CH659789A5

CH659789A5 - Verfahren zum herstellen einer austenitischen plattierung.

Info

Publication number: CH659789A5
Application number: CH80483A
Authority: CH
Inventors: Juergen Dr Schmidt; Horst H Dr Cerjak; Ulrich Wesseling; Dieter Pellkofer
Original assignee: Kraftwerk Union Ag
Priority date: 1982-04-06
Filing date: 1983-02-14
Publication date: 1987-02-27
Also published as: ES8401876A1; JPS58187283A; DE3212857C2; ES521238A0; DE3212857A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer austenitischen Plattierung auf einem hochfesten kohlenstoffhaltigen Stahlkörper unter Verwendung einer Zwischenschicht.

Bei geglühten und mehrlagigen austenitischen Schweiss-plattierungen können Wärmespannungen, Schweisseigen-spannungen usw. unter Umständen zu Plattierungsablösun-gen führen. Deshalb wird in der Regel zur Vermeidung vorgenannter Schwäche der Austenitplattierung für spätere Aufschweissungen als nicht-austenitische Zwischenschicht eine mehrlagige nickelbasislegierte Plattierung aufgebracht; hierbei wird durch den erhöhten Ni-Anteil eine C-Diffusion bei einer folgenden Glühbehandlung nahezu unterbunden, so dass auch eine die Zähigkeit der Grenzschicht vermindernde Carbidbildung unterbleibt. Nachteilig bei diesem Verfahren ist neben dem vergleichsweise teueren Schweisszusatz, der für eine solche Zwischenschicht benötigt wird, insbesondere die erhöhte Warmrissgefahr beim Schweissen sowie eine Restunsicherheit in der Frage der Spannungsriss-korrosionsresistenz des Nickelbasis-Schweissgutes.

Die Erfindung geht somit von der Aufgabe aus, die zu Ablösungen führende zähigkeitsvermindernde Umbildung der Grenzschicht zu vermeiden, so dass die Belastungsfähigkeit in Dickenrichtung im Vergleich zu den bisherigen Verfahren verbessert wird, ohne dass das wichtige Korrosionsverhalten eingeschränkt oder verändert ist.

Erfindungsgemäss wird als Zwischenschicht technisch reines Eisen aufgeschweisst. Damit ist ein Ferrit mit extrem niedrigem Kohlenstoff- und Mangangehalt gemeint, das auf den niedriglegierten ferritischen Grundwerkstoff als erste Plattierungslage aufgetragen wird. Zur Aufbringung dienen bekannte Schweissverfahren, die danach ausgewählt werden, dass sie eine möglichst niedrige Aufmischung ergeben. Dafür kommen insbesondere infrage das Plasmaverfahren, bei dem der Schweisswerkstoff mit Hilfe elektrischer Energie auf den Grundwerkstoff aufgeschmolzen wird, sowie das bekannte WIG-Verfahren(Wolfram-Inert-Gasschweissverfahren).

Die Dicke der Zwischenschicht beträgt vorteilhaft 2,5 bis 5 mm. Diese Schichtdicke ermöglicht erwünschte Umkristal-lisierungen beim Auftragen der folgenden austenitischen Schicht. Vorzugsweise wird eine Zwischenschicht von 4 mm Dicke aufgetragen, wobei die beim Schweissen praktisch unvermeidbare Toleranz von 1 bis 2/w mm als Streubereich in Betracht gezogen ist.

Die auf die Zwischenschicht aufzutragende austenitische Plattierung, die gegebenenfalls in Form mehrerer Plattie-rungsschweissungen aufgebracht werden kann, um die gewünschte Gesamtdicke der Plattierung zu erhalten, wird mit dem früher allein verwendeten austenitischen Schweisszusatz ausgeführt, der als Draht oder Band verarbeitet werden kann.

Mit der Erfindung wird eine Umkörnung in der Wärmeeinflusszone durch die Zweilagenplattierung (Ferrit und Austenit) ebenso wie bei den bisherigen Mehrlagenplattie-rungen erreicht. Die erfindungsgemässe Zwischenschicht aus reinem Eisen ergibt aber wegen einer niedrigen Aufmischung nur einen geringen Kohlenstoffgehalt, der höchstens in der gleichen Grössenordnung wie bei der anschliessenden Plattierungslage aus austenitischem Werkstoff liegt, und es entfällt die störende Carbidbildung durch Diffusion bei der Spannungsarmglühung, die bisher die Duktilität verringert hat.

Die Erfindung ist wegen der verbesserten mechanischen Eigenschaften auch besonders geeignet für Teile einer lasttragenden Aufschweissung zum Anbringen von Teilen aus austenitischem Material.

Die Kosten für den bei der Erfindung verwendeten Werkstoff zur Herstellung der Zwischenschicht aus technisch reinem Eisen sind noch geringer als bei einer reinen Austenitplattierung.

Das Verfahren ermöglicht auch die Ausführung einer belastungsfähigen geglühten Schwarz-/Weissverbindung auf der Basis austenitischer Schweisszusätze.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben, das in einem Schnitt einen Teil aus einem Druckhalter für einen Druckwasserreaktor zeigt. Solche Druckhalter sind zylindrische Behälter mit etwa 2 m Durchmesser und 10 m Höhe, die für Drücke von 180 bar ausgelegt sind und im Hinblick auf die Korrosionsfestigkeit gegenüber dem zum Teil flüssig, zum Teil dampfförmig vorliegenden Primärkühlwasser mit einer austenitischen Plattierung versehen sind.

Mit 1 ist das ferritische Grundmaterial des Druckhalters bezeichnet. Es handelt sich dabei, wie zum Beispiel in der Zeitschrift «Neue Technik», 1968, Seiten 138 bis 144 beschrieben ist, um einen hochfesten Stahl 19 MnMo54. Der Kohlenstoffgehalt dieses Grundwerkstoffes beträgt etwa 0,2. Dieser Stahlkörper mit einer Wanddicke von zum Beispiel 85 mm soll als korrosionsfeste Auskleidung eine austenitische Plattierung entsprechend X5CrNiNbl9/9 erhalten.

Auf die innere Oberfläche 2 des Grundwerkstoffes 1 wird in einem ersten Schritt eine Zwischenschicht 4 aufgebracht.

Diese Zwischenschicht 4 besteht bei der Erfindung aus technisch reinem Eisen. Dies ist ein Ferrit mit möglichst geringem Kohlenstoff- und Mangangehalt, wobei der Kohlenstoffgehalt in jedem Fall kleiner als 0,01 sein sollte. Beim Ausführungsbeispiel ist ein Kohlenstoffgehalt von 0,004 vorgesehen. Der dazu verwendete Schweisswerkstoff, der band-oder drahtförmig zugeführt wird, wird mit dem Plasma-Heissdraht-Schweissverfahren aufgetragen, wobei sich gleichmässig aneinandergereihte Streifen 4a, 4b, 4c usw. ergeben, die eine Dicke D von 4 mm ergeben und eine Breite von ca. 60 mm haben. In der Grenzschicht 6 zwischen der Zwischenschicht 4 und dem Grundwerkstoff 1 liegt der Kohlenstoffgehalt zwischen dem des Grundwerkstoffes 1 (0,2%) und dem der Zwischenschicht 4 (0,004%).

Auf die Zwischenschicht 4 wird dann in einer weiteren Schweissung die austenitische Plattierung 8 aufgeschweisst. Sie hat bei Verwendung des Werkstoffes 1.4550 einen Kohlenstoffgehalt von 0,03%. In der Grenzschicht 9 zwischen der austenitischen Plattierung 8 und der Zwischenschicht 4 ist deshalb eine Kohlenstoffdiffusion zum Austenit hin weitestgehend vermieden, die sonst wegen der Bildung von Chrom-Carbiden zu den eingangs genannten Störungen führen könnte.

Die Dicke der austenitischen Plattierung 8 wird den Erfordernissen des Korrosionsschutzes entsprechend gewählt. Beim Ausführungsbeispiel ist eine 5 mm dicke austenitische

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Plattierung 8 vorgesehen. Auf diese Plattierung kann bei Bedarf wegen der guten Bindung mit dem Grundwerkstoff auch eine lasttragende Aufschweissung vorgenommen werden. Beim Ausführungsbeispiel ist dies durch eine Zwischenwand 10 angedeutet, die ebenfalls aus austenitischem Werkstoffbesteht und mit Hilfe einer K-Naht mit den Schweissfu-gen 11 und 12 befestigt wird.

Die Erfindung ist vor allem für die Erfüllung der hohen

Qualitätsanforderungen bei Kernkraftwerks-Komponenten, insbesondere für Druck- und Siedewasserreaktoren geeignet. Daneben kann sie aber auch für andere Anwendungsfälle, zum Beispiel in der chemischen Industrie, vorteilhaft einge-5 setzt werden, wenn an Plattierungen zur Veredelung hochfester Stahlkörper besonders hohe mechanische Anforderungen gestellt sind.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Verfahren zum Herstellen einer austenitischen Plattierung auf einem hochfesten kohlenstoffhaltigen Stahlkörper unter Verwendung einer Zwischenschicht, dadurch gekennzeichnet, dass als Zwischenschicht technisch reines Eisen aufgeschweisst ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Zwischenschicht 2,5 bis 5 mm, vorzugsweise 4 mm, beträgt.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verwendung des mit dem Verfahren gemäss Anspruch 1 oder 2 hergestellten plattierten Stahlkörpers zum Anbringen von Teilen aus austenitischem Material durch lasttragende Aufschweissung.