NO318671B1

NO318671B1 - Sveisemetode for tilvirkning av ultrasterke sveisinger og sveisesom som har meget god kryogenisk temperaturfrakturseighet

Info

Publication number: NO318671B1
Application number: NO19996355A
Authority: NO
Inventors: Douglas P Fairchild
Original assignee: Exxon Production Research Co
Priority date: 1997-06-20
Filing date: 1999-12-20
Publication date: 2005-04-25
Also published as: CN1261299A; ATA907498A; CA2292737C; AU733606B2; DZ2532A1; GB2341130B; TW387832B; CZ295944B6; CH693769A5; ES2167196B1; EP1017531B1; US6114656A; WO1998058758A1; PL337532A1; JP3964467B2; DE19882488T1; NO996355D0; DK176042B1; KR20010014026A; MY118794A

Description

Oppfinnelsens felt

Foreliggende oppfinnelse vedrører fremgangsmåter for tilvirkning av ultrasterke sveisinger med sveisemetaller som har meget god frakturseighet ved kryogene temperaturer. Nærmere bestemt vedrører foreliggende oppfinnelse fremgangsmåter for tilvirkning av ultrasterke sveisinger med sveisemetaller som har meget god frakturseighet ved kryogene temperaturer på ultrasterkt, lavlegert stål.

Oppfinnelsens bakgrunn

Forskjellige begreper defineres i den følgende beskrivelse. For enkelhets skyld er en oversikt over disse gitt i en ordliste som står rett før kravene.

Det er ofte et behov for å lagre og transportere trykksatte, flyktige fluider ved kryogene temperaturer, dvs. ved temperaturer lavere enn ca. -40 °C (-40 °F) . Det er for eksempel et behov for beholdere for lagring og transport av trykksatt, flytende naturgass (PLNG) ved trykk i det brede området fra ca. 1035 kPa (150 psia) til ca. 7590 kPa (1100 psia) og ved temperaturer over ca. -123 °C (-190 °F) . Det er også et behov for beholdere for sikker og økonomisk lagring og transport av andre trykksatte fluider, så som me-tan, etan og propan, ved kryogene temperaturer. For at slike beholdere skal konstrueres av sveiset stål, må stålet og sveisingene (se ordlisten) ha tilstrekkelig styrke til å motstå fluidtrykket og tilstrekkelig seighet til å forhindre frakturinitiering, dvs. svikt, under drift.

Som fagmannen vet kan "Charpy V-notch"-testen (heretter kalt "Charpy-testen") brukes for frakturseighetsbestemmelse og frakturkontroll i utformingen av lagringsbeholdere for transport av trykksatte fluider ved kryogene temperaturer, så som PLNG, spesielt ved bruk av duktil-til-sprø-overgangstemperaturen (DBTT). DBTT'en viser to frakturområ-der i strukturelt stål. Ved temperaturer under DBTT har svikt i Charpy-testen en tendens til å skje som følge av lavenergisk oppspaltningssvikt (sprøhet), mens ved temperaturer over DBTT har svikt i Charpy-testen en tendens til å skje som følge av høyenergisk duktilfraktur. Lagrings- og transportbeholdere som er konstruert av sveiset stål for ovennevnte kryogentemperaturapplikasjoner og for andre lastbærende applikasjoner ved kryogene temperaturer, må ha DBTT'er - Bom bestemt av Charpy-testen - godt under konst-ruksjonens driftstemperatur for å hindre spaltningsbrudd. Avhengig av utformingen, driftsbetingelsene og/eller krav fra gjeldende klassifiseringsorgan kan den påkrevde DBTT-temperaturmargin {dvs. hvor langt DBTT'en må være under den tiltenkte drif tstemperatur) være fra 5 °C til 30 °C (9 "F til 54 °F) under driftstemperaturen.

Nikkelholdige ståltyper som konvensjonelt brukes for konst-ruksjons applikasjoner ved kryogene temperaturer, for eksempel stål med et nikkelinnhold over ca. 3 vekt%, har lave DBTT'er, men har også relativt lav strekkfasthet. Kommersi-elt tilgjengelig stål med 3,5 vekt% Ni, 5,5 vekt% Ni og 9 vekt% Ni har typisk DBTT'er på henholdsvis -100 °C (-150 °C) , -155 °C (-250 °C) og -175 °C (-280 °C) og en strekkfasthet på opptil henholdsvis 485 MPa (70 ksi), 620 MPa (90 ksi) og 830 MPa (120 ksi). For å oppnå disse kombinasjoner av styrke og seighet, gjennomgår stålet ofte en kostbar behandling, for eksempel dobbel utgløding. I tilfellet av applikasjoner ved kryogene temperaturer bruker industrien i dag disse handelstilgjengelige nikkelholdige ståltyper i lastbærende applikasjoner ved kryogene temperaturer på grunn av deres gode seighet ved lave temperaturer, men må konstruere seg rundt problemene som er relatert til den relativt lave strekkfasthet. Konstruksjonene krever i hoved-sak overdimensjonering med hensyn til lastbærende applikasjoner ved kryogene temperaturer. Bruken av disse nikkelholdige ståltyper i lastbærende applikasjoner ved kryogene temperaturer har en tendens til å bli kostbare som følge av høye stålkostnader kombinert med overdimensjonering. Kjente handelstilgjengelige lagringsbeholdere for transport av flytende naturgass ved -162 °C (-260 °C) og atmosfærisk trykk (LNG) konstrueres typisk av ovennevnte, handelstilgjengelige, nikkelholdige ståltype, austenittisk herdet stål eller aluminium. I LNG-applikasjoner vil styrke- og seighetskravene for slike materialer og sveisinger som for-binder disse materialer, være vidt forskjellige fra de krav som finnes for PLNG-tilfellet. Ved en diskusjon om sveising av stål med 2,25 vekt% til 9 vekt% Ni for kryogene applikasjoner, ramser G.E. Linnert i "Welding Metallurgy", Ameri-can Welding Society, 3. utgave, 2. bind, 1967, s. 550-570, for eksempel opp Charpy-seighetskravene (se ordlisten) for slike sveisinger som strekker seg fra ca. 20 J til 60 J, målt ved driftstemperaturen. 1995 utgaven av "Det Norske Veritas (DNV) Rules For Classification og Ships" spesifise-rer også at materialer som brukes i nybygde skip for flytende gass må imøtekomme visse minimumskrav for Charpy - seighet. Nærmere bestemt fastslår DNV-reglene at platene og sveisingene som brukes for trykkbeholdere med konstruk-sjons temperaturer som strekker seg fra -60 °C til -165 °C må ha en Charpy-seighet på minst 27 J ved prøvetemperaturer som strekker seg fra 5 °C til 30 °C (9 °F til 54 °F) under konstruksjonstemperaturen. Kravene som ramses opp av Linnert og DNV-reglene kan ikke anvendes direkte i forbindelse med konstruksjonen av beholdere for transport av PLNG (eller andre trykksatte, kryogene fluider), da PLNG-beholdertrykket er betydelig høyere enn ved konvensjonelle metoder for transport av LNG, som vanligvis skjer ved atmosfærisk trykk. For beholdere for lagring og transport av PLNG er det et behov for høyere seighetskrav, og dermed et behov for sveisinger med bedre seighetsegenskaper enn de som brukes i dag for konstruksjon av LNG-lagringsbeholdere.

Grunnmetallet

Lagringsbeholdere for trykksatte fluider ved kryogene temperaturer, så som PLNG, konstrueres fortrinnsvis av diskre-te plater dannet av ultrasterk, lavlegert stål. Tre samtidig svevende provisoriske US-patentsøknader angir forskjellige sveisbare, ultrasterke, lavlegerte ståltyper med utmerket seighet ved kryogene temperaturer for bruk ved konstruksjon av lagringsbeholdere for transport av PLNG og andre trykksatte fluider ved kryogene temperaturer. Ståltypene er beskrevet i de samtidig svevende US-patentsøknader, med tittelen "Ultra-High Strength Steels With Excellent Cryogenic Temperature Toughness", med prioritetsdato den 19. desember 1997 og med amerikansk søknadsnummer 60/068194; med tittelen "Ultra-High Strenght Ausaged Steels With Excellent Cryogenic Temperature Toughness", med prioritetsdato den 19. desember 1997 og med amerikansk søknads-nummer 60/068252; " Ultra-High Strength Dual Phase Steels With Excellent Cryogenic Temperature Toughness", med prioritetsdato den 19. desember 1997 og med amerikansk søknads-nummer 60/068816. Disse ståltyper er spesielt egnet for mange applikasjoner ved kryogene temperaturer, innbefattet transport av PLNG, idet ståltypene har følgende særpreg for stålplatetykkelser på fortrinnsvis ca. 2,5 cm (1 tomme) eller mer: (i) DBTT lavere enn ca. -73 °C (-100 °P) , fortrinnsvis lavere enn ca. -107 °C (-160 °F) , i grunnstålet og i den sveisevarmepåvirkede sone, (ii) strekkfasthet over 830 MPa (120 ksi), fortrinnsvis over ca. 860 MPa (125 ksi), og mer foretrukket over 900 MPa (130 ksi), (iii) overlegen sveisbarhet, (iv) hovedsakelig ensartet mikrostruktur og egenskaper gjennom hele tykkelsen, og (v) forbedret seighet i forhold til vanlige, handelstilgjengelige, ultrasterke lavlegerte ståltyper. Ståltypene beskrevet i ovennevnte samtidig svevende provisoriske US-patentsøknader har en strekkfasthet over ca. 930 MPa (135 ksi), over ca. 965 MPa (140 ksi), eller over ca. 1000 MPa (145 ksi). Andre egnede ståltyper er beskrevet i en europeisk patentsøknad som ble publisert 5. februar, 1997, med det internasjonale publika-sjonsnummer WO 96/23909 (8.8.1996 Gazette 1996/36) (slike ståltyper har fortrinnsvis et kopperinnhold på 0,1 vekt% til 1,2 vekt%) og i en samtidig svevende provisorisk US-patentsøknad med tittelen " Ultra-High Strength, Weldable Steels With Excellent Ultra-Low Temperature Toughness", med prioritetsdato den 28. juli, 1997, og med amerikansk søk-nadsnummer 60/053915.

Sveising

Ovennevnte ståltyper kan forbindes med hverandre slik at de danner lagringsbeholdere for trykksatte fluider ved kryogene temperaturer, så som PLNG, ved hjelp av en sveisemetode som er egnet for å tilveiebringe en sveising med tilstrekkelig styrke og frakturseighet for den tiltenkte applika-sjon. En slik sveisemetode omfatter fortrinnsvis en egnet sveisebehandling, for eksempel, men uten å være begrensende, gassmetallbuesveising ("GMAW"), tungsten-inertgass-sveising ("TIG-sveising") eller neddykket buesveising

{"SAW"); en egnet konsumerbar sveistråd; en egnet konsumerbar sveisegass (dersom påkrevd); en egnet sveisefluks (dersom påkrevd); og egnede sveiseprosedyrer, for eksempel, men uten å være begrensende, foroppvarmingstemperaturer og

sveisevarmetilførsel. En sveising er en sveiset forbindelse omfattende: (i) sveisemetallet, (ii) den varmepåvirkede sone ("HAZ"), og (iii) grunnmetallet i "nærheten" av HAZ'en. Sveisemetallet består av den konsumerbare sveisetråd (og fluks, dersom aktuelt) som avsettes og fortynnes av det parti av grunnmetallplaten som smelter under utøvel-sen av sveisebehandlingen. HAZ'en består av den del av grunnmetallet som ikke smelter under sveisingen, men hvis mikrostruktur og mekaniske egenskaper endres av varmen fra sveisebehandlingen. Den del av grunnmetallet som regnes å være i "nærheten" av HAZ'en, og dermed en del av sveisingen, varierer avhengig av faktorer som er kjent for fagmannen, for eksempel uten å være begrensende, bredden av sveisingen, dimensjonene av grunnmatallplaten som sveises og avstandene mellom sveisingene.

Sveisingsegenskaper som ønskes av PLNG- applikasioner

For å konstruere lagringsbeholdere for PLNG og andre trykksatte fluider ved kryogene temperaturer, er det ønskelig å anvende sveisemetoder, innbefattet en konsumerbar sveisetråd, en konsumerbar sveisegass, en sveisemetode og sveiseprosedyrer som tilveiebringer sveisinger ifølge kjente frakturmekaniske prinsipper og med en strekkfasthet og seighet som er egnet for den kryogene anvendelse. For konstruksjon av lagringsbeholdere for PLNG, er det nærmere bestemt ønskelig å anvende en sveisemetode som tilveiebringer sveisinger ifølge kjente frakturmekaniske prinsipper, og med en strekkfasthet som er over ca. 900 MPa (130 ksi) og en frakturseighet som er egnet for PLNG-applikasjoner. Strekkfastheten av slike sveisinger er fortrinnsvis over ca. 930 MPa (140 ksi) og mer foretrukket over ca. 1000 MPa (145 ksi). Dagens handeletilgjengelige sveisemetoder som anvender handelstilgjengelige, konsumerbare sveisetråder, er ikke egnet for å sveise ovennevnte sterke lavlegerte ståltyper og for å tilveiebringe sveisinger med de ønskede egenskaper for handelstilgjengelige, kryogene, tykksatte applikasjoner.

Det primære formål med foreliggende oppfinnelse er derfor å forbedre den kjente sveiseteknologi slik at den kan anvendes for ultrasterkt, lavlegert stål og dermed å tilveiebringe en sveisemetode som danner sveisinger med en strekkfasthet over ca. 900 MPa (130 ksi) og en frakturseighet egnet for de tiltenkte kryogene applikasjoner ifølge kjente frakturmekaniske prinsipper.

Sammenfatning av oppfinnelsen

En sveisemetode (innbefattet en konsumerbar sveisetråd, en sveisebehandlingstype og en samling av bestemte sveiseparametre og utøvelser) er tilveiebrakt for kryogene applikasjoner som kan brukes til å forbinde ultrasterke lavlegerte ståltyper med utmerket frakturseighet ved kryogene temperaturer. Sveisemetoden ifølge denne oppfinnelse tilveiebringer en mikrostruktur med et sett med mekaniske egenskaper

som er egnet for de strenge krav som finnes i forbindelse med applikasjoner med trykksatte fluider ved kryogene tem-

peraturer, så som PLNG-applikasjoner. Sveisemetoden tilveiebringer et sveisemetall som domineres av en meget finkornet, romsentrert ("BCC") krystallstruktur. Sveisemetoden tilveiebringer også et sveisemetall som har få urenheter, og dermed et lavt innhold av ikke-metaller, og som i tillegg danner individuelle inklusjoner som har liten størrel-se. Den fundamentale virkning av fine kornstørrelser på styrke og seighet er velkjent for fagmannen. Teknikker for å oppnå slike egenskaper i sveisemetaller som er egnede for PLNG-applikasjoner er ikke velkjente. Den resulterende sveising ved bruk av sveisemetoden ifølge denne oppfinnelse har ifølge kjente frakturmekaniske prinsipper en strekkfasthet som er over ca. 900 MPa (130 ksi) og en seighet som er tilstrekkelig for PLNG-applikasjoner.

Kort omtale av tegningene

Fordelene med foreliggende oppfinnelse vil forstås bedre under henvisning til følgende detaljerte beskrivelse og de vedføyde tegninger, der

fig. IA viser en plott av kritisk defektdybde, for en gitt defektlengde, som en funksjon av CTOD-frakturseigheten og egenspenningen, og

fig. IB viser geometrien (lengden og dybden) av en defekt.

Mens oppfinnelsen beskrives med hensyn til sine foretrukne utførelser, vil det forstås at oppfinnelsen ikke er begrenset til disse. Tvert imot er oppfinnelsen ment å dekke alle alternative, modifiserte og ekvivalente løsninger som kan dekkes av oppfinnelsens ramme som definert i de vedføyde krav.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Foreliggende oppfinnelse vedrører en sveisemetode for bruk til å forbinde ultrasterkt, lavlegert stål, idet de resulterende sveisinger er ultrasterke og har utmerket seighet ved kryogene temperaturer. Disse ønskede egenskaper tilveiebringes først og fremst ved to aspekter som vedrører sveisemetallet på mikronivå. Det første trekk er en meget finkornet, romsentrert (BCC) krystallstruktur, og det andre trekk er et lavt innhold av ikke-metaller der de individuelle inklusjoner har liten størrelse. Sveisemetoden innbe-fatter en konsumerbar sveisetråd, en sveisebehandlingstype og et utvalg av bestemte sveiseparametre og utøvelser. De foretrukne sveisebehandlinger for sveisemetoden ifølge denne oppfinnelse omfatter en gassskjermet behandling, så som gassmetallbuesveising (GMAW), tungsten-inertgass-sveising (TXG), plasmabuesveising (PAW) eller tilsvarende behandlinger. Foretrukne sveiseparametre og sveiseutøvelser, så som varmetilføring og sammensetning av skjermgassen, er ytterligere beskrevet her.

Kjemisk sammensetning av sveisemetaller

1 en utførelse omfatter sveisemetallet ifølge foreliggende oppfinnelse jern og legerende grunnstoffer i mengdene som er angitt i tabell I samt nedenfor i beskrivelsen.

Virkningen av en fin kornstørrelse

Den fine kornstørrelse i mikrostrukturen av et sveisemetall ifølge denne oppfinnelse øker styrken av sveisingen ved at gitterdefekter blokkeres. Denne fine kornstørrelse øker spaltningsseigheten ved å korte ned lengden av gitterde-fektopphopninger, noe som reduserer den maksimalt mulige spenningsintensitet ved hodet av enhver enkelt opphopning. Dette minsker risikoen for initiering av mikrosprekker. Den lavere opphopningsintensitet forbedrer også duktilfrakturseigheten ved å redusere lokale mikrospenninger, noe som dermed reduserer risikoen for mikroporeinitiering. I tillegg øker den fine kornstørrelse den globale seighet ved å tilveiebinge "blokkeringer" for sprekkfremskyndinger. (Se ordlisten for definisjoner av gitterdefektblokkering, spaltningsseighet, gitterdefektopphopning, mikrosprekker, mikrospenninger og porer.)

Mikrostruktur og kornstørrelse

Den finkornede BBC-struktur domineres av autoutglødet gitter-martensitt, dvs. at den omfatter minst ca. 50 volum%, mer foretrukket minst ca. 70 volum% og enda mer foretrukket minst ca. 90 volum% gitter-martensitt. Betydelige mengder av lavere bainitt kan imidlertid også være tilstede, for eksempel opptil ca. 49 volum%. Mindre bestanddeler, så som acikulær ferritt, polygonal ferritt og høyere bainitt (eller andre degenererte former av bainitt), kan også være tilstede i mindre mengder, men disse danner fortrinnsvis ikke den dominante morfologi. Den ønskede martensitt/bainitt-mikrostruktur oppnås ved å avvende den egnede sveisemetallkjemi og en egnet styring av sveisemetallkjøle-hastigheten. Flere eksempler som nevner kjemiske sammensetninger er tilveiebrakt nedenfor. Sveising ved tilførsel av varme anvendes slik at sveisemetallet avkjøles raskere enn den ville ha gjort ved konvensjonelle metoder der varmetil-førselen typisk er større. Varmetilførsel defineres som sveisespenningen multiplisert med sveisestrømmen delt på sveiseforflytningshastigheten, dvs. bueenergien. Sveisingen med lav varmetilførsel som anvendes i denne oppfinnelses sveisemetode har bueenergier som fortrinnsvis strekker seg innenfor området fra ca. 0,3 kJ/mm til ca. 2,5 kj/mm (7,6 kJ/tomme til 63,5 kJ/tomme), men mer foretrukket innenfor området fra ca. 0,5 kJ/mm til ca. 1,5 kJ/mm (12,7 kJ/tomme til 38 kJ/tomme). Mange forskjellige nivåer av "kornstør-relse" kan beskrive den ønskede mikrostruktur, idet denne sveiseteknikk med lav varmetilførsel er ment å redusere størrelsen av hver enhet. Sveising med lav varmetilførsel fremmer dannelsen av en liten søyleformet kornstørrelse, en liten foregående austenittkornstørrelse, en liten martensitt/bainitt-pakkestørrelse og en smal martensitt- og/eller bainittgitterbredde. Som brukt her under henvisning til struktur, betyr "finkormet" at den søyleformede kornstør-relse (bredde) fortrinnsvis er mindre enn ca. 150 mikron og mer foretrukket mindre enn ca. 50 mikron, at den foregående austenittkornstørrelse fortrinnsvis er mindre enn ca. 50 mikron, mer foretrukket mindre enn ca. 35 mikron og enda mer foretrukket mindre enn ca. 20 mikron, og at martensitt/bainittpakke-størrelsen fortrinnsvis er mindre enn ca. 20 mikron, mer foretrukket mindre enn ca. 15 mikron og enda mer foretrukket mindre enn 10 mikron. "Kornstørrelse" som brukt her betyr kornstørrelse som bestemt ved linjeavskjæ-ringsmetoden ("line intercept method"), som er kjent for fagmannen.

Virkningen av et lav inklusjonsinnhold

Det lave inklusjonsinnhold har en tendens til å øke spaltningsseigheten ved å eliminere potensielle spaltninginitie-ringspunkter og/eller redusere antallet mikrospenningkon-sentrasjonspunkter. Det lave inklusjonsinnhold har en tendens til å øke duktilfrakturseigheten ved å redusere antallet mikroporeinitieringspunkter.

Sveisinger som tilveiebringes ifølge denne oppfinnelse har fortrinnsvis et lavt inklusjonsinnhold, men er ikke in-klusjonsfrie. Inklusjoner kan i betydelig grad bidra til å oppnå optimale sveisemetallegenskaper. For det første vir-ker de som deoksidanter i bassenget med smeltet sveisemetall. Et lavt oksygeninnhold i skjermgassen er foretrukket for å tilveiebringe sveisinger ifølge denne oppfinnelse, idet behovet for deoksidering dermed reduseres. Imidlertid foretrekkes noe deoksideringspotensial i bassenget med smeltet sveisemetall. For det andre kan inklusjoner være nyttig for å styre veksten av søyleformede og foregående austenittkorn ved å låse korngrensene. Det å begrense korn-veksten ved forhøyede temperaturer fremmer en liten korn-størrelse ved romtemperatur. Da den lave varmetilførsel ved sveisingen ifølge denne oppfinnelse bidrar til å begrense kornstørrelsen, kan imidlertid inklusjonsinnholdet reduseres til et nivå som forbedrer seigheten, men likevel tilveiebringer en brukbar korngrenselåseeffekt.

Sveisinger som tilveiebringes ifølge denne oppfinnelse opp-når som nevnte ovenfor høyere styrke. I tilfellet av sveisemetaller med mindre styrke, er det ofte et konstruksjons-trekk å danne en betydelig volumfraksjon av Ti-baserte inklusjoner med den hensikt å danne kjerner av acikulær ferritt. For slike lavstyrkesveisinger er acikulær ferritt den foretrukne mikrostruktur på grunn av dens gode styrke- og seighetsegenskaper. For foreliggende oppfinnelse, der man er interessert større styrker, er det imidlertid et poeng å unngå en stor volumfraksjon av inklusjoner som danner kjerner av acikulær ferritt. Det er i stedet foretrukket å danne en mikrostruktur som domineres av gittermartensitt.

Ønsket inklusjonsstørrelse/ innhold

Det foretrukne lave inklusjonsinnhold i sveisinger ifølge foreliggende oppfinnelse fremmes ved valget og tilførselen av en passende skjermgass, ved å opprettholde en god svei-ser enhet og ved å anvende en konsumerbar sveisetråd med lave mengder av svovel, fosfor, oksygen og silisium. Den spesifikke kjemiske sammensetning av den konsumerbare sveisetråd er utformet for å gi sveisemetallet den ønskede kjemiske sammensetning, som i sin tur velges på grunnlag av de ønskede mekaniske egenskaper. De ønskede mekaniske egenskaper avhenger av den bestemte beholderdesign, idet denne oppfinnelse dekker sveisemetaller med en rekke kjemiske sammensetninger som er i stand til dekke en rekke utfor-minger. Ved å bruke sveisemetoden ifølge denne oppfinnelse vil størstedelen av sveisemetallet være minimalt uttynnet med grunnmetallet og dermed vil den kjemiske sammensetning av den konsumerbare sveisetråd være tilnærmet den samme som den kjemiske sammensetning av sveisemetallet som beskrives her. Ifølge denne oppfinnelse er det forventet at uttynningen er mindre enn ca. 15 %, men ofte mindre enn ca. 5 %. I områdene nært midten av sveisemetallet er det forventet at uttynningen er mindre enn ca. 5 %. Ved å bruke en velkjent utregningsmetode for reversibel uttynning ("reverse dilution calculation method"), vil fagmannen være i stand til å regne ut den kjemiske sammensetning av den konsumerbare sveisetråd som brukes ifølge foreliggende oppfinnelse for å oppnå den ønskede kjemiske sammensetning av sveisemetallet. Skjermgassen inneholder fortrinnsvis lite C02 og/eller 02. Fortrinnsvis omfatter skjermgassen under ca.

10 volum%, mer foretrukket under ca. 5 volum% og enda mer foretrukket under ca. 2 volum% COa og/eller 02. Hovedkompo-nenten i skjermgassen er fortrinnsvis argon, idet skjermgassen fortrinnsvis inneholder ca. 80 volum% eller mer argon, og mer foretrukket mer enn ca. 90 volum%. Helium kan

tilsettes skjermgassen i mengder opptil ca. 12 % for å forbedre bueoperasjonskarakteristikkene eller sveisestrengspe-netreringen og sveisestrengsprofilen. Dersom det er nødven-dig for en bestemt lagringsbeholderutforming, kan urenheter fra skjermgassen som har en tendens til å føre til inklu-sjonsdannelse av ikke-metaller i sveisemetallet, noe som er kjent for fagmannen, reduseres ytterligere ved å tilføre gassen gjennom et naochemfilter. Denne innretning er kjent for fagmannen innenfor presisjonsveising ved TIG-metoden. For å fremme et lavt inklusjonsinnhold i sveisemetallet har den konsumerbare sveisetråd og grunnmetallet et lavt inn-

hold av oksygen, svovel og fosfor. Ovennevnte sveisemetode-trekk ifølge denne oppfinnelse tilveiebringer et sveisemetall som fortrinnsvis inneholder under ca. 150 ppm fosfor, men mer foretrukket under ca. 50 ppm fosfor, under ca. 150 ppm svovel, men mer foretrukket under ca. 30 ppm svovel, og under ca. 300 ppm oksygen, men mer foretrukket under 250 ppm oksygen. For bestemte kryogene lagringsbeholderutførel-ser holdes oksygeninnholdet i sveisemetallet fortrinnsvis under ca. 200 ppm.

Med hensyn til inklusjonsstørrelsen velges den sveisevarme-tilførsel som er foretrukket for å danne sveisinger ifølge denne oppfinnelse, slik at det dannes begrenset overheting og en rask kjølehastighet, noe som dermed begrenser vekst-tiden for inkluBjonene i bassenget med smeltet sveisemetall. I tillegg kan små mengder av Al, Ti og Zr (mindre enn ca. 0,015 vekt% av hver) tilsettes individuelt eller i kom-binasjon for å danne små oksider. Disse grunnstoffer velges på grunnlag av deres kjente affinitet til oksygen. Med hensyn til Ti bør mengden av dette grunnstoff holdes lavt, fortrinnsvis under ca. 0,010 vekt%, for å hindre dannelse av acikulære ferrittkjerner. Inklusjonene som dannes ifølge denne oppfinnelse er gjennomsnittlig mindre enn ca. 700 nm i diameter, men fortrinnsvis i området fra ca. 200 nm til ca. 500 nm i diameter. Antallet ikke-metalliske inklusjoner per arealenhet som er større enn ca. 1000 nm i diameter, målt på en overflate av en sveisemetallskive, er fortrinnsvis lavt, dvs. fortrinnsvis under ca. 250 per mm<2>.

Balansen mellom forvarmin<g> og varmetilførsel

PLNG-applikasjonen krever en ståltype av høy styrke som kan gjøre det nødvendig med en viss grad av forvarming for å hindre sveiseoppsprekking. Forvarming kan endre sveisekjø-lingshastigheten (høyere forvarming fremmer langsommere kjøling) og det er et formål med denne oppfinnelse å balan-sere forvarming og sveisevarmetilførselen for (1) å hindre sveiseoppsprekking og (2) å danne en finkornet mikrostruktur. En forvarmingstemperatur som ligger mellom romtemperatur og ca. 200 °C (392 °F) er foretrukket, men som fagmannen vet velges den bestemte forvarmingstemperatur på grunnlag av materialsveisbarheten og sveisevarmetilførselen. Ma-terial sveisbarheten kan bestemmes ved å anvende en av flere testmetoder som fagmannen kjenner til, så som "the Control-led Thermal Severity test", "the Y-groove test" eller "the Welding Institute of Canada test". "Trokopimodeller" kan også tjene til dette formål, idet sveisinger av faktiske grunnmetaller og sveisemetaller forbindes ved å anvende ak-tuelle tilvirkingsprosedyrer. Trokopimodellene er fortrinnsvis av tilstrekkelig størrelse til å vise belastnings-gradene som vil oppstå i den faktiske lagringsbeholder.

Pulserende kraftforsyning

Generelt kan en pulserende kraftforsyning anvendes i tilknytning til enhver av de gass-skjermede behandlinger som fortrinnsvis brukes ved sveisemetoden ifølge denne oppfinnelse. Tap i tilknytning til buestabilitet eller penetre-ringsevne grunnet valg i forbindelse med den kjemiske sammensetning av tråden/gassen kan i betydelig grad gjenopp-rettes ved hjelp av en pulserende kraftforsyning. I det tilfellet at denne oppfinnelse utøves ved å anvende TIG-sveising med lav varmetilførsel og en konsumerbar tråd med et lavt svovelinnhold, kan for eksempel sveisestrengpe-netreringen forbedres ved å anvende en pulserende kraftforsyning .

Fraktur s tyr incr

Som fagmannen vet omfatter operasjonsforholdene som tas med i betraktningen ved utformingen av lagringsbeholdere konstruert av en sveiset ståltype blant annet operasjonstrykket og operasjonstemperaturen, så vel som ytterligere belastninger som sannsynligvis påføres stålet og sveisingene. Standardiserte frakturmekaniske målinger, så som (i) den kritiske spenningBintensitetsf aktor (Kje), som er en måling av planspenningsfrakturseigheten, og (ii) sprekkspissåp-ningsforskyvningen (CTOD), som kan anvendes til å måle den elastisk-plastiskefrakturseighet, der fagmannen kjenner godt til begge målingsmetoder, kan brukes til å bestemme frakturseigheten av stålet og sveisingene. Industristandar-der som generelt er akseptert for stålstrukturutforming, for eksempel som angitt i BSI-publikasjonen "Guidance on methods for assessing the acceptability of flaws in fusion welded struktures", ofte referert til som "PD6493: 1991", kan brukes til å bestemme de maksimalt tillatte defektstør-relser i beholdere, idet disse standarder er basert på stålets og sveisingens (innbefattet HAZ) frakturseighet og de påførte belastninger på beholderen. Fagmannen kan utarbeide et frakturstyringsprogram for å redusere frakturinitiering ved hjelp av (i) en egnet beholderutforming for å minimere påførte belastninger, (ii) en egnet kvalitetskontroll ved tilvirkning for å minimere defekter, (iii) en egnet styring av livsløpsbelastninger og livsløptrykk som påføres beholderen, og (iv) et egnet inspeksjonsprogram for sikker de-tektering av defekter og defekter i beholderen. En foretrukket designfilosofi for lagringsbeholdere som er sveiset ifølge foreliggende oppfinnelse er "lekkasje før sammen-brudd", noe som er kjent for fagmannen. Disse hensyn hører generelt til under det som her kalles "kjente frakturmekaniske prinsipper".

Det følgende er et ikke-begrensende eksempel på anvendelse av disse kjente frakturmekaniske prinsipper i en prosedyre for utregning av kritisk defektdybde for en gitt defektlengde ved bruk i forbindelse med en frakturstyringsplan for å forhindre frakturinitiering i en trykktank eller trykkbeholder.

Fig. IB viser en defekt med en defektlengde 315 og en defektdybde 310. PD6493 brukes til å regne ut verdier for den kritiske defektstørrelseplott 300 som er vist på Fig. IA, og er basert på følgende utformingsforhold

Beholder Diameter: 4,57 m (15 ft) Beholderveggtykkelse: 25,4 mm (1,00 tomme) Designtrykk: 3445 kPa (500 psi) Godtagbar ringbelastning: 333 MPa (48,3 ksi)

I dette eksempel antar man at man har en overflatedefekt-lengde på 100 mm (4 tommer), for eksempel en aksiell defekt som befinner seg i en sveisesøm. På fig. IA viser plotten 300 verdien for kritisk defektdybde som en funksjon av CTOD-frakturseigheten og av egenspenningen, for egenspen-ningsnivåer på 15, 50 og 100 % av flytegrensen. Egenspen-ninger kan genereres ved tilvirkning og sveising, og PD6493 anbefaler bruken av en egenspenningsverdi på 100 % av flytegrensen i sveisinger (innbefattet sveise-HAZ'en) såfremt ikke sveisingene er avspent ved hjelp av teknikker så som varmebehandling etter sveising (PWHT) eller mekanisk av-spenning .

På grunnlag av trykkbeholderstålets CTOD-frakturseighet ved den minste driftstemperatur kan beholdertilvirkningen til-passes slik at egenspenningene reduseres og et inspeksjonsprogram kan implementeres (for både initial inspeksjon og inspeksjon under drift) for å detektere og måle defekter for sammenlikning med den kritiske defektstørrelse. I dette eksempel vil verdien for kritisk defektdybde være ca. 4 mm (se punktet 320 på fig. IA) dersom stålet har en CTOD-seighet på 0,025 mm ved minste driftstemperatur (målt ved hjelp av laboratorieprøver) og dersom egenspenningene er redusert til 15 % av stålets flytegrense. Etter tilsvarende utregningsprosedyrer som fagmannen kjenner til, kan den kritiske defektdybde bestemmes for forskjellige defektleng-der, så som forskjellige defektgeometrier. Ved hjelp av denne informasjon kan et kvalitetsstyringsprogram og et inspeksjonsprogram (teknikker, detekterbare defektdimensjo-ner, frekvenser) utvikles for å sikre at defektene detekte-res og gjøres noe med før man når den kritiske defektdybde eller før designbelastningene påføres. På grunnlag av pub-liserte, empiriske korrelasjoner mellom CVN, KiC, og CTOD-frakturseighet, korrelerer den 0,025 mm CTOD-seigheten generelt med en CVN-verdi på ca. 37 J. Dette eksempel er ikke ment å begrense foreliggende oppfinnelse på noen måte.

Eksempler

I de følgende eksempler brukes en sveisemetode ifølge foreliggende oppfinnelse for sveising av et grunnmetall av ty-pen som er beskrevet i en samtidig svevende provisorisk US-patentsøknad med tittelen "Ultra-High Strength, Weldable Steels With Excellent Ultra-Low Temperature Toughness", med prioritetsdato den 19. desember 1997 og med søknadsnummer 60/068816. I dette eksempel omfatter grunnstålet 0,05 vekt% karbon, 1,70 vekt% mangan, 0,075 vekt% silisium, 0,40 vekt% krom, 0,2 vekt% molybden, 2,0 vekt% nikkel, 0,05 vekt% Nb, samt andre legeringsgrunnstoffer innefor de grenser som er angitt i søknaden med nummer 60/068816, omfattende minst fra ca. 0,008 vekt% til ca. 0,03 vekt% titan, fra ca. 0,001 vekt% til ca. 0,05 vekt% aluminium og fra ca. 0,002 vekt% til ca. 0,005 vekt% nitrogen. I tillegg reduseres fortrinnsvis rester i grunnmetallet til et minimum, for eksempel er fosforinnholdet (P) fortrinnsvis under ca. 0,01 vekt%, svovelinnholdet (S) er fortrinnsvis under ca. 0,004 vekt% og oksygeninnholdet (O) er fortrinnsvis under ca. 0,002 vekt%. Et stålstykke med denne kjemiske sammensetning er forberedt for å danne en ultrasterk tofasestålplate med en mikrostruktur som omfatter ca. 10 vekt% til ca. 40 vekt% av en første fase med hovedsakelig 100 vekt% ("essensielt") ferritt og ca. 60 vekt% til ca. 90 vekt% av en andre fase av hovedsakelig finkornet gittermartensitt, finkornet lav-martensitt eller blandinger av disse. I noe større detalj er grunnstålet i disse eksempler forberedt ved å danne et stykke med den ønskede sammensetning, som beskrevet ovenfor; varme opp stykket til en temperatur fra ca. 955°C til ca. 1065°C (1750 °F - 1950 °F) , varmevalsing av stykket for å forme stålplaten i én eller flere omganger for å oppnå en ca. 30 % til 70 % reduksjon ved et første temperaturområde der austenitt rekrystalliseres, dvs. over ca. Tnr-temperaturen, ytterligere varmevalsing av stålplaten i én eller flere omganger for å oppnå en ca. 40 % til 80 % reduksjon ved et andre temperaturområde som er under ca. Tnr-temperaturen og over Ar3-transformasjonstempe-råturen, og å gjøre seg ferdig med stålplatevalsingen i én eller flere omganger for å oppnå ca. 15 % til ca. 50 % reduksjon ved det interkritiske temperaturområde under ca. Ar3-transfor-masjons temperaturen og over ca. ArL-transformasjonstem-peraturen. Den varmevalsede stålplate bråkjøles med en kjø-lehastighet på ca. 10°C per sekund til ca. 40°C per sekund (18°F/sek - 72°F/sek) til en egnet bråkjølingsstopptempera-tur (QST) som fortrinnsvis ligger under ca. Ms-transforma-sjonstemperaturen pluss 200°C (360°F) , der bråkj øl ingen termineres. Stålplaten luftkjøles ned til romtemperaturen er at bråkjølingen termineres. (Se ordlisten for definisjoner av Tnr-temperaturen og for Ar3-, Ari- og M8-transforma-sjonstemperaturer.)

Eksempel 1

I et første eksempel på metoden ifølge foreliggende oppfinnelse brukes gassmetallbuesveisbehandlingen (GMAW) for å danne en kjemisk sammensetning i sveisemetallet som omfatter jern og ca. 0,07 vekt% karbon, ca. 2,05 vekt% mangan, ca. 0,56 vekt% molybden, under ca. 110 ppm forfor og under ca. 50 ppm svovel. Sveisingen dannes på stål, så som ovennevnte grunnstål, ved hjelp av en argonbasert skjermgass med under ca. 1 vekt% oksygen. Sveisevarmetilførselen ligger i området fra ca. 0,3 kJ/mm til ca. 1,5 kJ/mm (7,6 kJ/mm til 38 kJ/mm). Sveising ved denne metode danner en sveising med en strekkfasthet over ca. 900 MPa (140 ksi), fortrinnsvis over ca. 930 MPa (135 ksi), mer foretrukket over ca. 965 MPa (14 0 ksi), og enda mer foretrukket minst ca. 1000 MPa (145 ksi). Sveisingen ifølge denne metode danner dessuten et sveisemetall med en DBTT som er under ca. -73 °C (-100 °F) , fortrinnsvis under ca. -96 °C (-140 °F) , mer foretrukket under ca. -106 °C (-160 °F), og enda mer foretrukket under -115 °C (-175 °F) .

Eksempel 2

I et annet eksempel på metoden ifølge foreliggende oppfinnelse anvendes GMAW-behandlingen for å danne en kjemisk sammensetning av sveisemetallet som omfatter jern og ca. 0,10 vekt% karbon (fortrinnsvis mindre enn ca. 0,10 vekt% karbon, mer foretrukket mindre enn ca. 0,07 til ca. 0,08 vekt% karbon), ca. 1,60 vekt% mangan, ca. 0,25 vekt% silisium, ca. 1,87 vekt% nikkel, ca. 0,87 vekt% krom, ca. 0,51 vekt% molybden, mindre en ca. 75 ppm fosfor, og mindre enn ca. 100 ppm svovel. Tilførselen av sveisevarme ligger i området fra ca. 0,3 kJ/mm til ca. 1,5 kJ/mm (7,6 kJ/tomme til 38 kJ/tomme) og en det anvendes en forvarming på ca. 100 °C (212 °F). Sveisingen dannes på stål, så som ovennevnte grunnstål, ved hjelp av en argonbasert skjermgass med under ca. 1 vekt% oksygen. Sveising ved denne metode danner en sveising med en strekkfasthet over ca. 900 MPa (140 ksi), fortrinnsvis over ca. 930 MPa (135 ksi), mer foretrukket over ca. 965 MPa (140 ksi), og enda mer foretrukket minst ca. 1000 MPa (145 ksi). Sveisingen ifølge denne metode danner dessuten et sveisemetall med en DBTT som er under ca. - 73 °C (-100 °F), fortrinnsvis under ca. -96 °C (-140 °F) , mer foretrukket under ca. -106 °C (-160 °F) , og enda mer foretrukket under -115 °C (-175 °F) .

Eksempel 3

I et annet eksempel på metoden ifølge foreliggende oppfinnelse anvendes tungsten-inertgass-sveisebehandlingen (TIG) for å danne en kjemisk sammensetning av sveisemetallet som omfatter jern og ca. 0,07 vekt% karbon (fortrinnsvis mindre enn ca. 0,07 vekt% karbon, ca. 1,80 vekt% mangan, ca. 0,20 vekt% silisium, ca. 4,00 vekt% nikkel, ca. 0,5 vekt% krom, ca. 0,40 vekt% molybden, ca. 0,02 vekt% kopper, ca. 0,02 vekt% aluminium, ca. 0,010 vekt% titan, ca. 0,015 vekt% Zr, mindre en ca. 50 ppm fosfor, og mindre enn ca. 30 ppm svovel. Tilførselen av sveisevarme ligger i området fra ca. 0,3 kJ/mm til ca. 1,5 kJ/mm (7,6 kJ/tomme til 38 kJ/tomme) og en det anvendes en forvarming på ca. 100 °C (212 °F) , Sveisingen dannes på stål, så som ovennevnte grunnstål, ved hjelp av en argonbasert skjermgass med under ca. 1 vekt% oksygen. Sveising ved denne metode danner en sveising med en strekkfasthet over ca. 900 MPa (140 ksi), fortrinnsvis over ca. 930 MPa (135 ksi), mer foretrukket over ca. 965 MPa (140 ksi), og enda mer foretrukket minst ca. 1000 MPa (145 ksi). Sveisingen ifølge denne metode danner dessuten et sveisemetall med en DBTT som er under ca. -73 °C

(-100 °F), fortrinnsvis under ca. -96 °C (-140 °F) , mer foretrukket under ca. -106 °C (-160 °F), og enda mer foretrukket under -115 °C (-175 °F) .

Tilsvarende kjemiske sammensetninger i sveisemetallet kan dannes ved anvendelse av GMAW- eller TIG-behandlingen. Det forventes imidlertid at TIG-sveisingene har lavere uren-hets innhold og en finere mikrostruktur enn GMAW-sveisinger og dermed har en forbedret seighet ved lave temperaturer.

Mens foreliggende oppfinnelse er beskrevet i form av flere foretrukne utførelser, vil det forstås at andre modifika-sjoner kan utføres uten å avvike fra oppfinnelsens ramme, som er angitt i de følgende krav. Sveisemetoden ifølge foreliggende oppfinnelse kan brukes i tilknytning til mange ståltyper som skiller seg fra det ultrasterke, lavlegerte stål som er beskrevet her og som bare er nevnt som eksempel .

Ordliste

Ari-transformasjonstemperatur: temperaturen der transforma-sjonen fra austenitt til ferritt pluss sementitt er full-stendig ved kjøling;

Ar3-transformasjonstemperatur: temperaturen der austenitt begynner å transformere seg til ferritt ved kjøling;

BCC: romsentrert {Body-Centered Cu-bic) ;

Charpy-seighet (Charpy V-notch): energien i ft-lbs eller Joule som måles ved brudd av en Charpy-prøve;

Spaltningsseighet: motstanden stål yter mot spaltningsfraktur som (for eksempel, men uten å være begrensende) kan måles ved hjelp av CTOD-testen eller som kan utledes ved hjelp av DBTT'en av et antall Charpy-prøver;

Kjølehastighet: kjølehastigheten i midten, eller hovedsakelig i midten, av platetykkelsen;

Kryogenisk temperatur: temperaturer under ca. -40 °C

(-40 °F),

CTOD: sprekkspissåpnings-forskyvning (Crack Tip Opening Displace-ment);

CVN: Charpy (Charpy V-Notch);

DBTT: (Ductile-to-Brittle Transition Temperature) angir de to fraktur områdene i strukturell stål. Ved temperaturer under DBTT har svikt en tendens til å skje som følge av lavenergisk oppsplittingssvikt (sprø-het), mens ved temperaturer over DBTT har svikt en tendens til å skje som følge av høye-nergisk duktilfraktur;

Gitterdefekt: en lineær defekt i en krystal-linsk struktur av atomer;

Gitterdefektblokkering: et fenomen der et hinder (så

som en korngrense eller et presipitat) stopper eller hindrer bevegelsen av gitter-def ekter i et metall;

Gitterdefektopphopning: skjer når et antall gitterdefekter som beveger seg i samme eller tilnærmet samme glide-plan treffer et hinder og ho-per seg opp ved siden av hverandre ;

Essensielt: hovedsakelig 100 volum%;

Finkornet struktur: betyr at den søyleformede kornstørrelse (bredde) fortrinnsvis er mindre enn ca. 150 mikron og mer foretrukket er mindre enn ca. 100 mikron; at den foregående austenitt-kornstørrelse fortrinnsvis er mindre enn ca. 50 mikron, mer foretrukket mindre ca. 20 mikron og enda mer foretrukket mindre enn ca. 20 mikron; og at martensitt/bainitt-pakkestørrelsen fortrinnsvis er mindre enn ca. 20 mikron, mer foretrukket mindre enn ca. 15 mikron og enda mer foretrukket mindre enn ca. 10 mikron;

GMAW: gassmetallbuesveising (Gas Me-tal Are Welding);

Kornstørrelse: kornstørrelse bestemt av lin-j eavskj æringsmetoden;

HAZ: varmepåvirket sone (Heat-Affected Zone);

Interkritisk temperaturområde: fra ca. Ar3-transformasj onstemperaturen til ca. Ari-transformasj onstemperaturen ved kjøling;

KIC: kritisk stressintensitetsfak-tor (critical stress intensity factor);

kJ: kilojoule;

kPa: kilopascal;

ksi: kilopund per kvadrattomme;

lavlegert stål: en ståltype som Inneholder jerm og mindre enn ca. 10 vekt% legeringstilsetninger;

sveising med lav varmetilførsel: (low heat input welding)

sveising med bueenergier som fortrinnsvis ligger innefor et område på ca. 0,3 kJ/mm til ca. 2,5 kJ/mm (7,6 kJ/tomme til 63,5 kJ/tomme), mer foretrukket innenfor et område på ca. 0,5 kJ/mm til ca. 1,5

kJ/mm (12,7 kJ/tomme til 38

kJ/tomme);

lavt ikke-metallisk inklusjonsinnhold: antallet ikke-metalliske inklusjoner per arealenhet, så som overflaten av en skive av sveisemetallet dannet ifølge foreliggende oppfinnelse, som er større enn ca. 1000 nm i diameter, er fortrinnsvis mindre enn 250 per mm<2>;

maksimalt tillatt def ekt størrelse: kritisk defektlengde og

defektdybde;

mikrosprekk: første tilfelle av materialse-parasjon ved starten av spalt-ningsfrakturinitiering;

mikrospenninger: spenninger som oppstår på en subkornskala rundt en enkelt (eller en gruppe av) diskontinuitet (diskontinuiteter) som for eksempel kan omfatter en inklusjon, et presipitat eller

et lite område med en annen fase ;

mikropore: et hulrom som oppstår nær en diskontinuitet i en stålmatri-se, så som en inklusjon, et presipitat eller et lite område med en annen fase;

MPa: megapascal;

MB-transformasjonstemperatur: temperaturen der transforma-sjonen fra austenitt til martensitt starter ved kjøling;

ppm: deler per million (Parts Per Million);

Bråkjøling (quenching): i foreliggende oppfinnelse brukt for å beskrive en akse-lerert kjøling ved hjelp av et egnet fluid som har bedre kjø-leegenskaper enn luft;

Bråkjølingsstoppetemperatur (QST): den høyeste temperatur,

eller hovedsakelig den høyeste temperatur, som oppnås på pla-teoverflaten etter bråkjø-1ingen har opphørt på grunn av varmen som overføres fra midten av platen;

Stykke: et stykke metall av enhver di-mensjon ,-

Strekkfasthet: forholdet mellom den maksimale belastning og det opprinnelige tverrsnittsareal;

TIG-sveising: tungsten-inertgass-sveising

(Tungsten Inert Gas welding);

Tnr-temperatur: den minste temperatur for re-krystallisering av austenitt;

Sveising: en sveiset forbindelse omfattende: (i) sveisemetallet, (ii) den varmepåvirkede sone (HAZ) - og (iii) grunnmetallet i "nærheten" av HAZ'en. Den del av metallet som regnes å være i "nærheten" av HAZ'en og dermed som en del av sveisingen, varierer avhengig av faktorer som er kjent for fagmannen, for eksempel, men uten å være begrensende, bredden av sveisingen, størrelsen av sveisegjenstanden, antallet sveisinger som kreves for å tilvirke gjenstanden og av-standen mellom sveisingene.

Claims

1. Fremgangsmåte ved sveising av et grunnmetall til å gi en sveis med en strekkfasthet overstigende 900 MPa ved anvendelse av en konsumerbar sveisetråd i nærvær av en skjermegass, karakterisert ved at det anvendes en sveisetråd omfattende jern og:

0,06 - 0,10 vekt% karbon,

1,60 - 2,05 vekt% mangan,

0,20 - 0,32 vekt% silisium,

1,87 - 6,00 vekt% nikkel,

0,30 - 0,87 vekt% krom,

0,40 - 0,57 vekt% molybden under anvendelse av en varmetilførsel i området 0,3 - 1,5 kJ/mm til å gi en sveis med en duktil-til-sprøhetsover-gangstemperatur under -73 °C og en finkornet, romsentrert krystallstruktur omfattende minst 50 volum% autoglødet gittermartensitt og mindre enn 250 ikke-metalliske inklusjoner som er større enn 1 000 nm i diameter per mm<2>, målt på overflaten av en skive av sveisen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at sveisemetallet ytterligere omfatter minst en tilsetning valgt fra gruppen omfattende

0 til 0,30 vekt% kopper,

0 til 0,020 vekt% aluminium,

0 til 0,015 vekt% zirkonium, og

0 til 0,010 vekt% titan.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den gass-skjermede sveisebehandling er gassmetallbuesveising og at sveisemetallet omfatter jern og ca. 0,07 vekt% karbon, ca. 2,05 vekt% mangan, ca. 0,32 vekt% silisium, ca. 2,20 vekt% nik-kei, ca. 0,45 vekt% krom, ca. 0,56 vekt% molybden, mindre enn ca. 100 ppm fosfor og mindre enn ca. 50 ppm svovel.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at den gass-skjermede sveisebehandling utføres med en varmetilførsel i området fra 0,5 kJ/mm til 1,5 kJ/mm.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den gass-skjermede sveisebehandling er gassmetallbuesveising og at sveisemetallet omfatter jern og ca. 1,60 vekt% mangan, ca. 0,25 vekt% silisium, ca. 1,87 vekt% nikkel, ca. 0,87 vekt% krom, ca. 0,51 vekt% molybden, mindre enn ca. 75 ppm fosfor, mindre enn ca. 100 ppm svovel og mindre enn ca. 0,10 vekt% karbon.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at den gass-skjermede sveisebehandling utføres med en argonbasert skjermgass som omfatter mindre enn ca. 1 vekt% oksygen.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at den gass-skjermede sveisebehandling er wolfram-inertgass-sveising og at sveisemetallet omfatter jern og 1,80 vekt% mangan, 0,20 vekt% silisium, 4,00 vekt% nikkel, 0,5 vekt% krom, 0,40 vekt% molybden, 0,30 vekt% kopper, 0,02 vekt% aluminium, 0,010 vekt% titan, 0,015 vekt% zirkonium, mindre enn 50 ppm fosfor, mindre enn 30 ppm svovel og mindre enn 0,07 vekt% karbon.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at den gass-skjermede sveisebehandling utføres med en forvarming på ca. 100 °C.

9. Sveisesøm dannet ved å sveise sammen minst to grunn - metallkanter ved hjelp av en konsumerbar sveisetråd i nærvær av en argonbasert skjermegass til å gi en sveis med en strekkfasthet på minst 900 MPa, karakterisert ved at sveisen omfatter (i) et sveisemetall med en duktil-til-sprøhets-overgangstemperatur under 73 °C og som har en finkornet, romsentrert krystallstruktur omfattende minst 50 volum% au-toglødet gitter-martensitt og mindre enn 250 ikke-metalliske inklusjoner som er større enn 1000 nm i diameter per mm<2>, målt på en overflate av en sveisemetallskive, og hvor sveisemetallet omfatter jern og de følgende legerings-elementer:

0,06 til 0,10 vekt% karbon,

1,60 til 2,05 vekt% mangan,

0,20 til 0,32 vekt% silisium,

1,87 til 6,00 vekt% nikkel,

0,30 til 0,87 vekt% krom,

0,40 til 0,57 vekt% molybden, (ii) en varmepåvirket sone, og (iii) deler av grunnmetallet i nærheten av den varmepåvirkede sonen.

10. Sveisesøm ifølge krav 10, karakterisert ved at sveisemetallet ytterligere omfatter minst en tilsetning som er valgt ut fra gruppen omfattende 0 til ca. 0,30 vekt% kopper, 0 til ca.

0,020 vekt% aluminium, 0 til ca. 0,015 vekt% zirkonium og 0 til ca. 0,010 vekt% titan.