DE1540802A1

DE1540802A1 - Schweisselektroden

Info

Publication number: DE1540802A1
Application number: DE19641540802
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: 1970-01-15
Also published as: GB1079214A; US3253120A; NL6409550A; DE1540802B2

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Schweißverfahren und speziell Schweißelektroden für die Verwendung beim Schweißen von Chromlegie rungs stahl mit etwa 5 !*> Chrom.

Ein Ziel der Erfindung ist es, Elektroden zu liefern, die mit einen Gasmantel entweder aus reinem Kohlendioxyd, einem Gemisch von Kohlendioxyd, reinem Argon, reinem Helium, Argon mit einem kleinen Prozentgehalt an Sauerstoff oder aus Helium mit einem kleinen Proaentgehalt an Sauerstoff für das Schweißen von Chromstahllegierungen «it den genannten Chrom— gehalt verwandt werden. Eine weiter« Aufgabe der Erfindung ist es, mit eines K*rn versehen· Elektroden zu liefern, die, wenn sie geschmolzen werden, ein· Schweißnaht ai* einer solchen ZueaNBenaetamng bilden, die in wesentlichen identisch nit der 2q.s»Bipenstt«nng 4*· vers**%reiÄten Chroalegierwngsstamls ist·

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t fin« |M»rsF«ktlrisolui Sax-stellung »in«r Elektrode

•09113/077« , /»

BAD ORtQINAL

Fig. 2 ein Querschnitt, der in Fig. 1 dargestellten Elektrode in vergrößertem Maßstab«

Die hier beschriebene Elektrode ist von Wert beim Verschweißen eines Legierungsstahls mit einem relativ niedrigen Kohlenstoffgehalt und einem etwa 5 $igen Chromgehalt . Solch ein Chromlegierungsstahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt ist z. B. eine Stahllegierung mit weniger als 0,12 io Kohlenstoff, näherungsweise 5,0 % Chrom, etwa 0,5 % Mangan, bis zu 2,0 % Silicium, etwa 0,5 % Molybdän und dem Rest Eisen. Eine spezielle Zusammensetzung einer solchen Legierung mit 5 % Chrom besteht aus folgenden Elementen ι

0,07 %	C
o,55 %	Mn
0,93 %	Si
0,47 %	Mo
5,45 %	Cr
92,53 £	Fe

Andere speziell· Zusammensetzungen von Legierungen wit 5 % Chrom, die wit Hilfe der hier beschriebenen sit eines Kern versehenen Elektrode geschweißt werden können, sind die is Handel erhältlichen Stahlsorten mit 5 % Chros, deren ZusajaatensetsiuMr ▼·» der American Society for Te β ting Materials felfeadersaften be et inst t wurde t

ATWC-Tersekrift

JkMi 313 «13?»

0,15 0,t5

__Si Cr_-

0,50 sax*

•.ff

•*1f

o,

• »5«

4-4

Die ASTM-Vorsehriften A213T5T5, A213T5b und A213T5c dienen für nahtlose ferritische und austenitische Legierungsstahlkocher- und Überhitzerröhren. Die ASTM-Vorschriften A335P5, A335P5b und A335P5c sind für nahtlose ferritische Legie rungs stahlröhren für hohe Temperaturen«, Die ASTM-Vorschrift Al99 ist für nahtlose kaltgezogene mittlere Legierungsstahlwärmeaustauscher und -Kondensatorröhrenι die ASTM-Vorschrift A357 besteht für Stahlplafcten mit 5 % Chrom "und 0,5 % Molybdän für Kocher und andere Druckkessel·

Die hier beschriebenen mit einem Kern versehenen Elektroden können für das Verschweißen anderer Legierungen mit 5 % Chrom verwandt werden, worin einige der obengenannten Bestandteile absichtlich variiert werden, um andere erwünschte Eigenschaften des Stahls zu erhalten, während der Chromgehalt näherungsweise bei 5 % gehalten wird.·

Die mit einem Kern versehene Elektrode 11, die in den Figuren dargestellt ist, besitzt eine Hülle 12, die einen Kern 13 umschließt. Die Hülle 12, die zur Erläuterung der Erfindung beschrieben ist, wird von einem Streifen aus Weichstahl mit einer Breite von 0,96*1 cm (0,380 inch·) und einer Dicke von 0,076 cm (0,030 inch.) gebildet. Dieses ist zu einer hohlen Bohre mit einem äußeren Durchmesser von 0,24 cm (3/32 inch» oder 0,09375 inch) gebogen und geformt. Bei vielen verschiedenen Ausführungsformen können natürlich auch Streifen anderer Größe zur Bildung der Röhren mit verschiedenem Durchmesser verwandt werden, z. B· wurden Streifen mit einer Breite von 1,3 cm (0,512 inch) zur Bildung von Röhren mit einem Durchmesser von 0,476 cm (O,1875 inch) benützt· Auch können Röhren mit relativ großem Durchmesser geformt und danach zu einem kleineren Durchmesser gezogen werden. Wenn erwünscht kann die Dicke dee Weichstahlstreifens vemindert und die Menge an Bisenpulver in des Kern (wie

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in dem Beispiel ausgeführt) gesteigert oder umgekehrt die Dicke des Streifens gesteigert und die Menge des Eisenpulvers vermindert werden.

Die Zusammensetzung des zur Erläuterung angegebenen Veichstahlstreifens beträgt 0,03 bis 0,10 % Kohlenstoff, 0,30 bis 0,60 °/o Mangan, 0,0 bis 0,04 % Phosphor, 0,0 bis 0,05 % Schwefel und etwa 0,01 % Silicium. Jedes dieser Elemente kann absichtlich variiert werden, doch ist die oben angegebene Zusammensetzung bevorzugt.

Die obengenannte Hülle wurde während der Herstellung und des Formverfahrens mit dem Kernmaterial gefüllt, und wenn sie vollständig gefüllt und verschlossen ist, besteht die mit einem Kern versehene Elektrode aus einer runden Röhre und dem Kern. Das vollständige Elektrodenmaterial (d.h. die Röhre und der Kern) bestehen aus etwa 78,3 % Hülle und 21,7 % Kern. In einer erläuternden Ausführungsform wurden die folgenden Materialien zur Bildung des Kernes verwandt, wobei die Prozentgehalte in Gewichtsprozent angegeben sind«

Ferrochrom mit geringem Kohlenstoffgehalt 39,k %

Ferromolybdän 4,4 %

Mangan 1,5%

Ferrosilicium 7,3 %

Eisenpulver 47,4 %

Die Bereiche einer Zusammensetzung des Kernes von Elektroden für das Verschweißen von Chromstählen mit 5 % Chrom sind folgende:

Ferrochrom mit gehalt	niedrigem	Kohlenst off-	. 18,7 bis	75,0	*
Ferromolybdän			2,1 -	8,4	%
Mangan			0,8 "	2,9	*
Ferrosilicium Eisenpulver	9098	83/0776	3,0 · 69,0 »	13,7 0,0	*

/5

Der Bereich einer Zusammensetzung des niedergeschlagenen Metalls von einer Elektrode mit einer Hülle, die einen niedrigen Kohlenstoffgehalt aufweist, ist in Gewichtsprozent:

Kohlenstoff 0,0 bis 0,12 °->

Chrom 4,5 " 6,0 >

Molybdän 0,40" 2,25 <*o

Mangan 0,0 " 0,75 >

Silicium 0,0 " 0,90 *i

Die Schweißnaht der oben beschriebenen Elektrode wurde bei 480 Ampere_f 29 Volt, Gleichstrom, Gegenpolung auf einer Platte von 1,90 cm und mit einem Kohlendioxydetrom als Mantelgas von 0,57 ecm (20 cubic feet) pro Stunde hergestellt. Die gleichen Materialien wurden bei untergetauchtem Bogenschweißen und unter Verwendung anderer Mantel— gase, wie Kohlendioxyd, 75 '^J,o Argon und 25 'j< > CO₂, reinem Helium, reinem Argon, Argon und Sauerstoff sowie Helium und Sauerstoff verwandt. Das resultierende Schweißmetall war im wesentlichen identisch mit dem verschweißten Stahl und entsprach den Vorschriften für Schweißmetall»

Das Schweißmetall wurde zwei Stunden lang auf 844⁰C (155O°F) erhitzt und langsam abgekühlt. Die Dehnungseigenschaften waren dann folgendes

Streckgrenze (49,00 psi) 3445 kg/cm²

Dehnfestigkeit (69,00 psi) 4851 kg/cm²

Dehnung 30 ^o in 5 cm (2 inches)

Flächenverminderung 65 ^K%

Diese Eigenschaften sind zufriedenstellend»

Bei einer anderen erläuternden Ausfuhrung-sform bestand das Elektrodenmaterial aus etwa 84 % Hülle und 15 % Kern* Darin besaßen die den Kern bildenden Materialien folgende Zusammensetzung:

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Ferrochrom mit niedrigem Kohlenstoffgehalt 50 %

Ferromolybdän 5»5 %

Mangan 1,9%

Ferrosilicium 9,1 %

Eisenpulver 33,5 i»

Bei einer anderen erläuternden Ausfürhung-sform unter Verwendung einer Hülle, die etwa 78 % ausmachte, und eines Kernes, die etwa 22 % ausmachte, waren die Materialien in folgenden Prozentsätzen enthalten:

ψ Ferrochrom mit niedrigem Kohlenstoff

gehalt ko %

Ferromolybdän 6,6 %

Mangan 1,5

o'

Ferrosilicium 7,3

Eisenpulver kk,6 Jo

Die Zusammensetzung des Kernes der Elektrode wird für jeden Typ einer Lichtbogenhülle variiert, um unerwünschte Verluste von Legierungselementen an den Schmelzfluß oder an Gas bzw. irgend einen Gewinn an Mangan oder Silicium aus dem Schmelzfluß auszugleichen·

Venn die Elektrode z* B. für eine Verwendung mit einem CO -Mantel vorgesehen ist, sollte der Kern etwa 1,5 % Mangan und etwa 2,5 % Silicium enthalten· Ein beachtlicher Teil des Mangans und Siliciums wird während des CO -Schweißens oxydiert und geht verloren. Die Gründe, warum das Silicium und Mangan auf diesen relativ hohen Gehalten in dem Kern gehalten werden, sind erstens, daß der hohe Gehalt dieser Metalle den Fluß des Schweißmetall· in engen Rillenverbindungen, wie z. B. f in Schweißröhren verbessert und zweitens, daß die Gegenwart von Silicium das Chrom gegenüber Oxydation und ^ Verlust schütst, Venn andererseits die Elektrode sub Jp

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ORIGINAL INSPECTED !■'

Schweißen mit einem Argon-Sauerstoff- oder Argon-Kohlendioxyd-Gemisch verwandt werden soll, wird der Prozentgehalt an Mangan und Silicium in dem Kern vermindert, da diese Gase weniger oxydierend wirken als Kohlendioxyd allein,, Wenn die Elektrode für untergetauchtes Lichtbogenschweißen mit einem Schmelzfluß verwandt werden soll, der Mangan und Silicium an das Schweißmetall abgibt, so braucht kein Mangan oder Silicium zu dem Kern zugegeben zu werden, und die untere Grenze der Bereiche dieser Metalle in dem Kern sollt j, wie oben ausgeführt, auf 0,0 reduziert werden.

Bei der Herstellung einer Elektrode für Legierungen der hier beschriebenen Zusammensetzung (d.h. Legierungsstähle mit 5 % Chrom), enthält der Kern zuweilen zusätzlich zu den Legierungselementen, die oben genannt sind, Desoxydierungsmittel und Flußmittel, wenn dies erforderlieh ist.

Die hier beschriebenen Zusammensetzungen und Ausführungsformen stellen lediglich bevorzugte Möglichkeiten nach der Erfindung dar, welche nicht auf diese beschränkt ist.

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Claims

Patent ansprüche

1. Aus einer Hülle und einem Kern bestehende Elektrode zum Schweißen von Legierungsstahl mit einem 5 $>igen Chromgehalt , gekennzeichnet durch eine Hülle aus einem Streifen Weichstahl mit einem Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,10 %, der im wesentlichen röhrenförmig gebogen ist, und einen Kern, der zu 0 bis $0 Gew.-% aus Eisenpulver und einem Rest von Legierungs- und Desoxydationsmitteln besteht, wobei dieser Rest imjwe s ent liehen aus kohlenstoff armem Ferrochrom, Ferromolybdän, Mangan und Ferrosilicium besteht.

2. Schweißelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Legierungs- und Desoxydationsmittel-bildende Rest aus 73,0 bis 82,5 % kohlenstoff armem Ferrochrom, 7,2 bis 8,8 % Ferromolybdän, 2,7 bis 3,3 % Mangan und weniger als 15 % Ferrosilicium besteht.

3ο Schweißelektrode nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Weichstahlstreifen eine -Breite von etwa 10 cm und eine Dicke von etwa 0,08 cm besitzt und zu einer runden Röhre mit einem äußeren Durchmesser von etwa 0,24 cm gebogen ist.

4. Schweißelektrode zum Schweißen eines Legierungsstahls mit einem Gehalt von weniger als 0,12 % Kohlenstoff, etwa 5f0 % Chrom, weniger als 0,8 % Mangan, weniger als 2,0 ic Silicium, etwa 0,5 % Molybdän und dem Rest Eisen nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus 39»4 % kohlenstoffarmem Ferrochrom, 4,4 % Ferromolybdän, 1,5 % Mangan, weniger als 7,3 % Ferrosilicium und 47,4 fa Eisenpulver besteht.

5· Schweißelektrode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle 0,03 bis 0,10 % Kohlenstoff, 0,30 bis 0,60 % Mangan, weniger als 0,04 ^ Phosphor, weniger als

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BAD OBSOINAL /o

0,05 % Schwefel und etwa 0,01 % Silicium enthält und daß der Kern aus O bis $0 °,o Eisenpulver und einem Legierungsund Desoxydationsmittel-bildenden Rest besteht, der 73»0 bis 82,5 i° kohlenstoffarmes Ferrochrom, 7_f~ bis 8,8 > Ferromolybdän, 2,7 bis 3>3 % Mangan und weniger als 5 % Ferrosilicium enthält.

6. Schweißelektrode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Legierungs- und Desoxydationsmittelbildende Rest des Kernes aus 7^ » 9 °p kolilenstof ίarmem Ferrochrom, 8,4 '-ρ Ferromolybdän, 2,8 ^f;o Mangan und 13 »9 % Ferrosilicium besteht <=

7 λ Verfahren zum Schweißen eines Legier.mgsstahlö mit einem 5 feigen ChromgeJialt unter Verwendung der Schweißelektrode nach Anspruch 1 t Ls 3» dadux'ch gekennzeichnet, daß die aus einer Hülle Uiid einem Κθχή. bestehende Elektrode, deren Kern aus 18,7 bis 75 /° kohlenstoff armem Ferrochrom, 2,1 bis 8,4 ~ά Ferromolybdän, 0,8 bis 2,9/o Mangan, 3,0 bis 13.7 % Ferrosilicium und dem Rest Eisenpulver besteht, in nächste Nähe der zu schweißenden Stelle gebracht wird, daß über diese zu sehweißende Stelle ein Gasmantel aus reinem Kohlendχοxyd , reinem Argon, reinem Helium, einem Gemisch aus Az'gon und Kohl end ioxyd, einem Gemisch aus Helium und Kohlendioxyd, einem Gemisch aus Argon und Sauerstoff oder einem Gemisch aus Helium und Sauerstoff vorgesehen wird, daß man zur Bildung eines Schweißbogens zwischen der Elektrode und der Schweißstelle elektrischen Strom durch die Elektrode schickt und die Hülle und den von ihr umschlossenen Kern am Ende der Elektrode nahe der Schweißstelle schmilzt und deren Metall auf der Schweißstelle ablagert und daß man die Elektrode während des Schweißens der Schweißstelle nähert.

8. Verfahren zum Schweißen eines Legierungsstahles mit einem Gehalt τοη weniger als 0,12 % Kohlenstoff, etwa 5i0 ^b Chrom, weniger als 0,8 % Mangan, weniger als 2,0 %

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BAD OWQINAL

Silicium, etwa 0,5 % Molybdän und dem Rest Eisen nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß man eine Elektrode verwendet, deren Hülle aur etwa 0,07 % Kohlenstoff, etwa 0,45 'h Mangan, 0,0 bis 0,0*» % Phosphor, 0,0 bis 0,05 /° Schwefel, etwa 0,01 °jo Silicium und dem Rest Eisen besteht .

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