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This international round robin test served to scrutinize the procedures specified in ISO/DIS 3690:2009 for determining the diffusible hydrogen content in weld metals with bcc-lattice structure. It was specifically intended to check in what respect the specifications defined in the indicated standards for specimen preparation, storage and hydrogen analysis provide comparable measurement results. The round robin test is presented comprising comparative measurements at various degassing temperatures using hot extraction techniques and a thermal conductivity detector (TCD). A major focus of this investigation was the examination of the maximum degassing temperature for analysing the diffusible hydrogen in materials with bcc-lattice structure. The analyses were performed using two different stick electrodes and three different filler wires. As a significant result it was found that no deviations or increases, were detected in the measured contents of diffusible hydrogen for the investigated degassing temperatures ranging between 45 degrees C and 400 degrees C. Hydrogen analyses for contents below HD = 1.5 ml/100 g with the hot extraction techniques in conjunction with TCD applied in this study led to considerable relative standard deviations.
Eine Anzahl verschiedener Effekte ergibt sich aus der Anwesenheit von Wasserstoff während des Schweißens hochlegierter Stähle. Die Betriebsdauer von geschweißten Bauteilen ist außerdem stark von der Anwesenheit von Wasserstoff im Umgebungsmedium und der Anfälligkeit der verschiedenen Schweißnahtgefüge für eine Degradation ihrer Eigenschaften durch Wasserstoff abhängig. Als eine relative neue Werkstoffgeneration finden supermartensitische hoch legierte Stähle (Supermartensitic Stainless Steels - SMSS) zunehmend als Ersatz für teuere Legierungen insbesondere in der Öl- und Gasindustrie Verwendung. Als Konsequenz ihres martensitischen Gefüges sind diese Legierungen anfällig für eine wasserstoffunterstützte Rissbildung (Hydrogen Assisted Cracking - HAC). Der Widerstand von supermartensitischen Stählen gegen wasserstoffunterstützte Spannungsrisskorrosion (Hydrogen Assisted Stress Corrosion Cracking - HASCC) unter Sauergasbedingungen wurde vor allem für industrielle Einsatzzwecke extensiv untersucht. Solche Studien vornehmlich an Grundwerkstoffen basieren überwiegend auf Standard-Prüfverfahren. Dem gegenüber würde das grundsätzliche Verhalten von Wasserstoff in den Gefügen geschweißter supermartensitischer Stähle wenig untersucht. Die zentralen Gründe für die diesem Beitrag zugrunde liegende Studie waren daher, die Effekte des Wasserstoffs auf das Gefüge von Wolfram Inert Gas (WIG)-Schweißungen supermartensitischer Stähle und die entsprechenden Wasserstoff-Trapping-Mechanismen zu untersuchen. Die Wirkungen des Wasserstoffs auf die verschiedenen WIG-geschweißten Gefüge wurden mittels Röntgendiffraktometrie, Lichtmikroskopie und Rasterelektronenmikroskopie untersucht. Eine Anzahl von Verfahren wurde außerdem angewendet, um den absorbierten Wasserstoff quantitativ zu bestimmen. Die Wechselwirkung zwischen Wasserstoff mit den mikrostrukturellen Defekten und die Charakteristika der Wasserstoffdesorption wurden mittels Thermischer Desorptionsspektroskopie (TDS) und Trägergas-Heißextraktionen des Wasserstoffs (LECO Analyse) untersucht. Die Wirkung des Gefüges auf die Absorption und Desorption von Wasserstoff werden im Detail diskutiert.
Cold cracking resistance is a relevant evaluation criterion for welded joints and affected by residual stresses which result from the welding procedure. Compressive residual stresses can thereby have a positive influence on preventing cracking. A unique possibility of generating compressive residual stresses already during the welding procedure is offered by the socalled Low Transformation Temperature (LTT) filler wires. Compared to conventional wires, these materials show decreased phase transformation temperatures which can work against the cooling-specific contraction. In consequence, distinct compressive residual stresses can be observed within the weld and adjacent areas. The strength of these fillers makes them potentially applicable to high-strength steel welding. Investigations were carried out to determine the phase transformation behaviour of different LTT-filler materials. Transformation temperatures were identified using Single Sensor Differential Thermal Analysis (SS-DTA). Additionally Synchrotron radiation was used to measure the transformation kinetics of all involved crystalline phases during heating and cooling of a simulated weld thermal cycle.
Zugeigenspannungen, wie sie beim Schweißprozess durch inhomogene Temperaturverteilungen und Schrumpfungen hervorgerufen werden, können die Lebensdauer geschweißter Verbindungen signifikant herabsetzen. Eine neue und außerordentlich attraktive Methode, um Druckeigenspannungen bereits während des Schweißens gezielt einzustellen, gelingt mit sogenannten LTT (Low Transformation Temperature)-Legierungen. LTT-Legierungen weisen eine martensitische Phasenumwandlung bei relativ niedrigen Temperaturen auf, wobei die damit verbundene Volumenexpansion zu einer Reduktion der Schrumpfeigenspannungen bzw. Erzeugung von Druckeigenspannungen führt. Zum direkten Nachweis der Phasenumwandlungen und der damit verbundenen resultierenden Schweißeigenspannungen wurden erstmals In-situ-Schweißexperimente unter Nutzung hoch energetischer, polychromatischer Synchrotronstrahlung (Weißstrahl) realisiert, um die Umwandlungskinetik während eines realen Schweißprozesses und die daraus resultierenden Schweißeigenspannungen zu analysieren. Es wird gezeigt, dass mit LTT-Legierungen signifikante Druckeigenspannungen in der Schweißnaht erreicht werden.
In this study, hydrogen absorption and storage was investigated for various high-alloyed ferritic-austenitic duplex stainless steels. On account of the specific transformation and solidification behaviour, respectively, of duplex stainless steels as compared to single-phase ferritic and austenitic steels, special conditions have to be considered concerning hydrogen absorption which may ultimately lead to microstructure-dependent hydrogen-assisted weld metal cracking. Hydrogen absorption during welding may occur via the shielding gas, moisture from the surroundings or via the welding filler material. As a contribution to the interpretation and prediction of hydrogen-induced cracking in welded duplex stainless steels, the actual hydrogen absorption via the arc as well as the weld metal hydrogen diffusion was investigated in a duplex stainless steel DSS (1.4462) and in a lean-duplex stainless steel LDS (1.4162). Isothermal heat treatment using carrier gas hot extraction enabled quantification of the amounts of hydrogen trapped in the respective microstructures. The total hydrogen concentrations were found to be nearly identical. Trapped hydrogen was however observed to be dependent on the material and on the microstructure condition. The influence of hydrogen on the mechanical properties of the weld metal was characterized with the help of tensile tests. In addition, hydrogen embrittlement was detected in scanning electron microscopic analyses.
Laser-gas metal arc (GMA)-hybrid welding enables a high deposition rate and a stable welding process. Process stability was found to be profoundly dependent on the type of the applied filler wire (solid or tubular cored). Whereas solid wires are deposited in pulsed arc mode, tubular cored wire electrodes are weldable by a stable spray-arc process within a wide operating range. This fact applies above all to a high alloyed metal cored wire electrode, of which the achievable deposition rates exceed the upper limits recommended by the manufacturer. A further interesting aspect is the application of a rutile tubular cored wire for positional laser-GMA-hybrid welding. A modern 20 kW-fibre laser source was available for the experiments. This study is concerned with the weldability of high alloyed tubular cored electrodes for high power laser-GMA-hybrid welding. Results obtained from comparative investigations between tubular cored and solid wire electrodes relating to process stability are summarised.