander erreicht wird, daß die Temperatur für die Anlaßbehandlung und das Spannungsfreiglühen nach dem Schweißen übereinstimmen. Der niedrige Kohlenstoffgehalt, die Feinkörnigkeit, die Zähigkeit und auch die Widerstandsfähigkeit gegen stress-relief-cracking des Werkstoffs bewirken, daß seine Schweißeignung ausreicht, um ein Schweißen im Iediglich normalgeglühten, nicht-angelassenen Zustand zu ermöglichen. Diese beiden Eigenschaften, nämlich gleiche Temperatur für das Anlassen und das Spannungsfreiglühen und die Schweißmöglichkeit im normalgeglühten Zustand machen es möglich, das Anlassen vor dem Schweißen einzusparen und mit dem ohnehin erforderlichen Spannungsfreiglühen nach dem Schweißen zusammenzulegen. Damit wird ein ganzer Arbeitsgang eingespart und gegenüber dem Stand der Technik eine preisgünstigere Herstellung möglich. Die Schweißeignung wird dadurch optimal eingestellt, daß nur geringe Mengen von sich gegenseitig in bezug auf die Warmstreckgrenze positiv beeinflussenden Legierungselementen verwendet werden, so daß mit dem geringsten Legierungsaufwand die größtmögliche Wirkung erzielt wird.xation attempt after Murray one reaches one Standing time of about 30 minutes. Another advantage is that through the coordination of the individual alloy components that the temperature for the tempering treatment and the stress-relieving annealing is achieved match after welding. The low carbon content, the fine grain, the Toughness and also the resistance to stress-relief-cracking of the material cause its Welding suitability is sufficient for welding in every case to enable normalized, non-tempered condition. These two properties, namely the same Temperature for tempering and stress-relieving annealing and the possibility of welding in normal annealed State make it possible to save the annealing before welding and with the already necessary Put together stress-relieving annealing after welding. This becomes a whole process saved and a cheaper production possible compared to the prior art. The weldability is optimally adjusted in that only small amounts of each other with respect to the hot yield point positively influencing alloy elements are used, so that with the least Alloy expenditure the greatest possible effect is achieved.

Beim Normalglühen und Austenitisieren vor einer Vergütungsbehandlung vor allem dicker Bleche und dickwandiger Teile tritt ein häufig beobachteter Wärmebehandlungsfehler auf. Der Ac3-Punkt wurde zwar überschritten, doch die Haltezeit vor allem in der Kernzone reichte nicht aus, um eine vollständige Alpha-Gamma-Umwandlung zu erziehen. Da^ Sekundärgefüge läßt dann verschiedene Gefügeformen nebeneinander erkennen, die eine geringere Zähigkei: bewirken. Zur Vermeidung dieses Fehlers werden bei der Verwendung des Stahles im erfindungsgemäßen Sinne die Bleche und Schmiedestücke zunächst bei 90°C über Ac₃ normalgeglüht, dann langsam auf etwa 20—30° C über Ac₃ abgekühlt und nach Temperaturausgleich auf Raumtemperatür abgekühlt Dieses Abkühlen kann entweder an ruhender Luft oder beschleunigt, z. B. in Wasser, erfolgen. Das Anlassen und Spannungsfreiglühen der fertig zusammengeschweißten Bleche und Schmiedestücke erfolgt vorteilhaft mit einer Haltezeit, deren Dauer in Minuten etwa dem 2- bis 3fachen der Blechdicke in mm entspricht. Dabei wird auch ein zuverlässiger Abbau der Spannungen erreicht.When normalizing and austenitizing prior to tempering, especially thick sheet metal and thick-walled parts, a frequently observed heat treatment error occurs. The Ac3 point was exceeded, but the holding time, especially in the core zone, was not sufficient to bring about a complete alpha-gamma conversion. The secondary structure then reveals different structure forms side by side, which cause a lower toughness. To avoid this error, when using the steel in the sense of the invention, the sheets and forgings are initially _{normalized at 90 ° C above Ac 3} , then slowly cooled to about 20-30 ° C above Ac ₃ and, after temperature equalization, cooled to room temperature in still air or accelerated, e.g. B. in water. The tempering and stress-relieving annealing of the completely welded sheets and forgings is advantageously carried out with a holding time, the duration of which in minutes corresponds approximately to 2 to 3 times the sheet thickness in mm. A reliable reduction in tension is also achieved in this way.

Der Erfindungsgegenstand gibt die Möglichkeit, durch die Kombination einer bestimmten Analyse mit einer einfachen Wärmebehandlung das Problem »stress-relief-cracking« zu überwinden. Hierbei ergeben sich bei einer höheren Normalglühtemperatur von 990° C bessere Kerbschlagzähigkeitswerte als bei einer Normalglühtemperatur von 930° C.The subject matter of the invention gives the possibility, by combining a certain analysis with to overcome the problem of "stress-relief-cracking" with a simple heat treatment. Result here At a higher normalizing temperature of 990 ° C, better notched impact strength values than with a Normal annealing temperature of 930 ° C.

•Κ• Κ

Claims (2)

1 2 glüht wird. Nach der zweiten Glühung wird abgekühlt Patentansprüche: und bei einer Temperatur zwischen 500 und 5800C angelassen und nach dem Schweißen spannungsfrei ge-1 2 is glowing. The second annealing is followed by cooling. 1. Verwendung eines warmfesten, niobhaltigen glüht, falls dies vorgeschrieben ist In der Praxis ist die-Feinkornbaustahles mit 5 ser Vorschlag nicht zum Einsatz gekommen, da der derart hergestellte Stahl schon bei der Laborerprobung1. Use of a heat-resistant, niobium-containing anneals, if this is required In practice, die-fine-grain structural steel with 5 ser suggestion not used because the steel produced in this way was already being tested in the laboratory max. 0,16% C ungünstige Eigenschaften in der Schweißeignung undmax. 0.16% C unfavorable properties in terms of weldability and 0,10—0,50% Si insbesondere der Empfindlichkeit gegenüber »stress-re-0.10-0.50% Si especially the sensitivity to »stress-rel 1,00—1,60% Mn lief-cracking« zeigte. Hierbei handelt es sich um Risse,1.00-1.60% Mn ran-cracking ”. These are cracks max. 0,025% P ίο die durch Lösungsvorgänge beim Schweißen und durchmax. 0.025% P ίο through solution processes during welding and through max. 0,025% S Ausscheidungsvorgänge, bevorzugt auf den Primär-max. 0.025% S excretion processes, preferably on the primary 0,60—1,20% Ni korngrenzen beim Spannungsfreiglühen, im Schweiß-0.60-1.20% Ni grain boundaries in stress relief annealing, in welding 0,20—0,40% Cr nahtübergangsgebiet entstehen.0.20-0.40% Cr seam transition area is created. 0,20—0,40% Mo Die Empfindlichkeit eines Stahles gegenüber dieser0.20-0.40% Mo The sensitivity of a steel to this 0,005—0,015% Nb 15 Rißart kann durch einen Relaxationsversuch nach0.005-0.015% Nb 15 type of crack can be determined by a relaxation test Rest Eisen und übliche Verunreinigungen Murray geprüft werden. Das Prüfungsverfahren istRemaining iron and common Murray impurities are examined. The examination procedure is beschrieben in »British Welding Journal«, August 1967,described in "British Welding Journal", August 1967, als Werkstoff mit verbesserter Zähigkeit und Rißun- s. 447 ff. Warmfeste Stähle mit Niobgehaltgi» zwischenas a material with improved toughness and cracks, see 447 ff empfindlichkeit beim Spannungsfreiglühen nach 0,03 und 0,06% haben bei dieser Prüfung eine Standzeitsensitivity during stress relief annealing after 0.03 and 0.06% have a service life in this test dem Schweißen für geschweißte Kesseltrommeln 20 von nur wenigen Sekunden.the welding for welded boiler drums 20 of only a few seconds. und andere geschweißte Druckbehälter, wobei die Ein hochfester, mangan- und nioblegierter Feinkornaus dem Stahl hergestellten Grobbleche und baustahl ist in der DE-AS 17 58 507 beschrieben. Dieser Schmiedestücke zunächst bei etwa 90⁰C über Ac₃ Stahl soll 1,6 bis 1,9% Mangan und zusätzlich bis 04% normalgeglüht, dann langsam auf etwa 20 bis 30⁰C Niob vorzugsweise bis 0,1% Niob, enthalten und im über Ac3 abgekühlt und nach Temperaturausgleich 25 normalisierten Zustand als Werkstoff für geschweißte auf Raumtemperatur abgekühlt, dann geschweißt Gegenstände mit guten Tieftemperatureigenschaften und nach dem Schweißen bei der gleichen Tempera- verwendet werden- Im Unterschied zum eingangs getur in einem Arbeitsgang angelassen und spannungs- würdigten Stahl enthält dieser Stahl weder Nickel noch frei geglüht werden. Chrom, noch Molybdän.A high-strength, manganese and niobium-alloyed fine-grained heavy plate and structural steel produced from the steel is described in DE-AS 17 58 507. This forgings initially at about 90 ⁰ C above Ac ₃ steel should contain 1.6 to 1.9% manganese and additionally up to 04% normalized, then slowly to about 20 to 30 ⁰ C niobium, preferably up to 0.1% niobium, and im cooled via Ac3 and, after temperature equalization, cooled to room temperature as a material for welded materials, then welded objects with good low-temperature properties and used after welding at the same temperature - In contrast to the initial process, tempered and containing stress-relieved steel in one operation this steel is neither nickel nor free annealed. Chromium, still molybdenum. 2. Verwendung eines Stahles nach Anspruch 1 mit 30 Ausgehend von der DE-AS 12 63 051 liegt der vorlieder Maßgabe, daß die geschweißten Stücke mit ei- genden Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei der Verner Haltezeit angelassen und spannungsfrei geglüht Wendung eines warmfesten, niobhaltigen Feinkornbauwerden, deren Dauer in Minuten etwa dem 2- bis Stahles als Werkstoff für geschweißte Kesseltrommeln .!fachen der Blechdicke in mm entspricht, für den und andere geschweißte Druckbehälter Legierung und Zweck nach Anspruch 1. 35 Wärmebehandlung so aufeinander abzustimmen, daß2. Use of a steel according to claim 1 with 30 starting from DE-AS 12 63 051 is the Vorlieder Provided that the welded pieces with their own invention are based on the task at which Verner Holding time annealed and stress-relieved. their duration in minutes about the 2 to steel as a material for welded boiler drums .! times the sheet thickness in mm, for the and other welded pressure vessels alloy and Purpose according to claim 1. 35 to coordinate heat treatment with one another that gute Zähigkeitseigenschaften und eine hohe Warm-good toughness properties and high warmth Streckgrenze mit einer Unempfinciliehkeit gegenüberYield strength with an insensitivity to »stress-relief-cracking« kombiniert sind."Stress-relief-cracking" are combined. Gelöst wird diese Aufgabe durch die VerwendungThis task is solved by using Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung eines 40 eines warmfesten, niobhaltigen Feinkornbaustahles mit warmfesten, niobhaltigen Feinkornbaustahles als Werkstoff mit verbesserter Zähigkeit und Rißunempfindlich- max. 0,16% C
keit beim Spannungsfreiglühen nach dem Schweißen für 0,10—0,50% Si
geschweißte Kesseltrommeln und andere geschweißte 1,00—1,60% Mn
Druckbehälter. " 45 max. 0,025% P
Es ist der Vorschlag bekannt, derartigen Stählen zur max. 0,025% S
Verfeinerung des Primär- und Sekundär-Gefüges Niob 0,60—1,20% Ni
in der Größenordnung von 0,03 bis 0,06% zuzugeben. 0,20—0,40% Cr
Niobgehalte in dieser Größenordnung sollen eine we- 0,20—0,40% Mo
sentliche Verbesserung der Zähigkeit und eine Erhö- 50 0,005—0,015% Nb
hung der Warmstreckgrenze bewirken. So wird in der Rest Eisen und übliche Verunreinigungen
DE-AS 12 63 051 ein Verfahren zur WärmebehandlungThe invention relates to the use of a heat-resistant, niobium-containing fine-grain structural steel with heat-resistant, niobium-containing fine-grain structural steel as a material with improved toughness and insensitivity to cracks - a maximum of 0.16% C
Stress relief annealing after welding for 0.10-0.50% Si
welded boiler drums and other welded 1.00-1.60% Mn
Pressure vessel. "45 max. 0.025% P
The proposal is known to use such steels to a maximum of 0.025% S
Refinement of the primary and secondary structure Niobium 0.60-1.20% Ni
to be added in the order of magnitude of 0.03 to 0.06%. 0.20-0.40% Cr
Niobium contents in this order of magnitude should be 0.20-0.40% Mo
substantial improvement in toughness and an increase in 50 0.005-0.015% Nb
increase the hot yield strength. So in the rest there will be iron and usual impurities
DE-AS 12 63 051 a method for heat treatment eines niobhaltigen Feinkornbaustahles beschrieben, der als Werkstoff niit verbesserter Zähigkeit und Rißun-of a niobium-containing fine-grain structural steel, which as a material with improved toughness and crack resistance bis 0,20% C, 1,0—1,8% Mn, 0,4—0,7% Mo und unter an- empfindlichkeit beim Spannungsfreiglühen nach demup to 0.20% C, 1.0-1.8% Mn, 0.4-0.7% Mo and less sensitive to stress relief annealing after derem folgende Legierungselemente einzeln oder zu 55 Schweißen für geschweißte Kesseltrommeln und ande-the following alloy elements individually or in groups of 55 welds for welded boiler drums and other mehreren enthalten kann: re geschweißte Druckbehälter, wobei die aus dem StahlMay contain several: re welded pressure vessels, with those made of steel hergestellten Grobbleche und Schmiedestücke zunächstproduced heavy plates and forgings initially bis 2,0% Nickel bei etwa 90⁰C über AC3 normalgeglüht, dann langsamUp to 2.0% nickel ^{normalized at about 90 °} C. above AC3, then slowly bis 0,8% Chrom auf etwa 20 bis 30° C über Ac₃ abgekühlt und nach Tem-up to 0.8% chromium cooled to around 20 to 30 ° C via Ac _{3 and} bis 0,05% Niob 60 peraturausgleich auf Raumtemperatur abgekühlt, danncooled to room temperature to 0.05% niobium 60 temperature compensation, then geschweißt und nach dem Schweißen bei der gleichenwelded and after welding at the same Der im Ausführungsbeispiel aufgeführte niobhaltige Temperatur in einem Arbeitsgang angelassen und span-The niobium-containing temperature listed in the exemplary embodiment is tempered and machined in one operation. Stahl enthält 0,031% Nb. In Kombination mit dieser nungsfrei geglüht werden.Steel contains 0.031% Nb. In combination with this, they can be annealed without stress. Analyse wird es in der DE-PS 12 63 051 als wesentlich Überraschenderweise hat der geringe NiobgehaltAnalysis is it in DE-PS 12 63 051 as essentially surprisingly, the low niobium content has angesehen, daß die Stähle einer Wärmebehandlung un- 65 von 0,005 bis 0,015% wohl die Wirkung, daß er die Zä-considered that the steels of a heat treatment un- 65 of 0.005 to 0.015% probably have the effect that he terworfen werden, bei welcher nach der Normalglü- higkeit und die Warmstreckgrenze wesentlich verbes-are subject to which, after normal annealing and the hot yield strength, significantly improve hung zunächst auf unter 500⁰C abgekühlt und anschlie- sert; jedoch wird die Empfindlichkeit des Stahles gegen-hung initially cooled to below 500 ⁰ C and then; however, the sensitivity of the steel to ßend bei einer Temperatur zwischen Aci und Ac₃ ge- über dem stress-relief-cracking nicht erhöht. Beim ReIa-ßend at a temperature between Aci and Ac ₃ above the stress-relief-cracking does not increase. At the ReIa-