DE2217082B2

DE2217082B2 - Schweißzusatzwerkstoff zum Lichtbogenschweißen von Tiefsttemperatur-Stählen

Info

Publication number: DE2217082B2
Application number: DE2217082A
Authority: DE
Inventors: Tomokazu Dipl.-Ing. Godai; Katushi Nishimura; Tohoru Dipl.-Ing. Sugiyama
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1971-04-10
Filing date: 1972-04-10
Publication date: 1973-09-13
Also published as: DE2217082A1; NO131023B; JPS5114975B1; AT313669B; SE390910B; DE2217082C3; NO131023C; US3853611A; FR2132787B1; FR2132787A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Schweißzusatzwerkstoff zum Lichtbogenschweißen von Tiefsttemperatur-Stählen.

Als Auskleidungsmaterial für Behälter zum Transport von Tiefsttemperatur-Flüssigkeiten, beispielsweise flüssigem Stickstoff, flüssigem Sauerstoff und flüssigem Erdgas., und für Einrichtungen zum Lagern solcher Tiefsttemperatur-Flüssigkeiten wird neuerdings haurig ein 9ⁿ „-Nickelstahl verwendet. Dieser 9%-Nickelstahi wird nach dem ASTM-Standard eingeteilt in NNT-Stahl (A 353-65T) und QT-Stahl (A 553-65T). wobei die Eigenschaften dieser Stahlsorten standardisiert sind. Entsprechen:.! diesem Standard hat jede dicker Nickclstahlsortcn eine Zugfestigkeit hon 7(i.3 bis 84.4 kg mm^;. und die Ticftemperatur/ähigkeit bei 19(V C muß in beiden {-allen auf dem gleichen Wert \on mehr als 3.5 mkg liegen, während sie sich hinsichtlich der Streckgrenze (0.2". „-Dehnungsgrenzc) insofern voneinander unterscheiden.

als diese bei dem NNT-Stahl oberhalb 52.7 kg mm- und bei dem QT-Stahl oberhalb 59.8 kg'mm- liegen muß.

Außer dem obengenannten 9%-Niekeistah! ist :· auch bereits ein 5.5° „-Nickelstahl bekannt, bei dem eine Standardisierung bisher jedoch noch nicht vorgenommen worden ist. Die Festigkeit und Tieftemperaturzähigkeit eines solchen Nickelstahls entsprechen nahezu denjenigen des 9%-Nickelstahls.

ic Als Schweißzusatzwerkstoff zum Lichtbogenschweißen von Tiefsttemperatur-Stählen sind der sogenannte Eutektoid-Schweißzusatzwerkstoff für den 9° „-Nickelstahl und ein Schweißzusatzwerkstoff auf Basis einer Nickellegierung zu nennen. Der Eutektoid-Schweiß-

i; zusatz^ erkstoff mit der gleichen Zusammensetzung wie da u s.chweißende Grundmetall weist eine Zugfestigk. . und eine Streckgrenze au.* die derjenigen des 9° _O-Nkkelsi;ahls entsprechen, jedoch ist die Tieftemperaturzähigkeit bei —196 C im geschweißten

=o Zustand wesentlich schlechter als diejenige des Grundmrtalls. Die Folge davon ist. daß dieser Eutektoid-Schweißzusatzwerkstoff auf dem eingangs genannten Gebiet in der Praxis bisher licht verwendet wird.

Die bekannten Schweißzusatzwerkstoffe auf Basis einer Nickellegierung weisen zwar eine stabile und ausgezeichnete Tieftemperaturzähigkeit im geschweißten Zustand auf, sie haben jedoch den Nachteil, daß ihre Zugfestigkeit und Streckgrenze (0.2° ,-,-Dehnungsgrenze) mit 60 bis 65 bzw. 36 bis 40 kg mm² unterhalb der entsprechenden Werte des zu schweißenden Grundmetalls liegen. Dies gilt beispielsweise auch für die aus der französischen Patentschrift 1 419 2S2 und der USA.-Patentschrift 2 113 021 bekannter. Sch\u;:'-zusatzwerkstolle. die aus 30 bis 65% Nickel. 10 bis 20% Chrom. 4 bis S% Mangan, bis 1% Silizium, bis 2° ο Niob, bis 0.2% Kohlenstoff, bis 0.04° ₀ Schwefel. bis 0.04% Phosphor und zum Rest aus Eisen bzw. aus 12 bis 25% Chrom, bis 20% Eisen. 2 bis 9.5" ₀ Mangan, bis 3.5% Niob, bis 0,5% Silizium, bis 1% Titan, bis 0,1% Kohlenstoff. Rest Nickel, wobei die Summe aus dem Mangangehalt und dem zweifachen Niobgehalt wenigstens 6% ausmacht, und vorzugsweise" aus 20%" Chrom. 1% Eisen. 2.5% Niob, 3% Mangan, 0.2% Silizium. 0.35% Titan. 0.03% Kohlenstoff und zum Rest aus E'sen bestehen. Dennoch wurden diese Schweißzusatzwerkstoffe zum Lichtbogenschweißen von Tiefsttemperatur-Stählen bisher in der Praxis verwendet, da bisher keine besseren Schweißzusatzwerkstoffe bekannt waren, wobei man

5c die Nachteile der bekannten Schweißzusatzwerkstoffe in bezug auf die geringe Zugfestigkeit und Streckgrenze notgedrungen in Kauf nehmen mußte.

Die Schweißzusatzwerkstoffe dieses Typs werden klassifiziert als AWS A 5.11 ENi-Gr-Fe Γ bis 3, und dazu gehören die sogenannten Inconel-Legierungen der 75Ni-15Cr-Reihen und die Legierungen der 50Ni-15 Cr- und 35 Ni-15Cr-Reihen. Da bei diesen Sehweißzusat/werkstoffen ein höherer Nickelgehalt zu einer höheren Festigkeit und einer stabileren Kerbschlagzähigkeit führt, werden in der Praxis häufig die zuerst genannten Inconel-Legierungen verwendet.

In Case 1308-5 des ASMEv-Standard werden beim Verschweißen \on Tiefsttempcrntur-Stählen von der Schweißzone die gleichen Eigenschaften gefordert wie für den Fall, daß bei der Herstellung von Druckkesseln kein Spannungsfreiglühen durchgeführt wird, und dieser Standard wird eewöhnlich auf diesem Ge-

niet angewendet. In Case 1308-5 sind die Standards festgelegt in Verbindung mit der Zusfestiakeit der Ycrschweißungsstelle eines geschweißten Gegenstandes einschließlich des Grundmetalls. Dadurch kann seihst eine Inconel-Legierung. die eine geringere Festigkeit des gesamten Schweißgutes als der 9° .-,-Nickelstahl ergibt, die von Case 13ÜS-5 geforderten Bedingungen erfüllen. Das heißt mit anderen Worten, jeder Werkstoff, der eine Gesamtfestigkeit des Schweißgutes \on etwa 60 bis 65 kg mm- liefern kann, kann den Anforderungen des Case 1308-5 genügen. Dies bedeutet, daß dieser Standard festgelegt worden ist in Erkenntnis der Tatsache, daß die Festigkeit der Schweißzone geringer ist als diejenige des Grundmetalls. Bei der Konzipierung \on Druckgefäßen gemäß diesem Standard kann daher die Dicke der Konstruktion nicht groß sein, da die Eigenschaften der Schwsißzone mit einer geringeren Festigkeit natürlich berücksichtigt werden mü^:n.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung besteht nun darin, einen neuen Schweißzusatzuerkstoff zum Lichtbogenschweißen von Tiefsttemperatur-Stählen auf Basis einer Nickellegierung anzugehen, der frei von den obenerwähnten Nachteilen der bisher bekannten jchweißzusatzwerkstcffe ist und mit dessen Hilfe es möglich ist, beim Verschweißen von Tiefsttemperatur-Stählen Schweißzonen zu erhalten, die hinsichtlich ihrer Zugfestigkeit, ihrer Dehnungsgrenze und ihrer Kerbschlagzähigkeit bei — 196'C den entsprechenden Eigenschaften des verschweißten Grundmeialls se.,r nahe kommen, wobei gleichzeitig eine gute \ erarbeitbarkeit des Schweißzusatzwerkstoffes gewährleiste^ ist.

Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe durch einen Schweißzusatzwerkstoff gelöst werden kann, der sich \on den bisher bekannten Schweißzusatzwerkstoffen insbesondere durch einen höheren Niobgeha'i unterscheidet.

Gegenstand der Erfindung ist ein SchweiBzi^atzwerkstoff zum Lichtbogenschweißen von Ticfsttemperatur-Stählen, der dadurch gekennzeichnet ist. daß er aus bis 0,2⁰Z₀ Kohlenstoff. 5 bis 12⁰Z₀ Mangan, bis 30% Chrom. 4 bis 8°_;0 Niob, bis 22°/₀ Eisen, bis 1.5° ο Silizium. Rest zu mindestens 45% Nickel und herstellungsbedingten Verunreinigungen besieht.

Ein solcher Schweißzusatzwerkstoff eignet sich hervorragend zum Lichtbogenschweißen von Tiefsttemperatur-Stählen, da er die vorteilhaften Eigenschaften des obengenannten Eutektoid-Schweißzusatzwerkstoffes für einen 9° „-Nickelstahl und der obengenannten Schweißzusatzwerkstoffe auf Basis einer Nickellegierung in sich vereinigt, ohne deren Nachteile zu besitzen (vgl. in diesem Zusammenhang die in den weiter unten folgenden Tabellen 1 und II zusammengestellten Ergebnisse \on Vergleichsversuchen).

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung betragen die Mengen an in dem erfindungsgemäßen Schweißzusatzwerkstoff als Verunreinigung enthaltenem Phosphor und Schwefel jeweils bis 0.1 %.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung liegt der erfindungsgemäße SchwcißzusatzwerkstofT in Form einer umhüllten Elektrode vor, deren Umhüllung, abgesehen vom Bindemittel, aus 10 bis 50°/₀ Erdalkalicarbonat, besonders Calciumcarbonat, 16 bis 60% Flußspat, 2 bis 20% Magnesiaklinker und gegebenenfalls bis zu 10% Rutil besteht, wobei das Verhältnis von Flußspat zu Calciumcarbonat im Bereich von 1 bis 1,5 liegt und der Flußspatanteil durch Natrium-. Kalium-, Kaliumsiüco-. Natriumsiiico- oder Aluminiumfluorid ersetzt sein kann.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung enthält die umhüllte Elektrode der \erstehend anö gegebenen Zusammensetzung in der Umhüllung zusätzlich noch bis 60° ₀ ihres Gewichtes an desoxidierendem Metallpulver und oder -Legierungsmetallpuher mit der Maßgabe, d'iß jeweils üer entsprechende Legierungsbestandteil des Kernes entsprechend verringen ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die umhüllte Elektrode dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllurg bis 1.6% Kohlenstoff, bis 55% Mangan, bis 60" ₀ Chrom, bis 24" ,, Niob und oder bis 10" ₀ Silizium, gegebenenfalls in Form von Ferrolegierungen, enthält, wobei die Gesamtmenge 60" ₀ nicht übersteigt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung liegt der erfindungsgemäße Schweißzusatzwerkstoff in

" Form einer Fülldrahtelektrode vor. in der die Kernfüllung die gleiche Zusammensetzung aufweist, wie sie vorstehend für die Umhüllung angegeben worden ist. gegebenenfalls jedoch ohne den Flußmittelanteil. Der erfindungsgemäße Schweißzusatzwerkstoff kann auf übliche Weise nach irgendeinem bekannten Schweißverfahren. beispielsweise durch Hanclsch.weißen Wig-Schweißen (Schutzgas-Lichtbogenschweißen mit Wolframelektroden). Mig-Schweißen oder Unterpuher-Lichtbogenschweißen. auf das zu verschweißende Grundmetall aufgebracht werden. Vorzugsweise wird er in Form einer umhüllten Elektrode oJ.er in Form einer Fülldrahtelektrode der vorstehend angegebenen Zusammensetzung verwendet. Außer den obengenannten Elementen enthält der erfindungsgemäße Schweißzusatzwerkstoff im allgemeinen Silizium als desoxidierendes Element und Phosphor und Schwefel als Verunreinigungen. Da diese Elemente die Beständigkeit des Schweibgutes gegen Rißbildung beeinträchtigen, werden bessere Ergebnisse erzielt.

wenn man den Siliziumgehalt unter 1,5% und den Gehalt an Phosphor und Schwefel unter 0.1 % senkt. Die Zusammensetzung des bei Verwendung der obengenannten Fülldrahtelektrode gebildeten Schweißgutes kann auf der Grundlage der Annahme errechnet vver-

>s den, daß die Anteilsverhältnisse von Kohlenstoff. Mangan. Chrom, Niob. Elisen und Silizium, die von der Fülldrahtelektrode in das Schweißgut übertragen werden, 100, 90. 90, 90. 90 b/w. 60⁰Z₁, betragen.

Ein bevorzugter Schweißzusatzwerkstof ist ein

s<3 solcher, der die Verhältnisse der in das ^chweißgut übertragenen, die Legierung aufbauenden Elemente verbessern und die Bildung von Wasserstoff herabsetzen kann. Dies kann durch ein Flußmittel mit der im Anspruch 3 angegebenen Zusammensetzung des üblichen Kalk- oder Kalk-Titandioxid-Typs erreicht werden, in das bis zu 60% eines Desoxidationsmittels und/oder eines Legierungselementcs in Form eines Metallpulvers eingearbeitet werden können. Für den Fall, daß die chemische Zusammensetzung des Flektrodenkerns auf Nickelbasis so ist, daß kein Schweißgut der obenerwähnten erfindungsgemäßen Zusammensetzung erhalten wird, ist es möglich, die gewünschte Zusammensetzung zu erhalten durch Zugabe von bis 1,6% Kohlenstoff, bis 55%, Mangan, bis 60% Chrom,

bis 24% Niob und/oder bis 10% Silizium als Legierungsbildungselementc zu dem Flußmittel der Umhüllung, jedoch mit der Maßgabe, daß die Gesamtmenge dieser Metalle 60% nicht übersteigt. Die obere

Grenze für jedes Legierungselement, das in das Flußmittel eingearbeitet werden kann, ist so festgelegt, daß das gesamte Schweißgut die obenerwähnte Zusammensetzung in einem Körper haben kann. Her aus einem Kern auf Nickelbasis und einer Umhüllung zusammengesetzt ist. die im technischen Sinne die kleinste ist. d. h. einem umhüllten Schweißdraht, bei::e!"end aus dem Kerndraht und 25 Gewichtsprozent, bezogen auf den gesamten Schweißdraht, an L'mhüllurig. und sie wurde errechnet auf Grund der Annähme, daß die Verhältnisse ion Kohlenstoff. Mangan. Chrom. Niob. Silizium und Eisen, die '.or, der Lmhülluns in das Schweißcut übertrafen werden sollen. 50. SOfsO. 60. 60 bzw. "90% betragen.

Nachfolgend werden die Effekte beschrieben, die '5 durch ,'des der Legierungselemente erzielt werden.

Nickel, das den größeren Anteil des erfindungsgemäßen Schweißzusatzwerkstoffs ausmacht, ist ein Element, das zur Erzielung der erforderlichen Tiefsttemperaturzähigkeit im gescr
forderlich ist. und es ist
die Nickelmenge mindestens tj ,„
einem Nickelgehalt unterhalb dieses Wertes kann keine gute Tiefsttemperaturzähigkeit erzielt werden.

Chrom bildet eine feste
Verstärkung der Matrix
festigkeit, auch wenn sein

Wird die Tiefsttemperaturzähigkeit duch Chrom verbessert. Deshalb wird Chrom in einer Menge von bis zu 30% zugegeben. Wenn es in einer Menge von mehr als 30% zugesetzt wird, wird die TieN'emperaturzlhigkeit durch Zugabe anderer Elemente, welche die Zugfestigkeit wirksam erhöhen, stark verschlechtert. Deshalb ist es nicht zweckmäßig, das Chrom in einer derart großen Menge zuzusetzen.

Unter den die Zusammensetzung des erfindungsfemäßen Schweißzusatzwerkstoffes aufbauenden anderen Legierungsmetallen weisen Mangan und Niob die wichtigsten Effekte auf. Bei einer weniger als 5%

Niob kann in Kombi: ion mit Mangan die Zugfestigkeit wesentlich vet >r.ern. und es weist einen „ün-Tti^en Effekt auf. indem es die Beständigkeit des S-hwelß'·""^ «esen Rißbildimg erhöht. Aus diesem Grunde" w'i'rd es "in einer Menge von mindestens 4% zugesetzt. Bei einem Niobgehait von nicht mehr As, 4°~ kann keine ausreichende Zugfestuke-t erzielt werden und die Empfindlichkeit des Sehweißgmes σ-^Tcn Rißbildun« wird erhöht. Demgemäß sind derart T^dri^e Niobeehalte erfindungsgemäß nicht \_Orae^hcn. Bei einem Niobgehait von mehr als s" _c, wird eine zu hohe Zusifestigkeit erzielt, wobei je.ioeh die Tiefsuemperaturzahigkeit stark herabgesetzt -.sird. Demgemäß ist auch ein solch hoher Niobeenalt erfinduncscemäP nicht anzuwenden

Ein ausreichender Schweißeffekt kann erzielt v. erden durch einen Schweißzusatzwerkstoff, der die obenerwähnten Elemente allein enthält, es ist jedoch möglich je nach ErforJ .nis. außerdem Kohlenstoff und Dh Zgabe einer geringen M

Dadurh j

einem ^roßen Ausmaße verschlechtert und die Empfindlichkeit des Schweißgutes gegen Rißbildung erhöht.

Neieune. die Tiefsttemperaturzähigkeit zu senken. Da jedcTch der Grad der Verringerung der Tiefsttemperaiurzähiakeit nicht beträchtlich ist. kann das Eisen in einer Menge bis zu 22'¹Z₀ einlegiert werden.

wFe oben bei der Erläuterung des Anspruchs 3 beschrieben, können die erfindungsgemäßen Ziele in befriedisender Weise dadurch erreicht werden, daß man ein übliches Flußmittel vom Kalk- oder Kalk-Titandioxid-Typ als Umhüllung verwendet. Fur den Fall, daß der Mangangehalt, wie erfindungsgemäß, in der Zusammensetzung";!^ Basis einer Nickellegierung erhöht wird, haftet das Schweißgut weniger gut auf

Mangan"enthaltenden"zusammensetzung" führt ein 4« dem Grundmetall, und es besteht die Neigung daß höherer Gehalt an Niob zu einer Erhöhung der 7,.g- die Schlacke warmbruchig und in dem Schweißgut festigkeit, es besteht jedoch auch die Tendenz, daß die eingeschlossen wird, was dazu fuhrt, daß die \ er-Tiefsttemperaturzähigkeit scharf abnimmt. Deshalb arbeitbarkeit des Schweißgutes verschlechten wird, wird in einer solchen Zusammensetzung uic Erzielung Dieser Nachteil kann jedoch erfindungsgemai, uberder erforderl-chen Zugfestigkeit zu einer extremen 45 wunden werden, und es kann dem Schweißgut au. Herabsetzung der Tiefsttemperaturzähigkeit führen. Basis einer Legierung mit hohem Nickel-Maniian-Es wurde nun jedoch gefunden, daß in einer Mangan Gehalt eine gute Verarbe.tbarke.t verliehen werin einer Menge von mindestens 5% enthaltenden den.

Zusammensetzung die Erhöhung des Niobgehaltes Nachfolgend wird jeder der Bestandteile der er-

ZU einer Erhöhung der Zugfestigkeit wie im Falie der 5o findungsgemäßen Umhüllung in seiner W irkung naher Zusammensetzung führt, in der der Maneangehalt beschrieben. _

weniger als 5% beträet, jedoch ist der Grad des Ab- C !ciumcarbonat erhöht nicht nur die Basizitat

falls der Tiefsttemperaturzähigkeit viel gerinser. der Schlacke, sondern schirmt auch ein geschmolzenes

Mangan allein führt nicht zu verbesserten" mecha- Bad gegenüber der Luft durch das beim Schweißen Bischen Eigenschaften, wie z. B. einer verbesserten 55 gebildete CO₂-GaS ab. Außerdem wird das beim Zugfestigkeit und Tiefsttemperaturzähigkeit. es weist Schweißen gebildete CaO in die Schlacke autgenommen jedoch, wie oben erwähnt, einen günstigen Effekt und macht sie leicht brüchig. Deshalb wird es in einer insofern auf, als es die Verschlechterung der Tiefst- Menge von 10 bis 50% der Umhüllung zugesetzt, temperaturzähigkeit verzögert. Deshalb wird es in Bei einem Calciumcarbonatgehalt von weniger als 10% einer Menge von 5 bis 12% einlegiert. Dieser Effekt 6o ist es unmöglich, ein geschmolzenes Bad ausreichend kann bei einem Mangangehalt von weniger als 5% abzuschirmen, was zur Bildung von Defekten wie nicht erzielt werden. Durch Zusatz von Mangan in z. B. Gasblasen, führt. Demgemäß ist ein derart einem Gehu't von mehr als 12% erhält man keine niedriger Calciumcarbonatgehalt nicht vorgesehen, wesentliche Erhöhung des obigen Effektes, sondern Wenn der Calciumcarbonatgehalt 30% übersteigt, dies führt zu einer schlechteren Verarbeitbarkeit beim ^s wird beim Schweißen eine übermaßige Menge an Schweißen. Deshalb ist es nicht zweckmäßig und CO₂-GaS gebildet, und der Lichtbogen wird dadurch erfindungsgemäß nicht vorgesehen, Mangan in einer instabil. Demgemäß ist ein Calciumcarbonatgehalt von derart großen Menge einzulegieren. mehr als 50% erfindungsgemäß nicht anzuwenden.

7 ⁸

Calciumcarbonat weist zwar die vorstehend angege- Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele

bencn wertvollen Effekte auf, das beim Schweißen naher erläutert.

daraus gebildete CaO hat jedoch die Neigung die Beispiel 1

Haftung des Schweißgutes auf dem Grundmetall zu _Plllt.^_P

beeinträchtigen. Deshalb muß es in einem geeigneten 5 Umhüllte Elektrode

Verhältnis mit Flußspat gemischt werden. Es wurde _Chemi_sche Zusammensetzung des Kerndrahtes

nun gefunden, daß die besten Ergebnisse erhalten I > _n

werden, wenn das Verhältnis von Flußspat zu Calcium- «·

carbonat innerhalb des Bereiches von 1 bis 1,5 liegt. C ·

Natürlich ist es auch möglich, das Calciumcarbonat i° Mn '·-

durch ein anderes Erdalkalimetallcarbonat zu ersetzen. S, *.

Flußspat verbessert die Haftung des Schweißgas P ^

auf dem Grundmetall und die Abschälc.genschaften s «·£-<

der Schlacke. Es ist in einer Menge von 16 bis 60 V₀ in Cr ^l™

der Umhüllung enthalten. Die gewünschten Effekte 15 Nb ^

können bei einem Flußspatgehalt unterhalb 16% nicht Fe ^

erzielt werden, und bei einem Flußspatgehalt von mehr Ni ^Kesi

äSJnÄTvÄÄ def SÄ? -- (b) Mischungsverhältnisse der Bestandteile der Um-

nerhalb des oben angegebenen Bereiches einzustellen. .0 hüllungsmasse:

Flußspat kann durch Natriumfluorid, Kahiimuuor.d, Calciumcarbonat = 28%

Kaliumsilicofluorid, Natriumsiliconuorid oder Alu- Flußspat = 31 %

miniumfluorid ersetzt werden. Rutil = 2%

Maenesiaklinker stabilisiert den Lichtbogen und Magnesiaklinker = 4%

macht" die Umhüllungsmasse feuerbeständig unter 25 metallisches Mangan = 15%

Bildune einer festen Umhüllung. Es wird deshalb in Ferroniob = 20% (Niobgehalt - 70%).
einer Menge von 2 bis 20% zugegeben. Be. einem

Magnesiaklinkergehalt unterhalb 2% können die«. _{(c) Bindemitte}l:

Effekte nicht erzielt werden, und die Abscna.ei^ ^ _Waß_rige Lösung einer Mischung von Natr.um-

schaften der Schlacke weraeii ^^T^.^ „^„t " silicat "und Kaliumsilicat (Spezifisches Gewicht

ist ein derart niedriger Magnesiaklinkergehait nicm ^^

Ein Schweißzusatzwerkstoff aus den oben ange:ge- Umhüllungsmasse an dem Gesamt-

^^^f^^^^; » gewicht des Schweißdrahtes: 4Oo/_ü.
,cdoch können die Schlackenabschäleigenschaften und

die Lichtbogenstabilität weiter verbessert werden durch B e . s ρ . e 1 2

defschweißnaht wirf ungleichmäßig. Deshalb ist ein _{(a) Zusammen}setzung des Schweißdrahtes in %:

derart hoher Rutilgehalt erfindungsgemäß nicht an- ^ _0J0

zuwenden. , ,. , _γα,ι,. „_n Mn ■

Um dem Schweißgut die erforderlichen Gehalte an Mn _QJ

Lc_aierun_eselementen zu verleihen .st es möglich b s 45 S. _{Q 05}

zu-600/o" der Bestandteile der UmhuUung des er £ ₀₀₄

fmdungsgemäßen Schweißzusatzwerkstoffes durch Me ₁₄₀

tallpulvei zu ersetzen. Wenn jedoch die Menge^des C ₆₀

Mefallpulvers 60% übersteigt, wird die Verschweiß ^ ^ ₁₀

barkeit schlecht. _f ■ _Ver. Mi ^Rest

Nachfolgend wird eine Ausführungsform des Ver

fahrens zur Herstellung eines ^erfind.^u"f_a ^SJ_e^^

Schweißzusatzwerkstoffes unter Bezugnahme aut eine vorstehenden zwei Schweißzusatzwerkstoffe [die Schweißdraht kurz beschrieben. Die Ausgangamaten _{e Elektrode war für} das Lichtbogenschweißen alien für die erfindungsgemäß vorgesehene Umhüllung _{bestimmtiUndderblankeSchweißdr}ahtderZusammenvom Kalk- oder Kalk-Titandioxid-Typ, weicne ο _{war f}__{r das Mig}._Schweißen bestimmt] und obigen Legierungskomponenten enthalten werter» m handelsüblicher Schweißdraht aus einer Nickel-Hilfe von Wasserglas (einer wäßrigen Losung ein- ^ _{dner Zusanimense}tzung entsprechend Mischung von Natriumsilicat und Ka 'J^J ¹J _{6o d}erjenigln von ENi-Cr-Fe 3 (vgl. die franzos.schr einer Menge von 10 bis 20%, bezogen auf das Gesamt ^^ _λ _{419 282) wurden} hinsichtlich des

gewicht des Beschichtungsmaterials) ^Jf" niedergelegten Schweißgutes einem Zugversuch, einer

die erhaltene Umhüllungsmasse wird aut du. OberHacne _Kerbschi_{agprüfung und} einer chemischen Analyse

eines Kerndrahtes in einer Mengt von > bis ^ . Außerdem wurden der Zugs ersuch und die

bezogen auf das Gesamtgewicht des SchwuMrahtes. _agprüfung mit dem Schweißgut^ in der

aufgetragen, und anschließend wird das Ganze be 5 _{ßzone eines 9} o_/o._Nickel_stahls durcngefuhrt,,das

200 bis 250° C getrocknet. Dieses Verfahren ^m ^ _{d£m Grund:netall verdünnt wa}r. Die dabei er-

nicht sehr verschieden vor. dem üblichen Vertatiren _haltenen Ergebnisse waren folgende:

Herstellung eines Schweißdrahtes. 309537/333

1. Chemische Zusammensetzung des niedergelegten Schweißgutes

F.ine Probe wurde gemäß AWSAfIl gesammelt, und es wurde eine chemische Analyse durchgeführt, "■obei die folgenden Ergebnisse erhalten wurden:

Erlindiingsgcmäße umhüllte Elektrode nach Beispiel 1 C O.dC'" „

Mn 5.88%

Si 0.33%

P 0.004%

S 0.005%

Cr

Nh

4.7!¹

Kc 8.66 °/₀

Erfindungsgemäßer blanker Schweißdriht nach Beispiel 2

C 0.09 °/₀

Mn 6.80° ₀

Si 0.65%

P 0.004%

S 0.006°₀

Cr 13,5 ⁰Z₀

Nb 5.8%

Fe 9.7%

Handelsüblicher Schweißdraht aus einer
Nickellegierung

C 0.03 %

Mn 6.S2%

Si 0.52%

P 0,005 %

S 0.<X)4%

Cr 13.5",,

Nb 1.72" ο

Fc 9.20" „

2. Mechanische Eigenschaften des niedergelegten
Schweißgutes

Das Schweißen wurde gemäß JIS Z 3221 durchgeführt, und gemäß JISA Nr. 1 wurden Zugversuchproben und gemäß JIS Nr. 4 wurden Kerbschlagprüfproben entnommen. Der Zugversuch wurde bei Raumtemperatur und die Kerbschlagprüfung wurde bei --196⁰C durchgeführt.

Wie aus den in der folgenden Tabelle I angegebenen Prüfergebnissen hervorgeht, wies das Schweißgut bei den erfindungsgemäßen Schweißdrähten eine Zugfestigkeit und Dehnbarkeit auf. die mit derjenigen eines 9%-Nickelstahls vergleichbar war. während die Ticfsttcmpcraturzähigkeit gleichzeitig ausreichend war.

Tabelle I

Zugfestigkeit
(ka mm-)

Dehnung

Kerbschlagzdhiijkcit

bei 1% C

(kt; · m)

Erfmdungsgcmäße umhüllte Elektrode (1)

Erfindungsgemäßer blanker Schweißdraht (2)

Handelsüblicher Schweißdraht aus einer Nickellegierung

9 %-Ni-Stahl-Standard

80.3
79.6

63.1
70.3 bis 84.4

38
38

5.7
6.5

8.C

3. Mechanische Eigenschaften des Schweißgutes in der Schweißzone des 9%-Nickelstahls

Ein 9 %-Nickelstahl. spezifiziert in ASTM A 553-65T (QT-Stahl), wurde einer Schlitzverschweißung unterworfen, und es wurden die mechanischen Eigenschaften des Schweißgutes, verdünnt mit dem Grundmetall, bestimmt. Zwei Bleche einer Dicke von 20 mm, einer Länge von 250 mm und einer Breite von 200 mm wurden zu einer Lasche miteinander verschweißt unter Bildung einer Prüfprobe. Die Nutenverschweißungsbedingungen waren folgende: ein Nutwinkel von 60°, eine Wurzel von 0,5 mm und ein Wurzelabstand von 1 mm. Die Oberflächenseite wurde metallverschweißt, dann wurde die MeißelungderRückseite durchgeführt, und abschließend wurde auf der Rückseite eine Einschichtenschweißung durchgeführt.

In einer Richtung parallel zur Schweißrichtung wurden Zugversuchproben (Durchmesser 8 mm. Meßlänge 50 min) entnommen. Die Kerbsch lagprüf proben wurden gemäß JIS Z 3111 (Probe Nr. 4) entnommen. Der Zugversuch wurde bei Raumtemperatur und die Kerbschlagprüfung wurde bei — 196⁼C durchgeführt.

Wie aus den in der folgenden Tabelle II angegebenen

Prüfergebnissen hervorgeht, wies das Schweißgut der erfindungsgemäßen Schweißdrähte eine Zugfestigkeit auf, die mit derjenigen des Grundmetalls vergleichbar war, und sie wiesen außerdem eine ausreichende Tiefsttemperaturzähigkeit auf.

Tabelle II

Zugfestigkeit
(kg/mm²)

Dehnung

(⁰Zo)

Kerbschlaezähigkeit

bei -1%^;C

(kg-m)

Erfindungsgemäße umhüllte Elektrode (1)

Erfindungsgemäßer blanker Schweißdraht (2)

Handelsüblicher Schweißdraht aus einer Nickellegierung

9 %-Nickelstahl-Standard

78.5
76,3

61.3
70,3 bis 84,4

39
38

43
>22

5,9
ό,Ο

9.5
>3,5

Claims

Patentansprüche:

1. Schweißzusatzwerkstoff zum Lichtbogenschv.eißen von Tiefsttemperatur-Stählen, d a durch gekennzeichnet, daß er aus bis 0.2% Kohlenstoff. 5 bis 12%, Mangan, bis 30%, Chrom. 4 bis 8% Niob, bis 22%, Eisen und bis 1.5% Silizium. Rest mindestens 45% Nickel und herstellungsbedingten Verunreinigunger, besteht.

2. Schweißzusatzwerkstoff nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an als Verunreinigung enthaltenem Phosphor und Schwefel jeweils bis 0.1% beträgt.

3. Schweißzusatzwerkstoff nach Anspruch 1 oder 2 in Form einer umhüllten Elektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung, abgesehen vom Bindemittel, aus 10 bis 50% Erdalkalicarbonat. besonders Calciumcarbonate 16 bis 60% Flußspat. 2 bis 20% Magnesiaklinker und gegebenenfalls bis 10% Rutil besteht, wobei das Verhältnis von Flußspat zu Calciumcarbonai im Bereich von 1 bis 1.5 liegt und der Flußspatanteil durch Natriur ι-. Kalium-, Kaliumsilico-. Natriumsilico- oder Aluminiumfluorid ersetzt sein kann.

4. Umhüllte Elektrode nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung zusätzlich noch bis 60% ihres Gewichtes an Desoxidations-Metalipuher und oder -Legierungs-Metallpulver enthält mit der Maßgabe, daß jeweils der entsprechende Legierungsbestandteil des Kerns entsprechend verringert ist.

5. Umhüllte Elektrode nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung bis 1.6% Kohlenstoff, bis 55% Mangan, bis 60% Chrom, bis 24% Niob und oder bis 10% Silizium, gegebenenfalls in Form \on Ferrolegierungen, enthält, wobei die Gesamtmenge 60% nicht übersteigt.

6. Schweißzusatzwerkstoff nach Anspruch 1 oder 2 in Form einer Fülldrahtelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu-ammensetzung der kernfüllung der in den Ansprüchen 4 und 5 angegebenen L'mhüllungszusammensetzung. gegebenenfalls ohne Flußmitteianteil. entspricht.