DE69013591T2

DE69013591T2 - Verfahren zum Umfangsnahtschweissen von elektrisch geschweissten Rohren für eine durch Abwickeln eines Haspels auf einem Werkschiff zu verlegende Rohrleitung.

Info

Publication number: DE69013591T2
Application number: DE69013591T
Authority: DE
Inventors: Takuya Atsumi; Katsuomi Tamaki
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1989-07-06
Filing date: 1990-07-04
Publication date: 1995-03-02
Anticipated expiration: 2010-07-05
Also published as: US5134267A; NO903014D0; EP0407175B1; NO903014L; EP0407175A1; NO300719B1; DE69013591D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausführen des Umfangsschweißens einer elektrisch geschweißten Leitungsröhre aus Stahl, die zum Verlegen van einem Haspelschiff geeignet ist.
Bei einem derartigen, herkömmlichen Verfahren werden aufeinanderfolgende Röhrenabschnitte durch Umfangsschweißen verbunden, das durch manuelles Schweißen, MIG-Schweißen (MIG = Metal Inert Gas) oder MAG-Schweißen (MAG = Metal Active Gas) auf einem Schiff 1 ausgeführt wird. Die fortlaufende, aus den geschweißten Röhrenstücken zusammengesetzte Röhre wird vom Schiff abgegeben, um auf den Meeresgrund verlegt zu werden. Bei diesem Verfahren ist es jedoch nötig, verschiedene Vorgänge auf dem Schiff auszuführen, z. B. das Schweißen, das untersuchen der geschweißten Teile, das Beschichten usw. Im allgemeinen können solche Vorgänge nicht sehr wirkungsvoll ausgeführt werden, da auf dem Schiff nur beschränkter Arbeitsraum verfügbar ist, und da das Wetter und die Seeverhältnisse die Arbeit auf dem Schiff stark beeinflussen.
Um diese Schwierigkeiten zu umgehen, wird zur Zeit das sogenannte "Haspelschiff-Verfahren" modern (Welding Journal, vol 57, 9, 1978, p 15-21). Bei diesem Verfahren wird das Umfangsschweißen der Röhrenabschnitte, das Überprüfen und das Beschichten an Land durchgeführt, um so eine lange fortlaufende Röhre zu bilden. Die so gebildete, lange, fortlaufende Röhre wird auf dem Schiff auf eine Maspel gewickelt. Nachdem das Schiff die Stelle erreicht hat, an der die Röhre verlegt werden soll, wird die fortlaufende Röhre von der Haspel abgewickelt und auf dem Meeresgrund verlegt.
Mit dem Haspelschiff-verfahren ist es möglich, eine Unterwasser-Leitungsröhre ganz besonders wirkungsvoll zu verlegen. Bei diesem Verfahren besteht jedoch die Schwierigkeit, daß Zug- und Druckspannungen in Teilen der Röhre entstehen, wenn sie auf die Haspel gewickelt oder zum Verlegen auf dem Meeresgrund von der Haspel abgewickelt wird. Dabei besteht die Neigung, Risse im Nahtgrundabschnitt des Mutterwerkstoffs des umfangsgeschweißten Teils zu erzeugen.
Bisher benutzte man im Hinblick auf Qualität und Festigkeit zum Verlegen auf dem Meeresgrund nahtlose Röhren als Leitungsröhren. In den letzten Jahren wurden jedoch Versuche unternommen, elektrisch geschweißte stahlröhren anstelle von nahtlosen Röhren zu verwenden. Dies geschah zum teil aufgrund der merklich verbesserten Qualität der elektrisch geschweißten Röhren, zum Teil wegen des Vorteils dieses Röhrentyps in ökonomischer Hinsicht.
Unglücklicherweise ist das Vermeiden von Nahtgrundrissen im umfangsgeschweißten Teil bei elektrisch geschweißten Stahlröhren schwieriger als bei nahtlosen Röhren, und zwar aus folgendem Grund.
Eine elektrisch geschweißte stahlröhre ist normalerweise aus einer Stahlblechtafel gefertigt, die zum Erzielen hoher Festigkeit und Zähigkeit geregelt gewalzt wird. Während des Umfangsschweißens erhitzt sich der Schweißbereich jedoch auf eine Temperatur über dem AC&sub3;-Umwandlungspunkt, wodurch die Wirkung des geregelten Walzens verlorengeht. Dadurch wird der hitzeexponierte Bereich unter die Härte des Mutterwerkstoffs erweicht und neigt zum Erzeugen von Nahtgrundrissen.
Seither wurden verschiedene Verfahren zum Verbessern der Festigkeit der Schweißbereiche vorgeschlagen, z. B. das in der geprüften japanischen patentschrift Nr. 60/31888 offengelegte Verfahren, das eine Wärmenachbehandlung nach dem Schweißen angibt, während das Kohlenstoffäquivalent im Mutterwerkstoff gesteuert wird, und die ungeprüfte japanische Patentschrift Nr. 53/12751, die die Anwendung von Ultraschallschwingungen auf das geschweißte Material während des Schweißens angibt. Das in der geprüften japanischen Patentschrift Nr. 60/31888 vorgeschlagene Verfahren fordert die wärmenachbehandlung als zusätzlichen Schritt. Das in der ungeprüften japanischen Patentschrift Nr. 53/12751 vorgeschlagene Verfahren verlangt das Bereitstellen eines zusätzlichen Geräts zum Übertragen der Schwingungen und eine schwierige Prozedur zum Einstellen der Schwingungsfrequenz, da die Anwendung von Schwingungen mit ungeeigneter Schwingungsfrequenz leicht dazu führt, die Festigkeit zu beeinträchtigen statt zu verbessern.
GB 706,631 bezieht sich auf ein Verfahren zum Verhüten von Korngrenzenbruch bei Dampfrohren. Die innere, geschweißte Schicht ist im wesentlichen aus einem relativ duktilen Material aufgebaut. Wahlweise kann eine äußere, geschweißte Schicht aus dem relativ duktilen Material aufgebaut sein. US 3,484,930 gibt ein Schweißverfahren für hochzugfesten Stahl an, wobei eine zusätzliche, äußere Schweißraupe bereitgestellt wird. Die zusätzliche Raupe muß mindestens 6 mm breit sein und wird von einer Schweißelektrode erzeugt, deren Zugfestigkeit nicht größer ist als die des zu schweißenden Mutterwerkstoffs.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Umfangsschweißverfahren für auf dem Meeresgrund zu verlegende stahlröhren bereitzustellen, wobei das Verfahren so verbessert ist, daß keine Risse am umfangsgeschweißten Teil der Röhre entstehen.
Die Erfinder haben intensive Untersuchungen über die Anwendung von elektrisch geschweißten Stahlröhren beim Haspelschiffverfahren ausgeführt und herausgefunden, daß die Rißerzeugung am Nahtgrund des umfangsgeschweißten Teils wirksam vermieden werden kann, wenn man den Bereich von Faktoren passend eingegrenzt, z. B. die Festigkeit des Schweißwerkstoffs, die Form der Schweißverstärkung und die Komponenten der Leitungsröhre.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Ausführen des Umfangsschweißens an elektrisch geschweißten Stahlröhren bereitgestellt, die eine fortlaufende, an das Verlegen mit dem Haspelschiff-Verfahren angepaßte Leitungsröhre bilden, wobei das Verfahren umfaßt
den Gebrauch eines Schweißwerkstoffs, geeignet zum Bilden der letzten Schweißauflage mit einer Festigkeit, die um 5 kg/mm² oder mehr unter der des Schweißwerkstoffs liegt, der zum Bilden der Schweißauflagen unterhalb der letzten Auflage gebraucht wird, und die Schweißverstärkung so gestaltet ist, daß sie die folgenden Bedingungen erfüllt:
2 mm ≤ Krümmungsradius am Schweißnahtgrund,
120 ≤ Nahtgrundwinkel,
0,8 mm ≤ Schweißverstärkungshöhe ≤ 1,8 mm.
Die obengenannte Aufgabe und andere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden besser verständlich, wenn man die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet.
Es zeigt:
Fig. 1 ein charakteristisches Diagramm mit den Ergebnissen einer Mehrfachbiegeprüfung;
Fig. 2 ein charakteristisches Diagramm mit der Beziehung zwischen dem Krümmungsradius des Schweißnahtgrunds und der Erzeugungsrate von Nahtgrundrissen;
Fig. 3 ist ein charakteristisches Diagramm mit der Beziehung zwischen dem Winkel des Schweißnahtgrunds und der Erzeugungsrate von Nahtgrundrissen;
Fig. 4 ist ein charakteristisches Diagramm mit der Beziehung zwischen der Verstärkungshöhe der Schweißung und der Erzeugungsrate von Nahtgrundrissen;
Fig. 5 eine Kurve, die den Zusammenhang zwischen dem Erweichungsgrad ( ΔHv) und Ceq darstellt;
Fig. 6 eine Darstellung des herkömmlichen Verfahrens zum Verlegen einer unterwasser-Leitungsröhre;
Fig. 7a die Darstellung des Stadiums, in dem eine fortlaufende, an Land vorbereitete Röhre von einer Haspel auf einem Schiff auf dem Meer aufgenommen wird;
Fig. 7b die Darstellung des Stadiums, in dem eine fortlaufende Röhre von der Haspel abgewickelt und auf dem Meeresgrund verlegt wird;
Fig. 8 eine Schnittansicht eines Schweißteils, die ein typisches Beispiel von Rissen darstellt, die im Schweißnahtgrund auftreten;
Fig. 9 eine Darstellung der Mehrfachbiegeprüfung;
Fig. 10 die schematische Darstellung der Härteverteilung eines geregelt gewalzten Materials; und
Fig. 11 eine Darstellung der Definition der Verstärkungshöhe einer Schweißung, des Krümmungsradius und des Nahtgrundwinkels.
Um die Rißerzeugungszustände im Schweißnahtgrund zu untersuchen, führten die Erfinder mit einem Biegeprüfer 11 nach Fig. 9 eine Mehrfachbiegeprüfung entsprechend API 1104 (Verformung 5%) an Prüflingen 10 durch, die aus dem umfangsgeschweißten Teil einer elektrisch geschweißten Leitungsröhre herausgeschnitten waren. Die Erfinder stellten fest, daß typische, in Fig. 8 gezeigte Risse 6 im Schweißnahtgrund 7 der Prüflinge erzeugt wurden. Es zeigte sich auch, daß eine größere Rißneigung beobachtbar ist, wenn ein großer Härteunterschied zwischen dem Mutterwerkstoff und der letzten Auflage des Schweißwerkstoffs besteht.
Somit ist festgestellt, daß die Risse dem Härteunterschied zwischen dem Schweißwerkstoff und dem Mutterwerkstoff zuzuschreiben sind, wie dies die schematische Darstellung der Härteverteilung in Fig. 10 zeigt. Insbesondere wurde festgestellt, daß die unterschiedlich große plastische Verformung zwischen dem Schweißwerkstoff und dem Mutterwerkstoff beim Aufwickeln und Abwickeln der Röhre die Risse verursacht. Weiterhin wurde festgestellt, daß die Risse der Tatsache zuzuschreiben sind, daß der Schweißwerkstoff, der härter ist als der Mutterwerkstoff, die plastische Verformung des Mutterwerkstoffs behindert. Wie Fig. 10 darstellt, zeigt die letzte Auflage des Schweißwerkstoffs eine größere Härte als der Mutterwerkstoff. Dies ist der Tatsache zuzuschreiben, daß die letzte Auflage des Schweißwerkstoffs im letzten Durchgang gebildet und nie erweicht wird, da es keinen folgenden Durchgang gibt.
Mit diesem Wissen führten die Erfinder ein Experiment durch, in dem das Umfangsschweißen der letzten Lage mit einem Schweißwerkstoff ausgeführt wurde, dessen Festigkeit geringer war als die des Materials, das die unteren Auflagen bildet. Aus einem derartigen, umfangsgeschweißten Teil ausgeschnittene Prüflinge wurden einem Mehrfachbiegetest ausgesetzt, dessen Ergebnisse in Fig. 1 dargestellt sind. Man sieht, daß die Rißerzeugungsrate deutlich sinkt, wenn für die letzte Auflage ein Schweißwerkstoff verwendet wird, dessen Festigkeit um 5 kg/mm² oder mehr unter der des Schweißwerkstoffs der vorhergehenden oder darunterliegenden Schweißauflagen liegt.
Das Bilden der letzten Schweißauflage wird in der Regel durch manuelles Schweißen ausgeführt, obwohl auch MIG- oder MAG-Schweißen einsetzbar ist. Der Schweißwerkstoff liegt als Schweißelektrode vor. Es wird bevorzugt, eine Zellulose- Schweißelektrode zu benutzen.
Unter dem Gesichtspunkt der Festigkeit der Verbindung hat der Schweißwerkstoff zum Bilden der letzten Schweißauflage bevorzugt eine Festigkeit, die mindestens 15 kg/mm² kleiner ist als die des Schweißwerkstoffs, der zum Bilden der vorhergehenden oder darunterliegenden Auflagen benutzt wird.
Erfindungsgemäß wird festgelegt, daß die Anordnung zum Verstärken der Schweißung am umfangsgeschweißten Teil die folgenden Bedingungen erfüllen muß,
2 mm ≤ Krümmungsradius am Schweißnahtgrund,
120º ≤ Nahtgrundwinkel,
0,8 mm ≤ Schweißverstärkungshöhe ≤ 1,8 mm.
Die Gründe für die oben genannten zahlenmäßigen Einschränkungen werden nun angegeben.
Fig. 1 zeigt eine Schweißverstärkung, um die Verstärkungshöhe H der Schweißung, den Krümmungsradius r und den Winkels α des Schweißnahtgrunds zu definieren. Die Erfinder haben festgestellt, daß eine zunehmende Verstärkungshöhe H die Erzeugungsrate der Risse 6 im Schweißnahtgrund vergroßert, und daß bei gleicher Höhe H die Rißerzeugungsrate größer wird, wenn der Krümmungsradius r oder der Winkel α kleiner ist. Man hat herausgefunden, daß das Reissen wirksam vermieden werden kann, wenn man die Bereiche dieser drei Faktoren passend wählt.
Die oben erwähnten Risse können Unstetigkeiten in der Gestalt des Schweißstoßes zugeordnet werden. Insbesondere wurde festgestellt, daß der Riß im Schweißnahtgrund durch die Konzentration von Zug- und Druckspannungen im Nahtgrundteil verursacht wird, nämlich im Schweißnahtgrund während des Auf- und Abwickelns der Röhre. Die Spannungsverteilung im Schweißteil ist kompliziert, da sich die geometrische Anordnung im Schweißteil stark ändert, so daß sich die Spannungen am Nahtgrundteil konzentrieren und Risse in diesem Teil erzeugen.
Mit diesem Wissen führten die Erfinder Untersuchungen beim Umfangsschweißen aus, wobei die oben genannten Faktoren der Schweißverstärkung verändert und Mehrfachbiegeprüfungen unter den gleichen Bedingungen wie oben durchgeführt wurden. Dabei waren Bedingungen gesucht, die einzuhalten sind, um die obengenannte Aufgabe der Erfindung zu erfüllen. Die Erfinder haben als Ergebnis erhalten, daß die folgenden Bedingungen (1) bis (3) einzuhalten sind, um die Aufgabe der Erfindung zu erfüllen.
(1) Der Radius r des Schweißnahtgrunds muß kleiner als 2 mm sein.
Fig. 2 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Krümmungsradius r des Schweißnahtgrunds und der Rißerzeugungsrate am Nahtgrund. Insbesondere zeigt diese Darstellung Rißerzeugungsraten an den Nahtgründen für verschiedene Krümmungsradien r des Schweißnahtgrunds. Untersucht wurde unter den Bedingungen: Verstärkungshöhe H von 0,8 mm bis 1,8 mm und Winkel α am Schweißnahtgrund von 120º bis 150º.
Fig. 2 zeigt deutlich die qualitative Tendenz, daß der Krümmungsradius am Schweißnahtgrund die Rißerzeugungsrate am Nahtgrund stark beeinflußt. Es wird nun unter quantitativen Gesichtspunkten Bezug auf Fig. 2 genommen. Die Krümmung am Schweißnahtgrund wirkt sich merklich auf die Rißverhütung aus, wenn der Radius 1 mm oder größer ist. Befriedigende Ergebnisse erhält man, wenn der Radius 2 mm oder größer ist. Verbesserungen bei der Rißverhütung sind noch möglich, wenn der Krümmungsradius über 10 mm hinaus erhöht wird. Ein derartig großer Krümmungsradius am Schweißnahtgrund verlangt jedoch unzweckmäßig große Abschrägungswinkel, die die Schweißung instabil machen und verschiedene Schweißfehler erzeugen, wodurch eine größere Rißneigung am Schweißteil erzeugt wird. Unter praktischen Gesichtspunkten ist es daher nicht empfehlenswert, den Krümmungsradius r größer als 10 mm zu machen. Es wird daher bevorzugt, daß der Krümmungsradius r des Schweißnahtgrunds nicht kleiner als 2 mm und nicht größer als 10 mm ist.
(2) Der Winkel des Schweißnahtgrunds sollte größer als 120º sein.
Fig. 3 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Winkel α des Schweißnahtgrunds und der Rißerzeugungsrate am Nahtgrund. Insbesondere zeigt diese Darstellung Rißerzeugungsraten an den Nahtgründen bei verschiedenen Werten des Winkels α am Schweißnahtgrund. Untersucht wurde unter den Bedingungen: Verstärkungshöhe H von 0,8 mm bis 1,8 mm und Krümmungsradius r am Schweißnahtgrund von 2 mm bis 10 mm.
Fig. 3 zeigt deutlich die qualitative Tendenz, daß der Winkel α am Schweißnahtgrund die Rißerzeugungsrate am Nahtgrund stark beeinflußt. Es wird nun unter quantitativen Gesichtspunkten Bezug auf Fig. 3 genommen. Die Krümmung am Schweißnahtgrund wirkt sich merklich auf die Rißverhütung aus, wenn der Winkel 100º oder größer ist. Befriedigende Ergebnisse erhält man, wenn der Winkel 150º oder größer ist. Eine verbesserte Rißverhütung ist noch möglich, wenn der Winkel über 150º hinaus erhöht wird. Ein derartig großer Winkel am Schweißnahtgrund verlangt jedoch unzweckmäßig große Abschrägungswinkel, die die Schweißung instabil machen und verschiedene Schweißfehler erzeugen, wodurch eine größere Rißneigung am Schweißteil erzeugt wird, wie dies bei Bedingung (1) oben beschrieben ist. Unter praktischen Gesichtspunkten ist es daher nicht empfehlenswert, den Winkel α größer als 150º zu machen. Es wird daher bevorzugt, daß der Winkel α am Schweißnahtgrund zwischen 120º und 150º liegt.
(3) Die Verstärkungshöhe der Schweißung sollte nicht kleiner als 0,8 mm, aber nicht größer als 1,8 mm sein.
Fig. 4 zeigt den Zusammenhang zwischen der Verstärkungshöhe H der Schweißung und der Rißerzeugungsrate am Nahtgrund. Insbesondere zeigt diese Darstellung Rißerzeugungsraten an den Nahtgründen bei verschiedenen Werten der Verstärkungshöhe H der Schweißung. Untersucht wurde unter den Bedingungen: Krümmungsradius r am Schweißnahtgrund von 2 mm bis 10 mm und Winkel α am Schweißnahtgrund von 120º bis 150º.
Fig. 4 zeigt deutlich die qualitative Tendenz, daß die Verstärkungshöhe H der Schweißung die Rißerzeugungsrate am Nahtgrund stark beeinflußt. Es wird nun unter quantitativen Gesichtspunkten Bezug auf Fig. 4 genommen. Die Rißverhütungswirkung wird deutlich, wenn die Verstärkungshöhe der Schweißung 2,6 mm oder kleiner ist. Befriedigende Ergebnisse erhält man, wenn die Höhe 1,8 mm oder kleiner ist. Eine verbesserte Rißverhütungswirkung ist noch möglich, wenn die Verstärkungshöhe der Schweißung auf einen Wert unter 0,8 mm verkleinert wird. Eine derartig geringe Höhe wird jedoch nicht bevorzugt, da sich die Festigkeit des Schweißstoßes vermindert und das Risiko steigt, daß der Stoß zerbricht. Es wird daher bevorzugt, daß die Verstärkungshöhe der Schweißung zwischen 0,8 mm und 1,8 mm liegt.
Die oben beschriebenen Anforderungen bezüglich der Schweißwerkstoffestigkeit für die letzte Auflage und der Anordnung des Schweißteils sind auch bei nahtlosen Leitungsröhren oder anderen Arten von Leitungsröhren anwendbar, obwohl in der obigen Beschreibung insbesondere elektrisch geschweißte Stahlröhren erwähnt wurden.
Die Erfinder haben festgestellt, daß Nahtgrundrisse bei einem umfangsgeschweißten Teil eng mit dem Erweichen des hitzeexponierten Bereichs verbunden sind. Es hat sich auch bestätigt, daß das Umfangsschweißen von Leitungsröhren ohne Rißrisiko ausführbar ist, wenn die folgende schwere, elektrisch geschweißte Stahlröhre, die nicht wesentlich durch die Schweißhitze erweicht wurde, als zu schweißendes Röhrenmaterial benutzt wird. Dabei sind die oben erwähnten Bedingungen für die Festigkeit des Schweißwerkstoffs der letzten Auflage und die Anordnung der Schweißverstärkung einzuhalten.
Zusammensetzung des elektrisch geschweißten Leitungsröhrenmaterials.
Die Leitungsröhre, auf die das erfindungsgemäße Umfangsschweißverfahren optimal anwendbar ist, und die zum Verlegen auf dem Meeresgrund mit dem Haspelschiffverfahren geeignet ist, hat bevorzugt eine Zusammensetzung aus:
C: 0,03 bis 0,20 wt% ,
Mn: 0,50 bis 1,5 wt% ,
Si: 0,05 bis 0,50 wt% ,
Al: 0,005 bis 0,060 wt% ,
Nb, V und Ti insgesamt: nicht größer als 0,040 wt% .
Der Rest besteht im wesentlichen aus Fe und nebensächlichen Verunreinigungen, wobei das Kohlenstoffäquivalent Ceq und die Schweißrißempfindlichkeit Pcm, die jeweils durch die unten angegebenen Formeln festgelegt werden, die folgenden Bedingungen erfüllen:
0,20 ≤ Ceq ≤ 0,36 ,
Pcm ≤ 0,25 ,
Ceq = C + Mn/6 + Cu/15 + Ni/15 + Cr/5 + Mo/5 + V/5 ,
Pcm = C + Si/30 + Mn/20 + Cu/20 + Ni/60 + Cr/20 + Mo/15 + V/10 + 5B .
Das Material der Leitungsröhre kann auch enthalten:
(a) einen, zwei oder mehrere Stoffe, ausgewählt aus der Gruppe mit
Ni: nicht mehr als 0,50 wt% ,
Cu: nicht mehr als 0,50 wt% ,
Ca: nicht mehr als 0,005 wt% ,
Cr: nicht mehr als 0,3 wt% ,
und/oder
(b) einen oder beide Stoffe aus der Gruppe mit
Mo: nicht mehr als 0,30 wt%,
B: nicht mehr als 0,002 wt% .
Die Erfinder führten mit einem Biegeprüfer 11 nach Fig. 9 eine Mehrfachbiegeprüfung entsprechend API 1104 (Verformung 5%) an Prüflingen 10 durch, die aus dem umfangsgeschweißten Teil einer elektrisch geschweißten Leitungsröhre herausgeschnitten waren, um die Rißerzeugungszustände im Schweißnahtgrund zu untersuchen. Die Erfinder stellten fest, daß typische, in Fig. 8 gezeigte Risse 6 im Schweiß nahtgrund 7 der Prüflinge erzeugt wurden. Es bestätigte sich auch, daß eine größere Rißneigung beobachtbar ist, wenn der Umfang der Erweichung im hitzeexponierten Bereich groß ist. Es ist somit klar, daß die Risse wirksam zu unterdrücken sind, wenn der Erweichungsgrad des hitzeexponierten Bereichs verringert wird.
Es wird festgestellt, daß die Risse dem Härteunterschied zwischen dem hitzeexponierten Bereich 8 und dem Mutterwerkstoff 9 zuzuschreiben sind, wie dies die schematische Darstellung der Härteverteilung in Fig. 10 zeigt. Insbesondere wird festgestellt, daß der Größenunterschied der plastischen Verformung zwischen dem hitzeexponierten Bereich und dem Mutterwerkstoff bei Auf- und Abwickeln der Röhre die Risse verursacht. Anders ausgedrückt konzentriert sich die Verformung auf den hitzeexponierten Bereich 8, der einen erweichten Abschnitt hat. Dadurch findet eine Kalthärtung statt, die eine Versprödung dieses Bereichs erzeugt, wodurch Risse möglich werden.
Mit diesem Wissen führten die Erfinder mit einer Anzahl Komponentensysteme verschiedene Untersuchungen zum Bestimmen der Erweichungsgrade (ΔHv) des hitzeexponierten Bereichs aus. Sie stellten fest, daß das Erweichen deutlich unterdrückbar ist, wenn man ein besonderes Komponentensystem verwendet.
Insbesondere stellten die Erfinder fest, daß man eine bemerkenswerte Wirkung erzielt, wenn die Gesamtmenge des Gehalts an Nb, V und Ti und das Kohlenstoffäquivalent geeignet eingestellt werden, wie Fig. 5 zeigt. Fig. 5 ist eine Kurve, die den Zusammenhang zwischen dem Erweichungsgrad (ΔHv) und dem Kohlenstoffäquivalent Ceq für den Fall darstellt, daß der Gesamtgehalt (Nb + V + Ti) nicht größer ist als 0,040 wt%, und für den Fall, daß der Gesamtgehalt über 0,040 wt% liegt. Es wird sich zeigen, daß unter einem qualitativen Gesichtspunkt der Erweichungsgrad (ΔHv) durch Erhöhen des Kohlenstoffäquivalents Ceq verminderbar ist. Unter einem quantitativen Gesichtspunkt zeigt sich, daß der Erweichungsgrad (ΔHv) auf 8 oder weniger gehalten werden kann, wenn Ceq 20 wt% oder mehr beträgt. Ist der Erweichungsgrad (ΔHv) 8 oder weniger, so wurden die Risse am Schweißnahtgrund im wesentlichen verhindert, wenn die Prüflinge mit der Mehrfachbiegeprüfung nach Fig. 9 untersucht wurden.
Es wurde festgestellt, daß die durch das Begrenzen der Absolutmenge von Nb, V und Ti erzeugte Wirkung auf das Unterdrücken der Erweichung den folgenden Tatsachen zuzuschreiben ist. Diese Elemente festigen einzeln oder zusammen den Mutterwerkstoff, d. h. sie verstärken die Wirkung des geregelten Walzens. Somit vermindert das Begrenzen der Gesamtmenge dieser Elemente die Wirkung des geregelten Walzens auf den Mutterwerkstoff. Ein höheres Kohlenstoffäquivalent Ceq trägt ebenso zum Vermindern der Wirkung des geregelten Walzens bei, wodurch das Erweichen unterdrückt wird. Folglich vermindert sich der Erweichungsgrad, den die beim Umfangsschweißen eingetragene Hitze verursacht. Es wird eine gleichmäßigere Verformung erhalten und dadurch zu einer verbesserten Biegeduktilität beigetragen.
Um das Erweichen des hitzeexponierten Bereichs auf ein praktisch zulässiges Niveau zu senken, ist es nötig, daß der Gesamtgehalt (Nb + V + Ti) nicht größer als 0,040 wt% ist. Wenn die Größe des Kohlenstoffäquivalents Ceq unter 0,20 wt% liegt, kann es keine merkliche Wirkung auf das Unterdrücken der Erweichung im hitzeexponierten Bereich ausüben. Liegt andererseits der Wert von Ceq über 0,36 wt%, so tritt nicht nur eine Sättigung der Wirkung ein, sondern auch eine ernsthafte Verminderung der Festigkeit. Das Kohlenstoffäquivalent Ceq sollte daher nicht kleiner sein als 0,20 wt% und nicht größer als 0,36 wt%.
Gründe für das Begrenzen des Gehalts an anderen Komponenten werden im folgenden beschrieben.
Um eine gewünschte Festigkeit des Mutterwerkstoffs hervorzubringen, muß C in einer Menge nicht unter 0,03 wt% enthalten sein. Jeder 0,20 wt% übersteigende C-Gehalt erzeugt eine ansteigende Schweißrißempfindlichkeit, so daß der C-Gehalt auf den Bereich von 0,03 wt% bis 0,02 wt% festgelegt wird.
Si ist ein Element, das als Desoxidator wirkt und dem Mutterwerkstoff Festigkeit gibt. Um merkliche Wirkungen zu erzielen, sollte der Si-Gehalt nicht unter 0,05 wt% liegen. Ein Si-Gehalt über 0,50 wt% erzeugt jedoch eine unerwünschte Verminderung der Tieftemperaturfestigkeit und erhöht die Schweißrißempfindlichkeit. Der Si-Gehalt wird daher idealerweise auf den Bereich zwischen 0,05 wt% und 0,50 wt% festgelegt.
Mn ist ein Element, das dem Mutterwerkstoff Festigkeit gibt. Um merkliche Wirkungen zu erzielen, sollte der Mn-Gehalt bei 0,50 wt% oder mehr liegen. Ein Mn-Gehalt über 1,5 wt% erhöht jedoch in unerwünschter Weise die Schweißrißempfindlichkeit, wodurch sich die Biegeduktilität beim Verlegen der Leitungsröhre vermindert. Aus diesen Gründen wird der Mn-Gehalt idealerweise auf den Bereich von 0,05 wt% bis 1,5 wt% festgelegt.
Al ist ein stark desoxidierendes Element, die Wirkung ist aber nicht merklich, wenn der Gehalt unter 0,005 wt% liegt. Übersteigt andererseits der Al-Gehalt 0,060 wt%, so ist die desoxidierende Wirkung im wesentlichen gesättigt, und zusätzlich der Gesamtgehalt an nichtmetallischen Einschlüssen erhöht. Der Al-Gehalt wird daher idealerweise auf den Bereich von 0,005 wt% bis 0,060 wt% festgelegt.
Ni ist ein Element, das die Festigkeit und die HIC-Eigenschaft wirksam verbessert. Dieses Element verbessert auch die Festigkeit des Mutterwerkstoffs und des hitzeexponierten Bereichs merklich. Der Zusatz von Ni über 0,50 wt% hinaus erzeugt starken Zunder, wodurch die Oberflächenbeschaffenheit der Stahltafel beeinträchtigt wird. Der Ni-Gehalt wird daher idealerweise auf 0,50 wt% oder weniger festgelegt.
Cu bildet, besonders in einer Umgebung mit hohem pH- Wert, einen stabilen Film auf der Stahloberfläche, wodurch sich die Korrosionsfestigkeit und ebenso die Anti-HIC-Eigenschaft verbessert. Der Zusatz von Cu über 0,50 wt% hinaus vermindert die Heißbearbeitbarkeit, so daß der Cu-Gehalt auf nicht mehr als 0,50 wt% begrenzt ist.
Ca ist ein Element, das sulfidische Einschlüsse weichglüht und so sulfidische Einschlüsse daran hindert, einen Ausgangspunkt für HIC zu bilden, wodurch sich die HIC- Eigenschaften verbessern. Der Zusatz von Ca über 0,005 wt% hinaus erhöht jedoch den Gesamtgehalt an großen Einschlüssen, wodurch die Anti-HIC-Eigenschaft und die Anti-Wasserstoff-Quelleigenschaft beeinträchtigt wird. Der Ca-Gehalt liegt aus diesem Grund idealerweise bei 0,005 wt% oder weniger.
Cr verbessert die Korrosionsfestigkeit und verhindert das Eindringen von Wasserstoff in den Stahl, unterdrückt jedoch die Senkung der durch Ni-Zusatz verursachten Anti-SSC- Eigenschaft. Zusatz von Cr über 0,30 wt% hinaus bewirkt eine Festigkeitsminderung des Schweißteils, so daß der Cr-Gehalt idealerweise bei 0,30 wt% oder weniger liegt.
Mo und B werden beide zugesetzt, um den Mutterwerkstoff zu festigen. Der Zusatz von Mo über 0,30 wt% hinaus verursacht jedoch eine Sättigung der Wirkung und ist unwirtschaftlich, wogegen der Zusatz von B in Mengen über 0,002 wt% eine Festigkeitsminderung bewirkt. Daher werden der Mo- Gehalt und der B-Gehalt idealerweise auf 0,30 wt% oder weniger bzw. 0,002 wt% oder weniger festgelegt.
Pcm ist eine Maßzahl für die Schweißrißempfindlichkeit. Im beschriebenen Komponentensystem vergrößert sich die Schweißrißempfindlichkeit wesentlich, wenn Pcm den Wert 0,25 übersteigt, wodurch sich die Biegeduktilität des umfangsgeschweißten Teils vermindert. Daher sollte die Maßzahl Pcm idealerweise nicht größer als 0,25 sein.

Beispiel 1

Im folgenden wird ein Beispiel der Erfindung beschrieben.
Probestücke von Leitungsröhren mit 273,1 mm Außendurchmesser und 12,7 mm Dicke und Zusammensetzungen nach Tabelle 1 wurden angefertigt. Diese Probestücke wurden in 6 Durchgängen mit 6 Auflagen umfangsgeschweißt. Das Umfangsschweißen wurde als Lichtbogenschweißen mit Mantelelektrode unter den Bedingungen nach Tabelle 2 ausgeführt, wobei unterschiedliche Schweißelektroden für jedes Probestück verwendet wurden. 12,7 mm dicke, 25,4 mm breite und 230 mm lange Prüflinge (n = 100) wurden aus den geschweißten Probestücken so ausgeschnitten, daß sie entsprechend API 1104 die umfangsgeschweißten Bereiche enthielten. Die so erhaltenen Prüflinge wurden einem Mehrfachbiegetest unterzogen, wobei die Prüflinge bei einer Verformung von 5% zehnmal gebogen wurden. Die Bereiche der Prüflinge in der Umgebung des Schweißgebiets wurden auf Risse untersucht. Die Zugfestigkeit der Schweißelektrode nach Tabelle 2 wurde vor der Mehrfachbiegeprüfung in Übereinstimmung mit einem von JIS Z 3111 spezifizierten Verfahren bestimmt, das die Bedingungen für Zugfestigkeitsprüfungen an Schweißwerkstoffen festlegt, die von Schweißelektroden gebildet werden. Die Rißerzeugungsraten in der Mehrfachbiegeprüfung sind ebenfalls in Tabelle 2 dargestellt.
Wie Tabelle 2 zu entnehmen ist, wurden in den Probestücken, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren angefertigt wurden, nahezu keine Risse beobachtet. Dabei wurden die letzten Auflagen aus Schweißwerkstoffen gebildet, die um 5 kg/mm² oder mehr unter den Schweißwerkstoffen der vorhergehenden bzw. darunterliegenden Auflage lagen. Im Gegensatz dazu zeigten Vergleichsbeispiele große Rißerzeugungsraten. Man beachte besonders, daß in Beispiel 2, das bis auf die geänderte Festigkeit der letzten Auflage die gleiche Mutterwerkstoffzusammensetzung B wie das Vergleichsbeispiel 1 verwendet, die Rißerzeugungsrate etwa 1/77 der beim Vergleichsbeispiel 1 vorliegenden betrug. Erfindungsgemäß ist es somit möglich, die Biegeduktilität im Schweißbereich zu verbessern. Die Erfindung erzeugt daher eine bemerkenswerte Wirkung, wenn sie auf das Umfangsschweißen von elektrisch geschweißten Stahlröhren angewendet wird1 die eine fortlaufende, mit dem Haspelschiffverfahren auf dem Meeresgrund zu verlegende Leitungsröhre bilden.
In der Spezifikation bezeichnet der Begriff "Auflage" eine Auflage des Schweißwerkstoffs, die in einem oder mehreren Durchgängen gebildet wird, wogegen der Begriff "Durchgang" einen entlang des Schweißstoßes ausgeführten Ablauf des Schweißvorgangs bezeichnet, deutlich getrennt in Einzeldurchgang und Mehrfachdurchgang. Tabelle 1 Zusammensetzung Tabelle 2 Art des Umfangsschweißens und Ergebnisse der Biegeprüfung (%) Vergleichsbeispiele Erfindungsgemäße Beispiele Lichtbogenschweißen mit Mantelektrode Zellulose, Typ Schweißverfahren Schweißelektrode Letzte Auflage Darunterliegende Auflage Elektrodenspezification Zugfestigkeit (kg/md) Zugfestigkeitsunterschied ( 2 - 1 ) (kg/md) Rißerzeugungsrate Zusammensetzung Die Mutterwerkstoffe entsprechen der Spezifikation X56

Beispiel 2

Probestücke von Leitungsröhren mit 273,1 mm Außendurchmesser und 12,7 mm Dicke wurden dem als Lichtbogenschweißen mit Mantelelektrode ausgeführten Umfangsschweißen unter den Bedingungen nach Tabelle 3 unterworfen. 12,7 mm dicke, 25,4 mm breite und 230 mm lange Prüflinge wurden aus den geschweißten Probestücken so ausgeschnitten, daß sie entsprechend API 1104 die umfangsgeschweißten Bereiche enthielten. Die so erhaltenen Prüflinge wurden einem Mehrfachbiegetest unterzogen, wobei die Prüflinge bei einer Verformung von 5% zehnmal gebogen wurden. Die Bereiche der Prüflinge in der Umgebung des Schweißgebiets wurden auf Risse untersucht. Prüflinge mit den obigen Abmessungen wurden einem Zugversuch unterworfen; die Rißzustände wurden untersucht. Tabelle 4 zeigt die Ergebnisse der Biegeprüfung und des Zugversuchs.
Die Probestücke Nr. 7 bis Nr. 10 wurden so gefertigt, daß die Verstärkungshöhe der Schweißung, der Winkel am Schweißnahtgrund und der Krümmungsradius des Schweißnahtgrunds den erfindungsgemäß spezifizierten Bedingungen genugen. Wie Tabelle 4 zu entnehmen ist, zeigten diese Probestücke nahezu keine Risse. Die Vergleichsbeispiele Nr. 1 und Nr. 2, die eine zu große Verstärkungshöhe der Schweißung hatten, zeigten große Rißerzeugungsraten. Große Rißerzeugungsraten wurden auch an den Nahtgründen des Probestücks Nr. 3 beobachtet, bei dem alle Faktoren (Höhe, Nahtgrundwinkel und Nahtgrundkrümmungsradius) nicht in den von der Erfindung spezifizierten Bereich fielen. Probestück Nr. 4 hatte einen zu geringen Krümmungsradius des Nahtgrunds und Probestück Nr. 5 hatte einen Nahtgrundwinkel unterhalb des von der Erfindung spezifizierten Bereichs, wogegen die Erfindungsbedingungen bezüglich der Verstärkungshöhe der Schweißung und des Nahtgrundkrümmungsradius erfüllt wurden. Bei Probestück Nr. 6 war die Verstärkungshöhe der Schweißung kleiner als 0,8 mm. Bei diesem Probestück trat der Riß nicht im Mutterwerkstoff, sondern in einem anderen Teil auf. Im Gegensatz dazu zeigten die Probestücke Nr. 11 und Nr. 12 mit Höhen über 0,8 mm Risse im Mutterwerkstoff.
Es ist somit möglich, die Biegeduktilität im Schweißbereich zu verbessern, indem die Verstärkungshöhe der Schweißung, der Nahtgrundwinkel und der Nahtgrundkrümmungsradius so festgelegt werden, daß sie in die von der Erfindung spezifizierten Bereiche fallen. Die Erfindung erzeugt daher eine bemerkenswerte Wirkung, wenn sie beim Umfangsschweißen von elektrisch geschweißten Stahlröhren angewendet wird, die eine fortlaufende, mit dem Haspelschiffverfahren auf dem Meeresgrund zu verlegende Leitungsröhre bilden. Tabelle 3, Art des Umfangsschweißens Mutterwerkstoff Schweißverfahren Schweißelektrode Anzahl der Auflagen Lichtbogenschweißen mit Mantelelektrode Zellulose, Typ E7010G 6 Auflagen, 6 Durchgänge Tabelle 4 Nahtgrundkrümmungsradius (mm) Nahtgrundwinkel (º) Verstärkungshöhe (mm) Anzahl der Prüflinge Ergebnis des Zugversuchs (Brüche) Rißerzeugungsrate (%) Vergleichs-Beispiele Erfindungsgemäße Beispiele Mittelwert (M) Bereich (R) 5% Brüche außerhalb des Mutterw. Bruch im Mutterwerkstoff

Beispiel 3

Elektrisch geschweißte Stahlröhren mit einem Außendurchmesser von 273,1 mm und einer Dicke von 12,7 mm wurden aus den Zusammensetzungen nach Tabelle 5 hergestellt. Diese Probestücke wurden in 6 Durchgängen mit 6 Auflagen umfangsgeschweißt. Das Umfangsschweißen wurde als Lichtbogenschweißen mit Mantelelektrode ausgeführt, wobei Zellulose-Schweißelektroden verwendet wurden. Wie bei Beispiel 1 wurden die Probestücke des Beispiels 3 mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt, wobei die Schweißelektrode so geändert wurde, daß eine Zellulose-Schweißelektrode des Typs E 7010 (Zugfestigkeit 55,2 kg/mm²) zum Bilden der darunterliegenden bzw. vorhergehenden Schweißauflagen benutzt wurde, wogegen eine Zellulose-Schweißelektrode des Typs E 6010 (Zugfestigkeit 50,2 kg/mm²) zum Bilden der letzten Auflage benutzt wurde. Das Umfangsschweißen wurde so ausgeführt, daß die gleichen geometrischen Faktoren der Schweißverstärkung wie in Beispiel 2 bereitgestellt werden, d. h. eine Höhe H von 1,11 mm, einen Nahtgrundwinkel α von 132º und einen Nahtgrundkrümmungsradius r von 4,6 mm. Um den Rißerzeugungszustand zu bestimmen, wurden Prüflinge mit den gleichen Abmessungen wie bei Beispiel 1 herausgeschnitten und 10 Zyklen der Mehrfachbiegeprüfung unter gleichen Bedingungen wie bei Beispiel 1 ausgesetzt; Tabelle 6 zeigt das Ergebnis.
Die in Tabelle 5 dargestellten Probestücke Nr. 8 bis Nr. 16 wurden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt und zeigten fast keine Risse. Als vergleichsbeispiele wurden die Probestücke Nr. 1 bis Nr. 7 hergestellt, wobei der gleiche, mit der Zugfestigkeit des Mutterwerkstoffs übereinstimmende Schweißwerkstoff für die letzte Schweißauflage und für die vorhergehenden bzw. darunterliegenden Auflagen verwendet wurde. Diese Probestücke Nr. 1 bis Nr. 7 zeigten eine große Rißerzeugungsrate, zum Teil aufgrund der Tatsache, daß die letzte Auflage aus dem gleichen Schweißwerkstoff gebildet wurde wie die vorhergehenden bzw. darunterliegenden Auflagen, und zum Teil aus Gründen, die die Zusammensetzung betreffen, siehe unten. Da der C-Gehalt und die Schweißrißempfindlichkeit Pcm die Obergrenzen der jeweiligen, in der Erfindung spezifizierten Bereiche überschritten, zeigte insbesondere das Probestück Nr. 1 eine große Rißerzeugungsrate. Im Probestück Nr. 2 liegt die Schweißrißempfindlichkeit Pcm nur bei 0,099. Trotzdem erhält man die hohe Rißerzeugungsrate von 34%, da der Wert des Kohlenstoffäquivalents Ceq unterhalb des in der Erfindung spezifizierten Bereichs liegt, wodurch das Entstehen einer erweichten Zone im hitzeexponierten Gebiet möglich wird. Bei den Probestücken Nr. 3 und Nr. 4 wurden hohe Rißerzeugungsraten beobachtet, da das Kohlenstoffäquivalent Ceq und die Schweißrißempfindlichkeit Pcm die jeweiligen Obergrenzen überschreiten. Bei den Probestücken Nr. 5 bis Nr. 7 wurde eine große Rißerzeugungsrate beobachtet, obwohl die Bedingungen bezüglich der Schweißrißempfindlichkeit Pcm und des Kohlenstoffäquivalents Ceq eingehalten wurden, weil der Gesamtgehalt (Nb + V + Ti) die Obergrenze des in der Erfindung spezifizierten Bereichs überschreitet.
Die verhütende Wirkung auf Nahtgrundrisse, den die Mutwerkstoffzusammensetzung der Erfindung allein erzeugt, wurde durch Bezugnahme untersucht.
Umfangsschweißen in 6 Durchgängen mit 6 Auflagen wurde mit einer Zellulose-Schweißelektrode vom Typ E 7010 A1 an elektrisch geschweißten Stahlröhren (Außendurchmesser 273,1 mm, Dicke 12,7 mm) mit Zusammensetzungen nach Tabelle 7 ausgeführt. Prüflinge wurden wie beim Beispiel 1 erhalten und zum Untersuchen des Rißerzeugungszustands im Bereich um das Schweißteil der gleichen Biegeprüfung wie in Beispiel 1 unterworfen; die Ergebnisse zeigt Tabelle 8. Die Probestücke Nr. 4 bis Nr. 6 in Tabelle 8 enthielten Mutterwerkstoff zusammensetzungen, die den spezifizierten Bereichen der Erfindung entsprechen. Das Umfangsschweißen wurde jedoch unter den gleichen Bedingungen sowohl für die Vergleichsbeispiele in den Probestücken Nr. 1, Nr. 2 und Nr. 3 nach Tabelle 8 als auch für die Probestücke Nr. 4, Nr. 5 und Nr. 6 ausgeführt, wobei die Mutterwerkstoffzusammensetzungen der Erfindung verwendet wurden. Es ist erkennbar, daß die Probestücke Nr. 4, Nr. 5 und Nr. 6 durch den Einsatz der erfindungsgemäß spezifizierten Mutterwerkstoffzusammensetzungen verglichen mit den Probestücken Nr. 1, Nr. 2 und Nr. 3 sehr viel geringere Rißerzeugungsraten zeigen, obwohl die Rißerzeugungsraten, die die Probestücke Nr. 4, Nr. 5 und Nr. 6 zeigen, geringer sind als die der erfindungsgemäßen Probestücke nach Beispiel 3. Tabelle 5 Chemische Zusammensetzung (wt%) Vergleichs-Beispiel Erfindungsgemäße Beispiele Tabelle 6 Rißerzeugungsrate (%) Vergleichs-Beispiel Erfindungsgemäße Beispiele Tabelle 7 Chemische Zusammensetzung (wt%) Vergleichs-Beispiel Erfindungsgemäße Beispiele Tabelle 8 Rißerzeugungsrate (%) Vergleichs-Beispiel Erfindungsgemäße Beispiele

Claims

1. Verfahren zum Ausführen des Umfangsschweißens an elektrisch geschweißten Stahlröhren zum Bilden einer fortlaufenden Leitungsröhre, die an das Verlegen mit dem Haspelschiffverfahren angepaßt ist, wobei das Verfahren umfaßt

den Gebrauch eines Schweißwerkstoffs, geeignet zum Bilden der letzten Schweißauflage, mit einer Zugfestigkeit, die um 5 kg/mm² oder mehr unter der des Schweißwerkstoffs liegt, der zum Bilden der Schweißauflagen unterhalb der letzten Auflage benutzt wurde, und die Schweißverstärkung so gebildet ist, daß sie die folgenden Bedingungen erfüllt:

2 mm ≤ Krümmungsradius am Schweißnahtgrund,

120º ≤ Nahtgrundwinkel,

0,8 mm ≤ Verstärkungshöhe der Schweißung ≤ 1,8 mm.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Mutterwerkstoff der elektrisch geschweißten Röhre die Zusammensetzung hat:

C: 0,03 bis 0,20 wt%,

Mn: 0,50 bis 1,5 wt%,

Si: 0,05 bis 0,50 wt%,

Al: 0,005 bis 0,060 wt%

Nb, V und Ti insgesamt: nicht größer als 0,040 wt%,

und wahlweise ein oder mehrere Elemente, ausgewählt aus der Gruppe mit:

Ni: nicht mehr als 0,50 wt%,

Cu: nicht mehr als 0,50 wt%,

Ca: nicht mehr als 0,005 wt%,

Cr: nicht mehr als 0,3 wt%,

Mo: nicht mehr als 0,30 wt%,

B: nicht mehr als 0,002 wt%,

der Rest aus Eisen und nebensächlichen Verunreinigungen besteht,

und wobei das Kohlenstoffäquivalent Ceq und die Schweißrißempfindlichkeit Pcm, die jeweils durch die unten dargestellten Formeln festgelegt sind, die folgenden Bedingungen erfüllen:

0 20 ≤ Ceq ≤ 0,36,

Pcm ≤ 0,25,

Ceq = C + Mn/6 + Cu/15 + Ni/15 + Cr/5 + Mo/5 + V/5,

Pcm = C + Si/30 + Mn/20 + Cu/20 + Ni/60 + Cr/20 + Mo/15 + V/10 + 5B .

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Mutterwerkstoff zudem einen, zwei oder mehrere Stoffe enthält, ausgewählt aus der Gruppe mit

Ni: nicht mehr als 0,50 wt%,

Cu: nicht mehr als 0,50 wt%,

Ca: nicht mehr als 0,005 wt%,

Cr: nicht mehr als 0,3 wt%.

4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Mutterwerkstoff ferner einen oder beide Stoffe enthält, ausgewählt aus der Gruppe mit

Mo: nicht mehr als 0,30 wt%,

B: nicht mehr als 0,002 wt%.

5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Mutterwerkstoff zudem einen, zwei oder mehrere Stoffe enthält, ausgewählt aus der Gruppe mit

Ni: nicht mehr als 0,50 wt%,

Cu: nicht mehr als 0,50 wt%,

Ca: nicht mehr als 0,005 wt%,

Cr: nicht mehr als 0,3 wt%.

6. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Mutterwerkstoff ferner einen oder beide Stoffe enthält, ausgewählt aus der Gruppe mit

Mo: nicht mehr als 0,30 wt%,

B: nicht mehr als 0,002 wt%.