DE2446517C3

DE2446517C3 - Karbidfreier Schweißzusatzwerkstoff für das Auftragschweißen

Info

Publication number: DE2446517C3
Application number: DE2446517A
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr.-Ing. 4005 Meerbusch Thier
Original assignee: VEREINIGTE EDELSTAHLWERKE AG (VEW) WIEN NIEDERLASSUNG VEREINIGTE EDELSTAHLWERKE AG (VEW) VERKAUFSNIEDERLASSUNG BUEDERICH 4005 MEERBUSCH
Current assignee: VEREINIGTE EDELSTAHLWERKE AG (VEW) WIEN NIEDERLASSUNG VEREINIGTE EDELSTAHLWERKE AG (VEW) VERKAUFSNIEDERLASSUNG BUEDERICH 4005 MEERBUSCH
Priority date: 1974-09-28
Filing date: 1974-09-28
Publication date: 1979-08-30
Also published as: NL7511372A; DE2446517B2; BE833569A; LU73464A1; DE2446517A1; AT337511B; IT1047591B; FR2285956A1; SE7510835L; SE407913B; GB1461748A; ATA660775A

Description

bis 4 hergestellt Die Stäbe wurden nach dem WIG-Verfahren unter Anwendung von Schweißargon auf einem Streifen aus SL 37 als Grundwerkstoff ohne Vorwärmung in 10 Lagen aufgeschweißt und anschließend der Grundwerkstoff abgetrennt Von den aus reinem Schweißgut bestehenden Proben wurden die Härtewerte bestimmt und der Straußtest zur Prüfung auf IK-Beständigkeit (nach DIN 50914) durchgeführt Dabei zeigte sich, daß das Schweißgut der Werkstoffproben 1 und 2, die der erfindungsgemäßen Maßgabe entsprechen, völlige IK-Beständigkeit auch nach der auf das Doppelte (30 h) verlängerten Einwirkungsdauer der schwefelsauren Kupfersulfatlösung ergab, während dies bei den Proben 3 und 4 (deren Chromgehalt zu niedrig hegt) nicht der Fall ist Zur Prüfung der Rißbeständigkeit wurden weitere Schweißstäbe aus den Werkstoffen 1 und 2 herangezogen und damit in analoger Weise eine Innenpanzerung in zwei Lagen ohne Vorwärmung auf den Hohlzylinderflächen von Scheiben im Format 190X20mm aus dem Werkstoff Nr. 1.4550 (X 10 Cr Ni Nb 18 9) aufgebracht, die eine Bohrung von 75 mm Durchmesser aufwiesen. Eine Überprüfung ergab, daß sich bei diesem sehr scharfen Test keine Risse gebildet hatten.

Nr.	SchweißwerkstofTzusammensetzung C Si Cr B	4,10 3,84 3,72 3,43	25,78 27,38 23,30 25,00	2	1,14 1,37 2,06 2,86	Cu	Fe	Härte des Schweißgutes
1 2 3 4	0,023 0,021 0,020 0,024					1,78 1,81 1,95 1,86	2,76 2,52 2,64 2,59	35-37 HR_C 37-40 HR_C 40-42 HR_C 42-45 HR_C
Anmerkung:	Der Mn-Gehalt betrug durchweg unter	0,05%
		; Rest =	Nickel.
Beispiel	messer ι	[Grundwerksi	toff: X 10 Cr Ni Ti

Auftragschweißen von gegossenen Formkörpern
nach dem WIG-Verfahren

Zur Herstellung von Ventilsitzpanzerungen wurden gegossene Kegelringe entsprechender Dimension der Zusammensetzung: 0,025% C, 3,20% Si, 0,15% Mn, 42,35% Cr, 1,72% B, 0,80% Cu, 2,37% Fe, Rest Ni auf die Ventilflächen aufgesetzt (Grundwerkstoff: X 10 Cr Ni Ti 18 9) und nach dem WIG-Verfahren ohne Vorwärmung unter Drehen aufgeschweißt Die auf diese Weise hergestellten Panzerungen waren rißfrei und zeigten im Einsatz beste Ergebnisse.

Beispiel 3

Auftragschweißen eines aus einer Metallschmelze
hergestellten Pulvers nach dem Plasma-Are-Verfahren

Ein durch Versprühen einer Metallschmelze, bestehend aus 0,028% C, 4,23% Si, 0,018% Mn, 32,98% Cr, 1,67% Cu, 2,53% Fe, 1,16% B, Rest Ni, hergestelltes Pulver (Korngröße: 60 bis 200 μηι) wurde durchPlasma-Spritzen als ringförmige Schweißauftragung von etwa 3 mm Höhe auf einer Schieberplatte von 120 cm Durchbracht und zur Bildung der Dichtflächen feinst geschliffen. Die A jftragung entsprach vollauf den an sie gestellten Anforderungen.

Beispiel 4

Auftragschweißen mittels Fülldrahtes unter
Schutzgas

Verschiedene Schweißauftragungen wurden auch unter Anwendung eines Fülldrahtes durchgeführt, wobei ebenfalls Schweißargon zur Abschirmung verwendet wurde. Der Fülldraht war aus einem 2,98% Cu, Rest Ni enthaltenden, zur rohrförmigen Hülle gefalzten Metallband gebildet, während die etwa 45 Gew.% betragende Füllung - auf die Metallbestandteile bezogen - aus 64% Chrommetall, 25,5% Ni-B-Legierung (mit 15% B, Rest im wesentlichen Ni) und 10,4% Fe = Si (mit 75% Si, 0,03% C, Rest Fe) bestand.

Das auf diese Weise in der 3. Lage der Auftragungen erhaltene reine Schweißgut des Fülldrahtes hatte die Zusammensetzung: 0,021% C, 4,13% Si, 26,35% Cr, 1,13% B, 1,65% Cu, 2,43% Fe, Rest Ni; die Härte des Schweißgutes betrug (im Mittel) 36 HR_C.

Claims

Patentanspruch:

Karbidfreier Schweißzusatzwerkstoff für das Auftragsschweißen zur Erzielung eines Schweißgutes mit guten mechanischen Eigenschaften, hoher Korrosions- und IK-Beständiekeit sowie hoher Abriebfestigkeit, in Form blanker oder umhüllter Drähte bzw. Stäbe, Fülldrähte, Bänder, zum Aufschweißen bestimmter Formteile sowie in Form eines durch einen Spritz- bzw. Sprühvorgang aufzutragenden Pulvers.d a durch gekennzeichne t,daß er max. 0,05% C, vorzugsweise nicht mehr als 0,03% C, 1,0 bis 5% Si, vorzugsweise 3,0 bis 5,0% Si, max. 1,0% Mn, vorzugsweise nicht mehr als 0,50% Mn, 25,0 bis 50,0% Cr, 0,5 bis 3,0% B, vorzugsweise 0,8 bis 2,5% B, 0 bis 3,0% Cu, vorzugsweise 0 bis 2,0% Cu, und 0 bis 5,0% Fe, vorzugsweise 0 bis 3,0% Fe, Rest Nickel enthält, mit der Maßgabe, daß

%Cr>10-%B + 13,

wobei gegebenenfalls ein Teil dieser Legierungsbestandteile, insbesondere der Anteil an Bor, gesondert als das Schweißgut auflegierender Zusatz vorgesehen ist

Vor allem im Rahmen der Kernreaktortechnologie, etwa zur Auskleidung von Armaturen, für das Panzern von Dichtflächen od. dgl. besteht ein dringendes Bedürfnis nach einem SchweißzusatzwerkstofF, der faktisch kein Kobalt enthält und dessen Schweißgut eine hohe Korrosionsbeständigkeitauch nach einer etwaigen Wärmebehandlung nicht zuletzt gegenüber interkristalliner Korrosion aufweist, eine hohe Härte von zumindest 30 HR_C besitzt und auch bei Innenpanzerungen keine Rißanfälligkeit erkennen läßt

Alle bisher bekannten Schweißauftragslegierungen erfüllen diese Bedingungen nicht Wegen der Forderung nach IK-Beständigkeit scheiden alle Legierungen aus, die die geforderte Härte — was auch für die aus der DE-PS 11 98 169 bekannte Legierung zutrifft — durch die Bildung von Karbiden erreichen. Der dazu erforderliche hohe Kohlenstoffgehalt hat zwangsläufig auch eine IK-Anfälligkeit des Schweißgutes zur Folge. Die im Dampfkesselbau vielfach verwendeten Kobalt-Hartlegierungen genügen nicht der für den Reaktorbau vorgeschriebenen Grundbedingung und auch die bisher bekannten Legierungen auf der Basis Nickel = Bor, wie z.B. Colmonoy4 oder Niboritl mit folgender Zusammensetzung:

55

60

erfüllen die gestellten Anforderungen nicht Beide Legierungen sind nicht nur IK-anfällig, sondern die Grundmasse des Schweißgutes wird im Strauß-Test so stark angegriffen, daß sich sogar metallisches Kupfer auf der Probenoberfläche abscheidet Beide Legierun-

Colmonoy 4 Niboritl C 0,45 0,05 Si 2,25 4,25 Cr 10,0 7,5 B 2,0 2,8 Ni Rest Rest

gen sind außerdem so stark rißanfällig, daß es nicht möglich ist, Innenpanzerungen in mehreren Lagen rißfrei aufzubringen. Auch die aus der DE-PS 1483178, der DE-OS 15 58 880(Typ a) und der FR-PS 13 76914 bekannten Nickel-Bor-Legierungen, von denen im übrigen die in der letztgenannten Patentschrift angeführte Matrixlegierung ausreichende Härte erst in Verbindung mit Carbiden, Nitriden oder Suiziden von Elementen der Gruppe 4 bis 6 des Periodensystems erlangt, genügen nicht den Bedingungen gemäß der Aufgabenstellung.

Zielsetzung der vorliegenden Erfindung ist demnach die Schaffung eines Schweißzusatzwerkstoffes, derailen gestellten Anforderungen genügt Das Kennzeichen eines solchen karbidfreien Schweißzusatzwerkstoffes, der für das Auftragschweißen zur Erzielung eines Schweißgutes mit guten mechanischen Eigenschaften, hoher Korrosions- und IK-Beständigkeit und hoher Abriebfestigkeit dient und in Form blanker oder umhüllter Drähte bzw. Stäbe, Fülldrähte, Bänder, zum Aufschweißen bestimmter Formteile sowie in Form eines durch einen Spritz- bzw. Sprühvorgang aufzutragenden Pulvers vorliegen kann, besteht erfindungsgemäß darin, daß er max. 0,05% C, vorzugsweise nicht mehr als 0,03% C, 1,0 bis 5,0% Si, vorzugsweise 3,0 bis 5,0% Si, max. 1,0% Mn, vorzugsweise nicht mehr als 0,50% Mn, 20,0 bis 50,0% Cr, vorzugsweise 25 bis 50% Cr, 0,5 bis 3,0% B, vorzugsweise 0,8 bis 2,5% B, 0 bis 3,0% Cu, vorzugsweise 0 bis 2,0% Cu, und 0 bis 5,0% Fe, vorzugsweise 0 bis 3,0% Fe, Rest Nickel enthält, mit der Maßgabe, daß

%Cr > 10 · %B + 13,

wobei gegebenenfalls ein Teil dieser Legierungsbestandteile, insbesondere der Anteil an Bor, gesondert als das Schweißgut auflegierender Zusatz vorgesehen ist

Maßgebend für die Problemlösung ist demnach die auf das Schweißgut abgestellte Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Schweißzusatzwerkstoffes, die im Falle blanker Stäbe, aufzuschweißender Formteile, wie z.B. Kegelringe oder aufzutragenden Pulvers sich weitgehend mit derjenigen des Schweißgutes deckt Den Fachleuten auf dem Schweißgebiet ist es bekannt und geläufig, welche Anpassungen bzw. Abwandlungen vorzunehmen sind, um bei anderen Ausführungsformen, so etwa bei ummantelten Stabelektroden, die einen Teil der Legierungsbestandteile in der Umhüllung enthalten können, bei Schweißbändern eine entsprechende Band/Pulver-Kombination mit einem den Boranteil liefernden Schweißpulver oder bei der Fülldrahtschweißung das gewünschte Ergebnis zu erreichen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen, die verschiedene Ausfuhrungsformen des Schweißzusatzwerkstoffes betreffen, näher beschrieben.

Beispiel 1

Auftragschweißen blanker Schweißstäbe nach dem WIG-Verfahren

Um auch die Bedeutung der in der Erfindungsdefinition enthaltenen Maßregel hinsichtlich des Chromgehaltes aufzuzeigen, wurden blanke Schweißstäbe von 4 mm Durchmesser aus den in der folgenden Tabelle angeführten Legierungszusammensetzungen 1