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Stahl zur Herstellung von Schweissverbindungen guter Korrosionsbeständigkeit
Die Erfindung bezieht sich auf einen Stahl zur Herstellung von Schweissverbindungen mit guter Korrosionsbeständigkeit.
Häufig ist es erwünscht, Schweissverbindungen mit guter Korrosionsbeständigkeit herstellen zu können. Dies gilt nicht nur für aus verschweissten Verbindungen aufgebaute Konstruktionen, sondern auch für Reparaturfälle, z. B. bei Gussdefekten, und für das Ausfällen von stellenweise durch Verschleiss abgetragenem Werkstoff, z. B. bei Kavitationsangriffen. In der Regel wünscht man in diesen Fällen nicht nur, dass die bei der Schweissung verwendeten Grund-und Zusatzmaterialien korrosionsbeständig sind, sondern auch, dass die eigentliche Schweissstelle eine gute Korrosionsresistenz aufweist. Es hat sich indessen gezeigt, dass beim Schweissen von normalerweise korrosionsbeständigen, härtbaren Stählen, die eigentliche Schweissstelle in der Regel eine schlechtere Korrosionsbeständigkeit aufweist als das Grundmaterial.
Die Erfindung macht es möglich, Schweissverbindungen herzustellen, deren Korrosionsbeständigkeit wesentlich grösser ist als die, welche man erhält, wenn die Schweissung mit bisher als Grundmaterial angewendeten korrosionsbeständigen, härtbaren Stählen ausgeführt wird.
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10unreinigungen und Begleitstoffen, wobei das Verhältnis zwischen den enthaltenen Mengen an Nickel- äquivalent, berechnet als % Ni + 0, 5 X % Mn, und Chromäquivalent, berechnet als No Cr - 15 x % C) + + 1, 5 x % Si, zwischen 0,4 und 1, 0 beträgt, welcher Stahl einer Wärmebehandlung durch Erhitzen bis zur vollständigen Austenitisierung unterworfen, dann auf Raumtemperatur abgekühlt und schliesslich auf eine Temperatur zwischen 550 und 6500C angelassen worden ist,
als Grundmaterial zur Herstellung von Schweissverbindungen guter Korrosionsbeständigkeit mit austenitischen oder martensitischen, rostfreien Zusatzmaterialien.
Als austenitische Zusatzmaterialien werden solche verwendet, die ein 17 bis 22% Chrom und 7 bis 13% Nickel enthaltendes Schweissgut ergeben ; als martensitische Zusatzmaterialien solche, die ein 10 bis 161o Chrom enthaltendes Schweissgut ergeben.
Um die oben angeführten Verhältnisse näher zu erläutern, wird im folgenden uber Korrosionsver- suche mit Schweissstellen berichtet, bei denen vier verschiedene, an und für sich bekannte, beim Schweissen angewendete korrosionsbeständige, härtbare Stähle als Grundmaterial Verwendung fanden.
Die Zusammensetzung dieser vier Stähle geht aus Tabelle I und die Wärmebehandlung, der sie unterzogen wurden, aus Tabelle II hervor.
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Tabelle I
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<tb>
<tb> Zusammensetzung <SEP> %
<tb> Stahl <SEP> C <SEP> Si <SEP> Mn <SEP> Cr <SEP> Ni <SEP> Mo
<tb> A <SEP> 0, <SEP> 06 <SEP> 0, <SEP> 68 <SEP> 0,60 <SEP> 12, <SEP> 4 <SEP> 5, <SEP> 6 <SEP> 0,09
<tb> B <SEP> 0,03 <SEP> 0, <SEP> 42 <SEP> 0,63 <SEP> 12, <SEP> 7 <SEP> 5,8 <SEP> 1, <SEP> 45 <SEP>
<tb> C <SEP> 0, <SEP> 14 <SEP> 0, <SEP> 42 <SEP> 0, <SEP> 68 <SEP> 12, <SEP> 7 <SEP> 1, <SEP> 09 <SEP> 0, <SEP> 01 <SEP>
<tb> D <SEP> 0,12 <SEP> 0, <SEP> 36 <SEP> 0, <SEP> 49 <SEP> 13,6 <SEP> 0, <SEP> 17 <SEP> 1,
<SEP> 12
<tb>
Tabelle II
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<tb>
<tb> Stahl <SEP> Wärmebehandlung
<tb> A <SEP> 1000 C/Luft <SEP> + <SEP> 600 C/Luft
<tb> B <SEP> 1000 C/Luft <SEP> + <SEP> 600 C/Luft
<tb> C <SEP> 1000 C/Luft <SEP> + <SEP> 720 C/Luft <SEP>
<tb> D <SEP> 1000 C/Öl <SEP> + <SEP> 680 C/Luft <SEP>
<tb>
In die Rohlinge aus den verschiedenen Stählen wurden Kehlen eingelassen, welche danach durch Schweissung mit Schweissgut ausgefüllt wurden. Dabei wurden zwei verschiedene Arten von Elektroden verwendet, nämlich :
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2, 5Yo Mo.
2. Elektrode von martensitischem Typ, enthaltend 0, 070/0 C und 14% Cr.
Beim Schweissen der Stähle A und B mit austenitischer Elektrode (Nr. 1) konnte eine einwandfreie Schweissung ohne Vorwärmung erreicht werden, während sich in den übrigen Fällen eine Vorwärmung auf zirka 2500C als zweckmässig erwies.
Probestäbe wurden aus teils nur den vier Grundmaterialien angefertigt und teils aus den geschweissten Probestücken in der Weise, dass sie sowohl Grundmaterial als auch Schweissgut enthielten. Mit diesen Probestäben wurden sodann Korrosionsuntersuchungen durchgeführt, entsprechend der folgenden Tabelle III.
Tabelle III
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<tb>
<tb> Gewichtsverluste, <SEP> relative <SEP> Werte
<tb> Nur <SEP> Grund- <SEP> Grundmaterial+Schweiss- <SEP> Grundmaterial+SchweissStahl <SEP> material <SEP> gut <SEP> nach <SEP> Elektrode <SEP> 1 <SEP> gut <SEP> nach <SEP> Elektrode <SEP> 2
<tb> A <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 63
<tb> B <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 59
<tb> C <SEP> 6 <SEP> 92 <SEP> 95
<tb> D <SEP> 0 <SEP> 100 <SEP> 92
<tb>
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Bei diesen Korrosionsuntersuchungen wurden die Probestäbe von einer sauerstoffgesättigten, 5% gen Kochsalzlösung mit einem pH-Wert von 5,3 vierzehn Tage lang bei Zimmertemperatur umspült, nach welcher Zeit die entstandenen Gewichtsverluste bestimmt wurden.
Den grössten Gewichtsverlust erhielt man nach Schweissung von Stahl D mit Elektrode 1 (austenitischer Typ), und dieser Wert wurde in der Tabelle gleich 100 gesetzt, wonach die übrigen Gewichtsabnahmen in Relation zu diesem Wert angegeben wurden.
Wie aus Tabelle III hervorgeht, weisen alle vier Grundmaterialien ohne Schweissung bei den hier angewendeten Korrosionsbedingungen kleine Korrosionsangriffe auf und sind in diesem Zusammenhang praktisch gleichwertig. Anders verhält es sich hingegen mit den Schweissstellen. Die Schweissungen, bei denen die Stähle A und B als Grundmaterial verwendet wurden, weisen ganz überraschend wesentlich geringere Korrosionsangriffe auf als diejenigen, bei denen die konventionellen Stähle C und D zur Anwendung kamen. Besonders auffällig ist diese Tatsache in den Fällen, in denen die austenitische Elektrode (Nr. l) verwendetwurde, aber auch bei den Schweissungen mit der martensitischen Elektrode (Nr. 2) liegt ein bemerkenswerter Unterschied vor.
Die in Tabelle in wiedergegebenen Versuche wurden mit gegossenem Grundmaterial durchgeführt.
Entsprechende Versuche mit ausgeschmiedetem Grundmaterial ergaben ganz gleichartige Resultate, wie in Tabelle m. Durch Wärmebehandlung nach dem Schweissen wurden die Korrosionsangriffe nicht nennenswert beeinflusst.
Zusammenfassend ist nach den Versuchen festzustellen, dass bei Verwendung von Stahlqualitäten nach den Typen A und B und bei Verwendung von sowohl austenitischen als auch martensitischen, rostfreien Zusatzmaterialien Schweissverbindungen mit wesentlich höherer Korrosionsbeständigkeit erhalten werden können als bei Verwendung von Stahlqualitäten der Typen C und D als Grundmaterial, welche Beispiele für bisher beim Schweissen normalerweise angewendete korrosionsbeständige, härtbare Stähle darstellen.
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das Verhältnis zwischen den enthaltenden Mengen an Nickeläquivalent, berechnet als% Ni + 0, 5 X%Mn, und Chromäquivalent, berechnet als No Cr - 15 X % C) + 1, 5 X % Si, zwischen 0,4 und 1, 0 beträgt, welcher Stahl einer Wärmebehandlung durch Erhitzen bis zur vollständigen Austenitisierung unterworfen, dann auf Raumtemperatur abgekühlt und schliesslich auf eine Temperatur zwischen 550 und 6500C angelassen worden ist, als Grundmaterial zur Herstellung von Schweissverbindungen guter Korrosionsbeständigkeit mit austenitischen rostfreien Zusatzmaterialien, welche ein 17 bis 22je Chrom und 7 bis 13% Nickel enthaltendes Schweissgut ergeben, oder martensitischen rostfreien Zusatzmaterialien,
welche ein 10 bis 16% Chrom enthaltendes Schweissgut ergeben.