DE2342977A1

DE2342977A1 - Umhuellte schweisselektrode vom zellulosetyp

Info

Publication number: DE2342977A1
Application number: DE19732342977
Authority: DE
Inventors: Helmut Schabereiter
Original assignee: Gebrueder Boehler and Co AG
Current assignee: Gebrueder Boehler and Co AG
Priority date: 1972-09-28
Filing date: 1973-08-25
Publication date: 1974-04-04
Also published as: NL7313059A; GB1385312A; IT996213B; AT316953B

Description

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Gebr. Böhler & Co, Aktiengesellschaft, Wien

Umhüllte Schweißelektrode vom Zellulosetyp

3ie Erfindung betrifft eine umhüllte Schweißelektrode vom Zellulosetyp mit mehr als 20 Gew.-% Zellulose in der Umhüllung, bezogen auf den nichtmetallischen Umhüllungsanteil und der Maßgabe, daß die Gesamtdicke 135 - 155 % des zumindest 4,5 mm starken Kerndrahtdurchmessers beträgt.

Zelluloseelektroden für die elektrische Lichtbogenschweißung sind seit langem bekannt,, Ihr hauptsächliches Anwendungsgebiet ist die Schweißung von Rohrrundnähten, im besonderen die sogenannte Pipelineschweißung, wobei vor allem gute Fallnahtschweißbarkeit und ÜberkopfSchweißbarkeit gefordert wird. Ein Nachteil dieses Elektrodentyps ist dabei der Umstand, daß sich entsprechende Schweißeigenschaften bisher nur mit Elektroden erzielen ließen, deren Kerndrahtquerschnitt weniger als 5 mm beträgt und das Schweißgut, bedingt durch den Abbrand der Zellulose, einen relativ hohen Gehalt an diffusiblem Wasserstoff aufweist, der leicht zu Unternahtrissigkeit führt.

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Um diese Nachteile zu beseitigen, ohne dabei jedoch die günstigen Schweißeigenschaften dieses Elektrodentyps nachteilig zu beeinflussen, wird die erfindungsgemäße Schweißelektrode vom Zellulosetyp vorgeschlagen, die durch die Kombination folgender Merkmale gekennzeichnet ist?

a) die Umhüllung enthält Eisenpulver, wobei der Anteil davon in der Umhüllung max. 25 Gew.-% des Gesamtgewichtes der Elektrode ausmacht;

b) das Verhältnis der Gewichtsanteile von Eisenpulver und Zellulose in der Umhüllung liegt im Bereich von 3,0 - 5,0 : 1;

c) der Gehalt der Umhüllung an freiem Wasser (das bei 105°C abgegeben wird) beträgt 1,5-6 Gew.-%;

d) der Gehalt der Umhüllung an Natriumsilikat als Trockensubstanz beträgt mindestens 12 Gew.-%;

e) der Gehalt der Umhüllung an Karbonaten beträgt 0-6 Gew.-%, wobei jedoch ein etwaiger Gehalt an CaC(X unter 4 Gew.-% liegt und vorzugsweise 2 Gevr.-% nicht überschreitet.

Es wird bemerkt, daß zwar einzelne Merkmale davon auch bei den sogenannten mittelstark umhüllten Elektroden bereits bekannt sind. Um jedoch den erfindungsgemäßen Effekt zu erreichen, muß die vorgeschlagene Kombination insgesamt vorliegen. Nur dann nämlich, wenn alle Kriterien erfüllt sind, können Zelluloseelektroden mit einem Kerndrahtquerschnitt größer als 4,5 mm (im besonderen: 4.76, 5,5 und 6 mm) erhalten werden, die eine hervorragende Schweißbarkeit auch in Überkopfposition und bei Fallnähten besitzen, ein poren-

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und rißfreies Schweißgut auch beim Verschweißen hochfester Stähle ergeben und diese Eigenschaften mit höchster Wirtschaftlichkeit verbinden.

Es erscheint einleuchtend, daß sich nicht jedem Erfindungsmerkmal eine bestimmte Wirkung zuordnen läßt,, So viel kann aber gesagt werden, daß z.B. der vorgeschriebene-Anteil der Restfeuchte für die günstige Wirkung des Eisenpulvers auf die Porenanfälligkeit mitbestimmend ist. Wird dieser Anteil - etwa durch eine schärfere Trocknung der Elektroden - zu stark abgesenkt, so entstehen im Schweißgut Poren, und zwar vor allem dann«, wenn Stähle mit Siziiiumgehalten über 0,4 % verschweißt werden.

Bezüglich des Gehaltes an Karbonaten ist zu sagen, daß Modifikationer, der Hüllenzusammensetzung in dieser Beziehung möglich sind, daß aber vor allem der Gehalt an CaCO, niedrig gehalten werden muß, weil sich ansonsten ein nachteiliger Einfluß auf die Fallnahtschweißbarkeit ergibt. Für diese Elektrodeneigenschaft bestimmend ist auch das Merkmal d) und es hat sich gezeigt, daß optimale Ergebnisse erreicht werden, wenn der Gehalt an Natriumsilikat in der Umhüllung zwischen 15 und 30 % liegt»

Gemäß bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung macht der Anteil von Eisenpulver in der Umhüllung 5-15 Gew.-% des Gesamtgewichtes der Elektrode aus, während das Verhältnis der Gewichtsanteile von Eisenpulver und Zellulose in der Umhüllung 3,0 - 4,5 ; 1 beträgt.

Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, wenn das Eisenpulver in der Umhüllung ein solches mit einem Kohlenstoffgehalt von max, 0,2 % und einem Korngrößenverhältnis; mindestens 65 % gröber als 0,18 mm und höchstens 35 % feiner als 0,125 mm ist.

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Bevorzugt wird, daß der Gehalt der Umhüllung an freiem Wasser (die Restfeuchte) 2,0 - 4,0 Gew„-% beträgt.

Die Umhüllung kann gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal bis zu 30 Gew.-% zusätzliche Legierungsbestandteile enthalten. Als Legierungsbestandteile können insbesondere Nickel, Chrom, Molybdän_s Vanadin und/oder Wolfram in metallischer Form, als Legierung oder Verbindung enthalten sein.

Die Erfindung wird nun an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Beispiel 1 1

In diesem und den folgenden Beispielen wurden Zelluloseelokroden in den folgenden Abmessungen hergestelltg

Kerndrahtdurchme s ser s Hüllendurchmesser; Hüllenfaktor;

4,76 mm 6,6 - 7,0 mm 138 - 146 %

5,5 mm 7,7 - 8_S1 mm 140 - 147 %

6₃O mm 8,4 - 8,8 mm I4o - 146 %

Die Kerndrähte erhielten eine Umhüllung, die nach Fertigstellung der Elektroden (im getrockneten Zustand) folgende Zusammensetzung aufWies: Zusammensetzung I;

Zellulose	14 Gew.-Teile
Eisenpulver	47 -"-
Asbest	5 —" —
Rutil	8 -»-
Ferromangan (8o%Mn)	8 -"-
Natr-iumsilikat	20 -"-
Wasser (Restfeuchte)

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Alle Elektrodendimensionen zeigten hervorragende Schweißeigenschaften auch bei Fallnähten und in Uberkopfposition. Eine Überprüfung des Elektrodenschweißgutes hinsichtlich des Gehaltes an diffusiblem Wasserstoff (nach DIN 8572) ergab gegenüber gewöhnlichen Zelluloseelektroden (deren Umhüllung aus Zellulose, Rutil, Asbest, Ferromangan und Natriumsilikat besteht) eine Verminderung von im Mittel 60 N/ccm auf 40 N/ccm pro 100 g Schweigut. Dies bedeutet, daß auch beim Verschweißen hochfester Röhrenstähle der Festigkeitsgruppe

55 - 75 kp/mm , wie ausgedehnte Versuche gezeigt haben, keine Uhternahtrisse entstehen.

Beispiel 2%

Dieses Beispiel zeigt mehrere Abwandlungen der Hüllenzusammensetzung erfindungsgemäßer Zelluloseelektroden entsprechend der folgenden tabellarischen Übersicht.

Zusammens e tzung t II III IV

Zellulose	12	14	10
Eisenpulver	52	47	47
Asbest	5	5	5
Rutil	8	8	8
Ferromangan (8o?6Mn)	8	8	8
Natriumsilikat	25	20	22
Wasser (Restfeuchte)	2,8	2,6	3
Ferromolybdän	-	10	-
Ferrochrom	-	4	-
Nickelpulver	-	4	-
Magne s iumkarbonat	—	—	4

Wie sich daraus ergibt, weist die Zusammensetzung II erhöhten Eisenpulvergehalt, die Zusammensetzung IV hingegen einen Zusatz von Magnesiumkarbonat auf, während die Zusammensetzung III Legierungszusätze von Molybdän, Chrom und Nickel zum Auflegieren des

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Schweißgutes enthält. In allen Fällen, d.h. auch in dem des
Beispieles 1 war das Eisenpulver ein solches mit einem Kohlenstoffgehalt von O₉11 % und einem solchen Korngrößenverhältnis, daß etwa 70 % gröber war als DIN 40 (Maschenweite 0,18 mm) und etwa 30 % feiner als DIN 60 (Maschenweite 0,125 mm). Der Kerndraht der Elektroden bestand aus unlegiertem Stahl und es zeigte sich., daß die hervorragenden Schweißeigenschaften jeweils auch von den Elektroden mit 5,5 und 6 mm Kerndrahtdurchmesser erbracht wurden.

Claims

B 1467 Patentansprüche

1. Umhüllte Schweißelektrode vom Zellulosetyp mit mehr als 20 Gew.-% Zellulose in der Umhüllung, bezogen auf den nichtmetallischen Umhüllungsanteil und der Maßgabe, daß die Gesamtdicke 135 - 155 % des zumindest 4,5 mm starken Kerndrahtdurchmessers beträgt, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale s

a) daß die Umhüllung Eisenpulver enthält, wobei der Anteil davon in der Umhüllung max-25 Gew.-% des Gesamtgewichtes der Elektrode ausmacht;

b) daß das Verhältnis der Gewichtsanteile von Eisenpulver und Zellulose in der Umhüllung im Bereich von 3,0 - 5>0 : 1 liegt;

c) daß der Gehalt der Umhüllung an freiem Wasser (das bei 105°C abgegeben wird) 1,5-6 Gew.-% beträgt;

d) daß der Gehalt der Umhüllung an Natriumsilikat als Trockensubstanz mindestens 12 Gew.-% beträgt;

e) daß der Gehalt der Umhüllung an Karbonaten 0-6 Gew.-% beträgt, wobei jedoch ein etwaiger Gehalt an CaCO, unter 4 Gew.-% liegt und vorzugsweise 2 Gew.-% nicht überschreitet.

2. Umhüllte Schweißelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil von Eisenpulver in der Umhüllung 5-15 Gew.-% des Gesamtgewichtes der Elektrode ausmacht.

3. Umhüllte Schweißelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß das Verhältnis der Gewichtsanteile von Eisenpulver und Ze IIuIcse in der Umhüllung 3,0 - 4,5 : 1 beträgt.

4„ Umhüllte Schweißelektrode nach den Ansprüchen 1 bis 3? dadurch gekennzeichnet- daß das Eisenpulver in der Umhüllung ein solches mit einem Kohlenstoffgehalt von max. 0,2 % und einem Korngrößenverhältnis ι mindestens 65 % gröber als C₉18 mm und höchstens 35 % feiner als O₅125 mm ist,

5. UiEhdllte Schveißelektrc-de nach Anspruch 1_S dadurch gekennzeichn-ft, daß d?r Gehalt der Umhüllung an freiem Wasser 2_r0 <+,0 Gew.~% beträgt.

6. Umhüllte Srhweißelektrcde na.h Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß d^r- Gehalt der Umhüllung an. Natriumsilikat als Trockensubstanz "*5 - 30 Gew»-% beträgt.

7. umhüllte.Schweißelektrode nach den Ansprüchen 1 bis 6, aadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung bis zu 30 Gew_o-^c/o zusätzli'he Legierungsbestandteile enthält,

8„ Umhüllte Schweißelektrode nach Anspruch 7_? dadurch gekennzeichnet:, daß als Legierungsbestandteile Nickel, Chrom, Molybdän., Vanadin und/oder Wolfram in metallischer Form, als Legierung oder Verbindlang entnalten sind«

Gebr.Böhler & Co Aktiengesellschaft

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