DE1111483B

DE1111483B - Verfahren zum Verschweissen von dickwandigen Bauteilen aus ferritischem, umwandlungsfreiem Stahl

Info

Publication number: DE1111483B
Application number: DEP17641A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Walter Hirsch; Dr Hermann Josef Schiffler; Josef Wingerath
Original assignee: Phoenix Rheinrohr AG
Current assignee: Phoenix Rheinrohr AG
Priority date: 1956-12-20
Filing date: 1956-12-20
Publication date: 1961-07-20

Description

Verfahren zum Verschweißen von dickwandigen Bauteilen aus ferritischem, umwandlungsfreiem Stahl Starkwandige Bauteile, d. h. solche mit einer Wandstärke von 15 mm und mehr, vorzugsweise 20 mm und mehr, aus ferritischem Chromstahl mit mehr als 121% Chrom lassen sich bekanntlich nur schwer verschweißen, da immer, selbst bei der bekannten Verwendung austenitischer Schweißzusatzwerkstoffe, die Gefahr von Spannungsrissen gegeben ist. Die beim Verschweißen solcher starkwandigen Teile aufzuwendende große Wärmemenge bewirkt darüber hinaus bei dieser Art von Stahl eine erhebliche Kornvergröberung neben der Schweiße, die die Zähigkeitseigenschaften des Stahles erheblich verringert und die durch eine Wärmebehandlung nicht rückgängig gemacht werden kann.
Beim Verschweißen dickwandiger Bauteile aus ferritischem, umwandlungsfreiem Stahl, insbesondere Chromstahl mit über 12'% Chrom, mit Schweißzusatzwerkstoff aus austenitischem Cr-Ni- oder Cr-Ni-Mn-Stahl, wobei auf der chemisch beanspruchten Seite (oder gegebenenfalls beiden Seiten) die austenitische Fugenfüllung mit einem dem ferritischen Grundwerkstoff artgleichen Schweißwerkstoff bedeckt wird, ist als Ergebnis langwieriger Untersuchungen die überraschende Feststellung gemacht worden, daß sowohl das Auftreten von Spannungsrissen als auch die starke Komvergröberung neben der Schweiße mit ihren nachteiligen Auswirkungen weitgehend vermieden werden können, wenn erfindungsgemäß zunächst die Schweißkanten der zu verschweißenden Bauteile einzeln mit dem Schweißzusatzwerkstoff in dünnen Strichraupen beraupt werden und anschließend, bevorzugt nach einem Spannungsfreiglühen, die Teile zusammengeschweißt werden.
In den meisten Fällen empfiehlt es sich, die austenitische Schweißfugenfüllung vor dem Belegen mit der ferritischen Decklage etwas, z. B. 2 bis 4 mm tief in an sich bekannter Weise, auszuschleifen. Das Spannungsfreiglühen nach der Beraupung ist bei schwierigen Bauteilen zweckmäßig, um die durch die Beraupung im Grundwerkstoff erzeugten Spannungen wieder vollkommen abzubauen.
Im Gegensatz zu dem bekannten Verfahren zum Verengen des Schweißspaltes, um das Durchfließen des Schweißgutes bei großer Spaltweite zu verhindern, wobei durch Auftragen dicker Schweißraupen die gegenüberliegenden Stücke verlängert werden, kommt es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren darauf an, die Schweißkanten aus ferritischem Werkstoff erst durch Belegen mit dünnen Strichraupen durch eine dünne austenitische Schicht zu schützen, bevor die Teile zusammengeschweißt werden. Das Wesen der Erfindung soll an einem praktischen Beispiel erläutert werden.
Beim Verschweißen von 3,2 m großen Flanschringen aus 17%igem ferritischem Chromstahl an Mantelschüsse gleichen Durchmessers aus gleichem Werkstoff mit einer Wandstärke von 18 mm zeigten sich nach dem Schweißen bei der Röntgenprüfung immer wieder Risse, vornehmlich im Schweißübergang. Diese Stellen mußten ausgeschliffen und nachgeschweißt werden, was ziemlich schwierig, sehr zeitraubend und kostspielig war. Wurde dagegen das Schweißen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt, dann konnten bei der Röntgenprüfung keinerlei Anstände mehr festgestellt werden.
Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, wurden die zu verschweißenden Werkstücke 1 und 2 mit dünnen Strichraupen 3 aus austenitischem Stahl belegt, sodann die Hauptfüllung eingebracht, schließlich die Grundraupe 4 ebenfalls mit austenitischem Zusatzwerkstoff und die Decklage 5 in ferritischem Chromstahl geschweißt. Falls eine der Seiten der Schweißnaht nicht durch Naßkorrosion beansprucht wird, kann dort das Belegen mit einer ferritischen Decklage unterbleiben. Es ist zweckmäßig, die Schweißen einer Wärmebehandlung, die Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion herbeiführt, zu unterziehen, wobei die Art der Wärmebehandlung sich nach der Zusammensetzung des ferritischen Stahles richtet; sie kann beispielsweise bei einem 17%igen Chromstahl in einer Glühung bei 700 bis 800° C während etwa 1 Stunde mit anschließender Luftabkühlung bestehen.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet die beschriebenen Vorteile beim Verschweißen von ferritischem Chromstahl und von Stahl, der mit anderen ferritbildenden Elementen, beispielsweise Silizium, Aluminium, Molybdän in einer solchen Menge legiert ist, daß er rein ferritisch ist, also durch keine Wärmebehandlung eine Gefügeumwandlung erfährt.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zum Verschweißen dickwandiger Bauteile aus ferritischem, umwandlungsfreiem Stahl, insbesondere Chromstahl mit über 12% Chrom, mit Schweißzusatzwerkstoff aus austenitischem Cr-Ni- oder Cr-Ni-Mn-Stahl, wobei auf der chemisch beanspruchten Seite (oder gegebenenfalls beiden Seiten) die austenitische Fugenfüllung mit einem dem ferritischen Grundwerkstoff artgleichen Schweißwerkstoff bedeckt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Schweißkanten der zu verschweißenden Bauteile einzeln mit dem Schweißzusatzwerkstoff in dünnen Strichraupen beraupt werden und anschließend, bevorzugt nach einem Spannungsfreiglühen, die Teile zusammengeschweißt werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 937 327; Schimpke-Horn, Praktisches Handbuch der gesamten Schweißtechnik, Springer-Verlag, 1950, S. 339; Sudasch, Schweißtechnik, Carl Hanser Verlag, München, 1950, S. 119.