CH654505A5 - Verfahren zum engspaltunterpulverschweissen nichtrostender staehle. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Engspaltunterpulverschweissen nfchtrostender Stähle.

Bisher wurden nichtrostende Stähle grösserer Dicke genau so wie unlegierte Konstruktionsstähle mit der Spaltbearbeitung, die den heutigen gültigen Normen und Betriebsrichtsätzen für die Schweisskantenausführung entsprechen, verschweisst. Für das Unterpulverschweissen wurden die Spalten mit einem Abschrägungswinkel von 10 bis 15° für Werkstoffe grösserer Dicke, z.B. über 100 bis 300 mm, empfohlen und verwendet. Der Spalt zwischen den geschweissten Flächen an der Oberseite der Schweissverbindung betrug bei einem solchen Abschrägungswinkel und bei Dicken von 150 bis 300 mm eine Breite von 50 bis 70 mm, was sich in der Vorbereitungsphase durch Abfall der zu schweissenden Werkstoffe wie auch durch einen hohen Verbrauch an Zusatzwerkstoffen beim Schweissen und durch Zeitverlängerung beim Verbindungsschweissen widerspiegelt.

Eine solche Kantenbearbeitung war nötig, weil bisher derartige Schweissdüsen gebraucht wurden, die wegen ihrer Abmessungen die Anwendung eines engen Spalts nicht ermöglichten. Beim Schweissen dickerer Werkstoffe, bei denen die Düse in den Spalt geführt werden soll, war es nicht möglich, sich mit der Düse und so auch mit dem Schweissdraht bis zum optimalen Abstand von den Schweisskanten anzunähern. Ebenso konnte auch die für das Schweissen von nichtrostenden Stählen, z.B. Cr-, CrNi-, CrNiMo-Stähle, bestimmten Schweisspulver für das Engspaltschweissen nicht eingesetzt werden, weil sie keine befriedigenden operativen und formgebenden Eigenschaften besitzen, insbesondere die Schlackenentfernbarkeit. Ein grosser Nachteil der bisher angewendeten Schweisspulver besteht darin, dass nadeiförmige Schlackenrückstände bei der Verwendung von niobstabili-sierten Zusatzwerkstoffen auf der Schweissraupenoberfläche haften bleiben. Schweisspulver, die befriedigende operative und formgebende Eigenschaften beim Engspaltschweissen unlegierter, bzw. niedrig- und mittellegierter Stähle aufweisen, können für das Schweissen nichtrostender hochlegierter Stähle nicht verwendet werden, weil sie vom Gesichtspunkt metallurgischer Wirkungen ungeeignet sind.

Zur Überwindung dieser Nachteile wird ein Verfahren der eingangs genannten Art gekennzeichnet durch die im Anspruch 1 angegebene Kombination von Merkmalen. Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens ergibt sich aus dem abhängigen Anspruch 2.

Die mit dem obenangeführten Schweisspulver gefertigten Schweissverbindungen wiesen gute Raupenbildung ohne Haftenbleiben der Schlacke aus, wobei die mechanischen Eigenschaften dieselben wie die des Grundwerkstoffes mit der entsprechenden Zusammensetzung waren, was auch die Ergebnisse der Korrosionsprüfungen bewiesen.

In einem anderen Fall wurde das Schweisspulver, welches durch Umschmelzen des Gemisches von 5% Massenprozent Quarzsand, 32% Massenprozent Aluminiumoxyd, 5% Massenprozent Manganerz, 8% Massenprozent Kalkstein, 11% Massenprozent Fluorit, 2% Massenprozent Pottasche, 6% Massenprozent Zirkoniumsilikat, 4% Massenprozent Chrom(III)-oxyd, 20% Massenprozent Bariumfluorid, 7% Massenprozent Kaolin hergestellt wurde, verwendet, wobei das Gemisch nach dem Umschmelzen in Wasser granuliert, nach der Abtrocknung gemahlen und auf die geforderte Korngrösse sortiert wurde.

Der CrNi Stahl des Typs 19% Cr, 10% Ni, Mn, Nb wurde verschweisst. Die Schweissverbindung war vom Gesichtspunkt technologischer Eigenschaften geeignet, die Raupen waren glatt und gleichmässig ohne Haftenbleiben der Schlacke geformt. Die mechanischen Eigenschaften, chemische Zusammensetzung als auch die Korrosionsbeständigkeit des Schweissgutes entsprach den geforderten Kriterien. Die Spaltvorbereitung war wie folgt: der Spalt zwischen den zu schweissenden Flächen war 17 mm mit der Spaltabschrä-gung von 1°; ein Schweissdraht der Güte 20 Cr, 9 Ni und 19 Cr, 10 Ni, Mn, Nb 3,15 mm im Durchmesser wurde angewendet. Ein Schweissstrom von 300 bis 350 A, eine Lichtbogenspannung von 32 V, eine Schweissgeschwindigkeit von 24 m/h mit dem Wechsel der Drahtposition alternativ zu beiden Schweisskanten bei Einhaltung des Abstandes von 3-5 mm von der Schweisskante wurden angewendet, wobei die gleichmässige Höhe des geschütteten Schweisspulvers bei 35 mm gehalten wurde. Das verwendete Schweisspulver wurde durch das Umschmelzen des Gemisches von 3% Massenprozent Quarzsand, 34% Massenprozent Aluminiumoxyd, 6% Massenprozent kohlenstoffarmen Eisenmangan, 10% Massenprozent Kalkstein, 8% Massenprozent Fluorit, 3% Massenprozent Pottasche, 7% Massenprozent Zirkoniumsilikat, 22% Massenprozent Bariumfluorid, 0,5% Massenprozent Chrom(III)-oxyd, 6,5% Massenprozent Kaolin hergestellt, wobei das Gemisch nach dem Umschmelzen in Wasser granuliert, nach der Aus trocknung gemahlen und auf die geforderte Korngrösse sortiert wurde.

Die Schweissverbindungen waren vom Gesichtspunkt operativer Bedingungen geeignet, sie wiesen solche mechanischen Eigenschaften wie der Grundwerkstoff mit der entsprechenden chemischen Zusammensetzung auf, was auch z.B. die Ergebnisse der Korrosionsprüfungen bewiesen.

In einem anderen Fall wurde der CrNi Stahl der Güte 18 Cr, 10 No, To der Dicke 150 mm mit einem 19 Cr, 10 Ni, Mn, Nb Draht des Durchmessers 3,15 mm verschweisst. Als Schweisskantenvorbereitung diente die asymmetrische Schweissnaht mit einem Spalt der Breite 20 mm auf beiden Seiten der Kante ohne Spaltneigung (0°). Die folgenden Parameter, nämlich 430 A Schweissstrom, Lichtbogenspannung 29 V, Schweissgeschwindigkeit 20 m/h mit dem Wechsel der Drahtposition alternativ zu beiden Schweisskanten bei der Einhaltung des Abstandes von 3-5 mm von der Schweisskante wurden angewendet, wobei die gleichmässige Höhe des geschütteten Schweisspulvers minimal bei 35 mm

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gehalten worden ist. Das verwendete Schweisspulver wurde durch das Umschmelzen des Gemisches von 5% Massenprozent Quarzsand, 32% Massenprozent Aluminiumoxyd, 5% Massenprozent Manganerz, 8% Massenprozent Kalkstein, 11 % Massenprozent Fluorit, 2% Massenprozent Pottasche, 6% Massenprozent Zirkoniumsilikat, 20% Massenprozent Bariumfluorid, 4% Chrom-(III)-oxyd, 7% Massenprozent Kaolin hergestellt, wobei das Gemisch nach dem Umschmelzen in Wasser granuliert, nach derAustrocknung gemahlen und auf die geforderte Korngrösse sortiert wurde.

Die Schweissverbindung entsprach den technologischen Bedingungen, die geeignete chemische Zusammensetzung des Schweissgutes mit dem Gehalt von 19,06% Massenprozent Chrom, 0,91 % Massenprozent Niob, 0,51 % Massenprozent Silizium wurde erreicht, wobei der Gehalt dieser Elemente in dem Schweissdraht 19,97% Massenprozent Chrom, 1,18% Massenprozent Niob, 0,31% Massenprozent Silizium war. Der Siliziumgehalt wurde besonders durch den Übergang aus dem Grundwerkstoff beeinflusst. Die mechanischen Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit des Schweissgutes erfüllten die geforderten Werte.

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Claims (2)

654 505 2 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Engspaltunterpulverschweissen nichtrostender Stähle, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweisskanten eine Neigung von maximal T aufweisen, wobei unter dem Schweisspulver, welches durch das Um-schmelzen des Gemisches von 1,5 bis 5 Gew.-% Quarzsand, 25 bis 38 Gew.-% Aluminiumoxid, 1,5 bis 7 Gew.-% Manganerz oder kohlenstoffarmem Eisenmangan, 6 bis 11 Gew-% Kalkstein, 7 bis 17 Gew.-% Fluorit, 2 bis 3,5 Gew.-% Pottasche oder Soda, 5-11 Gew.-% Zirkoniumsilikat, 16 bis 25 Gew.-% Bariumfluorid, 0,3 bis 4 Gew.-% Chrom (III)-oxid und 6 bis 10 Gew.-% Kaolin hergestellt, dann ins Wasser granuliert, nach dem Austrocknen gemahlen und auf die geforderte Korngrösse sortiert worden ist, mit einem Strom von 250 bis 650 A und mit einer Spannung von 28 bis 35 V geschweisst wird, wobei die gleichmässige minimale Schweisspulverhöhe von 35 mm eingehalten und die Schweissraupen symmetrisch zu den Schweisskanten im Abstand von 3 bis 10 mm gezogen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanten so ausgebildet sind, dass der Spalt zwischen den zu schweissenden Flächen 12 bis 22 mm für Werkstoffe von einer Dicke bis 150 mm und 16 bis 28 mm für Werkstoffe von einer Dicke bis 350 mm aufweist.