DE1296929B

DE1296929B - Roehrenelektrode fuer das Schweissen von Chrom-Molybdaen-Stahl

Info

Publication number: DE1296929B
Application number: DE1964H0053569
Authority: DE
Inventors: Claussen Gerard Eden
Original assignee: Hobart Brothers LLC
Current assignee: Hobart Brothers LLC
Priority date: 1963-08-19
Filing date: 1964-08-18
Publication date: 1969-06-04
Also published as: NL6409559A; GB1080703A

Description

1 2

Die Erfindung bezieht sich auf eine Röhrenelektrode . Die mit einem Kern versehene Elektrode 11, die in mit Kernfüllung für das Schweißen von Chrom-Molyb- ' Fig. 1 gezeigt ist, besitzt eine Hülle 12, die einen dän-Stahl mit 2,25 % Chrom und 1 % Molybdän. Kern 13 umschließt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die her- Die zur Erläuterung der Erfindung beschriebene

kömmlichen Elektroden für das elektrische Schwei- 5 Hülle 12 wird von einem Streifen aus Weichstahl mit ßen derartiger Stähle unter einer Schutzgasatmosphäre einer Breite von 0,964 cm und mit einer Dicke von weiter zu verbessern und eine Röhrenelektrode mit 0,076 cm gebildet. Dieser Streifen ist zu einer hohlen einer Kernfüllung zu schaffen, mittels der eine Röhre mit einem äußeren Durchmesser von 0,24 cm Schweißnaht ausgebildet werden kann, deren Zusam- gebogen und geformt. Diese Röhre kann einen innemensetzung dem zu verschweißenden Chrom-Molyb- io ren Durchmesser von etwa 0,114 cm besitzen, so daß dän-Stahl entspricht, wobei ein unerwünschter Ver- der Kern einen Durchmesser von etwa 0,114 cm hat. lust von Legierungselementen an den Schmelzfluß ' Andere Streifenbreiten können selbstverständlich oder das Schutzgas sowie eine Anreicherung an Man- bei vielen verschiedenen Ausführungsformen vergan oder Silicium aus dem Schmelzfluß verhindert wandt werden, um Röhren mit unterschiedlichem werden soll. Der Schutzgasmantel kann hierbei ent- 15 Durchmesser zu liefern. Zum Beispiel wurden Streiweder aus reinem Kohlendioxyd, einem Gemisch von fen mit 1,3 cm Breite verwandt, um Röhren mit Kohlendioxyd und Argon oder einem Gemisch von einem Durchmesser von 0,476 cm zu liefern. Eine Kohlendioxyd und Helium, reinem Argon, reinem andere Methode besteht darin, die Röhren von grö-Helium, Argon mit einem kleinen Prozentgehalt an ßerem Ausmaß als erforderlich herzustellen und Sauerstoff oder Helium mit einem kleinen Prozent- ao dann die relativ großen Röhren, falls erwünscht, bis gehalt an Sauerstoff bestehen. zu einem kleineren Durchmesser zu ziehen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch Wenn erwünscht, kann die Dicke des Weichstahl-

gelöst, daß die Elektrode eine aus einem Weichstahl- Streifens vermindert und die Menge des Eisenpulvers streifen im wesentlichen in Form einer Röhre gebo- in dem Kern (wie in nachfolgendem Beispiel ausgene Hülle aus kohlenstoffarmem Stahl mit von 81 °/o 25 geführt) erhöht werden, oder umgekehrt kann die des Gesamtgewichts der Elektrode und eine Kern- Dicke des Streifens erhöht und die Menge an Eisenfüllung aus Legierungs- und Desoxydationsmitteln pulver vermindert werden, jeweils in den erfindungsaufweist, wobei die Kernfüllung aus 10 bis 40% koh- gemäßen Grenzen.

lenstoffarmem Ferrochrom, 5 bis 15 % Ferromolyb- Die Zusammensetzung des Weichstahlstreifens, der

dän, 0 bis 2,9% Mangan, 0 bis 8,4% Ferrosilicium, 30 hier zur Erläuterung beschrieben ist, beträgt 0,03 bis Rest bis 82% Eisenpulver besteht. 0,10% Kohlenstoff, 0,30 bis 0,60% Mangan, 0,0 bis

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung * ü,04%-Phosphor, 0,0 bis 0,5% Schwefel, 0,01% besteht die Hülle der Elektrode aus einem Stahl mit . Silicium, Rest Eisen. Jedes dieser Elemente kann in 0,03 bis 0,10% Kohlenstoff, 0,30 bis 0,60% Mangan, seiner Menge absichtlich variiert werden, ohne daß 0,0 bis 0,04% Phosphor, 0,0 bis 0,05% Schwefel, 35 der Weichstahlcharakter verlorengeht. Die angege-0,01 % Silicium, Rest Eisen. bene Zusammensetzung ist dabei die ideale.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung be- Die oben beschriebene Hülle wurde während der

steht die Kernfüllung aus 20,4% kohlenstoff armem Herstellung und des Formverfahrens mit der Kern-Ferrochrom, 8,8% Ferromolybdän, 1,5% Mangan, füllung gefüllt, und wenn sie vollständig gefüllt und 4,4% Ferrosilicium und 64,9% Eisenpulver. 40 geschlossen war, bestand die mit einer Kernfüllung

Gegenstand der Erfindung ist ferner die Verwen- versehene Elektrode aus einer runden gefüllten Röhre, dung einer Röhrenelektrode mit einer erfindungs- Die gesamte Elektrode (d. h. die Röhre und die Kerngemäßen Kernfüllung und einer Hülle mit der zwei füllung) bestand aus 81% Hülle und 19% Kern. In Absätze weiter oben angegebenen Zusammensetzung einer erläuternden Ausführungsform wurde folgende zum Schweißen von Chrom-Molybdän-Stahl mit 45 Zusammensetzung der Kernfüllung verwendet, wobei 2,25 % Chrom und 1 % Molybdän nach dem Schutz- alle Prozentsätze als Gewichtsprozent angegeben sind: gas-Lichtbogenschweißverfahren unter reinem Koh- _Tr ,, . _ „ , „ .„,

lendioxyd, reinem Argon, reinem Helium oder einem Kohlenstoffarmes Ferrochrom .... 20,4%

Gemisch aus Argon und Kohlendioxyd, Helium und Ferromolybdän , 8,8 %

Kohlendioxyd, Argon und Sauerstoff oder Helium 50 Mangan 1,5%

und Sauerstoff. Ferrosilicium 4,4%

Die Erfindung wird anschließend an Hand meh- Eisenpulver 64 9%

rerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. .....£. : ,

Die erfindungsgemäße Elektrode wird entspre- Die Zusammensetzung der Kernfüllung der Elekchend den Ansprüchen 5 und 6 auch zum Schutzgas- 55 trode wird für jede Schutzgasart beim Lichtbogen-Lichtbogenschweißen eines Chrom-Molybdän-Stahls schweißen variiert, um einen unerwünschten Verlust aus bis 0,15% Kohlenstoff, 0,30 bis 0,60% Mangan, von Legierungselementen an die Schmelze oder das bis 0,50 % Silicium, 1,90 bis 2,60% Chrom, 0,87 bis Gas bzw. einen Gewinn an Mangan oder Silicium 1,13% Molybdän, Rest Eisen verwendet, wobei das aus dem Schmelzfluß auszugleichen. Wenn die Elek-Schutzgas aus reinem Kohlendioxyd, reinem Argon, 60 trode zusammen mit einem CO₂-Mantel verwendet reinem Helium oder einem Gemisch aus Argon und werden soll, sollte die Kernfüllung etwa 1,5% Man-Kohlendioxyd, Helium und Kohlendioxyd, Argon gan und etwa 2,5% Silicium in Form von Ferrosili- und Sauerstoff oder Helium und Sauerstoff besteht. cium enthalten. Ein bemerkenswerter Teil des Man-In der Zeichnung bedeutet gans und Siliciums wird während des Schweißens mit

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung einer Elek- 65 CO₂ oxydiert und geht verloren. Die Gründe, warum

trode nach der Erfindung und man das Silicium und Mangan in der Kernfüllung re-

F ig. 2 einen Querschnitt der Elektrode von Fig. 1 lativ hoch hält, sind erstens, daß der hohe Gehalt

in vergrößertem Maßstab. dieser Metalle den Fluß des Schweißmetalls in engen

Nutverbindungen, wie ζ. B. in Schweißröhren, verbessert und zweitens, daß die Gegenwart von Silicium Chrom gegenüber Oxydation und Verlust schützt. Wenn andererseits die Elektrode für Schweißen mit einem Argon-Sauerstoff- oder einem Argon-Kohlendioxyd-Gemisch verwendet werden soll, kann der Prozentgehalt an Mangan und Silicium in der Kernfüllung vermindert werden, da diese Gase weniger oxydierend wirken als Kohlendioxyd allein. Wenn die Elektrode für das Unterpulverschweißen mit einem Schweißmittel verwendet werden soll, das Mangan und Silicium an das Schweißmetall abgibt, braucht der Kernfüllung kein Mangan oder Silicium zugesetzt zu werden.

Der Zusammensetzungsbereich des mit der erfindungsgemäßen Elektrode niedergelegten Schweißgutes, ausgedrückt in Gewichtsprozent, ist folgender:

ao

Kohlenstoff 0,0 bis 0,12%

Chrom 2,0 bis 2,50%

Molybdän 0,90 bis 1,20%

Mangan 0,0 bis 0,90%

Silicium 0,0 bis 1,00%

Eine Schweißnaht wurde mit der oben beschriebenen Elektrode bei 480 Ampere, 29 Volt, Gleichstrom und Gegenpolung auf einer 30,4-cm-Röhre bei gleichzeitiger Verwendung von Kohlendioxyd als Schutzgas (Verbrauch 566 dm³ pro Stunde) gebildet. Die gleiche Elektrode wurde beim Unterpulverschweißen unter Verwendung anderer Schutzgase, wie von 75% Argon und 25% CO₂, von reinem Helium, reinem Argon, Argon und Sauerstoff oder Helium und Sauerstoff, benutzt. Das niedergelegte Schweißgut war in bezug auf seine Zusammensetzung im wesentlichen identisch mit dem Stahl, der verschweißt wurde, und entsprach der Vorschrift für das betreffende Schweißmetall.

Um die Festigkeitseigenschaften der Schweißnähte, die mit oben beschriebener Elektrode hergestellt wurden, zu bestimmen, wurde eine Schweißnaht als Stoßverbindung in 19-mm-Platten hergestellt. Die Schweißnaht wurde in sieben Schichten bei 400 Ampere Gleichstrom, Gegenpolung und 29VoIt Spannung mit Kohlendioxyd als Schutzgas (Verbrauch 708 dm³ pro Stunde) gebildet. Die Zwischentemperatur betrug 149° C. Die Schweißnaht wurde bei 691° C 1 Stunde lang spannungsfrei gekühlt. Die Kanten der Platten waren mit dem Schweißgut der erfindungsgemäßen Elektrode überzogen. Die Ausgangsfuge hatte eine Breite von 12,7 mm, und der eingeschlossene Winkel der abgeschrägten Verbindung betrug 45°. Die Proben wurden von der Stoßverbindung der Platten abgeschnitten, und die folgenden Festigkeitseigenschaften wurden bestimmt.

Streckgrenze in kg/mm² 54,8

Zugfestigkeit in kg/mm² 64,7

Bruchdehnung in %

(Meßlänge = 50,8 mm) 20

Brucheinschnürung in % 53

Claims

Patentansprüche:

1. Röhrenelektrode mit Kernfüllung für das Schweißen von Chrom-Molybdän-Stahl mit 2,25% Chrom und 1% Molybdän, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode eine aus einem Weichstahlstreifen im wesentlichen in Form einer Röhre gebogene Hülse aus kohlenstoffarmem Stahl mit von 81% des Gesamtgewichts der Elektrode und eine Kernfüllung aus Legierungs- und Desoxydationsmitteln aufweist, wobei die Kernfüllung aus 10 bis 40% kohlenstoffarmem Ferrochrom, 5 bis 15% Ferromolybdän, 0 bis 2,9% Mangan, 0 bis 8,4% Ferrosilicium, Rest bis 82% Eisenpulver besteht.

2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle aus einem Stahl mit 0,03 bis 0,10 % Kohlenstoff, 0,30 bis 0,60 % Mangan, 0,0 bis 0,04% Phosphor, 0,0 bis 0,05% Schwefel, 0,01 % Silicium, Rest Eisen besteht.

3. Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernfüllung aus 20,4% kohlenstoff armem Ferrochrom, 8,8 % Ferromolybdän, 1,5 % Mangan, 4,4 % Ferrosilicium und 64,9 % Eisenpulver besteht.

4. Verwendung einer Röhrenelektrode der im Anspruch 2 angegebenen Zusammensetzung zum Schweißen von Chrom-Molybdän-Stahl mit 2,25 % Chrom und 1% Molybdän nach dem Schutzgas-Lichtbogenschweißverfahren unter reinem Kohlendioxyd, reinem Argon, reinem Helium oder einem Gemisch aus Argon und Kohlendioxyd, Helium und Kohlendioxyd, Argon und Sauerstoff oder Helium und Sauerstoff.

5. Verwendung einer Röhrenelektrode der im Anspruch 2 angegebenen Zusammensetzung zum Schweißen von Chrom-Molybdän-Stahl aus bis 0,15% Kohlenstoff, 1,90 und 2,60% Chrom, 0,87 bis 1,13% Molybdän, 0,30 bis 0,60% Mangan, bis 0,50% Silicium, Rest Eisen, nach dem in Anspruch 4 genannten Verfahren.

6. Verwendung einer Röhrenelektrode nach Anspruch 1 mit einer Kernfüllung der im Anspruch 3 und einer Hülle der im Anspruch 2 angegebenen Zusammensetzung zum Schweißen von Chrom-Molybdän-Stahl aus bis 0,15% Kohlenstoff, 1,90 bis 2,60% Chrom, 0,87 bis 1,13% Molybdän, 0,30 bis 0,60% Mangan, bis 0,50% Silicium, Rest Eisen, nach dem im Anspruch 5 genannten Verfahren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen