DE1223161B

DE1223161B - Transition piece made of an iron-nickel alloy with different expansion coefficients, manufactured using powder-metallurgical methods

Info

Publication number: DE1223161B
Application number: DEB53794A
Authority: DE
Inventors: Frantisek Zimmer
Original assignee: Ind Fernand Courtoy SA Bureau
Current assignee: Ind Fernand Courtoy SA Bureau
Priority date: 1958-06-30
Filing date: 1959-06-29
Publication date: 1966-08-18

Description

Auf pulvermetallurgischem Wege hergestelltes übergangsstück aus einer Eisen-Nickel-Legierung mit verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten Die Erfindung bezieht sich auf Schweißverbindungen zwischen Metallen oder Legierungen, die bei hohen Temperaturen beständig sind und sehr unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Metalle dieser Art werden in Kraftwerken und Kernreaktoren sowie in der chemischen Industrie in großem Umfang benutzt.A transition piece made from a powder-metallurgical method Iron-nickel alloy with different expansion coefficients The invention refers to welded joints between metals or alloys that are used in are resistant to high temperatures and have very different coefficients of expansion exhibit. Metals of this type are used in power plants and nuclear reactors as well as in the chemical industry widely used.

Beim Schweißen derartiger Metalle treten infolge der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten erhebliche mechanische Spannungen auf, die beim Erhitzen und Abkühlen zu Rissen und schließlich zur Zerstörung der Schweißverbindung führen können.When welding such metals occur as a result of the different Coefficients of expansion cause considerable mechanical stresses when heated and cooling lead to cracks and ultimately to the destruction of the welded joint can.

Es wurde bereits vorgeschlagen, zur Herstellung einer Schweißverbindung zwischen ferritischem und austenitischem Stahl ein auf pulvermetallurgischem Wege hergestelltes Übergangsstück mit unterschiedlicher Zusammensetzung zu benutzen, derart, daß der Ausdehnungskoeffizient von einem Wert von 14 - 10-1/'C an der Verbindungsstelle mit dem ferritischen Stahl fortlaufend zu einem Wert von 18 - 10-111'C an dem Ende ansteigt, das mit dem austenitischem Stahl verbunden ist. Ein solches Übergangsstück besteht aus drei zu einem einzigen Block vereinigten Teilen, nämlich einem ferritischen, einem austenitischem und einem dazwischenliegenden Teil mit unterschiedlicher Zusammensetzung.It has been suggested to use for making a welded connection between the ferritic and austenitic steel a product manufactured by powder metallurgy transition piece having a different composition, such that the expansion coefficient of a value of 14 - 10-1 / 'C at the junction with the ferritic steel 10-111'C increases at the end of which is connected to the austenitic steel - continuously to a value of 18th Such a transition piece consists of three parts combined into a single block, namely a ferritic, an austenitic and an intermediate part with a different composition.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein auf pulvermetallurgischem Wege hergestelltes Übergangsstück so auszubilden, daß es züm Verbinden eines der Metalle Titan, Zirkonium, Vanadium, Niob, Molybdän oder Wolfram oder deren Legierungen mit austenitischem Stahl benutzt werden kann, ohne daß die auf die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der zu verbindenden Metalle zurückzuführenden Nachteile auftreten. Ein solches Übergangsstück, dessen Ausdehnungskoeffizient sich fortlaufend von seinem einen Ende zum anderen verändert und das aus einer Eisen-Nickel-Legierung mit Zusätzen von Chrom und gegebenenfalls Kobalt besteht> hat gemäß der Erfindung an der Seite, an der es mit dem Metall mit niedrigem Ausdehnungskoeffizienten verbunden wird, die Zusammensetzung 53"/, Eisen, 300/, Nickel, 170/, Kobalt oder 580/" Eisen, 42"/, Nickel oder 540/, Eisen, 420/, Nickel, 40/, Chrom, während es an der Verbindungsstelle mit dem austenitischem Stahl aus 74 "/, Eisen, 8 "/, Nickel und 15 "/, Chrom besteht, wobei die Änderung in der Zusammensetzung der einzelnen Elemente von einem Ende des Übergangsstückes zum anderen linear ist. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht das Übergangsstück bei aus dem zwei der Legierungssystemen, Anteil an Zirkonium und von zwar 100 einem 0/,) auf ersten 0 0/0 ' abnimmt und der Anteil an Titan von 0 0/, auf 100 ')/0 ansteigt, während die Zusammensetzung des zweiten Legierungssystems von 540/a Eisen, 420/, Nickel, 401, Chrom auf 740/, Eisen, 8 0/, Nickel, 18 "/" Chrom ansteigt.The invention is based on the object of designing a transition piece produced by powder metallurgy so that it can be used to connect one of the metals titanium, zirconium, vanadium, niobium, molybdenum or tungsten or their alloys with austenitic steel without affecting the different ones Coefficients of expansion of the metals to be connected to be attributed disadvantages occur. Such a transition piece, the expansion coefficient of which changes continuously from one end to the other and which consists of an iron-nickel alloy with additions of chromium and optionally cobalt> has according to the invention on the side where it meets the metal with a low expansion coefficient is connected, the composition 53 "/, iron, 300 /, nickel, 170 /, cobalt or 580 /" iron, 42 "/, nickel or 540 /, iron, 420 /, nickel, 40 /, chromium while it is attached The joint with the austenitic steel consists of 74 "/, iron, 8 " /, nickel and 15 "/, chromium, the change in the composition of the individual elements being linear from one end of the transition piece to the other. According to a further feature of the invention, the transition piece consists of the two of the alloy systems, the proportion of zirconium, namely from 100 a 0 /,) to the first 0 0/0 ' and the proportion of titanium from 0 0 /, to 100') / 0 increases, while the composition of the second alloy system increases from 540 / a iron, 420 /, nickel, 401, chromium to 740 /, iron, 8 0 /, nickel, 18 "/" chromium.

Aus der deutschen Patentschrift 557 205 ist ein Übergangsstück bekannt, das dazu dient, Quarz oder Glas, also Stoffe mit geringem Ausdehnungskoeffizienten, mit Molybdän, das einen Ausdehnungskoeffizeinten von 5,7 - 10-1,/'C hat, miteinander zu verbinden. Dabei wird die Änderung des Ausdehnung&-koeffizienten durch Veränderung des Verhältnisses der Menge der Quarzteilchen zur Menge des Metalls in Längsrichtung des Übergangsstückes bewirkt. Es sind also in einzelnen Abschnitten eines solchen Übergangsstückes stets unterschiedliche Mengen von Quarz- und Molybdänkörpern vorhanden, woraus sich eine heterogene Zusammensetzung ergibt, die wegen der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der einzelnen Komponenten zu thermischen Spannungen zwischen den Quarz- und den Molybdänkörpern führen muß. Die Verwendungsmöglichkeit eines nach der Lehre des deutschen Patentes hergestellten Übergangsstückes ist äußerst begrenzt und zur Herstellung von Schweißverbindungen, wie sie die Erfindung vorsieht, nicht zu gebrauchen.From German Patent 557,205 a transition piece is known, which serves quartz or glass, so materials with low coefficient of expansion, with molybdenum, which has a Ausdehnungskoeffizeinten of 5.7 - to connect 10-1, / 'C, together. The change in the expansion coefficient is brought about by changing the ratio of the amount of quartz particles to the amount of metal in the longitudinal direction of the transition piece. So there are always different amounts of quartz and molybdenum bodies present in individual sections of such a transition piece, which results in a heterogeneous composition which, because of the different expansion coefficients of the individual components, must lead to thermal stresses between the quartz and molybdenum bodies. The possibility of using a transition piece produced according to the teaching of the German patent is extremely limited and cannot be used for producing welded connections as provided by the invention.

Die USA.-Patentschrift 2 769 227 bezieht sich auf eine Schweißverhindung zwischen ferritischen und austenitischen Stahlstücken. Sie erfolgt mit Hilfe eines Zwischenstückes, das aus fünf nebeneinanderliegenden Abschnitten besteht, von denen jeder eine bestimmte Zusammensetzung und einen bestimmten Ausdehnungskoeffizienten hat und die thermischen Spannungen nur teilweise aufhebt. Die einzelnen Legierungsstücke auf der Basis von Eisen, Nickel, Kobalt und Chrom mit Ausdehnungskoeffizienten von 14, 15, 16, 17 und -18 - 10-6/'C sind weder für sich allein noch als Ganzes in der Lage, die Verbindung von hitzbeständigen Metallen mit austenitischem Stahl zu ermöglichen. Eine Übertragung der in der USA.-Patentschrift offenbarten Lehre auf die im Rahmen der Erfindung zu lösende Aufgabe, beispielsweise zur Verbindung von Zirkonium mit austenitischein Stahl, würde dazu führen, daß die Schweißverbindung bei der Abkühlung von der Schweißtemperatur infolge thermischer Spannungen bricht. Darüber hinaus wäre es erforderlich, zehn verschiedene Übergangsstücke unterschiedlicher Zusammensetzung, und damit zehn verschiedene Elektroden zur Herstellung der Verbindung zu benutzen. Ein derartiges Verfahren i st technisch völlig uninteressant. Das im Rahmen der Erfindung zurVerbindung hitzebeständiger Metalle mit einem Ausdehnungskoeffizienten von 5 - 10-6/'C mit austenitischem Stahl, der einen Ausdehnungskoeffizienten von 18 - 10-6/'C hat, benutzte Übergangsstück hat eine veränderliche Zusammensetzung und besteht aus einer unbestimmten Anzahl von Zwischenzusaminensetzungen und Ausdehnungskoeffizienten. Ferner unterscheidet sich das Übergangsstück dadurch von dem Verbindungsstück gemäß der USA.-Patentschrift, daß es die thermischen Spannungen nicht teilweise, sondern vollständig aufnimmt. Es werden also nicht verschiedene Legierungen mit bestimmter Zusammensetzung benutzt, sondern Legierungssysteine, von denen jedes ein genau bestimmtes Intervall von Ausdehnungskoeffizienten umfaßt.U.S. Patent 2,769,227 relates to a weld joint between ferritic and austenitic steel pieces. It takes place with the help of an intermediate piece, which consists of five adjacent sections, each of which has a specific composition and a specific expansion coefficient and only partially eliminates the thermal stresses. The individual alloy pieces on the basis of iron, nickel, cobalt and chromium with expansion coefficients of 14, 15, 16, 17 and -18 - 10-6 / 'C are not able to combine heat-resistant materials either by themselves or as a whole To enable metals with austenitic steel. A transfer of the teaching disclosed in the USA patent to the problem to be solved within the scope of the invention, for example the connection of zirconium with austenitic steel, would result in the welded connection breaking when it cools down from the welding temperature as a result of thermal stresses. In addition, it would be necessary to use ten different transition pieces of different composition, and thus ten different electrodes for making the connection. Such a process is completely uninteresting from a technical point of view. The heat-resistant in the invention zurVerbindung metals having an expansion coefficient of 5 - 10-6 / 'C with an austenitic steel having a coefficient of expansion of 18 - 10-6 /' has C, used transition piece has a varying composition and consists of an indefinite number of intermediate compositions and expansion coefficients. Furthermore, the transition piece differs from the connecting piece according to the USA patent in that it does not partially, but completely absorbs the thermal stresses. Different alloys with a specific composition are not used, but alloy systems, each of which comprises a precisely defined range of expansion coefficients.

Jedes dieser Systeme basiert auf bekannten Legierungen und Metallen, nämlich Eisen-Nickel-Legierungen mit schwachen Ausdebnungskoeffizienten, wie sie beispielsweise in der schweizerischen Patentschrift 155 830 beschrieben sind, hochsehmelzenden Metallen wie Zirkonium und Titan und austenitischem Stahl.Each of these systems is based on known alloys and metals, namely iron-nickel alloys with weak expansion coefficients, as described for example in Swiss Patent 155 830 , high-boiling metals such as zirconium and titanium and austenitic steel.

Die erwähnte schweizerische Patentschrift betrifft eine Legierung mit niedrigem Ausdehnungskoeffizienten, die durch Zusammenschmelzen hergestellt wird und 46 bis 70 0/, Eisen, 20 bis 54 0/, Nickel und höchstens 34 0/, Kobalt enthält, derart, daß der Ausdehnungskoeffizient zwischen einem negativen Wert in der Nähe von 0 bis ungefähr 12 - 10-1/'C Temperaturerhöhung schwankt. Ein zur Lösung der vorliegenden Aufgabe geeignetes Übergangsstück oder dessen erfindungsgemäße Verwendung ist in der schweizerischen Patentschrift nicht vorgeschrieben, ebensowenig wie die Lehre zum technischen Handeln, die zur Auswahl dieser Legierungen und Metalle geführt hat, um das erwähnte System von Legierungen und Metalle geführt hat, um das erwähnte System von Legierungen zu bilden.The aforementioned Swiss patent relates to an alloy with a low coefficient of expansion, which is produced by melting together and contains 46 to 70 0 /, iron, 20 to 54 0 /, nickel and at most 34 0 /, cobalt, such that the expansion coefficient is between a negative value in the vicinity of 0 to about 12 - 10-1 / 'C temperature increase varies. A transition piece suitable for solving the present problem or its use according to the invention is not prescribed in the Swiss patent, just as little as the teaching on technical action that led to the selection of these alloys and metals has led to the aforementioned system of alloys and metals to form the aforementioned system of alloys.

Die Legierungssysteme, die gemäß vorliegender Erfindung benutzt werden, haben ein gemeinsames Grundinerkmal. Die beiden Legierungen oder die beiden Metalle, die ein solches System bilden, sind im festen Zustand vollständig löslich und bilden keine harten und spröden intermetallischen Verbindungen. Versuchsergebnisse haben gezeigt, daß die Ausdehnungskoeffizienten der Übergangsstücke gemäß vorliegender Erfindung sich kontinuierlich in den vorgesehenen Grenzen verändern und daß die Übergangsstücke ausgezeichnetemechanische Eigenschaften, z. B. eine hohe mechanische Widerstandsfähigkeit.bei großer Dehnbarkeit haben. Zugversuche ergaben bei einem Übergangsstück aus einer Eisen-Nickel-Legierung mit 42%igem Nickel eine Zugfestigkeit.von 49 bis 55 kg/MM2 bei einer Verlängerung von 30 bis 50 "/,.The alloy systems used in the present invention share a basic feature. The two alloys or the two metals that form such a system are completely soluble in the solid state and do not form hard and brittle intermetallic compounds. Test results have shown that the expansion coefficients of the transition pieces according to the present invention change continuously within the intended limits and that the transition pieces have excellent mechanical properties, e.g. B. have a high mechanical resistance with great elasticity. Tensile tests on a transition piece made of an iron-nickel alloy with 42% nickel showed a tensile strength of 49 to 55 kg / MM2 with an extension of 30 to 50 "/,.

Ein weiterer grundsätzlicher Unterschied zu den Übergangsstücken, die in der USA.-Patentschrift 2 769 227 beschrieben sind, besteht darin, daß diese nicht homogen sind. Die sich dadurch ergebenden Schwierigkeiten bei der Herstellung einer guten Verbindung sind einmal darauf zurückzuführen, daß das Übergangsstück aus verschiedenen Zwischenstücken besteht, die eine unterschiedliche Zusammensetzung haben und mit Elektroden unterschiedlicher Zusammensetzung zusammengeschweißt werden müssen; andererseits liegt eine Verbindungsschweißung vor, die aus unterschiedlichen Schichten besteht, die durch verschiedene Elektroden aufgelegt werden. Bei dem bekannten Übergangsstück ist es daher nicht möglich, die optimale Verlängerung der Verbindung frei zu wählen, da diese durch die Zahl der Zwischenstücke und Zwischenschweißungen und deren technologische verwirklichbare Stärke gegeben ist. Im Gegensatz dazu kann man für das Übergangsstück gemäß vorliegender Erfindung den am meisten geeigneten Gradienten des Ausdehnungskoeffizienten auswählen und auch die Abmessungen dem jeweiligen Fall genau anpassen. Auf diese Weise ist es möglich, die Verbindung mittels eines einzigen vorgefertigten Übergangsstückes mit unterschiedlicher Zusammensetzung vorzunehmen, das geeignete Abmessungen hat und auf pulvermetallurgischein Wege hergestellt wurde. Ein weiterer Vorteil liegt also darin, daß die Herstellung des Übergangsstückes verhältnismäßig einfach ist und daß die Verbindung durch nur zwei Schweißungen getätigt werden kann.Another fundamental difference from the transition pieces, which are described in the USA. Patent 2,769,227, is that these are not homogeneous. The resulting difficulties in producing a good connection are due to the fact that the transition piece consists of various intermediate pieces that have a different composition and must be welded together with electrodes of different composition; on the other hand, there is a connection weld, which consists of different layers that are applied by different electrodes. With the known transition piece it is therefore not possible to freely choose the optimal extension of the connection, since this is given by the number of intermediate pieces and intermediate welds and their technologically realizable strength. In contrast to this, the most suitable gradient of the expansion coefficient can be selected for the transition piece according to the present invention and the dimensions can also be precisely adapted to the respective case. In this way it is possible to make the connection by means of a single prefabricated transition piece with different composition, which has suitable dimensions and was made by powder metallurgy. Another advantage is that the transition piece is relatively simple to manufacture and that the connection can be made by just two welds.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand einer Verbindung zwischen Zirkonium und austenitischem Stahl dargestellt; es zeigt F i g. 1 ein Diagranun, auf dem der Ausdehnungskoeffizient des Zirkoniumg (6,4 - 10-1/'C) bis zu dem des austenitischen Stahls (18 - 10-1/'C) dargestellt ist.In the drawing, exemplary embodiments of the invention are shown on the basis of a connection between zirconium and austenitic steel; it shows F i g. 1 is a Diagranun on which the expansion coefficient of the Zirkoniumg (6.4 - 10-1 / 'C) to that of the austenitic steel (18 - 10-1 /' C) is shown.

F i g. 2 ein Diagranun, aus dem sich die Unterschiede in der Zusammensetzung ergeben, ausgehend von dem linken Ende des Übergangsstückes einer Verbindung von 530/, Eisen, 300/, Nickel und 170/, Kobalt (Koeffizient 6,4 - 10-6/'C) bis zur Zusammensetzung des austenitischen Stahls (18 0/, Chrom, 8 0/, Nickel), die am rechten Ende erreicht wird (Koeffizient 18 - 10-6/.o C), F i g. 3 die Anderung der Zusammensetzung bei einem Übergangsstück, das zwei Legierungen enthält, nämlich: erstens eine Zirkonium-Titan-Legierung mit einem Ausdehnungskoeffizienten von 6,4 - 10-"/'C (der des Zirkoniums) bis 9,7 - 10-1/'C (der des Titans), zweitens eine Legierung, die sich von der Zusammensetzung 54 0/, Eisen, 42 0/, Nickel, 4 "/, Chrom mit einem Ausdehnungskoeffizienten 9,7 - 10-1/'C (dem des Titans) ändert bis zur Zusammensetzung des austenitischen Stahls 18 0/, Chrom, 8 "/, Nickel, mit einem Ausdehnungskoeffizienten von 18 - 10-6/'C, F i g. 4 bis 6 drei Formen von Übergangsstücken, wie sie zur Herstellung von Verbindungen gemäß vorliegender Erfindung benutzt werden können. Es muß darauf hingewiesen werden, daß es mit Hilfe der Anwendung pulvermetallurgischer Verfahren möglich ist, Übergangsstücke mit unterschiedlicher Zusammensetzung herzustellen, sei es, daß man Pulver einzelner Metalle in den gewünschten Verhältnissen mischt oder daß man Legierungen verwendet, die durch Atomisation in Pulver übergeführt und in ähnlicher Weise gemischt wurden.F i g. 2 is a Diagranun, from which the differences in the composition result, starting from the left end of the transition piece of a compound of 530 /, iron, 300 /, nickel, and 170 /, cobalt (coefficient 6.4 - 10-6 / 'C ) up to the composition of the austenitic steel (18 0 /, chromium, 8 0 /, nickel), which is reached at the right end (coefficient 18 - 10-6 / .o C), F i g. 3, the change in the composition at a transition piece that contains two alloys, namely: first, a zirconium-titanium alloy having an expansion coefficient from 6.4 to 10 - '/' C (the zirconium) to 9.7 - 10-1 / 'C (the titanium), secondly an alloy from the composition of 54 0 /, iron, 42 0 /, nickel, 4 "/, chromium having an expansion coefficient 9.7 - 10-1 /' the C ( of titanium) changes to the composition of the austenitic steel 18 0 /, chromium, 8 "/, nickel, having an expansion coefficient of 18 -. g 10-6 / 'C, F i 4 to 6 show three forms of transition pieces, as used for It must be pointed out that by using powder metallurgical processes it is possible to produce transition pieces with different compositions, be it by mixing powders of individual metals in the desired proportions or by using alloys used by A. tomisation were converted into powder and mixed in a similar manner.

Man kann auf pulvermetallurgischem Wege Stoffe herstellen, deren Eigenschaften bei Kälte und in der Hitze denen gleich sind, die nach den klassischen metallurgischen Verfahren erhalten werden, und man kann unerwünschte Elemente, wie z. B. Mangan, aus der Legierung weglassen; Mangan ist unerwünscht wegen seines großen wirksamen Absorptionsquerschnittes von 12 - 10-24/CM 2, Kobalt wegen der Gefahr einer Radioaktivierung (Halbwertszeit 5,3 Jahre). Man kann auch die Einlagerung fester oder gasförmiger Verunreinigungen vermeiden, wie P, S, 0, N. Substances can be produced by powder metallurgy, the properties of which are the same in the cold and in the heat as those obtained by classical metallurgical processes, and undesirable elements such as e.g. B. Manganese, omit from the alloy; Manganese is undesirable because of its large effective absorption cross-section of 12 - 10-24 / CM 2, cobalt because of the risk of a radio activation (half-life of 5.3 years). The storage of solid or gaseous impurities such as P, S, 0, N can also be avoided.

Die pulvermetallurgische Herstellung erlaubt es, in die Legierung Elemente mit großem wirksamem Querschnitt, wie z.B. Bor oder Cadmium, einzuführen. Diese Stoffe werden als Kontrollstäbe verwendet. Auch können Spezialelemente in einer Menge zulegiert werden, die ausreicht, bestimmte physikalische und metallurgische Eigenschaften zu erzeugen, wie Ausdehnungskoeffizienten oder mechanische und chemische Widerstandsfähigkeit. Daraus ergeben sich Möglichkeiten, wie sie die klassischen metallurgischen Verfahren nicht aufweisen, wiel sie mit Nachteilen behaftet sind, die sich aus den groben Zugaben ergeben können (Abscheidungen, fehlerhafte Blöcke, schwieriges Schmieden).The powder metallurgical production allows it to be used in the alloy Introduce elements with a large effective cross-section, such as boron or cadmium. These substances are used as control rods. Special elements in be added in an amount that is sufficient, certain physical and metallurgical To generate properties such as expansion coefficients or mechanical and chemical Resilience. This gives rise to possibilities like the classic ones metallurgical processes do not show how they are fraught with disadvantages, which can result from the coarse additions (deposits, faulty blocks, difficult forging).

Die Übergangsstücke, die auf den F i g. 4, 5 und 6 dargestellt sind, wurden alle auf pulvermetallurgischem Wege hergestellt. Das auf F i g. 4 dargestellte Stück wurde in einem einzigen Arbeitsgang gefertigt. Das auf F i g. 5 dargestellte weist ein Mittelstück 1 auf, das durch Abschmelzschweißung zwischen einem kurzen Rohr 2 aus Zirkonium und einem Rohr 3 aus austenitischem Stahl eingefügt wurde, die beide nach bekannten Verfahren hergestellt wurden. Das Übergangsstück gemäß F i g. 6 ist ein Stück, das aus einem Block fabriziert wurde, der vollständig auf pulvermetallurgischem Wege hergestellt wurde, und das folgende Teile aufweist: einen Teil 2 aus Zirkonium, das Übergangsstück 1 und einen Teil 3 aus austenitischem Stahl.The transition pieces on the F i g. 4, 5 and 6 are all made by powder metallurgy. The on fig. 4 piece shown was made in a single operation. The on fig. 5 has a center piece 1 which has been inserted by fusion welding between a short tube 2 made of zirconium and a tube 3 made of austenitic steel, both of which were produced by known methods. The transition piece according to FIG. 6 is a piece that has been fabricated from a block which has been manufactured entirely by powder metallurgy and has the following parts: a part 2 made of zirconium, the transition piece 1 and a part 3 made of austenitic steel.

Die beiden Verfahren (F i g. 2 und 3) erlauben die Herstellung eines Übergangsstückes, dessen Ausdehnungskoeffizient sich fortlaufend von dem sehr niedrigen Wert (6,4 - 10-l/'C) des Zirkoniums bis zu dem sehr hohen Wert (18 - 10-ß/'C) des austenitischen Stahls 18/8 ändert. Unter diesen Bedingungen ist der Unterschied zwischen den Ausdehnungskoeffizienten zweier benachbarter Teile recht gering, so daß die Spannungen, die sich aus einer Temperaturänderung ergeben, praktisch aufgehoben werden. Die Gefahr einer Rißbildung und eines Bruches der Schweißverbindung wird somit vollständig ausgeschaltet.The two processes ( Figs. 2 and 3) allow the production of a transition piece, the expansion coefficient of which increases continuously from the very low value (6.4 - 10-l / 'C) of zirconium to the very high value (18 - 10-ß / 'C) of the austenitic steel 18/8 changes. Under these conditions, the difference between the expansion coefficients of two adjacent parts is quite small, so that the stresses resulting from a change in temperature are practically canceled. The risk of crack formation and breakage of the welded joint is thus completely eliminated.

Die pulvermetallurgische Herstellung ist besonders vorteilhaft für die Herstellung dieses Stückes, da das Zirkonium, das Titan und ihre Legierungen ebenso wie austenitische Legierungen für dieses Verfahren besonders geeignet sind.Powder metallurgical production is particularly advantageous for the manufacture of this piece as the zirconium, the titanium and their alloys just as austenitic alloys are particularly suitable for this process.

Es sei noch darauf hingeweisen, daß Zirkonium-Titan-Legierungen eine sehr gute mechanische und chemische Widerstandsfähigkeit bei hoher Temperatur aufweisen, die durch geringe Zusätze anderer Elemente wie Cr, Mo, W, Ta, Nb, Sn und V noch verbessert werden kann.It should also be pointed out that zirconium-titanium alloys are a have very good mechanical and chemical resistance at high temperatures, due to the addition of small amounts of other elements such as Cr, Mo, W, Ta, Nb, Sn and V can be improved.

Die Schweißverbindungen mit Übergangsstücken gemäß vorliegender Erfindung schließen die Gefahr von Verschlechterungen während des Betriebes vollständig aus. Hieraus ergibt sich ein Vorteil grundlegenderBedeutung inbezugauf Sicherheit, insbesondere in dem Fall, wo die Schweißverbindungen in Kernreaktoren Verwendung finden.The welded joints with transition pieces according to the present invention completely eliminate the risk of deterioration during operation. This results in an advantage of fundamental importance in relation to security, in particular in the case where the welded joints are used in nuclear reactors.

Nach einer anderen Methode kann als Legierungsbestandteil an der Seite des Zirkoniums eine Eisen-Nickel-Legierung mit 42 "/, Nickel Verwendung finden, deren Ausdehnungskoeffizient bei 7,6 - 10-1/'C, also ganz in der Nähe des Koeffizienten des Zirkons, der 6,4 - 10-1/'C beträgt, liegt.According to another method can be used as an alloy component on the side of zirconium an iron-nickel alloy, found with 42 "/ nickel used whose expansion coefficient of 7.6 - 10-1 / 'C, therefore very close to the coefficient of zirconium , of 6.4 - 10-1 / 'C, is located.

Claims

Claims: 1. Homogeneous transition piece produced by powder metallurgy with different expansion coefficients, which is used to connect one of the metals titanium, zirconium, vanadium, niobium, molybdenum or tungsten or their alloys with austenitic steel and whose expansion coefficient changes continuously from one end to the other wherein the transition piece of an iron-nickel-allo ung exists with additions of chromium and optionally cobalt, gekennz characterized eichnet that the transition piece at the side where it is connected to the metal with a low coefficient of expansion, the composition 530 /, iron , 300 /, nickel, 171) /, cobalt or 580 /, iron, 420 /, nickel or 54 0 /, iron, 42 0 /, nickel, 4 0 /, chromium, while it has at the junction with the austenitic steel consists of 74 l) /, iron, 8 0 /,) nickel and 15 0 /,) chromium, the change in the composition of the individual elements from one end of the transition piece kes is linear to the other.

2. Transition piece according to Claiml, characterized in that it consists of two alloy systems, namely a first in which the proportion of zirconium decreases from 1000 / to 01 / and the proportion of titanium from 0 0 / to 100 11 / 0 increases, while the composition of the second alloy system increases from 540 /, iron, 42 (1 /, nickel, 40 /, chromium to 740 /, iron, 80/0 nickel, 180/0 chromium. Relevant publications: German patents No. 557 205, 645 049; Swiss Patent No. 155 830; USA.-Patent No. 2,769,227.