Verfahren zum Verbinden von Teilen aus nichtrostendem Stahl durch Schweissen Auf gewissen Gebieten der Technik wird verlangt, dass Schweissverbindungen aus Teilen, die aus nicht rostendem Stahl bestehen, beim Schweissen mindestens auf einer Seite sich nicht verfärben. Dies ist z. B. bei Behältern und Rohrleitungen für Schwerwasser (D20) der Fall, wo die mit dem Schwerwasser in Berührung kommende Seite auch im Bereich von Schweissstellen das gleiche Aussehen aufweisen soll wie das übrige, von der Schweissung nicht beeinflusste Material.
Um diesem Verlangen nach farbenfreien Schweiss verbindungen nichtrostender Stähle zu entsprechen, sind schon verschiedene Massnahmen durchgeführt worden. So hat man die Teile im Bereich ihrer zu verbindenden Ränder vor dem Schweissen mechanisch poliert, ent fettet und gebeizt, ohne dass aber nachher die Schweiss- naht das gewünschte Aussehen gehabt hätte. Diese Me thode ist überdies wegen der Vorbereitungsarbeiten sehr kostspielig.
Beim Zusammenschweissen von Rohren aus nicht rostendem Stahl hat man auch versucht, das Bilden der Farben dadurch zu verhindern, dass das freie Ende des einen der beiden Rohre bis auf eine kleine Öffnung durch einen Zapfen und auch das freie Ende des ande ren Rohres mittels eines eine Inertgaszufuhr aufweisen den Zapfens verschlossen wurde, wobei dann das Inert- gas, z. B. Argon oder Formiergas (ein Gemisch aus Stickstoff und Wasserstoff) beim Schweissen durch das Rohr strömt. Auch diese Methode führte zu keinen be friedigenden Ergebnissen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von Teilen aus nichtrostendem Stahl durch Schweissen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens auf einer Seite der zu verbindenden Teile ein Inertgas in fein verteilter Form gegen die zu verschweissenden Randzonen dieser Teile gerichtet zugeführt wird und dass als Inertgas reiner Stickstoff benutzt wird.
Es hat sich gezeigt, dass mit diesem Verfahren, durch das das Stickstoffgas auf kürzestem Wege in den Bereich der zu verbindenden Ränder gebracht wird, Schweissnähte erhalten werden, die auf der Seite, an der das Stickstoff- gas zugeführt wird, farbenfrei sind. Es hat sich ferner gezeigt, dass mit einem Stickstoff die besten Schweiss- ergebnisse erzielt werden, weil dabei der Schweisser der Notwendigkeit enthoben ist, die Menge des zugeführten Gases genau einzustellen.
Dies wirkt sich in doppeltem Sinne kostensenkend aus, da es einerseits die Arbeit des Schweissers erleichtert und da anderseits Stickstoffgas ein sehr billiges Inertgas ist.
Eine vorteilhafte Einrichtung zum Durchführen des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass auf der von der Zufuhr des Zusatzwerkstoffes abgewende ten Seite der zu verbindenden Teile ein mit einer Stick stoffgaszufuhr versehener Hohlkörper vorgesehen ist, der im Bereich der zu verbindenden Ränder kleine Löcher derart aufweist, dass das Stickstoffgas aus dem Hohlkörper gegen die Randzonen gerichtet fein verteilt ausströmt und die Randzonen bespült. Diese Einrich tung und ihre Handhabung sind sehr einfach, so dass für die Vorbereitung der Schweissverbindung keine zu sätzlichen Kosten entstehen.
Für lange gerade Nähte kann der Hohlkörper z. B. ein flachverformtes Rohr sein, das in seiner Längsrich tung die kleinen Löcher aufweist, durch die das Inertgas gegen die zu verbindenden Ränder gerichtet ausströmt. Das Rohr ist dann an einem Ende verschlossen und an seinem anderen Ende mit der Inertgaszufuhr verbunden.
Für das Schweissen von Rohrverbindungen wird der Hohlkörper zweckmässig die Gestalt eines Zylinders oder einer Kugel haben, der bzw. die über seinen bzw. ihren Umfang mit feinen Löchern versehen ist. Der Zylinder bzw. die Kugel wird vor dem Schweissen nur in die zu verbindenden Rohre geschoben, bis die Löcher sich im Bereich der zu verbindenden Rohrränder be finden. Zum Zentrieren des Zylinders oder der Kugel sind Mittel vorgesehen, z. B. radial federnde Drähte, die sich an der Innenwand des Rohres abstützen. Nach dem die Schweissnaht fertig ist, braucht der ,Zylinder oder die Kugel nur aus dem Rohr herausgezogen zu werden.
Gegenüber dem Zylinder hat die Kugel den Vorteil, dass sie sich leichter herausziehen lässt, wenn das Rohr Biegungen mit verhältnismässig kleinem Krümmungsradius aufweist. Beim Schweissen von Roh ren mit der erfindungsgemässen Einrichtung wirkt sich ferner vorteilhaft aus, dass die freien Rohrenden nicht durch Zapfen verschlossen werden müssen. Es hat sich sogar als besser erwiesen, wenn die Rohre offen bleiben und dann das eingeführte Gas nach dem Bespülen der Randzonen frei abströmen kann.
Drei Ausführungsbeispiele sind in der folgenden Be schreibung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine erfindungsgemässe Einrichtung mit ei nem zylindrischen Hohlkörper bei der Anwendung auf zwei zu verschweissende Rohre, Fig. 2 eine erfindungsgemässe Einrichtung mit ku geligem Hohlkörper bei Anwendung in einem Rohr-T- Stück und Fig.3 eine erfindungsgemässe Einrichtung mit ei nem flachverformten Rohr als Hohlkörper bei der An wendung an geraden Schweissnähten.
Gemäss Fig. 1 sind zwei Rohre 1 und 2 aus nicht rostendem Stahl miteinander zu verschweissen. Der Stahl enthält z. B. 18 0,\o Chrom, 12 0/o Nickel und 2,7 % Molybdän und gehört somit zu den hochlegier ten austenitischen Stählen. Innerhalb der Rohre 1 und 2 befindet sich im Bereich der zu verbindenden Enden 3 und 4 ein Hohlkörper 5 in Gestalt eines Zylinders, der über seinem Umfang mit vielen kleinen Löchern 6 versehen ist. An den verschlossenen Stirnenden des Zylinders sind als Mittel zum Zentrieren je drei radial stehende federnde Drähte angebracht, die sich an der Innenwand der Rohre 1 und 2 abstützen. Am rechten Ende des Zylinders 5 befindet sich ein Rohrstutzen 8, der über einen Schlauch 9 mit einer nicht dargestellten Stickstoffquelle, z. B. einer Stickstoffflasche, verbunden ist.
Die nicht dargestellten freien Enden der Rohre 1 und 2 bleiben offen. Beim Schweissen werden in üblicher Weise die Ränder 3 und 4 erwärmt, sei es durch eine Schweissflamme oder durch einen elektrischen Licht bogen, und durch einen von aussen zugeführten Zusatz werkstoff miteinander verbunden. Während dieses Er wärmungs- und Schweissvorganges wird über den Schlauch 9 reiner Stickstoff in den Zylinder 5 eingelassen, der über die Löcher 6 gegen die Ränder 3 und 4 und die diesen benachbarten Zonen gerichtet austritt, auf kürzestem Wege zur Schweissstelle bzw. zu den erhitz ten Stellen der Rohre 1. und 2 strömt und diese dabei bespült (Pfeile 10). Nach dem Passieren der Randzonen strömt das Gas in Richtung der freien Enden der Rohre aus diesen ab.
Mit der erfindungsgemässen Einrichtung ist es auf einfache Weise auch möglich, T-Verbindungen von Rohrstücken farbenfrei zu schweissen, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Die zu verbindenden Rohre sind mit 11 und 12 bezeichnet und deren zu verbindende Ränder mit 13 und 14. Innerhalb der beiden Rohre befindet sich ein Hohlkörper in Form einer Kugel 15, die mit vieler, kleinen Löchern 16 sowie mit Mitteln 17 zum Zentrie ren versehen ist. Zum Zuführen von Stickstoff isst an der Kugel 15 ein Rohr 18 vorgesehen, das, wie im Bei spiel nach Fig. 1, mit einem Zuführungsschlauch ver bunden ist. Vor dem Verschweissen der Ränder 13 und 14 wird die Kugel 15 in das Rohr 12 eingeschoben, so weit, bis die Löcher 16 sich im Bereich der zu ver- bindenden Ränder 13 und 14 befinden.
Das Verschweis- sen selbst geschieht wie in der zu Fig. 1 geschilderten Weise, wobei das Stickstoffgas aus den Löchern 16 ge gen die Randzonen 13 und 14 gerichtet aus der Kugel 15 ausströmt und die Randzonen bespült.
Es ist auch möglich, solche T-Rohrstücke mit Hilfe des Hohlkörpers nach Fig. 1 zu schweissen, indem dann der Zylinder 5 zweckmässig in das Rohr 11 eingescho ben wird, bis die Löcher 6 sich im Bereich der Ränder 13 und 14. befinden.
Beim Beispiel nach Fig. 3 werden zwei Bleche 21 und 22 aus nichtrostendem Stahl miteinander ver- schweisst, wobei als Hohlkörper ein flachverformtes Rohr Verwendung findet, das im Bereich der Ränder 23 und 24 angeordnet wird. Das flachverformte Rohr weist auf seiner den Platten 21 und 22 zugewendeten Seite viele kleine Löcher 26 auf, durch die beim Schweis- sen das Gas gegen die Randzonen 23, 24 gerichtet aus tritt und diese bespült. Die Zufuhr des Schweissmaterials erfolgt hierbei in Richtung des Pfeiles 30.
Für die Herstellung der Schweissnähte können nicht nur das Autogen-Schweissverfahren und das Lichtbo- gen-Schweissverfahren angewendet werden, sondern auch die bekannten Schweissverfahren, bei denen mit dem Zusatzwerkstoff ein Zusatzgas zugeführt wird, z. B. das Wolfram-Inert-Gas-Schweissverfahren (WIG). Bei Anwendung dieses Verfahrens können dann also zwei verschiedene Gase zugeführt werden, beispielsweise auf der Seite des Zusatzwerkstoffes Argon und auf der der Zufuhr des Zusatzwerkstoffes abgewendeten Seite Stick stoff.
Method for joining parts made of stainless steel by welding In certain fields of technology it is required that welded joints made of parts made of stainless steel do not discolour on at least one side during welding. This is e.g. B. the case with tanks and pipelines for heavy water (D20), where the side coming into contact with the heavy water should also have the same appearance in the area of welds as the rest of the material not affected by the weld.
Various measures have already been taken to meet this demand for color-free welded joints in stainless steels. For example, the parts were mechanically polished, degreased and stained in the area of their edges to be connected before welding, but the weld seam did not have the desired appearance afterwards. This method is also very expensive because of the preparatory work.
When welding stainless steel pipes together, attempts have also been made to prevent the formation of colors by inserting the free end of one of the two pipes through a pin except for a small opening and also the free end of the other pipe by means of a Inert gas supply have the pin was closed, then the inert gas, z. B. argon or forming gas (a mixture of nitrogen and hydrogen) flows through the pipe during welding. This method did not lead to satisfactory results either.
The invention relates to a method for joining parts made of stainless steel by welding, which is characterized in that at least one side of the parts to be joined is supplied with an inert gas in finely divided form directed against the edge zones of these parts to be welded and that the inert gas is purer Nitrogen is used.
It has been shown that with this method, by which the nitrogen gas is brought into the area of the edges to be connected in the shortest possible way, weld seams are obtained which are color-free on the side to which the nitrogen gas is supplied. It has also been shown that the best welding results are achieved with nitrogen because the welder is relieved of the need to precisely adjust the amount of gas supplied.
This has a two-fold effect on reducing costs, since on the one hand it makes the welder's work easier and on the other hand nitrogen gas is a very cheap inert gas.
An advantageous device for carrying out the method according to the invention is that on the side of the parts to be connected facing away from the supply of the filler material, a hollow body provided with a stick material gas supply is provided, which has small holes in the area of the edges to be connected in such a way that the Nitrogen gas flows out of the hollow body directed towards the edge zones, finely distributed and flushes the edge zones. This facility and its handling are very simple, so that there are no additional costs for the preparation of the welded joint.
For long straight seams, the hollow body z. B. be a flat deformed tube, the device in its longitudinal direction by the small holes through which the inert gas flows out directed against the edges to be connected. The tube is then closed at one end and connected to the inert gas supply at its other end.
For the welding of pipe connections, the hollow body will expediently have the shape of a cylinder or a sphere which is provided with fine holes over its circumference. Before welding, the cylinder or ball is only pushed into the pipes to be connected until the holes are in the area of the pipe edges to be connected. Means are provided for centering the cylinder or the ball, e.g. B. radially resilient wires that are supported on the inner wall of the tube. After the weld is finished, the cylinder or ball only needs to be pulled out of the tube.
Compared to the cylinder, the ball has the advantage that it can be pulled out more easily if the tube has bends with a relatively small radius of curvature. When welding pipes with the device according to the invention, it is also advantageous that the free pipe ends do not have to be closed by pins. It has even proven to be better if the pipes remain open and the gas introduced can then flow off freely after purging the edge zones.
Three embodiments are explained in more detail in the following description with reference to the drawing. 1 shows a device according to the invention with a cylindrical hollow body when used on two pipes to be welded, FIG. 2 shows a device according to the invention with a spherical hollow body when used in a pipe T-piece, and FIG. 3 shows a device according to the invention a flat-shaped tube as a hollow body when used on straight welds.
According to FIG. 1, two pipes 1 and 2 made of stainless steel are to be welded together. The steel contains z. B. 18 0, \ o chromium, 12 0 / o nickel and 2.7% molybdenum and thus belongs to the high-alloy austenitic steels. Inside the tubes 1 and 2, in the area of the ends 3 and 4 to be connected, there is a hollow body 5 in the form of a cylinder which is provided with many small holes 6 over its circumference. At the closed ends of the cylinder three radially standing resilient wires are attached as centering means, which are supported on the inner wall of the tubes 1 and 2. At the right end of the cylinder 5 there is a pipe socket 8 which is connected via a hose 9 to a nitrogen source, not shown, e.g. B. a nitrogen bottle connected.
The free ends of the tubes 1 and 2, not shown, remain open. When welding the edges 3 and 4 are heated in the usual way, be it by a welding flame or by an electric light arc, and connected to one another by an externally supplied additional material. During this He warming and welding process, pure nitrogen is let into the cylinder 5 through the hose 9, which exits through the holes 6 against the edges 3 and 4 and the adjacent zones, on the shortest route to the weld or to the heated Place the pipes 1 and 2 flows and this rinsed (arrows 10). After passing the edge zones, the gas flows out of the tubes in the direction of the free ends.
With the device according to the invention, it is also possible in a simple manner to weld T-connections of pipe sections color-free, as shown in FIG. The tubes to be connected are denoted by 11 and 12 and the edges to be connected by 13 and 14. Inside the two tubes is a hollow body in the form of a ball 15, which is provided with many, small holes 16 and means 17 for centering Ren . For supplying nitrogen eats on the ball 15, a tube 18 is provided which, as in the case of the game according to FIG. 1, is connected to a supply hose ver. Before the edges 13 and 14 are welded together, the ball 15 is pushed into the tube 12 until the holes 16 are in the area of the edges 13 and 14 to be connected.
The welding itself takes place as in the manner described for FIG. 1, the nitrogen gas flowing out of the holes 16 in a directed manner from the ball 15 against the edge zones 13 and 14 and flushing the edge zones.
It is also possible to weld such T-pipe sections with the help of the hollow body according to FIG. 1, in that the cylinder 5 is then conveniently inserted into the pipe 11 until the holes 6 are in the region of the edges 13 and 14.
In the example according to FIG. 3, two sheets 21 and 22 made of stainless steel are welded to one another, a flat-shaped tube being used as the hollow body, which is arranged in the area of the edges 23 and 24. The flat, deformed tube has many small holes 26 on its side facing the plates 21 and 22, through which the gas emerges directed towards the edge zones 23, 24 during welding and flushes them. The welding material is fed in in the direction of arrow 30.
For the production of the weld seams, not only the oxy-fuel welding process and the electric arc welding process can be used, but also the known welding processes in which an additional gas is supplied with the filler material, e.g. B. the tungsten inert gas welding process (TIG). When using this method, two different gases can then be supplied, for example on the side of the filler material argon and on the side facing away from the feed of the filler material stick material.