Verfahren zur Herstellung von Schweissnähten in niob- oder vanadiumhaltigen Stählen und nach diesem Verfahren hergestellte Schweissverbindung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her stellung von Schweissnähten zur Verbindung dick wandiger, niobhaltiger austenitischer oder vanadium- haltiger ferritischer Stähle, deren an die Schweissnaht angrenzende Flächen zur Vermeidung von Naht randrissen vor der Schweissung durch Auftragung einer Schicht niob- bzw. vanadiumfreien Schweiss gutes aufgebuttert werden, und eine nach diesem Verfahren hergestellte Schweissverbindung.
Es ist bekannt, dass niobhaltige austenitische und vanadiumhaltige ferritische Stähle beim Spannungs freiglühen nach dem Schweissen zur Bildung soge nannter Nahtrandrisse neigen. Sie entstehen in der Randzone des Grundmaterials unmittelbar neben der Naht und können bei hochbeanspruchten Bauteilen der Anlass von Havarien sein. Diese Rissanfälligkeit tritt nur auf, wenn das Material bei der vorhergehen den Schweissung hoch erhitzt und wieder rasch ab gekühlt wurde, eine Bedingung, die in der Zone neben einer Schweissnaht stets vorliegt.
Wird eine solche Randzone nach dem Schweissen zum Abbau der Spannungen erhitzt, so wird sie, wie Untersuchungen gezeigt haben, während der Niob karbid- bzw. Vanadiumkarbid-Ausscheidungen vor übergehend verspröden. Sind hohe Spannungen vor handen, wie sie beispielsweise beim Schweissen und anschliessenden Abkalten entstehen, so verformt sich das Material langsam, bis diese Spannungen abgebaut sind. Übersteigt das Ausmass der Verformung die Verformungsfähigkeit des Materials, dann treten Risse in der Randzone auf.
Wird die Randzone einer Schweissnaht geglüht, so steigt deren Verformungsfähigkeit, sobald alle Karbide ausgeschieden sind, und bei einer weiteren Glühung ist keine Rissanfälligkeit mehr vorhanden. Es ist daher schon vorgeschlagen worden, bei den schlecht schweissbaren niob- oder vanadium- haltigen Stählen auf die an die Schweissnaht angren zenden Flächen vor der Schweissung eine Schicht niob- bzw. vanadiumfreien Schweissgutes aufzutragen. Dieser Vorgang der Auftragschweissung, der Aufbut tern genannt wird, verursacht nur kleine Schrumpf spannungen. Nun werden die Einzelteile geglüht, wobei wegen der kleinen Spannungen keine Risse auf treten, und hierauf wird die Schweissnaht auf die Aufbutterung gelegt.
Die Zwischenglühung zur Behebung der Ver- sprödungsanfälligkeit des Nahtrandes ,ist notwendig, da die während der Schweissung durch den Licht bogen zugeführte Wärmemenge zu gering ist, um die durch Nahtrandrisse gefährdete Zone des Grund materials thermisch hinreichend zu beeinflussen. Die metallischen Teile leiten die Wärme gut ab. Bei der bisher üblichen Dicke der Aufbutterungsschicht ent steht daher in dieser ein beträchtliches Temperatur- gefälle, so dass die Randzone im kritischen Tem peraturgebiet der Karbidausscheidung verharrt.
Die Gefahr der Rissbildung würde trotz Aufbutterung bestehen bleiben, daher muss das ganze Werkstück bei genügend hoher Temperatur zwischengeglüht wer den.
Eine Vereinfachung dieses Vorganges wird durch das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht, nach welchem die Dicke der Aufbutterungsschicht maxi mal 2 mm beträgt.
Eine nach diesem Verfahren hergestellte Schweiss verbindung ist in der Zeichnung beispielsweise dar gestellt. Auf die zu verschweissenden Einzelteile 1 wird eine Schicht 2 niob- bzw. vanadiumfreien Schweissgutes aufgebuttert, deren Dicke höchstens 2 mm beträgt. Auf die derart vorbereiteten Teile kann nun die Schweissnaht 3 gelegt werden, ohne dass eine vorherige Zwischenglühung notwendig wäre. Die geringe Dicke der Aufbutterungsschicht bewirkt, dass die durch Nahtrandrisse gefährdete Zone, in der Zeichnung mit 4 angedeutet, durch den normalen Schweissvorgang beim Herstellen der Naht entspre chend hoch und genügend rasch erhitzt wird, um die Gefahr der Rissbildung mit Sicherheit zu vermeiden.
Die zulässige Dicke der Aufbutterungsschicht 4 hängt von der Lichtbogenenergie beim Schweissen der Naht ab. Ist diese gross, dann kann die maximale Stärke von 2 mm zugelassen werden. Bei kleinerer Lichtbogenenergie muss die Schichtdicke entspre chend geringer bemessen werden.
Das beschriebene Verfahren hat gegenüber den bekannten Methoden den Vorteil, dass die Zwischen- glühung wegfällt. Dadurch werden Zeit und Arbeits kosten gespart, und es wird Ofenkapazität für andere Zwecke frei.
Method for producing welds in steels containing niobium or vanadium and welded joint produced by this method The invention relates to a method for producing weld seams for joining thick-walled, niobium-containing austenitic or vanadium-containing ferritic steels whose surfaces adjoining the weld seam to avoid Seam edge cracks before welding by applying a layer of niobium-free or vanadium-free weld, and a welded joint produced using this process.
It is known that austenitic steels containing niobium and ferritic steels containing vanadium tend to form what are known as seam edge cracks when they are stress relieved after welding. They arise in the edge zone of the base material right next to the seam and can be the cause of accidents in highly stressed components. This susceptibility to cracking only occurs if the material was heated to a high level during the previous welding and then quickly cooled again, a condition that is always present in the zone next to a weld seam.
If such an edge zone is heated after welding to reduce the stresses, it will, as studies have shown, while the niobium carbide or vanadium carbide precipitates temporarily become brittle. If there are high tensions, such as those that arise during welding and subsequent cooling, the material slowly deforms until these tensions are reduced. If the extent of the deformation exceeds the deformability of the material, then cracks appear in the edge zone.
If the edge zone of a weld seam is annealed, its deformability increases as soon as all the carbides have precipitated, and there is no longer any susceptibility to cracking during further annealing. It has therefore already been proposed, in the case of steels containing niobium or vanadium, which are difficult to weld, to apply a layer of niobium-free or vanadium-free weld metal to the surfaces adjacent to the weld seam before welding. This process of build-up welding, known as the butt-up, causes only small shrinkage tensions. Now the individual parts are annealed, whereby no cracks occur because of the small tensions, and the weld seam is then placed on the padding.
The intermediate annealing to eliminate the brittleness of the seam edge is necessary because the amount of heat supplied by the arc during welding is too small to have a sufficient thermal effect on the zone of the base material that is at risk from seam edge cracks. The metallic parts dissipate the heat well. With the previously usual thickness of the coated layer, there is therefore a considerable temperature gradient in it, so that the edge zone remains in the critical temperature range of the carbide precipitation.
The risk of cracking would persist in spite of the fact that the entire workpiece must be intermediate annealed at a sufficiently high temperature.
A simplification of this process is made possible by the method according to the invention, according to which the thickness of the coated layer is a maximum of 2 mm.
A welded connection produced by this method is shown in the drawing, for example, represents. A layer 2 of niobium-free or vanadium-free weld metal, the thickness of which is at most 2 mm, is applied to the individual parts 1 to be welded. The weld seam 3 can now be placed on the parts prepared in this way without prior intermediate annealing being necessary. The low thickness of the layer of buttering causes the zone at risk from seam edge cracks, indicated by 4 in the drawing, to be heated accordingly high and sufficiently quickly by the normal welding process during the production of the seam to avoid the risk of cracking with certainty.
The permissible thickness of the coated layer 4 depends on the arc energy when welding the seam. If this is large, the maximum thickness of 2 mm can be permitted. With lower arc energy, the layer thickness must be dimensioned correspondingly smaller.
The method described has the advantage over the known methods that the intermediate annealing is omitted. This saves time and labor and frees up furnace capacity for other purposes.