DD284430A5

DD284430A5 - LOT FOR HIGH-TEMPERATURE LOETING

Info

Publication number: DD284430A5
Application number: DD32896389A
Authority: DD
Inventors: Heiner Bogdahn; Bernd-Peter Salzberg
Original assignee: Veb Geraete- Und Regler-Werke Teltow,Dd
Priority date: 1989-05-29
Filing date: 1989-05-29
Publication date: 1990-11-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lot zum Hochtemperaturloeten von un-, niedrig- und/oder hochlegierten Staehlen. Die Erfindung ist durch die Verwendung eines Drahtes der als Thermoelement bekannten Legierung aus 44% Nickel und 56% Kupfer gekennzeichnet.{Lot; Hochtemperaturlot; Stahl, unlegiert, niedriglegiert, hochlegiert; Thermoelement; Konstantan; Nickel-Kupfer-Legierung; Draht}The invention relates to a solder for Hochtemperaturloeten of non-, low and / or high alloyed steels. The invention is characterized by the use of a wire of the 44% nickel and 56% copper alloy known as a thermocouple. high temperature solder; Steel, unalloyed, low alloyed, high alloyed; Thermocouple; constantan; Nickel-copper alloy; Wire}

Description

Das Fügen von Rohrleitungen kleiner Durchmesser geschieht in letzter Zeit immer häufiger mittels direkter elektrischer Widerstandserwärmung unter Argon R40, wobei die Naht als Muffenverbindung ausgeführt wird. Als Lötwerkstoff für das Löten von ferritisch-perlitischen Stählen wird eine als Widerstandsdraht bekannte Legierung aus 86% Cu, 12% Mangan und 2% Nickel verwendet. Für das Löten von Cr/Ni-Stahl wird als Lotwerkstoff eine Legierung aus 30% Nickel, 20% Chrom und 50% Eisen benutzt. Durch den Umstand, daß die Lötstelle auf ca. 1400⁰C erwärmt werden muß, damit das Lot zum Schmelzen gebracht wird, bildet sich am Rohrstoß und zwischen Rohr und Muffe jeweils eine Diffusionsschweißverbindung aus. Die Vorteile einer derartigen Verbindung sind leicht einzusehen. Am Rohrstoß ist der beim Schmelzschweißen übliche Potentialunterschied zwischen Schweißnaht und Grundwerkstoff nicht vorhanden, so daß keine zusätzliche Korrosion durch die Naht zu befürchten ist. Die Ausbildung der Diffusionsschweißverbindung am Rohrumfang bewirkt eine Erhöhung der Sicherheit gegen das Versagen der Fügestelle, denn beide Verbindungen besitzen Grundwerkstoffestigkeit. Der Nachteil dieses Lotwerkstoffes ist die hohe Liquidustemperatur, die nur40°C unter der Solidustemperbtur des Grundwerkstoffes liegt. Damit ist der Fügeprozeß nicht autornatisierbar, weil schon durch geringe Störeinflüsse eine Schädigung des Grundwerkstoffes bewirkt wird. Mit dem Kupferbasislot können von ferritisch-perlitischen Stählen keine Diffusionsverbindungen erzielt werden, weil die Liquidustemperatur mit ca. 1000⁰C zu niedrig ist.The joining of small-diameter pipelines is occurring more and more frequently in recent times by means of direct electrical resistance heating under argon R40, wherein the seam is designed as a socket connection. The soldering material used for brazing ferritic-pearlitic steels is an alloy of 86% Cu, 12% manganese and 2% nickel known as resistance wire. For soldering Cr / Ni steel, an alloy of 30% nickel, 20% chromium and 50% iron is used as solder material. Due to the fact that the solder joint must be heated to about 1400 ⁰ C, so that the solder is made to melt, formed on the pipe joint and between the pipe and sleeve each have a diffusion welded connection. The advantages of such a connection are easy to see. At the pipe joint, the potential difference between the weld seam and the base material, which is customary in fusion welding, does not exist, so that no additional corrosion due to the seam is to be feared. The formation of the diffusion-welded connection on the pipe circumference causes an increase in the security against the failure of the joint, because both compounds have base material strength. The disadvantage of this solder material is the high liquidus temperature, which is only 40 ° C below the solid color temperature of the base material. Thus, the joining process is not autornatisierbar, because even by low disturbances damage to the base material is effected. With the Kupferbasislot no diffusion bonds can be achieved by ferritic-pearlitic steels, because the liquidus temperature of about 1000 ⁰ C is too low.

Das flüssige Lot füllt auch den Spalt am Rohrstoß, so daß dort a priori ein Potentialunterschied erzeugt wird, der eine zusätzliche Korrosion am Grundwerkstoff nicht ausschließt. Das Erhöhen der Löttemperatur auf 1400°C würde in diesem Fall nichts nützen, weil die flüssige Phase am Rohrstoß immer einen Potentialunterschied erzeugt. Die Ausbildung einer Diffusionsschweißverbindung am Rohrstoß ist unmittelbar von der Höhe der Löttemperatur und der Art des bei Löttemperatur vorliegenden Raumgitters des Grundwerkstoffes abhängig. Um in kurzer Zeit (ca. 45 Sekunden) eine Diffusionsschweißverbindung erzeugen zu können, ist das kubisch-raumzentrierte Raumgitter, das δ-Fe, oder zumindesten ein δ + γ-Mischkristall notwendig. Denn im δ-Fe laufen die Diffusionsvorgänge lOOmal schneller ab als im γ-Fe. Für ein Cr/Ni-Stahl mit 10% Ni und 20% Cr wird das δ + γ-Gebiet bei ca. 1200 'C erreicht. Bei ferritisch-perlitischen Stählen liegt der Übergang vom Y-Fe zum δ + γ-Mischkristall bei einer Temperatur von ca. 1400⁰C. Aus dem bisher Gesagten lassen sich die Eigenschaften für ein Lot ableiten, die die bestehenden Nachteile aufheben.The liquid solder also fills the gap on the pipe joint, so that there a priori a potential difference is generated, which does not exclude additional corrosion on the base material. Increasing the soldering temperature to 1400 ° C would be of no use in this case because the liquid phase at the pipe joint always produces a potential difference. The formation of a diffusion-welded joint on the pipe joint is directly dependent on the height of the soldering temperature and the type of space grid of the base material present at the soldering temperature. In order to be able to produce a diffusion-welded joint in a short time (about 45 seconds), the cubic-body-centered space lattice, the δ-Fe, or at least one δ + γ mixed crystal is necessary. For in δ-Fe, the diffusion processes are 100 times faster than in γ-Fe. For a Cr / Ni steel with 10% Ni and 20% Cr, the δ + γ region is reached at about 1200 ° C. In the case of ferritic-pearlitic steels, the transition from Y-Fe to δ + γ mixed crystal is at a temperature of approximately 1400 ^° C. From what has been said so far, it is possible to derive the properties for a solder, which eliminate the existing disadvantages.

Ein Lot, das ein Fügen derartiger Stähle gestattet, müßte für jeden Grundwerkstoff zielgerichtet erschmelzen werden. Damit hat es den Nachteil einer teuren und aufwendigen Sonderfertigung des Lotes, die aufgrund eines verhältnismäßig geringen Bedarfs wirtschaftlich nicht gerechtfertigt ist.A solder that allows joining of such steels would have to be purposefully melted for each base material. Thus, it has the disadvantage of an expensive and expensive special production of the solder, which is not economically justified due to a relatively small demand.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, einen billigen Lotwerkstoff für das Löten von Muffenverbindungen aus un-, niedrig- und/oder hochlegiertem Stahl zu finden.The aim of the invention is to find a cheap brazing material for brazing socket joints of non-base, low and / or high-alloy steel.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Lotwerkstoff für das Löten von Muffenverbindungen aus un-, niedrig- und/oder hochlegiertem Stahl zu finden, wobei der Lötwerkstoff eine mit dem Fremdwerkstoff abgestimmte Liquidustemperatur besitzen muß, so daß der Fügeprozeß automatisierbar wird und die Bedingungen für eine Selbstdiffusion des Grundwerkstoffes so werden, daß ein Diffusionsschweißverbindung am Grundwerkstoff entsteht.The object of the invention is to find a solder material for soldering socket joints of non-low and / or high-alloy steel, the soldering material must have a matched with the foreign material liquidus temperature, so that the joining process is automated and the conditions for a Self-diffusion of the base material become such that a diffusion-welded connection is formed on the base material.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein an sich als Thermoelement bekannter Draht einer Legierung aus Konstanten (44% Nickel und 56%Kupfer) als Lötwerkstoff eingesetzt wird. Dieser Werkstoff besitzt eine Liquidustemperatur von 1300⁰C. Sie ist genügend niedrig, um den Lötprozeß automatisierbar gestalten zu können, aber hoch genug, um an Cr/Ni-Stählen am Rohrstoß eine Diffusionsschweißverbindung zu ermöglichen.According to the invention this object is achieved in that a per se known as a thermocouple wire of an alloy of constants (44% nickel and 56% copper) is used as a soldering material. This material has a liquidus temperature of 1300 ^° C. It is sufficiently low to make the soldering process automatable, but high enough to enable a diffusion-welded connection to Cr / Ni steels on the pipe joint.

Überraschenderweise konnte eine Diffusionsschweißverbindung auch an ferritisch-perlitischen Stählen nachgewiesen werden. Daß trotz der geringen Löttemperatur eine Diffusionsschweißverbindung entsteht, läßt sich darauf zurückführen, daß durch do η zusätzlich wirkenden Druck günstige Diffusionsbedingungen vorliegen. Zum anderen ist die Löttemperatur hoch genug, um den Spalt am Rohrstoß infolge der Wärmedehnung der Rohre zu schließen. Damit wird am Stoß kein Kapillardruck erzeugt und somit kann das flüssige Lot auch den Rohrstoß nicht benetzen.Surprisingly, a diffusion-welded connection could also be detected on ferritic-pearlitic steels. That in spite of the low soldering temperature Diffusionsschweißverbindung arises, can be attributed to the fact that by do η additionally acting pressure favorable diffusion conditions. On the other hand, the soldering temperature is high enough to close the gap on the pipe joint due to the thermal expansion of the pipes. Thus, no capillary pressure is generated at the impact and thus the liquid solder can not wet the pipe joint.

Das Hochtemperaturlöten von Rohren aus unlegiertem Stahl St 35.8 III oder X8 Cr Ni Ti 18.1 Oder Abmessung 14 χ 2 mit dem Lot aus Konstanten (44% Nickel, Rest Kupfer) soll am folgenden Beispiel beschrieben werden.The high temperature brazing of tubes made of unalloyed steel St 35.8 III or X8 Cr Ni Ti 18.1 or dimension 14 χ 2 with the solder of constants (44% nickel, remainder copper) shall be described in the following example.

Die Fügestelle wird als Muffe ilötung ausgeführt. Die Löttemperatur wird durch die direkte elektrische Widerstandserwärmung mittels einer bekannten Vorrichtung (WP 165758) erzeugt. Der Lötvorgang erfolgt unter Schutzgas Argon R 40 entsprechend dem bekannten Verfahren nach WP 213373. Die zu lötenden Rohrenden sind von Schmutz oder Rost zu säubern. Die Rohrstöße sind so herzustellen, daß die Flächen senkrecht zur Rohrachse liegen und daß diese eben sind. Zweckmäliigerweise wird dafür ein Stirnfräser verwendet, der von einer langsamdrehenden Bohrmaschine (300 U/min) angetrieben wird. Dann werden auf die Rohre Lotformteile (Ringe) aus Konstanten (44% Nickel, Rest Kupfer) mit einem Drahtdurchmesser von 1,0mm geschoben und mit einer Lehre ausgerichtet, so daß die Muffe mittig über dem Rohrstoß aufsitzen kann. Ein so vorbereitetes Rohr wird an die bekannte Vorrichtung die zwischen den Rohraufnahmen eine Schutzgaskammer besitzt, mittig eingespannt. Nach dem Aufschieben einer Muffe bis zu dem fixierten Lotring, erfolgt das Einspannen des anderen Rohres in die Vorrichtung und zwar so, daß eine Ben"^|k*.rur_tg der Stirnfläche unter leichtem Druck erfolgt, so daß ein elektrischer Kontakt gewährleistet ist. Danach werden die Lotringe nochmals, falls es nötig ist, ausgerichtet, so daß ein möglichst enger Kontakt zwischen den Muffenrändern und den Lotringen erzielt wird. Nach dem Schließen der Schutzgaskammer wird das Schutzgas Argon R40 eingeleitet. Der Volumenstrom beträgt 5l/min. Je nach Rohrlänge erfolgt ein Vorströmen des Gases von 5-2Os. Danach wird der Lötprozeß eingeleitet. Das Abschalten des Gerätes erfolgt etwa 5 Sekunden nach dem Abschmelzen der Lotringe. Zweckmäßigerweise wird dafür ein Zeitschalter oder ein anderes Befehlsgerät verwendet, das eine Automatisierung des Lötprozesses ermöglicht. Nach dem die Lötstelle bis zum Abklingen der Anlaßfarben unter Schutzgas belassen wurde, kann die Lötverbindung aus der Vorrichtung entfernt worden.The joint is executed as a socket joint. The soldering temperature is generated by the direct electrical resistance heating by means of a known device (WP 165758). The soldering process is carried out under protective gas argon R 40 according to the known method according to WP 213373. The pipe ends to be soldered are to be cleaned of dirt or rust. The pipe joints are to be made so that the surfaces are perpendicular to the pipe axis and that they are flat. Conveniently, an end mill is used for this purpose, which is driven by a slow-speed drill (300 rpm). Then solder preforms (rings) of constants (44% nickel, remainder copper) with a wire diameter of 1.0 mm are pushed onto the pipes and aligned with a gauge so that the socket can sit centrally above the pipe joint. A pipe prepared in this way is centrally clamped to the known device which has a protective gas chamber between the pipe receptacles. After pushing a sleeve up to the fixed solder ring, the clamping of the other tube takes place in the device in such a way that a Ben ' ^{| k} * .rur _t g of the face is done under slight pressure, so that an electrical contact is ensured. After that, the solder rings are aligned again, if necessary, so that the closest possible contact between the socket edges and the solder rings is achieved After closing the protective gas chamber, the protective gas argon R40 is introduced The volume flow is 5 l / min depending on the pipe length The device is switched off about 5 seconds after the solder rings have melted off, it is expedient to use a timer or another command device which enables automation of the soldering process the soldering was left until the decay of the temper colors under inert gas, the solder joint been removed from the device.

Das beschriebene Lot liegt in Form von Drähten für die Herstellung von Thermoelementen vor. Weil dieses in einer Massenproduktion erfolgt, sind demzufolge auch die Herstellungskosten für die Drähte aus Konstanten gering.The described solder is in the form of wires for the production of thermocouples. Because this is done in a mass production, therefore, the manufacturing cost of the wires from constants are low.

Claims

A solder for high-temperature soldering of non-base, low-alloy and / or high-alloy steels, consisting of a copper-nickel alloy, characterized by the use of a wire of the alloy of 44% nickel and 56% copper known as a thermocouple.

Field of application of the invention

The invention relates to a solder for high temperature brazing of non-low, low and / or high alloy steels.

Characteristic of the known technical solution