DE1533543A1

DE1533543A1 - Schweisselektrode

Info

Publication number: DE1533543A1
Application number: DE19671533543
Authority: DE
Inventors: Tomokazu Godai; Tohru Sugiyama
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1966-02-20
Filing date: 1967-02-20
Publication date: 1970-01-22
Also published as: BE694285A; GB1182464A; SE343779B; NO120343B; NL6702556A; US3524765A; DK125164B; DE1533543B2; FR1515306A; NL151286B; DE1533543C3

Description

1533543 Patentanwalt Dipl.-Phys. Gerhard Liedl 8 München 22 Steinsdorfstr. 21-22 Tel. 29 84 62

KOBE STEEL LTD., No. 36-1, Wakinohamacho 1-chome, Fukiai-ku, Japan

Schweißelektrode

Die Erfindung betrifft eine Schweißelektrode, insbesondere zum Lichtbogenschweißen von mit Nickel legierten Stählen, die vorzugsweise einen Nickelgehalt von 8,5 bis 9,5 % aufweisen.

H/We

909884/0647

Unterlagen (Art. 7. S1 Ab*. 2 Nr. I Satz 3 des ÄnderungsQe». v. 4. 9. >9#7>

Aufgrund des ständig steigenden Industriebedarfes an Gas, insbesondere in flüssiger Form, gewinnen Werkstoffe immer größere Bedeutung, die diel bei der Verflüssigung vor. Ga.s auftretenden tiefen Temperaturen ohne oc.iädigung vertrage:: können. U/n einen Anhaltspunkt hinsichtlich der vorkc.r.r.ie .., Temperaturbereiche zu vermitteln, sind nachfolgend die Sieäcpv..:..„e -r £viu häufigsten benutzter Gase aufgeführt.

- -opylen
CO₂
Acetylen

	Tabelle 1	⁰C	Sauerstoff	-183°C
47	5⁰C	Argon	-186⁰C
78,	⁰C	Stickstoff	-196⁰C
84	⁰C	Wasserstoff	-253⁰C
89	⁰C	Helium	-269°C
103	⁰C
151

Im allgemeinen kommen folgende mit Nickel legierte Stähle in Anwendu-._c,. Stahl mit einem Nickelgehalt von 3, 5% bis -100⁰C, Stahl mit einem K*c-:;.-gehalt von 9% in einem Temperaturbereich von -IGO⁰C und -196⁰C, £—; mit einem Nickelgehalt von 36% bei Temperaturen niedriger als -I96^W ,.

BAD ORiSiNAL

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Eine erfindungsgemäße Schweißelektrode kann zum Schweißen von Stahl mit einem Nickelgehalt von ungefähr 9 % benutzt werden, d. h. für einen Stahl, der bei Temperaturen im Bereich von -196°C in Anwendung kommt.

Ein derartiger mit 9 % Nickel legierter Stahl weist im allgemeinen einen niedrigen Kohlenstoffgehalt auf, sowie eine hohe Zugfestigkeit und Kerbschlag-

Zähigkeit. Die Zugfestigkeit kann z. B. 70, 3 Kp/mm bei Raumtemperatur betragen. Die Kerbschlagzähigkeit (nach Charpy) beträgt 3,5 Kp-m bei einer Temperatur von -196 C, wobei eine V-förmige Rille von 2 mm benutzt wurde.

Die wichtigsten Werte und Eigenschaften eines mit 9 % Nickel legierten Stahles sind aus der nachfolgenden Tabelle 2 ersichtlich.

909884/06U

Tabelle 2

(1) Chemische C Mn Si

Zusammensetzung (%) .<0,13 - <0, 90 0,15

30

P S Ni

<0, 035 <0, 035 8,50

/9,

(2) Zugfestigkeit

Streckgrenze Dehnung

ungeschweißtes ο 9

Material ⁷⁰> ³ - ⁸⁴> 4Kg/mm > 52, 7 Kg/nsn > 22%

Schweißnalit 2:66, 3 A^mm

(3) Xerbschlag- Wärmebehandlung Abmessungen ßnm) KerbschiagL^... ·· ;eit

Zähigkeit

(2 mm V-Rille Karten
-196⁰C)

2-stufiges Normalinieren und
KXrten

2, 5x10x55

5 χ 10x55

7, 5x10x55

IG xl0x55

2, 5x10x55

5 xl0x55

7, 5x10x55

xl0x55

2,1	Ivj-iv.	Kp-m
2,7
3,2	Kp-n.
4,2	-r.
1,8	.Cp-ni
2,2	Kp-m
2,-7-Kp-m
3,5

Beispiel 1 Chemische Zusammensetzung (%)

I-Iärten C Mu Si P S Ni

0,06 0,41 0,24 0,009: 0,004 8,84

Mechanische Eigenschaften Streckgrenze Dehnung Kerbsch-agzähigkeit

₉ η (2mmV)

77,0 Kp/mm'⁴ 82,0 Kp/mm* 32,0% 9, C

B 3145

GOPY

BAD ORIGINAL

3is jetzt ist lediglich eine Ihconelschweißelektrode zum Schweißen des vorgenannten Stahles bekannt» Die Zusammensetzung und Eigenschaften einer derartigen Inconelschweißelektrode sind aus den nachfolgenden Tabellen 3 und 4 ersichtlich:

C Mn

0,05 1,69

Tabelle 3

Chemische Zusammensetzung (%)

Si Ni Cr Cb Mo Fe

0,20 70,41 14,77 1,86 0,61 8,32

Streckgrenze 65,1 Kp/mm²

Tabelle 4

Mechanische Eigenschaften des mit dem Schweißdraht nach Tabelle 3 geschweißten Stahles

Dehnung 45%

Kerb schlagzähigke it

(2V, -1968c) ₉ 12, 71 Kp-m/cnT

Eine Inconelschweißelektrode ist sehr teuer, da sie große Mengen von Nickel aufweist und der Ausschuß bei der Herstellung relativ groß ist, was auf den Gehalt an Cb neben Nickel zurückzuführen ist. Die Kosten für die Herstellung der üiconelschweißelektroden sind sogar so hoch, daß sie ungefähr 20 bis 30% der Gesamtkosten des zu verschweißenden mit 9% Nickel legierten Stahles betragen.

+) ^l Inconel ist ein eingetragenes Warenzeichen der Firma Henry Wiggins & Co Ltd., England '

B 3145

Der thermische Ausdehnungskoeffizient einer Inconelschweißelektrode beträgt ungefähr 9, 7 χ 10"°/ C und unterscheidet sich somit recht beträchtlich von dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten eines 9/0-Ni-SiU₁Ues, der in etwa bei 8, 6 χ 10 /^UC liegt. Aufgrund der Unterschiede der the rauschen Ausdehnungskoeffizienten entstehen beim Verschweißen des OCo-Ni-S<.ahles mit dem Inconel in der Regel recht hohe Spannungen, was namrgcn*— sehr .".jxhteilig ist. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß insboscnaere beim vertikalen aber auch beim Überkopf schweißen große Schwierige, .on entstehen, die insbesondere auf die Entstehung von Blasen zurückzuführen sind.

Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik ist es nun Aufgabe der Zrfindung, die Nachteile der bekannten Schweißelektroden zu beseitigen und eine Schweißelektrode zum Schweißen eines 9%-Ni-Stahles in Vorschlag zu bringen, die wesentlich billiger ist als die bekannten sowie gut verschweißt und verarbeitet werden kann. Insbesondere soll durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Schweißelektrode der thermische Ausdehnungskoeffizient der Schweißnaht gleich dem des Grundwerkstoffes sein. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der aus legierten. Stahl bestehende Kern einen Nickelgehalt von 42 bis 52% und einen Chromg^.^lt von 11 bis 17% aufweist.

3 3145 ■ ·

- - BAD ORIGINAL

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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der nachfolgenden speziellen Beschreibung und anhand der beiliegenden Zeichnung ersichtlich.

Es zeigen:

Fig. I eine graphische Darstellung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten eines mit Nickel legierten Stahles;

Fig. 2 eine graphische Darstellung des thermischen Ausdehnungskoefrizenten eines mit Nickel und Chrom legierten Stahles.

Wie Fig. 1 zu entnehmen, ist der thermische Ausdehnungskoeffizient am niedrigsten bei einem Nickelgehalt von 35%· Eine Legierung mit einem Gehalt von 9% Nickel, 30% Nickel oder 50% Nickel ist deshalb besonders wünschenswert, um eine Legierung zu erhalten, die den thermischen Ausdehnungskoeffizienten eines 9%-Ni-Stahles aufweist. Ein 9%-Ni-Stahl hat zwa-· ; .-.an günstigen thermischen Ausdehnungskoeffizenten, jedoch eine sehr n^c-ige Kerbsehlagzähigkeit. Aus diesem Grund kann ein Schweißdraht mit einem Nickelgehalt von 9% nicht benutzt werden. Ein Schweißdraht mit einem Nickelgehalt von 9% weifet jedoch nur dann eine niedrige Kerbschlagzähigkeit auf, wenn er nach dem Schweißen nicht wärmebehandelt wird,.während das Grund-

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material gute mechanische Festigkeitswerte aufweist, was auf die Wärmebehandlung vor dem Schweißen zurückzuführen ist. Deshalb kann ein 9%-Nickel-Schweißdraht zum Schweißen nicht benutzt werden, indem lediglich Nickel dem Eisen zulegiert wird. Andererseits weisen Schweißdrähte mit einem Nickelgehalt von 30 oder 50% eine sehr niedrige Zugfestigkeit im Vergleich zu der des Grundwerkstoffes auf sowie eine Streckgrenze,

die in etwa bei 48 bis 53 Kp/mm liegt. Derartig niedrige Festigkeitswerte sind nicht ausreichend für Schweißelektroden zum Schweißen von 9%-Ni-Stählen.

Aus diesem Grund ist es notwendig, in geeigneter Weise die Zugfestigkeit zu erhöhen. Im allgemeinen wird zu diesem Zweck der Kohlenstoffgehalt erhöht. Im Fall einer Fe-Ni-Legierung kann jedoch die Zugfestigkeit nicht dadurch erhöht werden, daß große Mengen an Kohlenstoff hinzugegeben werden, zumal hierdurch die Duktilität herabgesetzt wird. Erfindungsgemäß wurde nun gefunden, daß die Zugfestigkeit einer Fe-Ni-Legierung wesentlich verbessert werden kann, wenn Cr hinzulegiert wird, vorausgesetzt, daß eine gewisse Menge Kohlenstoff vorhanden ist.

ZiQ Durchschnittswerte des thermischen Ausdehnungskoeffizienten eine · derartigenFe-aS5.-OLegierung sind für einen Temperaturbereich von 0... "196 C in Fig. 2 dargestellt. Hieraus ist ersichtlich, daß es schwierig *st,

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den Wert des thermischen Ausdehnungskoeffizienten eines 9%-Ni-Stahles zu erhalten, wenn der Nickelgehalt ungefähr 30% beträgt.

Es zeigt sich somit, daß der Kickelgehalt ungefähr 50% betragen muß. Weiterhin zeigt sich, daß der Einfluß von Cr auf die Zugfestigkeit des Schweißmater iales sehr günstig ist, wenn der Gehalt an Cr bis auf 18% vergrößert, wird. Trotzdem kann durch eine derar^e Ausnahme keine genügende Zähfestigkeit der Schweißnaht erhalten werden, weshalb die Zugabe von weiteren Legierungselementen erforderlich ist. Aus diesem Grund wurden eine Reihe von Versuchen mit Cb, Mo, V, W, Cg, Mn, Si usw. durchgeführt. Diese Legierungselemente wurden insbesondere einer Ni-Cv-Fe-C-Legierung hinzugegeben, wobei die mechanische Festigkeit erhöht werden konnte, liierbei wurden folgende Ergebnisse erzielt:

1. Cb vergrößerte die Zugfestigkeit, während die Zähigkeit herabgesetzt wurde, weshalb Brüche in der Schweißnaht auftraten.

2. Durch die Zugabe von W oder V wurde die Zugfestigkeit leicht erhöht, während die Zähigkeit stark herabgesetzt wurde. Der Widerstand gegen Risse wurde ebenfalls erniedrigt.

3. Co wies sowohl auf die Festigkeit als auch auf die Zähigkeit einen nur sehr geringen Einfluß auf.

BAD

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- ίο -

4. Durch Mo wurde die Zugfestigkeit erhöht, wobei sich zeigte, daß zu große Mengen keine nennenswerte Wirkung mehr zeigten. Die Erniedrigung der Zähigkeit war im Vergleich zu den durch die Zugabe von anderen Elementen erzielten Ergebnissen relativ gering. Weiterhin wurde der Widerstand gegen Risse und Brüche erhöht.

5. Mn zeigte keinen Einfluß auf die Zugfestigkeit, reduzierte jedoch in geringem Maße die Zähigkeit und verbesserte den Widerstand gegen Riß ■ gefahr. ·

6. Si wies keinen großen Einfluß auf die Zugfestigkeit wd Zähigkeit auf, verringerte jedoch sehr stark den Widerstand gegen Risse* Es empfiehlt sich daher, den Si-Gehalt gering zu halten.

Aus den vorstehenden Ergebnissen ist ersichtlich, daß Mo eine Erhöhung der Zugfestigkeit der Fe-Ni-CrrLegierung bewirkt, während die Zähigkeit nur unwesentlich herabgesetzt wird. Durch Mo und Mn wird der Widerstand gegen Rißgefahr erhöht.

Aus der nachstehend aufgeführten Tabelle 5 ist der Einfluß von Ni und Cr auf die mechanische Festigkeit ersichtlich. Hierbei zeigt sich, daß ein Geh~~ von Ni unter 42% oder über 52% nicht wünschenswert ist, da der theriv.. ^ehe

SAD

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- li -

Ausdehnungskoeffizient einen Wert von 9, OxlO" /⁰G übersteigt. Der Nickelgehalt des Schweißdrahtes soll deshalb zwischen 42 und 52% liegen. Der Cr-Gehalt soll bei 11 bis 16% liegen, da bei Werten unter 11% die Zugfestigkeit nicht mehr ausreichend ist und bei Werten über 16% die Kerbschlagzähigkeit ungenügend ist. Die obere Grenze für den Cr-Gehalt liegt jedoch bei 17%, da die Schweißnaht nur 95% des Cr-Gehaltes der Schweißelektrode aufweist. Die Zugfestigkeit von 64 Kp/mm des Schweißmateriales erhöht sich in der Schweißnaht bei einem 9%-Ni-Stahl auf einen Wert von 66, 8 was darauf zurückzuführen ist, daß die Festigkeit der Schweißstelle die Festigkeit des Grundmateriales erhöht.

Tabelle 5

Einfluß von Ni, Cr auf die Schweißung bzw. Schweißnaht eines 9%-Ni-Stahles

Chemische Zusammensetzung ' Mechanische Eigenschaften

des verschweißten Stahles (%)

C Mn Si Cr Ni Mo '. A B C

0,17 3,27 0,18 15,24 39,27 2,10 67,2 8,92 10,41

0,19	3,21	0,20	13, 72	41,85	2,34	68,9	8,73	9,31
0,16	3,42	0,24	13,21	45, 27	2,52	6δ,4	8, 99	^8,53
0,18	3,63	0,20	13,63	48,71	2,47	65,8.	9,53	.8,62
0,21	3,02	0,23	13,59	50,42	2,31	68,2]	9,71	8,83
0,17	3,71	0,19	13,41	53, 32	2,46	66,6	8,84	9,18
0,19	2,82	0,17	10,21 .	49, 29	2,10	62,1	12,62	8,76
0,17	3,41	0,23	11,76	48,03	2,15 '	64,9	10,73	8,52
0,18	3,02	0,18	15,42	47,02	2,42	68,9	5,32	8, 80
0, X8	2,96	0,19	17,37	46,71	2,31	70,7	3,56	8,83

A: Zugfestigkeit {Kp/mm )

B: K^b^hlagzähigkeit (Kp-m/cm², 2V -196⁰C)

C: W^^e^usdehnungskoeffizfeent (XlO"⁶/⁰C, 0- -196⁰C)

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Aus Tabelle 6 ist der Einfluß von Kohlenstoff auf die Zugfestigkeit und Zähigkeit ersichtlich. Bei einem Kohlenstoff gehalt niedriger als 0,14 % ist die Festigkeit ungenügend, während bei einem Kohlenstoffgehalt über 0, 25 % die Kerbschlagzähigkeit sowie die Widerstandsfähigkeit gegen Risse absinken. Der Kohlenstoffgehalt soll deshalb in einem Bereich von 0,14 bis 0,25 % liegen. Von dem ursprünglichen Kohlenstoffgehalt der Schweißelektrode liegen jedoch in der Schweißnaht nur 50 % vor, weshalb die Schweißelektrode ungefähr einen Kohlenstoff von 0, 5 %, bezogen auf das Gewicht des Schweißdrahtes, aufweisen muß, um einen Kohlenstoffgehalt von 0,25 % in der Schweißnaht zu gewährleisten. Es ist jedoch auch möglich, durch eine geeignete Zusammensetzung der Umhüllung des Schweißdrahtes Kohlenstoff in die Schweißnaht und in die verschweißten Teile einzuführen. Der effektive Kohlenstoffgehalt beträgt in diesem Fall angenähert 40 %. Es ist deshalb erforderlich, 0, bis 0, 50 % Kohlenstoff in der Umhüllung vorzusehen, um daraus Kohlenstoff für den Schweißvorgang liefern zu können.

Tabelle 6
Einfluß von C auf die Schweißung bzw. Schweißnaht eines 9 %-Ni-Stahles.

Chemische Zusammensetzung (%) des verschweißten Stahles

Nr. C Mn Si Cr Ni Mo

11 0,11 3,47 0,27 13,42 47,21 2,47

12 0,14 3,03 0,19 14,31 47,36 2,41

13 0,23 3,11 0,21 12,97 47,25 2,52

14 0,26 3,19 0,25 14,03 47,41 2,26

15 0,29 3,17 0,18 13,63 47,29 2,17 73,82 2,19 41

B 3145

	37	Mechanische Eigen	D
	94	schäften	0
A	61	B	5
60,	92	13,71	0
63,	11,45	13
70,	7,82
70,	3,91

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A: Zugfestigkeit (Kp/mm )
B: Kerbschlagzähigkeit (Kp-m/cm², 2V -196⁰C) D: Risse in der Schweißnaht (%). Ausgenommen lochförmige Brüche. Die Versuche wurden entsprechend der JISC JIG Restriction-Methode durchgeführt. Der Grundwerkstoff war ein 9%.-Ni-Stahl mit 25mm Dicke und einem Spalt bzw. einer Rille von 2mm. Der elektrische Gleichstrom wies eine Stärke von 120 A auf.

Aus der nachfolgenden Tabelle 7 ist der Einfluß von Mo und Si ersichtlich. _ Wenn der Gehalt an Mn 2% übersteigt, wird die Rißgefahr der Schweißnaht herabgesetzt. Bei einem Gehalt von Mn, der größer ist als 6%, wird jedoch die Zugfestigkeit vermindert. Deshalb soll der Gehalt an Mn vorzugsweise im Bereich von 2 bis 6% liegen. Aufgrund der Tatsache, daß nur 65% des Mn-Gehaltes des Schweißdrahtes in der Schweißnaht verbleiben, muß der Mn-Gehalt des Schweißdrahtes 2 bis 9% betragen. Gegebenenfalls kann jedoch ein geeigneter Mn-Gehalt der Schweißnaht auch durch die Umhüllung der Elektrode erzielt werden.

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Tabelle 7

Einfluß von Mn, Mo, Si auf das Schweißen bzw. auf die Schweißnaht eines

9%-Ni-Stahles

	Chemische Zusammensetzung	Mn	Si	Cr	*\ίθ)*	Mo	Mechanische	3	Eigen-
	des verschweißten Stahles	1.65	0,19	13,51		2,11	schäften	8,86
No.	C	2,46	0,21	13,43	Ni	2,26	A	8,74	D
16	0,18	4,13	' 0, 22	13,03	49,37	2,25	67,2	8,32	37
17	0,19	5,76	0,24	12,83	49,12	2,18	67,4	9,57	10
18	0,19	6,41	0,21	12,91	47,93	2,14	65,3	6,41	0
19	0,17	3,11	0,25	13,14	48, 52	0,16	64,2	13,10	0
20	0,19	2,97	0,23	12,76	47,67	1,21	62,7	•1,29	'j
21	0,18	2,83	0,18	13,59	47,21	3,70	61,9	7,53	12
22	0,18	3,41	0,19	14, 08	47,63	4,24	64,2	7,89	3
23	0,19	3,27	0,23	13,26	48,14	5,63	"5,3	3,92	0
24	0,17	3,51	0,52	13,77	47, 51	2,16	68,2	8,65	0
25	0,18	2,93	0,37	14,25	46,90	2,30	67,3	7,21	0
26	0,16	48,92	65,9	33
27	0,23	50,30	69,2	16

Unter A, B und D sind dieselben Festigkeitswerte bzw. mechanischen Eigenschaften zu verstehen wie gemäß Tabelle 6.

Durch Mo wird auch die Zugfestigkeit der Schweißnaht erhöht. Wenn jedoch der Gehalt an Mo 4% übersteigt, verringert sich die Erhöhung der Zugfestigkeit, wobei gleichzeitig ein starker Abfall der Kerbschlagzähigkeit auftritt. Ein Gehalt von mehr als 4% ist deshalb nicht empfehlenswert. Der Mo-Gehalt soll deshalb in einem Bereich von 1 bis 4% liegen, da die Zugfestigkeit bei Werten von weniger als 1% Mo ungenügend ist. Der Mo-Gehalt des Schweißdrahtes geht zu 95% in die Schweißnaht über, weshalb der Schweißdraht «inen Mo-Gehalt

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von 4, 5% als oberer Grenzwert aufweisen soll. Unter Umständen kann jedoch auch durch eine geeignete· Wahl der Umhüllung der Schweißelektrode die gewünschte Menge an Mo in der Schweißnaht eingestellt werden.

Durch Si wird die Rißgefahr erhöht, weshalb der Gehalt an Si so gering als möglich, d.h. unter 0,3 % gehalten werdensoll. Der Gehalt an Fe-Si, das als Desoxydationsmittel gewöhnlich in Verbindung mit einer Schweißelektrode benutzt wird, soll deshalb so niedrig als möglich sein und es empfiehlt sich, anstelle von Fe-Si als Desoxydationsmittel Fe-Ti oder Fe-Al zu benutzen. Durch Al wird die Rißgefahr erhöht, weshalb als Desoxydationsmittel bevorzugt Fe-Ti benutzt wird,

Einer erfindungsgemäßen Schweißelektrode mit einem Nickelgehalt von 42 bis 52 % und einem Chromgehalt von 11 bis 17 % werden somit 3 bis 9 % Mn, 1 bis 4,5 % Mo und 0,25 bis 0, 5 % C hinzugegeben. Mn, Mo und C können dabei entweder dem inneren Stahlkern der Schweißelektrode oder auch der als Flußmittel dienenden Umhüllung zugegeben sein. Wenn eine derartige erfindungsgemäße Schweißelektrode zum Schweißen benutzt wird, weist die Schweißnaht denselben Wärmeausdehnungskoeffizienten auf wie das Grundmaterial. Außerdem sind ausgezeichnete mechanische Eigenschaften vorhanden und die Schweißung kann ohne Schwierigkeiten durchgeführt werden.

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Schweißelektroden mit einem hohen Nickelgehalt, d. h. z. B. IneonelSchweißelektroden, neigen leicht zur Blasenbildung, weshalb beim vertikalen Schweißen und Überkopfschweißen ein Gasschutz vorhanden sein muß, wobei vorzugsweise ein Flußmittel mit niedrigem Wasser stoff gehalt, das große Mengen von Kalkstein enthält, als Umhüllung verwendet wird. Aus verschiedenen Versuchs ergebnissen hat sich gezeigt, daß ein Gehalt von mehr als 4,5% CO„ (bezogen auf das Gewicht des Stahlkernes) notwendig ist, um zur Vermeidung von Blasenbildung beim Schweißen den erforderlichen Gasschutz zu erzielen. Das die Umhüllung des Stahlkernes bildende Flußmittel muß deshalb einen Gehalt an Kalkstein von 19 bis 70 % (bezogen auf das Gesamtgewicht des Flußmittels) enthalten. Der Gehalt an Kalkstein ist nach unten auf einen Wert von 19% begrenzt, wodurch gerade noch Blasenbildung verhindert werden kann. Die obere Grenze des Kalksteingehaltes ist dadurch gegeben, daß das Schweißen nicht beeinträchtigt werden darf. Ein Teil des Kalksteines wird durch Karbonate der Alkalierdmetalle ersetzt.

Wie vorstehend erwähnt, wird Fe-Ti allein oder in Verbindung mit Fe-Si dem die Umhüllung bildenden Flußmittel als Desoxydationsmittel hinzugegeben. Sowohl Fe-Si als auch Fe-Ti dienen zur Verhinderung von Blasenbildung. Es ist notwendig, mehr als 1,5% Fe-Si, das 50 % Si enthält, zur Verhinderung der Blasenbildung zuzugeben, wenn Fe-Si alleine benutzt wird. Durch eine

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derartige Maßnahme wird jedoch der Gehalt an Si in der Schweißnaht erhöht, was insbesondere in bezug auf die Rißgefahr sehr nachteilig ist. Deshalb .wird der Gehalt an Fe-Si verringert und durch Fe-Ti ersetzt. Die Menge an Fe-Ti wird so bestimmt, daß die Menge an (Fe-Si) + (Fe-Ti) - mit einem Gehalt von 50% Si und 45% Ti - mehr als 1, 5% dos Gewichtes des Stahlkernes beträgt, weshalb der Si-Gehalt unter 1% liegt. Bei einer Schweißelektrode, bei der das Gewicht der Umhüllung 35% des Gesamtgewichtes ausmacht, muß der Gehalt an (Fe-Si) + (Fe-Ti) über 3% und der Gehalt an (Fe-Si) unter 2% liegen. Bei einer Schweißelektrode, die eine Umhüllung von 20 Gew-% aufweist, muß der Gehalt an (Fe-Si) + (Fe-Ti) über 6% liegen . und der Gehalt an (Fe-Si) unter 4%. Wenn der Gehalt an Ti im Flußmittel über 9% liegt, wird die Verbindungsfähigkeit des Schweißmateriales niU dem Grundmaterial verringert, weshalb der Gehalt an Fe-Ti so bestimmt wird, daß der Gehalt an Ti unter 9% liegt.

Bezüglich der Zusammensetzung des Flußmittels ist darauf zu achten, daß eine geeignete Menge an Elußspat, Rutilit, Silikasand und ähnlichen Stoffen vorliegt. Durch einen Gehalt von 2 bis 5%" Mica wird erreicht, daß das Flußmittel sich in einfacher Weise als Ummantelung und Umhüllung ausbilden läßt, wobei eine geeignete Menge an Wasserglas als bindendes Agens benutzt wird. Durch den Flußspat wird die Fließfähigkeit des Flußmittels gefördert, wobei jedoch zu beachten ist, daß ein Gehalt geringer als 15% nicht ausreiche, während ein Gehalt von mehr als 35% dazu führt, daß der Lichtbogen instabil wird,

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wobei Blasen entstehen. Der Gehalt von Flußspat soll deshalb innerhalb der vorgenannten Grenzen liegen. Silikasand dient zur Erhöhung der Affinität der Schweißraupe. Ein Gehalt von mehr als 10% bewirkt jedoch eine Reduktion von Si, wodurch Si in das Schweißmaterial eingelagert wird, was die vorgenannten Nachteile zur Folge hat. Der Gehalt an Silikasand muß deshalb unter 10% liegen. Zur Erzielung der gewünschten Affinität muß jedoch mindestens ein Gehalt an Silikasand in Höhe von 2% vorhanden sein.

Rutilit dient zur Stabilisierung des Lichtbogens und wird in einer Menge von 1 bis 8% verwendet, da ein Gehalt von mehr als 8% die iffinität der Schweißraupe beeinträchtigt.

IVIit einem wie vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäß hergestellten Flußmittel werden sehr gute Ergebnisse erzielt. In der nachfolgenden Tabelle 8 sind einige Beispiele für eriindungsgemäße Schweißelektroden dargestellt, bei denen die als Flußmittel dienende Umhüllung mit einer 15%igen Natriumsilikatlösung (Be 43 ) mit dem inneren Stahlkern verbunden wurde. Sämtliche aufgeführten Schweißelektroden dienen zum Lichtbogenschweißen von 9%-Ni-Stählen. Die

mechanischen Festigkeiten sind in Beispiel 1 und 2 in der nachfolgenden Tabelle dargestellt.

BAD 909884/0647

Die Schweißung wurde als Stumpf schweißung mit dem unter (4) in Tabelle 2 aufgeführten 9%-Ni-Stahl durchgeführt, wobei der Winkel der Abschrägung 60° betrug, so daß eine V-förmige Nut gebildet wurde. Es wurde eine Schweißelektrode gemäß Beispiel 1 benutzt. Anschließend wurde auf der Rückseite die Schweißraupe um eine Schichtdicke abgetragen, wonach eine nochmalige Schweißung durchgeführt wurde. Aus der Schweißnaht wurden einige Proben zur Durchführung von Versuchen herausgeschnitten. Die hierbei erzielten Ergebnisse sind in Beispiel 3 in Tabelle 9 aufgeführt. Beim Biegeversuch - Biegung um 180° - wurden bei einem Biegeradius von 19mm keinerlei Beeinträchtigungen oder Risse festgestellt.

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- 20 Tabelle 8

	Beispiel 1	Beispiel 2	-	4
Ni	47,36	46,57	3
Cr	13,21	12,41	2
Mn	4,13	3,29	2
Si	0,27	0,10	4
C	0,03	0,05	Vakuum
Mo	0,15	2,37	20%
Fe	BaI.	BaI.
Kalkstein	40	45
Flußspat	20	23
Rutilit	5	5
Silicasand	7	7
Fe-Mn (75 %)	5	5
Fe-Mo (70 %)	12
Fe-Ti (45 %)	3
Fe-Si (50 %)	-
metallisches Cr	2
Graphit	2
Mica	4
Schmelzen des Stahlkernes	Atmosphäre
Gewicht des Flußmittels (Bezogen auf das Gesamtgewicht der Schweißelektrode)	20%

90988W0647

Tabelle 9

Chemische Zusammensetzung und mechanische Eigenschaften des geschweißten

Stahles

Beispiel Chemische Zusammensetzung (%)

C Mn Si Ni Cr Mo A B CE

1 0,1.7 3,69 0,29 46,92 13,59 2,01 65,8 8,72 8,7 33

2 0,12 3,52 0,18 46,31 12,17 2,20 67,4 8,51 8,7 32

3 — 70,3 9,82 8,7 -

Die unter A, B und C aufgeführten Festigkeitswerte bzw. Eigenschaften sind dieselben wie in Tabelle 5. Unter E ist die Dehnung in % zu verstehen.

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Claims

Patentansprüche

1. Schweißelektrode, insbesondere zum Schweißen eines S %■ Ni--8tahk;s bestehend aus einem Kern aus legiertem Stahl und einer als Flußmittel dienenden Umhüllung, dadurch gekennzeichnet, daß der a-^ 1 ---iOi \? ~m 'dt&hl be stehende Kern einen Nickelgehalt von 42 bis 52 % und einen Chiomg^h:' χ 11 bis 17 % aufweist und zusätzlich entweder der aus legierter- '^ahl t ί ehs«i- de Kern oder die als Flußmittel dienende Umhüllung e^?: iie ^M ·;ο*ι f« bis 9 % Mangan, 1 bis 4,5% Molybdän und 0,25 bis ö, 5 % Kohler^iöii beäugen aui das Gewicht des Stahlkernes aufweisen.

2. Schweißelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht der Umhüllung 20 bis 35 % des Gewichtes der Schweißelektrode beträgt.

3. Schweißelektrode gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die als Flußmittel dienende Umhüllung einen Gehalt von 19 bis 70 % eines Karbonates eines Erdalkalimetalle aufweist.

PAD

AbB. 2 Nr. 1 SaU 3 des Änderungsges. v. 4. 9.1967)

4. Schweißelektrode nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die als Flußmittel dienende Umhüllung 15 bis 35% Flußspat enthält.

5. Schweißelektrode nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die als Flußmittel dienende Umhüllung 1 bis 8% Rutil enthält.

6. Schweißelektrode nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die als Flußmittel dienende Umhüllung 2 bis 10% Silicasand enthält.

7. Schweißelektrode nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die als Flußmittel dienende Umhüllung 2 bis 5% Glimmer und eine geeignete Menge eines Bindemittels enthält.

8. Schweißelektrode nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die als Flußmittel dienende Umhüllung Eisen und Titan enthält,

9. Schweißelektrode gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet7~daß die als Flußmittel dienende Umhüllung Fe-Ti und Fe-Si enthält.

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10. Schweißelektrode nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an (Fe-Si) + (Fe-Ti) mehr als 3% bezogen auf die Gesamtmenge des Flußmittels beträgt und daß der Gehalt an Fe-Si weniger als 4 %
bezogen auf die Gesamtmenge des Flußmittels beträgt.

11. Schweißelektrode nach einem oder mehreren der vorstehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die als Flußmittel dienende Umhüllung 9% Titan bezogen auf das Flußmittel enthält.

§09884/0647