DE2106600B2

DE2106600B2 - Verfahren zur vermeidung der rissbildung beim spannungsarmgluehen von plattierungen und verbindungsschweissungen

Info

Publication number: DE2106600B2
Application number: DE19712106600
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. 6454 Großauheim; Detert Klaus Dr.-Ing.; Fischdick Hermann; 6078 Neu-Isenburg Bertram
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1971-02-12
Filing date: 1971-02-12
Publication date: 1977-06-23
Also published as: DE2106600C3; IT947509B; NL7201803A; DE2106600A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Vermeidung der Rißbildung beim Spannungsarmglühen von Piattierungen und Verbindungsschweißungen.

Beim Plattieren und Verbindungsschweißen von niedrig legierten Stählen sind häufig in den wärmebeeinflußten Zonen mit martensitischem Umwandlungsgefüge nahe der eigentlichen Schweißnaht mit der Schmelzzone feine Risse zu beobachten. Untersuchungen haben ergeben, daß diese Risse beim Spannungsarmglühen (etwa 60O⁰C) entstehen. Diese Erscheinung ist bekannt und wird im angelsächsischen Sprachgebrauch als »stress relief cracking« bezeichnet (Document No. IIW-lX-648-69, Document No. IIW-X-531-69 at 1969 Meeting of International Institute of Welding).

Es gehört zum Stand der Technik, daß man das martensitische Umwandlungsgefüge, in dem das Auftreten der Risse beim Spannungsarmglühen beobachtet wird, durch eine langsame Abkühlung vermeiden kann. Es ist beispielsweise bekannt, Bauteile vor dem Schweißen auf Temperaturen zwischen etwa 40 und 650⁰C vorzuwärmen, um Schrumpf spannungen, Kaltrisse sowie Aufhärtungen zu vermeiden; es kann dabei das gesamte Bauteil oder nur örtlich der Schweißbereich vorgewärmt werden; es ist auch bekannt, daß durch Anwendung einer Vorwärmung die Abkühlgeschwindigkeit nach dem Schweißen verringert wird (Welding Metallurgy, Bd. 2,1967, S. 142/143). Es ist auch bekannt, Bauteile mittels an diese angelegter elektrischer Heizplatten vor dem Schweißen auf 250 bis 300⁰C vorzuwärmen und nach dem Schweißen die Temperatur der Heizplatten derart zu erhöhen, daß die durch die Heizplatten bedeckten Bereiche auf eine Temperatur von 600°C aufgeheizt werden (US-PS 31 25 804). Es ist ferner bekannt, einem Verschleiß ausgesetzte Bauteile mit besonders härter und spröder Oberfläche zwecks Vermeidung der Rißbildung nach dem Schweißen auf Temperaturen zwischen 360 und 480° C zu erwärmen, um so eine allmähliche Abkühlung zu erzielen (US-PS 21 89 595). Schließlich ist ein Reparatur-Schweißverfahren bekannt, bei welchem fehlerhafte Bereiche aus dem Werkstoff entfernt und eine Schweißfuge geschaffen wird, worauf das Werkstück in einem Ofen auf Temperaturen zwischen 250 und 480⁰C vorgewärmt und dann eine erste Lage in die Fuge geschweißt und danach bei einer Temperatur von 700⁰C spannungsarm geglüht wird; danach wird auf 400⁰C erniedrigt und eine zweite Lage geschweißt und wieder zwecks Spannungsarmglühen die Temperatur auf 700⁰C erhöht usw, bis die Fuge durch die Schweißlagen gefüllt ist In mehreren Lagen wird geschweißt und zu jeder spannungsarm geglüht, um Risse zu vermeiden, die nach dem Schweißen beim Abkühlen auftreten können (US-PS 31 03 065).

Bei einer Schweißung oder Plattierungsbehandlung wird der Werkstoff nur örtlich hoch erhitzt, so daß durch die Wärmeableitung in die Umgebung eine rasche Abkühlung eintritt Es ist nicht üblich, bei solchen Schweißarbeiten für eine langsame Abkühlung im erforderlichen Maß zu sorgen. Man müßte dazu das Bauteil auf unzulässig hohe Temperaturen erwärmen.

Man beschränkt sich beim Vorwärmen der einzelnen Teile auf Temperaturen von etwa 20O⁰C maximal. Eine nachträgliche Glühung der Schweißnaht auf Temperaturen oberhalb der Spannungsarmglühtemperatur ist ebenfalls nicht üblich. Sie würde auch nur bei einer besonders raschen Aufheizung zum gewünschten Ergebnis führen.

Das martensitische Gefüge muß mit Sicherheit vermieden werden; dazu sind Temperaturen zwischen 400 und 600⁰C erforderlich. Eine derartige Vorwärmung unter Anwendung dieser Temperaturen bewirkt eine Festigkeitsminderung und Verwerfung im Bauteil. Die vorgenannten Verfahren sind entwickelt worden, um Kaltrisse und Aufhärtungen zu vermeiden, jedoch nicht um Rißbildung beim Spannungsarmglühen zu verhindem.

In der zuerst zitierten Veröffentlichung wird erwähnt, daß das Auftreten der Risse beim Spannungsarmglühen vermieden werden kann, wenn eine kurzzeitige Glühbehandlung bei etwa 900⁰C nach dem Abkühlen vor dem Spannungsarmglühen erfolgt, die durch Umkörnen das martensitische Gefüge verfeinert.

Dieses Verfahren ist jedoch ohne zusätzliche Maßnahmen nicht für Schweißkonstruktionen geeignet und führt auch nicht ohne weitere zusätzliche Einschränkungen bei der Wärmebehandlung zum gewünschten Erfolg.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim Schweiß- und Plattierungsvorgang diese Gefügeveränderungen zu erzielen und dadurch die Neigung zur

SS Rißbildung zu beseitigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Nachbarbereiche bis zu etwa 10 mm Entfernung von der Schmelzzone unmittelbar vor oder während des Schweißvorganges auf Temperaturen oberhalb 400⁰C örtlich erwärmt werden.

Nach einer weiteren Ausbildung werden die Nachbarbereiche bis zu etwa 10 mm Entfernung von der Schmelzzone nach dem Abkühlen der Schmelzzone, aber vor dem Spannungsarmglühen, auf Temperaturen oberhalb 700° C örtlich erwärmt.

Die Erwärmung des Werkstoffes auf Temperaturen von vorzugsweise 60O⁰C, jedoch oberhalb 400⁰C, kann also als Vorwärmung oder während des Schweißvor-

ganges erfolgen.

Als Wärmequellen können geeignet ausgebildete Brenner, Induktionsspulen fur Mittel- und Hochfrequenz, Strahlungsheizeleraerate oder auch eine direkte Strombeheizung zur Anwendung kommen.

Der Werkstoff kann aber auch nach erfolgter Abkühlung, aber vor dem Spannungsannglühen, auf Temperaturen von vorzugsweise 900⁰C bis 950⁰C jedoch oberhalb 700⁰C erwärmt werden.

Hierfür werden Wärmequellen verwendet, die sich für eine örtliche Erwärmung mit rascher Aufheizung eignen, wie sie oben angegeben wurden.

Eine nachträgliche Erwärmung dieser Art kann auch duich ein erneutes Aufschmelzen beispielsweise bei einer erneuten Plattierungsschweiöung erzielt werden, wenn gesichert ist, daß die zweite Erwärmung der wärmebeeinflußten Zone der ersten Schweißung 700⁰C übersteigt, jedoch 950 bis 1000° C nicht überschreitet

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Vermeidung der Rißbildung beim Spannungsarmglühen von Plattierungen und Verbindungsschweißungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachbarbereiche bis etwa 10 mm Entfernung von der Schmelzzone unmittelbar vor oder während des Schmelzvorganges auf Temperaturen oberhalb 400⁰C örtlich erwärmt werdea

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung auf 600° C vorgenommen wird.

3. Verfahren zur Vermeidung der Rißbildung beim Spannungsarmglühen von Plattierungen und Verbindungsschweißungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachbarbereiche bis etwa 10 mm Entfernung von der Schmelzzone nach dem Abkühlen der Schmelzzone, aber vor dem Spannungsarmglühen, auf Temperaturen oberhalb 700° C örtlich und rasch erwärmt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung auf Temperaturen von 900 bis 950⁰C vorgenommen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Schweißplattieren die Erwärmung durch Auftragen einer weiteren Schweißplattierungslage vorgenommen wird.