DE1960025B2 - Verfahren zur Herstellung von vollaustenitischen, warmrißbeständigen Schweißverbindungen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von vollaustenitischen, warmrißbeständigen Schweißverbindungen

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von vollaustenitischen. warmrißbeständigen Schweißverbindungen mit wenigstens 30 kg/mm2 Streckgrenze und einer Dehnung von wenigstens 35%, mit hoher Korrosionsbeständigkeit insbesondere hinsichtlich Lochfraß-, Spalt- und Spannungsrißkorrosion.
Es ist bekannt, daß die austenitischen Chrom-Nickel - Stähle bzw. die Chrom - Nickel - Molybdän-Stähle beim Schweißen stark zur Warmrißbildung neigen. Aus diesem Grund werden solche Stahle grundsätzlich mit Schweißelektroden verschweißt, die 4J einen Anteil von etwa 3 bis 15% Deltaferrit aufweisen, bzw. im Schweißgut ergeben. Insbesondere bei den besonders korrosionsfesten molybdänhaltigen Stählen zeigen sich bedingt durch die starke Zerfallsneigung des Deltafsrrits unter dem Einfluß der Schweißwärme große Nachteile hinsichtlich der eintretenden Versprödung und des starken Abfalls der Korrosionsbeständigkeit des Schweißgutes gegenüber dem Grundwerkstoff.
Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von vollaustenitischen, somit keinen Deltaferrit enthaltenden, aber dennoch warmrißbeständigen Schweißverbindungen bei denen die hervorragenden Eigenschaften des Grundwerkstoffs insbesondere mit Bezug auf die Streckgrenze, Dehnung und Korrofionsbeständigkeit wei κ- ν ι gehend erhalten bleiben.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß ein vollaustenitischer Grundwerkstoff, bestehend aus: 0,001 bis 0.2% C. 0.1 bis 5,0% Si, 0,25 bis 10,0% Mn, 15,0 bis 25,0% Cr, 3.5 bis 6,0% Mo, 8,0 bis 30,0% Ni, 0,01 bis 3.0% Cu. 0,1 bis 0,35% N, Rest Fe und unvermeidliche Verunreinigungen mit einer Elektrode gleicher Zusammensetzung verschweißt wird. Vorzugsweise werden die Zusammensetzung der Schweißelektrode und die Schweißbedinuungen mit der Maßgabe ausgewählt, daß ein Schweißgut, bestehend aus max. 0,1% C
0 ! bis 2 5% Si. 0,25 bis 6,0% Mn, 15,0 bis 22,0% Cr 3'5 bis 6,0% Mo, 8,0 bis 20,0% Ni, 0,01 bis 2.0% Cu und 0,1 bis 0,30% N, Rest Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen gebildet wird.
Zur Herstellung der Schweißverbindungen kommen demgemäß ZusatzwerkstofTe zur Anwendung, die bezosen auf das Gewicht der metallischen Bestandteile sowie auf vorhandenen Kohlenstoff und Silizium
0001 bis 0,2% C, vorzugsweise max. 0,1% C, 0,1 bis 5 0% Si, vorzugsweise 0,1 bis 2^% Si, 0,25 bis 10,0% Mn vorzugsweise 0,25 bis 6,0% Mn, 13,0 bis 25,0% Cr vorzugsweise 15,0 bis 22,0% Cr, 3,5 bis 6,0% Mo, S.O bis 30.0% Ni, vorzugsweise 8,0 bis 20,0% Ni, 0,01 bis 3.0% Cu, vorzugsweise 0,01 bis 2,0% Cu, 0.1 bis 0,35% N, vorzugsweise 0,1 bis 0,30% N. Rest Fe and unvermeidliche Verunreinigungen enthalten.
is sei an dieser Stelle erwähnt, daß in der deutschen Offenlegungsschrift 1 483 432 umhüllte Schweiüstäbe beschrieben sind, die ein unmagnetisches Schweißgut liefern sollen und aus einem Kerndraht mit max. 0 05% C 0 4 bis 1,2% Si, 2 bis 9% Mn, 2,5 bis 3,5% Mo. 19 bis 23% Cr, 14 bis 17% Ni, 0,1 bis 0,5",, Stickstoff. Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen und einer Mantelmasse bestehen, die metallische Lc= >runesbestandteile, jedoch kein Molybdän enthält Demgemäß kann das Elektrodenschweißgut keinesfalls den Molybdängehalt des Kerndrahtes erreichen, und es erscheint daher für die vorliegende Erfindung belanglos, daü in der Offenlegungsschrift bezüglich der Aufgabenstellung ein Schweißgut mit einem Molybdängehalt von 1 bis 5% Mo genannt ist. Zur Verringerung der Warmrißanfälligkeit ist vielmehr ausdrücklich" ein entsprechend hoher Mangangehalt vorgesehen -- im Beispiel 7,3% Mn im Kerndraht neben 3 bis 6% Mn in der Hülle — und es ergibt sich daraus ganz eindeutig, daß die Bedeutung eines 3,5 bis 6% betragenden Molybdängehalts sowohl für die Warmrißanfälligkeit als auch für die hervorragende Korrosionsbeständigkeit des Schweißgutes und der Schweißverbindungen nicht erkannt worden ist.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert
Beispiel 1
Mit insbesondere für den Druckbehälterbau bestimmten Blechen von 20 mm Stärke aus dem Stahl der Zusammensetzung 0,038% C, 0,75% Si, 1,38% Mn. 0.024% F, 0,004% S, 18,10% Cr, 4,40% Mo, 13.3% Ni. 0,15% Cu und 0,14% N, Rest Fe wurden Verbindungsschweißungen unter Verwendung einer artgleichen kalkbasischen Mantelelektrode (mit einem Kerndraht derselben Zusammensetzung wie das Blech) durchgeführt. Die Wurzel wurde dabei mit 2,25-mm-Durchmesaer-Elektroden, die Füllnaht und die Decklage hingegen mit 3,25 mm bzw. 4-mm-Durchmesser-Elektroden geschweißt. Die Schweißgutzusammensetzung war: 0,C51% C, 0,38% SL 1,74% Mn, 0,028% P. 0,007% S, 16.8% Cr, 4,38% Mo, 13.5% Ni, 0,14% Cu und 0,16% N, Rest Fe.
über die für den Grundwerkstoff (A), dao reine Schweißgut (B) und für senkrecht zur Schweißnaht herausgearbeitete Froben (C) bei Raumtemperatur
αϊ 960
ermittelten Festigkeitswerte gibt die folgende Tabelle Auskunft:
Tabelle 1 Tabelle 2
Streckgrenze
Zugfestigkeit
Dehnung (/ = 5d)
Bruch-Einschnürung ...
35,6
70,5
45
67
37.7
63,7
43
53
38,9 kp/mm2 67,5 kp/mnr 37%
Streckgrenze
Zugfestigkeit
Dehnung (/ = 5d)
Bruch-Einschnürung...
35,2
71,5
44
37,4
68,2
42
52
38,7 kp/mnr 78,0 kp/mm" 40,5%
47%
Beispiel 2
In diesem Fall wurden Verbindungsschweißungen nach dem Argonarc-Verfahren (WIG) mit einem für die Herstellung von Eindampfanlagen Tür radioaktive Abwässer bestimmten 2-mm-Blech und aus dem gleichen Werkstoff hergestellten 1,5-mm-IG-Elektroden-Draht der Zusammensetzung 0035% C 0,63% Si, 1,31% Mn, 0,018% P, 0,011% S, 17,31% Cr, 4,64% Mo, 13,59% Ni, 0,15% Cu und 0.16% N, Rest Fe durchgeführt.
Die Prüfung der mechanischen Eigenschaften bei Raumtemperatur erbrachte das in Tabelle 2 (analog wie in Tabelle 1) zusammengefaßte Ergebnis:
Von den gemäß den Beispielen 1 und 2 erhaltenen Verbindungsschweißungen wurden Probenstücke dem sogenannten Huey-Test unterzogen, d. h. einer Behandlung mit siedender konzentrierter Salpetersäure im Zeitraum von 3 · 48 Stunden und Bestimmung des dabei eintretenden Gewichtsverlustes. Dabei ergab sich eine minima'.e, innerhalb der Kochperioden gleichbleibende und mit den für den Grundwerkstoff ermittelten Werten übereinstimmende Abtragung durch den Säureangriff, woraus folgt, daß das Schweißgut dieselbe Beständigkeit wie der Grundwerkstoff aufweist.
Ferner ist noch hervorzuheben, daß die in allen Fällen nach dem Farbeindringverfahren und mit Hilfe von metallographischen Schliffen vorgenommene überprüfung der Schweißverbindungen auf Warmrisse stets negativ verlief.

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von vollaustenitischen, warmrißbeständigen Schweißverbindungen mit wenigstens 30 kp/mm2 Streckgrenze und einer Dehnung von wenigstens 35%, mit hoher Korrosionsbeständigkeit insbesondere hinsichtlich Lochfraß-, Spalt- und Spannungsrißkorrosion, dadurch gekennzeichnet, daß ein ία vollaustenitischer Grundwerkstoff, bestehend aus 0.001 bis 0,2% C, 0,1 bis 5,0% Si, 0,25 bis 10.0% Mn.
! 5,0 bis 25,0% Cr, 3,5 bis 6,0% Mo, 8,0 bis 30,0% Ni, 0,01 bis 3,0% Cu, 0,1 bis 0,35% N, Rest Fe und unvermeidliche Verunreinigungen mit einer Elektrode gleicher Zusammensetzung verschweißt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung der Schweißelektrode und die Schwcißbedinuungen mit der Maßgabe ausgewählt werden, daß ein Schweißgut, bestehend aus max. 0.1% C. 0.1 bis 2,5% Si," 0,25 bis 6,0% Mn, 15,0 bis 22.0% Cr. 3.5 bis 6,0% Mo, 8,0 bis 20,0% Ni, 0,01 bis 2.0'Ό Cu und 0,1 bis 0.30% N, Rest Fe und unvermeidliehe Verunreinigungen gebildet wird.
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