DE2446517A1

DE2446517A1 - Schweisszusatzwerkstoff fuer das auftragschweissen

Info

Publication number: DE2446517A1
Application number: DE19742446517
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr Ing Thier
Original assignee: Gebrueder Boehler and Co AG
Current assignee: Gebrueder Boehler and Co AG
Priority date: 1974-09-28
Filing date: 1974-09-28
Publication date: 1976-04-08
Also published as: NL7511372A; DE2446517B2; BE833569A; LU73464A1; AT337511B; IT1047591B; DE2446517C3; FR2285956A1; SE7510835L; SE407913B; GB1461748A; ATA660775A

Description

Gebr. Böhler & Co. Aktiengesellschaft, Wien

Schweißzusatzwerkstoff für das Auftragschweißen

Vor allem im Rahmen der Kernreaktortechnologie, etwa zur Auskleidung von Armaturen, für das Panzern von Dichtflächen oder dgl« besteht ein dringendes Bedürfnis nach einem Schweißzusatzwerkstoff, der faktisch kein Kobalt enthält und dessen Schweißgut eine hohe Korrosionsbeständigkeit auch nach einer etwaigen Wärmebehandlung nicht zuletzt gegenüber interkristalliner Korrosion aufweist, eine hohe Härte von zumindest 30 HR be-

sitzt und auch bei Innenpanzerungen keine Rißanfälligkeit erkennen läßt.

Alle bisher bekannten Schweißauftragslegierungen erfüllen diese Bedingungen nicht. Wegen der Forderung nach IK-Beständigkeit scheiden alle Legierungen aus, die die geforderte Härte durch die Bildung von Karbiden erreichen. Der dazu erforderliche hohe Kohlenstoffgehalt hat zwangsläufig auch eine IK-Anfälligkeit des Schweißgutes zur Folge«, Die im Dampfkesselbau vielfach verwendeten Kobalt-Hartlegierungen genügen nicht der für den Reaktorbau vorgeschriebenen Grundbedingung und auch die bisher bekannten Legierungen auf der Basis Nickel-Bor, wie z.B. Colmonoy oder Niborit 1 mit folgender Zusammensetzung:

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	Colmonoy 4s	Niborit 1:
C	0,45	0,05
Si	2,25	4,25
Cr	10,0	7,5
B	2,0	2,8
Ni	Rest	Rest

erfüllen die gestellten Anforderungen nicht. Beide Legierungen sind eicht nur stark IK-anfällig, sondern die Grundmasse des Schweißgutes wird im Strauß-Test so stark angegriffen, daß sich sogar metallisches Kupfer auf der Probenoberfläche abscheidet. Beide Legierungen sind außerdem so stark rißanfällig, daß es nicht möglich ist» Innenpanzerungen in mehreren Lagen rißfrei aufzubringen.

Zielsetzung der vorliegenden Erfindung ist demnach die Schaffung eines Schweißzusatzwerkstoffes, der allen gestellten Anforderungen genügt. Das Kennzeichen eines solchen Schweißzusatzwerkstoffes_ff der für das Auftragschweißen zur Erzielung eines Schweißgutes mit guten mechanischen Eigenschaften, hoher Korrosionsbeständigkeit und hoher Abriebfestigkeit dient und in Form blanker oder umhüllter Drähte bzw. Stäbe, Fülldrähte, Bänder, zum Aufschweißen bestimmter Formteile sowie in Form eines durch einen Spritz- bzw. Sprühvorgang aufzutragenden Pulvers vorliegen kann, besteht erfindungsgemäß darin, daß er max. 0,05 % C, vorzugsweise nicht mehr als 0,03 % C, 1,0 bis 5,0 % Si, vorzugsweise 3,0 bis 5,0 % Si, max. 1,0 % Mn, vorzugsweise nicht mehr als 0,50 % Mn, 20,0 bis 50,0 % Cr, vorzugsweise 25 bis 50 % Cr, 0,5 bis 3,0 % B, vorzugs-

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weise 0,8 bis 2,5 % B, 0 bis 3,0 % Cu, vorzugsweise 0 bis 2,0 % Cu und 0 bis S₀O % Fe, vorzugsweise 0 bis 3,0 % Fe, Rest Nickel enthält , mit der Maßgabe, daß

% Cr ^s 10 χ % B + 13 ,

wobei gegebenenfalls ein Teil dieser Legierungsbestandteile, insbesondere der Anteil an Bor, gesondert als das Schweißgut auflegierender Zusatz vorgesehen ist.

Maßgebend für die Problemlösung ist demnach die auf das Schweißgut abgestellte Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Schweißzusatzwerkstoffes, die im Falle blanker Stäbe, aufzuschweißender Formteile, wie z.B. Kegelringe oder aufzutragenden Pulvers sich weitgehend mit derjenigen des Schweißgutes deckt. Den Fachleuten auf dem Schweißgebiet ist es bekannt und geläufig, welche Anpassungen bzw. Abwandlungen vorzunehmen sind, um bei anderen Ausführungsformen, so etwa bei ummantelten Stabelektroden, die einen Teil der Legierungsbestandteile in der Umhüllung enthalten können, bei Schweißbändern eine entsprechende Band/Pulver-Kombination mit einem den Boranteil liefernden Schweißpulver oder bei der Fülldrahtschweißung das gewünschte Ergebnis zu erreichen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen, die verschiedene Ausführungsformen des Schweißzusatzwerkstoffes .betreffen, näher beschrieben.

Beispiel Ig Auftragschweißen blanker Schweißstäbe nach dem WIG-Verfahren.

Um auch die Bedeutung der in der Erfindungsdefinition enthaltenen Maßregel hinsichtlich des Chromgehaltes aufzuzeigen, wurden blan-

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ke Schweißstäbe von 4 ram Durchmesser aus den in der folgenden Tabelle angeführten Legierungszusammensetzungen 1 bis 4 hergestellt. Die Stäbe wurden nach dem WIG-Verfahren unter Anwendung von Schweißargon auf einem Streifen aus St. 37 als Grundwerkstoff ohne Vorwärmung in 10 Lagen aufgeschweißt und anschließend der Grundwerkstoff abgetrennt. Von den aus reinem Schweißgut bestehenden Proben wurden die Härtewerte bestimmt und der Straußtest zur Prüfung auf IK-Beständigkeit (nach DIH 50 914) durchgeführt. Dabei zeigte sich,? daß das Schweißgut der WerkStoffproben 1 und 2_e die der erfindungsgeaäßen Maßgabe entsprechen, völlige XK-Beständigkeit auch nach der auf das Doppelte (30 h) verlängerten Einwirkungsdauer der schwefelsauren Kapfersulfatlösung ergab, während dies bei den Proben 3 und 4 (deren Chromgehalt zu niedrig liegt) nicht der Fall ist. Zur Prüfung der Rißbeständigkeit wurden weitere Schweißstäbe aus den Werkstoffen 1 und 2 herangezogen und damit in analoger Weise eine Innenpanzerung in zwei Lagen ohne Vorwärmung auf den Hohlzylinderflächen von Scheiben im Format 190 χ 20 ram aus dein Werkstoff Nr. 1.4550 (X 10 Cr Ni Kb 18 9) aufgebracht, die eine Bohrung von 75 mm Durchmesser aufwiesen. Eine Überprüfung ergab, daß sich bei diesem sehr scharfen Test keine Risse gebildet hatten.

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Tabelleg

Schweißwerkstoffzusammensetzungs Härte des

Nr. C - Si Cr B Cu Fe Schweißgutes

1 0,023 4,10 25,78 1,14 1,78 2,76 35 - 37 HR_c

2 0,021 3,84 2^,38 1,37 1,81 2,52 37 - 40 "

3 0,020 3,72 23,30 2,06 1,95 2,64 40 - 42 "

4 0,024 3,43 25,00 2,86 1,86 2,59 42 - 45 "

Anmerkungg

Der Mn-Gehalt betrug durchwegs unter 0,05 %j Rest = Nickel.

Beispiel 2%

Auftragschweißen voa gegossenen Formkörpern nach dem WIG-Verfahren.

Zur Herstellung von Ventilsitzpanzerungen wurden gegossene Kegelringe entsprechender Dimension der Zusammensetzungs 0,025 % C, 3,20 % Si, 0,15 % Mn, 42,35 % Cr, 1,72 % B, 0,80 % Cu, 2,37 % Fe, Rest Ni

auf die Ventilflächen aufgesetzt (Grundwerkstoffs X 10 Cr Ni Ti 18 9) und nach dem WIG-Verfahren ohne Vorwärmung unter Drehen aufgeschweißt. Die auf diese Weise hergestellten Panzerungen waren rißfrei und zeigten im Einsatz beste Ergebnisse.

Beispiel 3g Auftragschweißen eines aus einer Metallschmelze hergestellten Pulvers nach dem Plasma°Are-Verfahren.

Ein durch Versprühen einer Metallschmelze bestehend aus 0,028 % C, 4,23 % Si, 0,018 % Mn, 32,98 % Cr, 1,67 % Cu, 2,53 % Fe, 1,16 % B,

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Rest Ni hergestelltes Pulver (Korngröße: 60 bis 200 tun) wurde durch Plasma-Spritzen als ringförmige Schweißauftragung von etwa 3 mm Höhe auf einer Schieberplatte von 120 cm Durchmesser (Grundwerkstoffs X 10 Cr Ni Ti 18 9) aufgebracht und zur Bildung der Dichtflächen feinst geschliffen. Die Auftragung entsprach vollauf den an sie gestellten Anforderungen.

Beispiel 4:

Auftragschweißen mittels Fülldrahtes unter Schutzgas. Verschiedene Schweißauftragungen wurden auch unter Anwendung eines Fülldrahtes durchgeführt, wobei ebenfalls Schweißargon zur Abschirmung verwendet wurde. Der Fülldraht war aus einem 2,98 % Cu, Rest Ni enthaltenden, zur rohrförmigen Hülle gefalzten Metallband gebildet, während die etwa 45 Gew.% betragende Füllung - auf die Metallbestandteile bezogen - aus 64 % Chrommetall, 25,5 % Ni-B-Legierung (mit 15 % B, Rest im wesentlichen Ni) und 10,4 % Fe-Si (mit 75 % Si, 0,03 % C, Rest Fe) bestand.

Das auf diese Weise in der 3. Lage der Auftragungen erhaltene reine Schweißgut des Fülldrahtes hatte die Zusammensetzung: 0,021 % C, 4,13 % Si, 26,35 % Cr, 1,13 % B, 1,65 % Cu, 2,43 % Fe, Rest Ni? die Härte des Schweißgutes betrug (im Mittel) 36 HR .

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Claims

Patentanspruch

Schweißzusatzwerkstoff für das Auftragschweißen zur Erzielung eines Sqhweißgutes mit guten mechanischen Eigenschaften, hoher Korrosionsbeständigkeit und hoher Abriebfestigkeit, in Form blanker oder umhüllter Drähte bzw. Stäbe, Fülldrähte, Bänder, zum Aufschweißen bestimmter Formteile sowie in Form eines durch einen Spritz- bzw. Sprühvorgang aufzutragenden Pulvers, dadurch gekennzeichnet, daß er max. 0,05 % C, vorzugsweise nicht mehr als 0,03 % C, 1,0 bis 5,0 % Si, vorzugsweise 3,0 bis 5,0 % Si, max. 1,0 % Mn, vorzugsweise nicht mehr als 0,50 % Mn, 20,0 bis 50,0 % Cr, vorzugsweise 25,0 bis 50,0 % Cr, 0,5 bis 3,0 % B, vorzugsweise 0,8 bis 2,5% B, 0 bis 3,0 % Cu, vorzugsweise 0 bis 2,0 % Cu und 0 bis 5,0 % Fe, vorzugsweise 0 bis 3,0 % Fe, Rest Nickel enthält, mit der Maßgabe, daß

% Cr S& 10 χ % B + 13 ,

wobei gegebenenfalls ein Teil dieser Legierungsbestandteile, insbesondere der Anteil an Bor, gesondert als das Schweißgut auflegierender Zusatz vorgesehen ist.

Gebr.Böhler & Co Aktiengesellschaft Patentbüro

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