DE1408269A1 - Verfahren und Einrichtung zur Erzeugung und Sicherstellung derselben Zaehigkeitseigenschaften in den benachbarten Zonen eines metallischen Werkstuecks,vorzugsweise Stahls - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zur Erzeugung und Sicherstellung derselben Zaehigkeitseigenschaften in den benachbarten Zonen eines metallischen Werkstuecks,vorzugsweise StahlsInfo
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Description
Verfuhren und Einrichtung zur Erzeugung und Sicherstellung
derselben Zähiglceitseigeuschaften in der Schweißnaht und
in den benachbarten Zonen eines metallischen, Werkstücks, vorzugsweise Stahls. \ - ' ""."·''
Die Erfindung bezieht sich auf die Behandlung, insbesondere
Y/änaebehandlung, von Schweißnähten in Werkstücken ,und Bauteilen.
Bekanntlich wird durch den Sclüveißprozess der G-efügeaufbau
des .Werkstückmaterials in der Nähe der Schweißnaht und
im Sch ,{. :iigut selbst verändert. Bios bewirkt, dass das . '.
Schweißgut und die umgebenden Zonen des Werkstückes andere
Z-ähigkoittseigenschaf ten annehmen, als das. Material des Werk-
! stüclces an dessen übrigen Stellen besitzt,- Hierdurch entsteht
Bruchgefahr. Besonders kritisch sind die .Verhältnisse bei
solchen Werkstücken und Bauteilen,, die im späteren Gebrauch
tiefen, insbesondere extrem tiefen.Temperaturen imagesefzt "
8 0 9 50 5/0-6 k 5 ■
/NSPECTED
zssUschaü für uncle's Eismaschinen Aktiengesellschaft
140826S
weraen müssen, wie z.B. otic ßuhältnisse und Apparate einer
Tief tennjeraturanlage zum Verflüssigen und Trennen von Gasen.
Besonders störend ist die Veränuerun,"; des Materialgefüges
dann, wenn i/erlcstoff e, insbesondere Stähle, verv/cnuet werden,
welche die erforderlichen Zähigkeitseigenschaften durch
eine vorhergehende Wärmebehandlung, insbesondere Vergütung,
erfahren haben.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, Schweißnähte vergüteter Stähle durch eine örtliche, kurzzeitige Erwärmung
der Schweißnaht- und tier Übergangszone in der V,feise vorzunehmen,
dass die Erwärmung kontinuierlich über die Schv/eißnahtlänge
mit einer aolchen Geschwindigkeit hinweggeführt
wira. dass leuiglicJa eine kurzzeitige, örtliche Auflösung
des Perlitgefüges oberhalb voii Ac und anschliessend eine
scimelle GefLigcuiiiwancUung durch Vförmeableitung erzielt wird.
(pat.Anni. der JLuhrstahl-Aktiengeseilsciiaft Hattingcn /Ruhr
j| vom T, ο. 19S7 mit dem Titel "Verfahren zur Erzielung von
Zühigköitseigenschaften bei extrem tiefen Temperaturen in
Scüveiüjiähten von. Stahl", internes AZ. 57/iSoo Fl/Sp) ·
fj Die Erfindung betrifft eine Ergänzung des vorge-
schlagcnen Gedankens zur Nachbehandlung der Schweißnaht.
Die uer vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden
Untersuchungen und Überlegungen haben gezeigt, dass es sehr
j . -. . .
xvesentiich darauf ankommt, wie gross der um die eigentliche
Schweißnaht herum durch die Wärmebehandlung in Mitleidensoiiaft
ORIGINAL INSPECTED
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gezogene Zonen!)ereich des Werkstücks bzw. Bauteils ist und
wie tiie T«nperaturverteilung beim Wäriuenachbehandlungsprozess
innerhalb dei* Behandlungszone verläuft.
Erf indungsgeinäss koia.t es darauf an, dass der gesamte
durch den Sclrweißproaess entstandene und beeinflusste
7iereicii des Werkstückes oder Bauteiles, und zwar nur dieser Bereich, der normalisierenden bzxv. vergütenden Vföriaebehandlung
unterzogen wird.
Erfindungsgemäss ist insbesondere vorgesehen, dass
die durch Schweißen von beiden Seiten, und zwar im allgemeinen
von beiden Seiten, nacheinander bzw. bei Rohren von innen und aussen erzeugte Schweißnaht nur von der einen Seite, bei
Rohren vorzugsweise von der Aussenseite, dem Vergütungsprozess unterworfen wird. Die entgegengesetzte Seite der Schweißnaht
dient dagegen der während des Ver^utungsprozesses durchgeführten
Beobachtung, gegebeuenfalls nittels V/äriaeStrahlungsmessung,
durch die die Vergütung von Eand oder automatisch geregäLt bzv;. gesteuert wird. Durca die einseitige Vergütungsbehandlung
wird der Vorteil leichterer und schnellerer Korrigierbarkeit der angewandten Vergütungstemperatüren erreicht,
während die Beobachtung von der anderen Seite her ein genaueres Erfassen der gesamten Temperaturverteilung
innerhalb des Schweißzoiienbereiches bzw· Vergütungsbereiches
ermöglicht.
Gemäss einer besonderen Ausbildung des Erfindungs-
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BAD ORIGINAL
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gedankens soll der Vergütungsbereich einschliesslich der
Schweißnaht eine Breite besitzen, die etwa«zwei- bis viermal
so gross wie die Wandstärke des geschweißten Werkstückes bzw. Bauteiles ist, jedoch nicht mehr bzw. keinesfalls wesentlich
mehr als ca. das Fünffache der Wandstärke beträgt.
Geinäss einer weiteren Ausbildung des Erfinaungsgedtoikens
ist dieser gesamte Zonenbereich längs seiner Breite bezüglich seiner Temperatur während der Wärmebehandlung örtlich
auszumessen, gegebenenfalls durch eine hin- und hergehende oder nach dem Start-Stop-Prinzip jeweils in einer Richtung
über die ganze Breite laufende Wärmeabtastung, die zweckmässigerweise
durch ein Registrierverfahren festgehalten und ständig beobachtet wird.
An Hand der Zeichnung, in der eine Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des' Verfahrens nach der Erfindung
beispielsweise dargestellt ist, sei der Erfindungsgedanke näher erläutert.
Pig. I zeigt einen Querschnitt durch den Werkstoff mit der zu vergütenden Schweißnaht.
Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt zur Schweißnaht durch ein geschweißtes Rohr.
Fig. 3 zeigt den Temperaturverlauf innerhalb der Schweißnaht bzw. der zu vergütenden Schweißnahtzone ein- *
schliesslich der Umgebungszone.
Fig. 4 zeigt eine* Seitenansicht eines rohrförmigen
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Behälters mit mehreren Schv/eißzonen im Gesamtaufbau.
In Fig. 1 bedeutet 1 den Teil eines Werkstückes
aus vergütetem Stahl. Mit S ist der Bereich der eigentlichen Schweißzone bezeichnet. Mit V ist der Gesamtbereich
der in den Vergütungsbereich einzubeziehenden Zone bezeichnet. S .ist, wie ersichtlich, zwei- bis dreimal so
gross wie die Dicke d des Werkstückes, während V ungefähr knapp das Vierfache von d beträgt. Der Pfeil P, gibt die
Richtung an, in der die vergütende Wärmebehandlung, beispielsweise mittels eines Brenners oder induktiver Erwärmung,
durchgeführt wird. Der Pfeil P0 gibt die Beobachtungsriehtung
an.
In Fig. 2 ist mit 2 ein wärmespendender Brenner bezeichnet, während 3 ein thermoelektrisches Ssrahlungs-Biessgerät
bedeutet, an das direkt oder zweckmässiger durch Fernübertragung ein Registriergerät 4 angeschlossen ist.
Der Pfeil PQ gibt die Drehrichtung des Rohres an. Das Mess-
gerät 3 ist in Richtung des Pfeiles P. in boütii.mtem Rhythmus
schwenkbar.
In der Fig. 3 ist ein Ausschnitt aus dem Registrier-
C
streifen widergegeben, auf dem die Messungen des Gerätes aufgezeichnet sind. S bedeutet wiederum die Sehweiflnahtbreite, während V die Breite der gesamten llehandlungszone bedeutet. Durch die strichpunktierte Abszisse ist die Temperatur AcQ
streifen widergegeben, auf dem die Messungen des Gerätes aufgezeichnet sind. S bedeutet wiederum die Sehweiflnahtbreite, während V die Breite der gesamten llehandlungszone bedeutet. Durch die strichpunktierte Abszisse ist die Temperatur AcQ
festgelegt. Die Kurve K zeigt die Temperatur an, die an den
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verschiedenen örtlichen Stellen des Behandlungsbereiches auf der Beobachtungsseite des Werkstückes gemessen wird und insbesondere
innerhalb der Zone S oberhalb AcQ, dagegen ausserhalb
des Bereiches S, jedoch noch innerhalb des Bereiches V unterhalb der Temperatur Ac3 liegt. Der Betrag F, um den die
Temperatur in der Mitte der Schweißzone oberhalb des Uinwandlungspunktes
AcQ liegt, hängt von der jeweiligen Blechstärke
des geschweißten Werkstückes bzw. Bauteiles ab.
In Fig. 4 ist ein als Kessel ausgebildeter Bauteil seitlich gezeichnet und wiederum mit 1 bezeichnet. Er
ist auf vier Rollenpaaren 5, 6, 7 und 8 gelagert, die unter dem Kessel 1 derart verteilt und gegebenenfalls gegeneinander
verschiebbar gelagert sind, so dass jeweils die Vergütung der verschiedenen Zonen 9, Io und 11 eine möglichst
geringe Gestaltänderung, insbesondere Durchbiegung, des Werkstückes zu beiden Seiten des Schweißzone bedingt. Die
Lagerrollen '5 bis 8, die gleichzeitig die Drehung des geschweißten
Rohres bewirken und dadurch die Erwärmungsgeschwindigkeit der Zone längs der Naht festlegen, sind zweckmässig
mit einem elastischen Material schlechter Wärmeleitung gepolstert, um eine nur geringe Wärmeabfuhr zur Seite
der Vergütungszonen zu bewirken. Die Reihenfolge der Vergütung der verschiedenen Zonen ist so zu wählen, dass je-, . '
weils möglichst weit auseinanderliegende Zonen vergütet werden, damit der nächstfolgende Vergütungsprozess durch
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die vorhergehenden dadurch nicht gestört wird, dass bereits ein grösserer Teil des Werkstückes durch Wärmeleitung vorgewärmt
wird. Je nach der Lage bzw. dem Abstand der verschiedenen Schweißzonen voneinander ist es unter Umständen
erforderlich, nach oder sogar schon während des Vergütungsprozesses der einzelnen Zonen diese und deren Umgebung bzw.
die Zonen zwischen mehreren zu kühlen, beispielsweise durch Beblasen mit Wasser, Öl, Luft oder deren Gemische. Im Falle
der Fig. 4 ist zunächst die Schweißnaht 9, alsdann die Naht Ii und schliesslich die Naht Io wärmezubehandeln, wobei
mindestens zwischen den Wärmebehandlungen der Nähte 11
und Io eine Kühlung der zwischen beiden liegenden Werkstückzone
vorzunehmen ist.
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BAD
Claims (6)
- Gesellschaft für Linde's Eismaschinen AKiiengeseiisuiaftPatentansprüchei. Verfahren und Einrichtung zur Erzeugung und Sicherstellung derselben Zähigkeitseigenschaften in der Schweißnaht und den benachbarten Zonen eines metallischen V/erkstücks, vorzugsweise Stahls, insbesondere vergüteten Stahls, durch eine anschliessende Wärmebehandlung, bei der eine örtliche, kurzzeitige Erwärmung der Schweißnaht t- und der Übergangszonen erfolgt, derart, dass die Erwärmung kontinuierlich über die Sciiweißnahtlänge mit einer solchen Geschwindigkeit hinweggeführt wird, dass lediglich eine kurzzeitige, örtliche Auflösung des Perlitgefüges oberhalb von Ac0 und anschliessend eine schnelleGefügeumwandlung durch Wärmeableitung erzielt wird, daclurch gekennzeichnet, dass bei. einer beiderseitig durchgeführten Schweißung des Werkstückes bzw. Bauteiles die anschliessende, vergütende Y/ärmebehandlung nur von der einen Seite, bei rohrförmigen Werkstücken bzw. Bau- ■ teilen, vorzugsweise von aussen, durchgeführt wird.
- 2. Verfahren und Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die entgegengesetzte Seite, insbesondere die Innenseite, zur Beobachtung, vorzugsweise mittels Strahlungsmessung, dient.BAD ORiG»NAL809305/0645Gesellschaft für Linde's Eismaschinen Aktiengesellschaft
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einer etwa das Zwei- bis Dreifache der Wandstärke des geschweißten Werkstücks oder Buteils betragenden, symmetrisch zur Schweißnahtmitte verlaufenden Zone eine Temperatur oberhalb AeQ erzeugt wiru, während die Y/ärmebehandlung auf eine etwa a;~s Fünffache dei* v/andstürke symmetrisch zur Scüweiiinahtiiiit oe aicü erstreckenden Zone ausgedehnt wird, wobei aims erhall) aer erstgenannten Zone eine Teuperatur unterhalb Ac c. herrscht.
- 4. Verfahren nach einem der ..nsyrliehe 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, d.iss die Umgebung der jeweiligen Ver^utungszone nach und/oder wäbreiul des Vergütungsprozesses gekühlt wird.
- 5* Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Vorhanuensein Hehrerer Schweißnähte an einem «/erkstück, insbesondere Bauteil, die verschiedenen Nähte in einer solchen Jleihenfol^e nacheinander vergütet werden, dass die nächstfolgende Zone noch nielrt aureh die vorhergehende Vergütung bereits vorgewärmt ist.zur
- 6. Vorrichtung äwtapek Durchführung des Verfahrens nach einem der .msprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beobachtung der Vergütungstc-Juper-Ltur ein die gesamte Vergütungsbreite periodisch abtastendes, vorzugsweise elektrisches, Strahlungsmessgerät vorgesehen ist.809805/06451408269 Gesellschaft für Linde's Eismaschinen Aktiengesellschaftio -7. Vorrichtung zur Durchführurig des Verfahrens nach einem der Einsprüche 1 bis 5 oder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der Vergütungsteniperaturwerte ein Itegistriergerät vorgesehen ist, das zur gegebenenfalls selbsttätigen Steuerung des Vergüttmgsprozesses dient.8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der ,inspriiche 1 bis 5 oder nach xinsyruch 6 oder 7, dadurch gekennzeicliiiet, dass zur Lagerung und gegebenenfalls gleichzeitig zum Drehantrieb des Verkstäckes bzw. Bauteiles UoHeulader beiderseitig jeaer Schweißnaht von definierter Uiirmeableitung und uit regelbarem Abstand der Rollen von der Schweißnaht bzw. den Schweißnähten angeordnet sind.ORIGiNAL809 30 5/0 645
Applications Claiming Priority (1)
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DE (1) | DE1408269A1 (de) |
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1958
- 1958-07-09 DE DE19581408269 patent/DE1408269A1/de active Pending
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1962
- 1962-02-19 US US174224A patent/US3162555A/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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