DE2446517B2

DE2446517B2 - Karbidfreier schweisszusatzwerkstoff fuer das auftragschweissen

Info

Publication number: DE2446517B2
Application number: DE19742446517
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr.-Ing. 4005 Meerbusch Thier
Original assignee: Vereinigte Edelstahlwerke AG (VEW), Wien Niederlassung Vereinigte Edelstahlwerke AG (VEW) Verkaufsniederlassung Büderich, 4005 Meerbusch
Priority date: 1974-09-28
Filing date: 1974-09-28
Publication date: 1977-04-14
Also published as: BE833569A; ATA660775A; LU73464A1; DE2446517C3; GB1461748A; SE7510835L; NL7511372A; SE407913B; AT337511B; FR2285956A1; DE2446517A1; IT1047591B

Description

	Colmonoy 4	Niborit I
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 nicht nur 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 rißanfallig, daß es nicht möglich ist, Innenpanzerungen in mehreren Lagen riöfrei aufeubringea Auch die aus dei DT-PS14 83178, der DT-OS 1558880 (Typ a) und der FR-PS 1376914 bekannten Nickel-Bor-Legierungen, von denen im übrigen die in der letztgenannten Patentschrift angeführte Matrixlegierung ausreichende Härte erst in Verbindung mit Carbiden, Nitriden oder Suiziden von Elementen der Gruppe 4 bis 6 des Periodensystems

ίο erlangt, genügen nicht den Bedingungen gemäß der Aufgabenstellung.

Zielsetzung der vorliegenden Erfindung ist demnach die SchaflungeinesSchweißzusatzwerkstofres,derallen gestellten Anforderungen genügt Das Kennzeichen

is, eines solchen karbidfreien Schweißzusätzwerkstoffes, der für das Auftragschweißen zur Erzielung eines Schweißgutes mit guten mechanischen Eigenschaften, hoher Korrosions- und IK-Beständigkeit 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 0,507« M n, 20,0 bis 50,0% Cr, vorzugsweise 25 bis 50% 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 > 10· %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 1

Auftragschweißen blanker Schweißstäbe
nach dem WIG-Verfähren

Um auch die Bedeutung der in der Erfindungs-6s definition enthaltenen Maßregel hinsichtlich des Chromgehaltes aufzuzeigen, wurden blanke Schweißstäbe von 4 mm Durchmesser aus den in der folgenden Tabelle angeführten Legierungszusammensetzungen 1

■J)

Lb.

bis 4 hergestellt Die Stäbe wurden nach dem WIG-Verfahren unter Anwendung von Schweißargon auf einem Steifen 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 DIN 50914) durchgeführt Dabei zeigte sich, daß das Schweißgut der Werkstoffproben 1 und 2, die der erfindungsgemäßen Maßgabe entsprechen, völlige IK-Beständigkeit auch nach der auf das Doppelte (30 h) verlängerten Einwirkungsdauer der schwefelsauren Kupfersulfatlösung 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 aaaloger Weise eine Innenpanzerung in zwei Lagea ohne Vorwärmung auf den Hohlzylinderflächen von Scheiben im Format 190X20mm aus dem Werkstoff Nr. 1.4550 (X 10 Cr Ni Nb 18 9) aufgebracht die eine Bohrung von 75 mm Durchmesser aufwiesen. Eine Überprüfung ergab, daß sich bei diesem sehr scharfen Test keine Risse gebildet hattea

Nr.	Schweißwerkstoffrusammensetzung C Si Cr B	4,10 3,84 3,72 3,43	25,78 27,38 23,30 25,00	1,14 1,37 2,06 2,86	Cu	Fe	Härte des SchweiBgutes
1 2 3 4	0,023 0,021 0,020 0,024				1,78 1,81 1,95 1,86	2,76 2^2 2,64 2,59	35- 37 HR_C 37-40 HR_f 40-42 HR_C 42-45 HRc
Anmerkung:	betrug durchweg unter	0,05%;
Der Mn-Gehalt	Rest =	Nickel.

Beispiel 2

Auftragschweißen von gegossenen Formkörpern nach dem WIG-Verfahren

Zur Herstellung von Ventilsitzpanzerungen wurden gegossene Kegelringe entsprechender Dimension der Zusammensetzung: 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 (Grundwerkstoff: 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 3

Auftragschweißen eines aus einer Metallschmelze hergestellten Pulvers nach dem Plasma-Arc-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, Rest Ni, hergestelltes Pulver (Korngröße: 60 bis 200 μπι) wurde durch Plasmaspritzen als ringförmige Schweißauftragung von etwa 3 rnm Höhe auf einer Schieberplatte von 120 cm Durchmesser (Grandwerkstoff: 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 Fülldruhtes 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 aer 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_C.

Claims

Patentanspruch:

Karbidfreier Schweißzusatzwerkstoff für das Auftragsschweißen zur En jelung eines Schweißgutes mit guten mechanischen Eigenschaften, hoher Kortosions- und IK-Bestäncügkeit sowie hoher Abriebfestigkeit, in Form blanker oder umhüUter Drähte bzw. Stäbe, Fülldrähte, Bänder, zum Aufschweißen bestimmter Formteile sowie in Form eines durch einen Spritz- bzw. Sprühvorgang aufzutragend! 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% R, vorzugsweise 0,8 bis 2^% 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 >

%B

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

Vor allem im Rahmen der Kernreaktortechnologie, etwa zur Auskleidung von Armaturen, für das Panzern von Dichtflächen od.dgl. besteht ein dringendes Bedürfnis nach einem SchweißzusatzverkstotF, der faktisch kein Kobalt enthält und dessen Schweißgut eine hohe Korrosionsbeständigkeitauch nach eineretwaigen Wärmebehandlung nicht zuletzt gegenüber interkristalliner Korrosion aufweist, eine hohe Härte von zumindest 30 HR_C besitzt 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 - was auch fur die aus der DT-PS 1198169 bekannte Legierung zutrifft 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. Colmonoy4 oder Niboritl mit folgender Zusammensetzung: