DE2505314C3

DE2505314C3 - Process for electron beam welding of dissimilar metals

Info

Publication number: DE2505314C3
Application number: DE19752505314
Authority: DE
Inventors: Tatsuo Hitachi Nakazaki Takamitsu Takahagi Kita Hisanao Shida Tomohiko Hitachi Yonezawa (Japan)
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1974-02-08
Filing date: 1975-02-07
Publication date: 1977-09-22

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Elektronenstrahlschweißen zwecks Verbindung metallischer Werkstücke, die aus ungleichen Werkstoffen bestehen, insbesondere auf ein Verfahren zur Fertigung eines Turbinenleitapparats durch Elektronenstrahlschweißen, wobei die Düsen^chaufeln und der innere und der äußere Ring aus ungleichen Werkstoffen bestehen.The invention relates to methods of electron beam welding for the purpose of joining metallic materials Workpieces that consist of dissimilar materials, in particular on a method of manufacturing of a turbine nozzle by electron beam welding, the nozzles ^ blades and the inner and the outer ring are made of dissimilar materials.

Bei einem bekannten Schweißverfahren, das allgemein zur Herstellung eines Turbinenleitapparats angewendet wird, der zwischen den Reihen der bewegten Schaufeln einer Dampfturbine angeordnet ist, werden eine Vielzahl von Düsenschaufeln, die ringförmig angeordnet sind, durch Dichtschweißen mit Trennpiatten, die konzentrisch sowohl am inneren als auch am äußeren Umfang der Düsenschaufeln angeordnet sind, unter Einführen der Schaufelenden in in den Trennwänden vorgesehene öffnungen verbunden. Die Trennplatten werden zusätzlich durch Verdecktlichtbogenschweißen mit dem inneren und dem äußeren Ring unter Verwendung einer relativ großen Menge von Auflagemetall mittels Auftragsschweißens verbunden, wodurch der 1 urbmenleitapparat fertiggestellt wird.In a known welding process, which is generally used for producing a turbine nozzle is applied, which is arranged between the rows of moving blades of a steam turbine is, a plurality of nozzle blades, which are arranged in a ring, are sealed by welding with dividing plates that are concentric on both the inner and outer circumference of the nozzle vanes are arranged, with the introduction of the blade ends into openings provided in the partition walls connected. The dividing plates are also covered by concealed arc welding with the inner and bonded to the outer ring by cladding using a relatively large amount of cladding metal, creating the 1 urbmenleitapparat is completed.

Das erwähnte Schweißverfahren nach dem Stand der Technik hat den Nachteil, daß im Turbinenleit-•mnarat eine Wärmedeformation durch SchweiBhitzc- ^ uhr auftritt, da das Auftragschweißen unter Anwendung des Verdecktlichtbogenschweißverfahrens die Anbringung einer relativ großen Menge des Auftragmetalls vorsieht. Um diesen Nachteil zu beseitigen, wurde angeregt, ein Elektronenstrahlschwe.ßverfahren •insteile des Verdecktlichtbogenschweißverfahrens zur Herstellung eines Turbinenleitapparats anzuwenden, ledoch steigert die Anwendung des Elektronenstrahlschweißens die Möglichkeiten des Auftretens von Schweißfehlern, wenn das Elektronenstrahlschweißen direkt an Dichtungsflächen von Metallen aus unterschiedlichen Werkstoffen durchgeführt wird, obwohl kein Problem anzutreffen ist, wenn die zu verbindenden Metalle aus dem gleichen Werkstoff sind. Das Problem bei ungleichen Werkstoffen ist, daß ein Streumagnetfeld aufgrund der Unterschiede in den thermoelektromotorischen Kräften zwischen den beiden Metallen aus unterschiedlichen Werkstoffen eine unter Aufschmelzen von Metall durch den Elektronenstrahl gebildete Schweißraupe ergibt, die von den Dichtungsilächen abgebogen und abgelenkt ist.The aforementioned welding process according to the prior art has the disadvantage that in the turbine guide • mnarat a heat deformation occurs due to welding heat, since the build-up welding is under Using the concealed arc welding process, the application of a relatively large amount of the deposited metal provides. In order to overcome this disadvantage, an electron beam welding process was suggested • to use part of the concealed arc welding process to manufacture a turbine nozzle, However, the use of electron beam welding is increasing the possibilities of occurrence of welding defects when the electron beam welding is carried out directly on sealing surfaces of metals made of different materials, although no problem is encountered if the metals to be joined are made of the same material. The problem with dissimilar materials is that a stray magnetic field due to the differences in the thermoelectromotive Forces between the two metals made of different materials one with melting of metal formed by the electron beam results in the sealing surfaces turned and distracted.

Um diesen Nachteil zu beseitigen, wurden Versuche zur Schaffung von Verbesserungen durchgeführt. Diese Versuche erreichten zwar die Überwindung des renannten Nachteils der Ablenkung der erzeugten Schweißraupe. Jedoch ergaben diese neuen Maßnahmen ein weiteres Problem, das noch gelöst werden muß AK eines der entwickelten verbesserten Verfahren ist ein Verfahren zum Elektronenstrahlschweißen eines Turbinenleitapparats vorgesehen, bei dem jede Trennplatte in Form eines U-Querschnitts aus dem gleichen Werkstoff wie dem des inneren und des äußerenRinges hergestellt ist und jeder Endteil einer Düsenschaufel aus einem anderen Werkstoff durch im Boden des U-Qerschnitts der zugehörigen Trennplatte rebildete öffnungen eingefügt und hiermit durch Dichtschweißen verbunden wird. Dann wird auf der Dichtschweißung ein Auftragmetall unter Verwendung eines dem Werkstoff des inneren und des äußeren Ringes ähnlichen oder gleichen Metalls vorgesehen, um den Spalt beider U-förmigen Trennplatten zu füllen wodurch die Düsenschaufel an den Trennplatten starr befestigt wird. Danach wird die Außenseite des Auftragmetalls bearbeitet, um es auf das gleiche Niveau wie das der Trennplatten zu bringen, wodurch man eine Dichtungsoberfläche schafft. Die so geformte Dichtungsoberfläche wird mit der Dichtungsoberfläche des inneren und des äußeren Ringes durch Elektronenstrahlschweißen verbunden, um einen fertigen Turbinenleitapparat herzustellen.In order to overcome this disadvantage, attempts have been made to make improvements. These attempts achieved the overcoming of the mentioned disadvantage of the deflection of the generated Weld bead. However, these new measures revealed another problem that has yet to be resolved AK must be one of the improved procedures developed a method for electron beam welding of a turbine nozzle is provided at each partition plate in the form of a U-section made of the same material as that of the inner and of the outer ring and each end portion of a nozzle vane is made of a different material through im At the bottom of the U-cross section of the associated partition plate, re-formed openings are inserted and hereby through Seal welding is connected. Then an overlay metal is used on the seal weld a metal similar or identical to the material of the inner and outer ring is provided, to fill the gap between the two U-shaped dividing plates, thereby attaching the nozzle vane to the dividing plates is rigidly attached. Then the outside of the deposit metal is machined to make it onto the level with that of the partition plates, creating a sealing surface. the thus formed sealing surface becomes with the sealing surface of the inner and outer ring joined by electron beam welding to produce a finished turbine nozzle.

Man sieht, daß das vorstehend erläuterte verbesserte Verfahren das Ergebnis zu liefern vermag, das Abbiegen und Verlagern der durch Elektronenstrahlschweißen an den Dichtungsflächen erzeugten Schweißraupe durch Verwendung von Metallen aus dem gleicher. Werkstoff für die Dichtungsflächen zu verhindern. Jedoch ist das verbesserte Verfahren nicht ohne Nachteile. Da das Elektronenstrahlschweißen am Auftragmetall durchgeführt wird, führt dabei eine große Menge von im Auftragmetall enthaltenemIt can be seen that the improved method discussed above can provide the result, the turn and displacing the weld bead produced by electron beam welding on the sealing surfaces by using metals from the same. Material for the sealing surfaces too impede. However, the improved method is not without its disadvantages. As the electron beam welding is carried out on the deposit metal, it results in a large amount of contained in the deposit metal

rstoffzur Verursachung von Schweißfehlern, wiefor causing welding defects, such as

R Bildung von Rissen oder Gasporen bzw. Lunkern •den durch Elektronenstrahlschweißen erzeugten ¹J¹JLjßbereichen. Diese Art von Schweißfehlern ist • Erscheinung, die nicht angetrofTen wurde, wenn ^eine das Elektronenstrahlschweißen an Stahlplatten !^"üblichen Art durchführte. Diese Erscheinung war • ^besondere zu beobachten, wenn das Auftragn.etallR formation of cracks or gas pores or voids • the generated by electron beam welding ¹ J ¹ JLjßbereichen. This type of weld defects • phenomenon that has not angetrofTen when ^an electron beam welding of steel plates! ^ "Performed usual way. This phenomenon was observed • ^ particular when the Auftragn.etall

ter Verwendung eines Metalls vorgesehen wurde. Has ein Chrom-Molybdän-Legierungsstahl ist.using a metal. Has a chrome-molybdenum alloy steel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einThe invention is based on the object

Schweißverfahren anzugeben, das fehlerfreie Schweiß-Specify the welding process, the fault-free welding

tellen beim Elektronenstrahlschweißen ergibt, wenntellen results in electron beam welding, if

tallische Werkstücke aus unterschiedlichen Werk-" h dem ElektronenstrahlschweißverfahrenMetallic workpieces from different work- "h the electron beam welding process

Vornehmen einer Bearbeitung der Außenfläche des Auftragschweißmctalls zur Bildung einer Dichtungsfläche und Verbinden der Dichtungsfluehe des Auftragschweilinictalls mit einer am anderen metallischenMachining the outer surface of the Overlay welding metals to form a sealing surface and connecting the sealing flues of the build-up weldment case with one on the other metallic

Werkstück gebildeten Dichtungsflaehe durch Elektronenstrahlschweißen, wodurch die Dichtungsflächen fest verschweißbar sind.Sealing surface formed by electron beam welding on the workpiece, whereby the sealing surfaces can be firmly welded.

Einer der durch die Erfindung ermöglichten Vorteile ist der, daß Metalle aus unterschiedlichen WerkstoffenOne of the advantages made possible by the invention is that metals are made of different materials

ίο durch Elektronenstrahlschweißen unter Erzeugung einer Schweißzone zwischen den Dichtungsflächeri der beiden Metalle sehr fest verbunden v/erden können, die frei von einem Abwandern der Schweißraupe aus der Dichtungsflächenebene und anderen Fehlern ist, di bi Elktthlschweißen auftretenίο by electron beam welding with generation a weld zone between the sealing surfaces of the two metals can be very firmly connected, which is free from the weld bead drifting out of the sealing surface plane and other defects, when electrolytic welding occur

♦ I1i<;che Werkstücke aus unterscmeciiicnen werK- üer uicniungsnacnencDcnc uim ai.uuu. . >...-. ♦ I1i <; che workpieces from different works by uicniungsnacnencDcnc uim ai.uuu. . > ...-.

ff nach dem Elektronenstrahlschweißverrahren 15 die sonst beim Elektronenstrahlschweißen aultreten itoflen naui uc _Αν,ι^υ,.^_η ,w .ι,,-μ, .„»,^„η Pin ·_>ηι\_Ρ^Γ Vnrtril ist. daß das erfindungs-ff after electron beam welding 15 which otherwise occur during electron beam welding itoflen naui uc _Α ν, ι ^ υ _{,. ^ η} , w .ι ,, - μ,. "», ^ "η Pin · _{> ηι} \ _Ρ ^ Γ Vnrtril. that the fictional

toffen nach dem Elektroafter the electro

verbunden werden, wobei eine Ablenkung der durch das Elektronenstrahlschweißen zwischen den zu verschweißenden Dichtungsflächen erzeugten SchweißrauDen und gleichzeitig andere Schweißfehler zu vermeiden sind. Das erfindungsgemäße Verfahren soll eich besonders zur Herstellung eines Turbinenleita arats _ej_gnen, bei dem Düsenschaufeln und ein innerer sowie ein äußerer Ring aus unterschiedlichen Werkstoffen durch Elektronenstrahlschweißen ohne Auftreten von Schweißfehlern verbunden werdenbe connected, whereby a deflection of the weld bumps produced by the electron beam welding between the sealing surfaces to be welded and at the same time other welding defects are to be avoided. The inventive method is to be calibrated connected particularly for producing a Turbinenleita ARATS _e j _gne n, in which the nozzle vanes and an inner and an outer ring made of different materials by electron beam welding without occurrence of welding defects

VJl^. JVJlIJl iyv>liii uivnvi V..W.I«,. VJl ^. JVJlIJl iyv> liii uivnvi V..W.I «,.

würden. Ein anderer Vorteil ist, daß das erfindungsgemäße Elektronenstrahlschweißverfahren auf das Verschweißen der Bestandteile eines Turbinenleitapparats mit ausgezeichneten Ergebnissen anwendbar ist. Beim Durchführen des Elektronenstrahlschweißens läßt sich die thermische Verformung des Leitapparats aufgrund der eingeführten Schweißhitze äußerst gering halten, und es lassen sich fehlerfreie Schweißstellen uiiiic auch in Fällen erzeugen, in denen die Düsenschaufeln werden 25 und der innere und der äußere Ring aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen.would. Another advantage is that the electron beam welding process according to the invention is based on the Welding the components of a turbine nozzle with excellent results applicable is. When performing electron beam welding the thermal deformation of the diffuser due to the introduced welding heat can be extremely small hold, and flawless welds uiiiic can also be produced in cases in which the nozzle blades 25 and the inner and outer rings are made of different materials.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert; darin zeigtThe invention is explained in more detail with reference to the embodiment illustrated in the drawing; in it shows

F i g. 1 eine Ansicht eines zur Verwendung in einer Dampfturbine geeigneten TurbinenleitapparatsF i g. 1 is a view of a turbine nozzle suitable for use in a steam turbine

F i g. 2 eine Schnittansicht nach der Linie 11-11 in F i g. 1 zur Veranschaulichung des Elektronenstrahl-F i g. 2 is a sectional view along the line 11-11 in FIG. 1 to illustrate the electron beam

-" * ¹ - '- ~«*r> Aar- <) 1 IC- "* ¹ - '- ~« * r> Aar- <) 1 IC

uegensuiiiu der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist ein Verfahren zum Elektronenstrahlverschweißen metallischer Werkstücke aus unterschiedlichen Werkstoffen, z. B. von Düsenschaufeln eines Turbinenleitapparates, bei dem man ein Ende des einen metallischen Werkstücks in eine in einer aus einem im wesentlichen gleichen Werkstoff wieuegensuiiiu the invention, bringing this task is solved, is a method for electron beam welding of metallic workpieces from different Materials, e.g. B. of nozzle blades of a turbine nozzle, in which one end of a metallic workpiece in one in one made of a material essentially the same as

dem des anderen Werkstücks bestehenden Metall- r 1 _g. 1 _lu, ^.„.,.^..^ _o that of the other workpiece existing metal r 1 _g . 1 _lu , ^. ".,. ^ .. ^ _o

platte gebildete öffnung einfügt, diese öffnung der 35 schweißaufbaues eines Turbinenleitapparats, der aus Metallplatte zwecks Scnließens der öffnung zuschweißt, metallischen Werkstücken aus unterschiedlichen Werkdie Öffnung zum festen Verbinden des einen metalli- stoffen besteht. sehen Werkstücks mit der Metallplatte durch Auftrag- Der Aufbau eines in einer Dampfturbine verwenschweißen mit einem Schweißmetall voll ausfüllt, das deten Turbinenleitapparats ist schematisch in F i g. 1 im wesentlichen dem Werkstoff des anderen metalli- 40 dargestellt. Danach bestehen eine Vielzahl von sehen Werkstücks gleich ist, die äußere Oberfläche des Düsenschaufeln 3, die einen Dampfströmungsweg er-Schweißmetalls zur Bildung einer Dichtungsfläche geben, aus 13 Cr-Stahl und sind ringförmig angeordnet. bearbeitet und diese Dichtungsfläche mit einer am Die Düsenschaufeln 3 sind durch Elektronenstrahlanderen metallischen Werkstück gebildeten Dich- schweißen mit einem inneren Ring 1 und einem tungsfläche mittels de? Elektronenstrahls verschweißt, 45 äußeren Ring 2 über Trennplatten 7 verbunden, die mit dem Kennzeichen, daß man das Zuschweißen der jeweils aus einem dem Werkstoff des inneren Ringes 1 öffnung der Metallplatte durch Auftragschweißen ~ ~" " ^im--^i:~ⁱ-~- -λ— Μ^ν,ρη mit einem ersten Schweißmetall vornimmt und zum
vollen Ausfüllen der öffnung durch Auftragschweißen
auf das erste Schweißmetall ein zweites Schweißnetall 50
aufschweißt, das einen auf im wesentlichen das gleiche
Niveau wie das des anderen metallischen Werkstücks
verringerten Sauerstoffgehalt aufweist.Plate-formed opening inserts, this opening consists of the welded structure of a turbine nozzle, which is made of a metal plate to close the opening and welds metallic workpieces from different materials. see workpiece with the metal plate by order- The structure of a welded in a steam turbine with a weld metal completely fills the deten turbine nozzle is schematically in F i g. 1 essentially the material of the other metallic 40 shown. Thereafter, a plurality of see workpiece is the same, the outer surface of the nozzle vanes 3, which give a vapor flow path er-weld metal for forming a sealing surface, made of 13 Cr steel and are arranged in a ring. machined and this sealing surface with a sealing welding formed by electron beams on the other metallic workpiece with an inner ring 1 and a sealing surface by means of the nozzle blades 3? Electron beam welded, 45 outer ring 2 connected via separating plates 7, which are identified by the fact that the metal plate opening is made of the material of the inner ring 1 by overlay welding ~ ~ "" ^im - ^i: ~ ⁱ - ~ - -λ— Μ ^ ν, ρη makes a first weld metal and for
full filling of the opening by build-up welding
a second weld metal 50 on the first weld metal
welds the one onto essentially the same thing
Level like that of the other metallic workpiece
has reduced oxygen content.

Die Erfindung gibt also ein Verfahren an, womit mn ucu cni_Bt₆u₁₆^v^.v.. The invention thus specifies a method whereby mn ucu cni _B t ₆ u ₁₆ ^ v ^ .v ..

fehlerfreie Schweißstellen beim Verbinden metallischer 55 schaufel 3 aus 13 Cr-Stahl verbundenen Trennplatten 7Defect-free welds when connecting metal blades 3 made of 13 Cr steel-connected separating plates 7

Werkstücke aus unterschiedlichen Werkstoffen durch aus einem dem Werkstoff eines inneren Ringes 1 undWorkpieces made of different materials by one of the material of an inner ring 1 and

Elektronenstrahlschweißen erzeugt werden können. eines äußeren Ringes 2 ähnlichen oder gleichenElectron beam welding can be generated. an outer ring 2 similar or the same

Das Verfahren besteht im Einfügen eines der metalli- Werkstoff, die aus einem 1 Cr-0,5 Mo-Stahl oderThe process consists in inserting one of the metalli- material, which consists of a 1 Cr-0.5 Mo steel or

sehen Werkstücke in Öffnungen, die in einer Metall- einem 2,25 Cr-I Mo-Stahl gefertigt sind. Jede Trennplatte aus dem gleichen Werkstoff wie dem des anderen 60 platte 7, die durch Kaltverformung oder Warmver-see workpieces in openings that are made in a metal 2.25 Cr-I Mo steel. Any partition plate made of the same material as that of the other 60 plate 7, which is formed by cold forming or hot forming

metallischen Werkstücks gebildet sind, Verschweißen formung zu einer Ringform geformt ist, hat eineMetallic workpiece are formed, welding formation is formed into a ring shape, has a

des einen metallischen Werkstücks mit der Metall- Dicke von 16 bis 30 mm und weist im Querschnitt dieof a metallic workpiece with a metal thickness of 16 to 30 mm and has the cross-section

platte durch Aufbringen eines Schweißmetalls, Vor- Form des Buchstabens U auf. Eine Mehrzahl vonplate by applying a weld metal, pre-shape of the letter U on. A plurality of

sehen einer Schweißmetallauflage aus einem im wesent- öffnungen 11, die untereinander einen geeigneten liehen dem des anderen metallischen Werkstücks 65 Abstand aufweisen, sind durch Elektrofunkenbear-see a welding metal layer consisting of essentially openings 11, which are mutually suitable borrowed that of the other metallic workpiece 65 have a distance, are by electrical spark machining

gleichen Werkstoff, jedoch mit geringerem Sauerstoff- bettung oder elektrolytische Bearbeitung im Bodensame material, but with less oxygen or electrolytic processing in the soil

gehalt als dem des ersten Schweißmetalls durch jeder Trennplatte 7 des U-Querschnitts ausgebildet.content than that of the first weld metal formed by each partition plate 7 of the U-cross section.

Aiiftmcschweißen auf dem ersten Schweißmetall, Jede der öffnungen 11 nimmt etwa 5 oder 6 mm einesAiiftmcschweiß on the first weld metal, each of the openings 11 takes about 5 or 6 mm one

äußeren Ring 2 über Trennplatten 7 verbunden, jeweils aus einem dem Werkstoff des inneren Ringes und des äußeren Ringes 2 ähnlichen oder gleichen Werkstoff bestehen, bei dem es sich um niedriglegierten Stahl oder Kohlenstoffstahl handeln kann. F i g. 2 zeigt den aus miteinander verschweißten Teilen bestehenden Aufbau eines Turbinenleitapparats, der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt. Im einzelnen bestehen die durch Auftragschweißen mit den entgegengesetzten Endteilen jeder Düsenschaufel 3 aus 13 Cr-Stahl verbundenen Trennplatten aus einem dem Werkstoff eines inneren Ringes eines äußeren Ringes 2 ähnlichen oder gleichenouter ring 2 connected via separating plates 7, each made of one of the material of the inner ring and the outer ring 2 are made of similar or identical material, which may be low-alloy steel or carbon steel. F i g. 2 shows the structure of a turbine nozzle, which consists of parts welded together, which represents an embodiment of the invention. In detail, they consist of build-up welding partition plates connected to the opposite end portions of each nozzle blade 3 made of 13 Cr steel made of a material of an inner ring of an outer ring 2 similar or the same

h dh d

Endteils jeder Düsenschaufel 3 auf. Dann wird ein Verdecktlichtbogenschweißen unter Verwendung einer Schweißelektrode aus dem gleichen Werkstoff wie dem des inneren und des äußeren Ringes 1 bzw. 2 oder einem 1 Cr-0,5 Mo-Stahl oder einem 2,25 Cr-1 Mo-Stahl durchgeführt, um nach und nach die öffnungen 11 jeder Trennplatte 7 mit einem Auftragschweißmetall 8 so weit auszufüllen, daß jede Düsenschaufel 3 mit Sicherheit mit den zwei Trcnnplatten 7 verbunden ist. Das Auftragmetall 8, das werkstoffmäßig dem inneren Ring 1 und dem äußeren Ring 2 gleich oder ähnlich ist, dient zum vorläufigen Befestigen der zwei Trennplatten 7 an jeder Düsenschaufel 3. So ist in diesem Stadium der U-förmige Teil jeder Trennplatte 7, der die öffnungen 11 enthält, nicht vollständig gefüllt, sondern eine Fuge mit einer Tiefe von 5 oder 6 mm bleibt noch ungefüllt.End part of each nozzle blade 3 on. Concealed arc welding is then performed using a Welding electrode made of the same material as that of the inner and outer rings 1 and 2, respectively or a 1 Cr-0.5 Mo steel or a 2.25 Cr-1 Mo steel carried out gradually to the openings 11 of each partition plate 7 with an overlay welding metal 8 to be filled in so far that each nozzle vane 3 is definitely with the two door plates 7 connected is. The application metal 8, the material is the same or similar to the inner ring 1 and the outer ring 2, serves for provisional fastening of the two partition plates 7 on each nozzle vane 3. So at this stage the U-shaped part is each Separating plate 7, which contains the openings 11, is not completely filled, but rather a joint with a depth 5 or 6 mm remains unfilled.

Unverzüglich nach dem Verdecktlichtbogenschweißen oder auch nach Durchführung einer Anlaßbehandlung als Zwischenschritt wird ein Inertgas-Wolfram-Lichtbogenschweißen oder Inertgas-Metall-Lichtbogenschweißen in einer mit Argongas einer Reinheit von über 99,9% gefüllten Kammer oder in einer Inertgasatmosphäre hoher Reinheit durchgeführt, um die 5 oder 6 mm tiefe Fuge mit einem Auftragschweißmetall 9 voll auszufüllen, das aus ähnlichem oder gleichem Werkstoff wie dem des inneren Ringes 1 und des äußeren Ringes 2 besteht und einen Sauerstoffgehalt unter 100 ppm aufweist. Durch diese Maßnahme werden die Trennplatten 7 sehr fest mit jeder Düsenschaufel 3 in vollkommener Weise verbunden.Immediately after concealed arc welding or after a tempering treatment has been carried out An inert gas-tungsten arc welding or inert gas-metal arc welding is used as an intermediate step carried out in a chamber filled with argon gas with a purity of more than 99.9% or in an inert gas atmosphere of high purity, in order to completely fill the 5 or 6 mm deep joint with an overlay welding metal 9, the similar or the same material as that of the inner ring 1 and the outer ring 2 is made and has an oxygen content below 100 ppm. As a result of this measure, the partition plates 7 very firmly connected to each nozzle vane 3 in a perfect manner.

Es ist erforderlich, daß das Auftragschweißmetall 9 einen derart niedrigeren Sauerstoffgehalt im Metall als das Auftragschweißmetall 8 aufweist, daß das Metall 9 einen ähnlichen oder gleichen Sauerstoffgehalt wie allgemein zur Herstellung des inneren Ringes 1 und des äußeren Ringes 2 verwendete Stahlwerkstoffe hat. So versteht man, daß es dem Zweck der Verringerung des Saucrstoffgehalts des Auftragschweißmetalls 9 unter 100 ppm oder auf ein Niveau üblicher Stahlwerkstoffe dient, wenn das Auftragschweißen in diesem Fall in einer Intertgasatmosphärc hoher Reinheit durchgeführt wird.It is necessary that the hardfacing metal 9 have such a lower oxygen content in the metal than the hardfacing metal 8 has that the metal 9 has a similar or equal oxygen content as generally used to manufacture the inner ring 1 and the outer ring 2 Has steel materials. So it is understood that the purpose of reducing the oxygen content of the Overlay weld metal 9 is used below 100 ppm or to a level of conventional steel materials, if that In this case, build-up welding is carried out in an inert gas atmosphere of high purity.

Dann werden die Außenflächen jeder Trennplatte 7 und jedes Auftragschweißmetalls 9 maschinell bearbeitet, wobei sicherzustellen ist, daß das Auftragschweißmetall dann noch eine Dicke über 3 mm aufweist, um auf diese Weise Dichtungsflächen 10a zu bilden, die mit dem inneren Ring 1 bzw. dem äußeren Ring 2 durch Elektronenstrahlschweißen zu verschweißen sind. Dichtungsflächen IQb werden am inneren Ring 1 und am äußeren Ring 2 gebildet, dieThen the outer surfaces of each partition plate 7 and each hardfacing metal 9 are machined, making sure that the hardfacing metal still has a thickness of more than 3 mm, in order in this way to form sealing surfaces 10a, which with the inner ring 1 and the outer ring, respectively 2 are to be welded by electron beam welding. Sealing surfaces IQb are formed on the inner ring 1 and on the outer ring 2, the

ίο Dichtungsflächen 10n werden in fluchtende Anlage mit den Dichtungsflächen lOfe gebracht, und man erzeugt Schweißzonen 6 durch Elektronenstrahlschweißen. Durch diese Anordnung und Maßnahmen lassen sich die Trennplatten 7 fest mit dem inneren Ring 1 und dem äußeren Ring 2 verbinden. Der Grund, weshalb jedes Auftragschweißmetall 9 eine Dicke von über 3 mm aufweist, ist der, daß jede Elektronenstrahlschweißzone 6 im Schweißbereich des Auftragschweißmetalls 9 gebildet werden soll und die Dicke des ίο Sealing surfaces 10n are in alignment brought with the sealing surfaces lOfe, and welding zones 6 are produced by electron beam welding. With this arrangement and measures, the separating plates 7 can be firmly attached to the inner ring 1 and the outer ring 2 connect. The reason why each cladding metal 9 has a thickness of has over 3 mm, is that each electron beam welding zone 6 is to be formed in the welding area of the cladding metal 9 and the thickness of the

ao durch das Elektronenstrahlschweißen geschmolzenen Metalls allgemein etwa 2 mm zu jeder Seite beträgt. Es wurden Versuche zum Elektronenstrahlschweißen am Auftragschweißmetall 9 durchgeführt, um festzustellen, ob Schweißfehler in den Schweißzonen 6ao by electron beam welding of molten metal is generally about 2 mm on each side. Tests were carried out on electron beam welding on hardfacing metal 9 in order to determine whether welding defects in the welding zones 6

as auftreten, wobei sowohl 1 Cr-0,5 Mo-Stähle als auch 2,25 Cr-I Mo-Stähle als Werkstoffe für das AuftragschWeißmetall 9 verwendet wurden und man die chemische Zusammensetzung und den Sauerstoffgehalt des Auftragschweißmetalls 9 variierte. Die Ergebnisse, die bei diesen Versuchen erhalten wurden, sind in den Tabellen 1 und 2 zusammengestellt. In den Tabellen 1 und 2 sind die Zustände der mittels Elektronenstrahlschweißens an einem Stahlwerkstoff aus dem gleichen Werkstoff wie dem des Auftragschweißmetalls 9 als Basismetall erzeugten Schweißstellen angegeben. In der Spalte »Basismetall« dieser Tabellen bezieht sich »Auftrag //« auf ein durch Schweißen per Hand vorgesehenes Auftragschweißmetall, »Auftrag S« auf ein durch Verdecktlichtbogenschweißen angebrachtesas occur, with both 1 Cr-0.5 Mo steels and 2.25 Cr-I Mo steels as materials for the build-up weld metal 9 were used and one the chemical composition and the oxygen content of the overlay weld metal 9 varied. The results obtained in these experiments are in Tables 1 and 2 compiled. Tables 1 and 2 show the states of electron beam welding on a steel material made of the same material as that of the hardfacing metal 9 as Base metal produced welds specified. In the "Base Metal" column of these tables, "Order //" on a build-up weld metal provided by manual welding, "Order S" on one attached by concealed arc welding

Auftragschweißmetall und »Auftrag T* auf ein durch Inertgas-Wolfram-Lichtbogenschweißen vorgesehenes Auftragschweißmetall. »Auftrag S,«, »Auftrag S₁* und »Auftrag S3« bedeuten verschiedene Kombinationcr eines Schweißdrahtes und eines Flußmittels.Overlay weld metal and »Overlay T * on an overlay weld metal provided by inert gas tungsten arc welding. »Order S,""order S ₁ * and" order S3 "mean different Kombinationcr a welding wire and a flux.

Tabelle 1Table 1 Dnsismc-tnllDnsismc-tnll Chemische
CChemical
C. Bestandteile
Si MnComponents
Si Mn 0,680.68 und SiuicrslofTgcliatt
S 1'and SiuicrslofTgcliatt
S 1 ' 0.0150.015 CrCr MoMon O,(ppm)O, (ppm) Zuständeconditions
der Elcktronen-the electronic
slrahlschwciß-beam sweat-
slcllciislcllcii
Risse PorenCracks pores OO SdihlnriSdihlnri Stahlplattesteel plate 0,120.12 0,220.22 0,720.72 0,0180.018 0,0080.008 0,990.99 0,500.50 4848 OO ΔΔ I CrI Cr Auftrag //Order // 0,0370.037 0,860.86 0.400.40 0,0170.017 0,0110.011 1.261.26 0,550.55 504504 ΔΔ ΔΔ I
0 *i Mo- I.
0 * i Mo- Auftrag S₁ Order S ₁ 0,0470.047 0,210.21 0.720.72 0.0080.008 0,0110.011 1,371.37 0,290.29 280280 ΔΔ XX Lcgicrunps-Lcgicrunps- Auftrug S₁₁ Order S ₁₁ O.OdKO.OdK 0,400.40 0,760.76 0.0030.003 0,0170.017 1,211.21 0.290.29 814814 XX slahlslahl Auftrag S₃ Order S ₃ 0,0490.049 0,450.45 1,121.12 0,0070.007 0,0080.008 1,201.20 0.560.56 820820 ΔΔ OO Auftrug T Ordered T 0.04(i0.04 (i 0,420.42 0.0080.008 1.201.20 0,540.54 9898 OO

/iisland der Schweißstellen
O: iitisiiiv.cicliMct Λ: ziemlich μιιΐ/ iisland of the welds
O: iitisiiiv.cicliMct Λ: pretty μιιΐ

: Auftreten von Sehwci!.!fehlern: Occurrence of Sehwci!.! Errors

77th BasismetallBase metal \\ 2525th 05 305 3 1414th SiSi MnMn SS. I'I ' CrCr MoMon 88th O₂(ppm)O ₂ (ppm) ZuständiConditions PorenPores 0,240.24 0,520.52 0,0080.008 0,0270.027 2,482.48 1,011.01 4141 C)C) Tabelle 2Table 2 ΛΛ 0,660.66 0,660.66 0,0150.015 —- 2,312.31 —- 434434 StahlartSteel type UU Chemische Bestandteile und SauerstoffgehaltChemical components and oxygen content 0,240.24 0,450.45 0,0100.010 —- 2,402.40 —- 265265 ΔΔ 0,340.34 0,840.84 0,0040.004 0,0220.022 2,262.26 1,021.02 310310 ΔΔ Stahlplattesteel plate 0,230.23 0,450.45 0,0150.015 0,0100.010 2,352.35 1.111.11 455455 der Elcktroncn-the Elcktroncn- Auftrag H Order H 0,460.46 1,081.08 0,0070.007 0,0080.008 2,322.32 1,061.06 9292 slrahlschwcißbeam sweat OO Auftrag S₁ Order S ₁ CC. stellenput 2V₄ Cr2V ₄ Cr Auftrag S₂ Order S ₂ 0,130.13 RisseCracks I
1 Mo- I.
1 month Auftrag S₃ Order S ₃ 0,050.05 OO LegierungsAlloy Auftrag T Order T 0,080.08 stahlsteel 0,0680.068 >> 0,0590.059 >> 0,0470.047 ΔΔ OO

Zustand der Schweißstellen Q: ausgezeichnet Δ: ziemlich gut x: Auftreten von SchweißfehlernCondition of welds Q: excellent Δ: fairly good x: occurrence of weld defects

Die in den Tabellen 1 und 2 aufgeführten Versuchsergebnisse zeigen, daß sich fehlerfreie Schweißstellen erzeugen lassen, wenn das Basismetall, an dem das Elektronenstrahlschweißen vorgenommen wird, eine Stahlplatte lLi. Man sieht jedoch, daß die Ergebnisse, die man durch Elektronenstrahlschweißen an dem durch Schweißen per Hand oder Verdecktlichtbogenschweißen aufgebrachten Auftragschweißmetall erzielte, schlecht sind, wobei die Schweißfehlcr besonders ausgeprägt sind, wenn 2,25 Cr-I Mo-Legierungsstähle verwendet werden. Unter Berücksichtigung der erhaltenen Ergebnisse sieht man, daß es, um das Auftreten von Gasporen zu vermeiden, die eine Art von Schweißfehlern darstellen, wirksam ist, ein Auftragschweißmetall geringen Kohlenstoffgehalts und geringen Sauerstoffgehalts zu verwenden, um die Bildung von Gas aufgrund der CO-Reaktion zu unterbinden. Bezüglich einer anderen Art von Schwcißfchlern. nämlich Rissen, sieht man, daß das Auftragschweißmctall eher dazu neigt, Risse zu entwickeln, als die Stahlplatte, obwohl das AuftragschWeißmetall in seiner chemischen Zusammensetzung der Stahlplatte gleich bzw. ähnlich ist oder der Kohlenstoffgehalt und der Schwefelgehalt ties crsteren niedriger als die der letzteren sind. Es wurde angenommen, daß diese Erscheinung auf die Unterschiede im SauerstofTgehaiiThe test results listed in Tables 1 and 2 show that there are flawless welds can be generated if the base metal on which the electron beam welding is performed has a Steel plate lLi. It can be seen, however, that the results which can be achieved by electron beam welding to that by welding by hand or concealed arc welding applied overlay weld metal achieved, are poor, with the welding defects particularly are pronounced when using 2.25 Cr-I Mo alloy steels. Taking into account the received Results can be seen that it is in order to avoid the occurrence of gas pores, which is a kind of Weld defects represent, is effective, a low-carbon and low-carbon build-up weld metal To use oxygen content to prevent the formation of gas due to the CO reaction. About a different kind of fuss. namely cracks, you can see that the build-up welding metal is more prone to cracking than the steel plate, even though the build-up weld metal is in its chemical composition of the steel plate is the same or similar or the carbon content and the sulfur content is lower than that of the the latter are. It was believed that this phenomenon was due to differences in oxygen content

ϊ₅ der Stahlplatte und des Auftragschweißmetalls zurückzuführen ist. Daher wurde ein Versuch durchgeführt, ein Auftragschweißmetall zu erzeugen, dessen Sauerstoffgehalt unter 100 ppm wie der der Stahlplatte ist indem man das Auftragschweißmetall durch Inertgas-Wolfram-Lichtbogenschweißen in einer Inertgasatmo-Sphäre aufbrachte, und das Elektronenstrahlschweißer nun an diesem Auftragschweißmetall vornahm. Dabe wurde gefunden, daß das erwähnte Verfahren de; Elektronenstrahlschweißens dann geeignet ist, Schweißstellen zu erzeugen, die frei von Schweißfehlern insbesondere Rissen und Gasporen sind. _{ϊ 5 is due to} the steel plate and hardfacing metal. Therefore, an attempt was made to produce an overlay weld metal whose oxygen content is below 100 ppm as that of the steel plate by applying the overlay weld metal by inert gas-tungsten arc welding in an inert gas atmosphere, and the electron beam welder then carried out this overlay weld metal. It was found that the aforementioned method de; Electron beam welding is then suitable for producing welds that are free from welding defects, in particular cracks and gas pores.

Es wurde so als Ergebnis der Versuche bestätigt daß es, wenn das Auftragschweißmetall, an dem da; Elektronenstrahlschweißen durchgeführt wird, einci Sauerstoffgehalt unter 100 ppm wie gewöhn lieh« Stahlwerkstoffe hat, möglich ist, das Auftreten voi Fehlern in den durch das Elcktroncnstrahlschweißci erzeugten Schweißstellen zu verhindern. Auch laß sich das Biegen oder Abwandern der Schweißraupe das andernfalls beim Elektronenstrahlschweißen auf tritt, verhindern, wenn die beiden durch das Elck troncnstrahlschweißen verbundenen Metalle sehr ahn lieh bzw. aus dem gleichen Werkstoff sind.It was so confirmed as a result of the experiments that when the hardfacing metal on which there; Electron beam welding is performed einci oxygen content below 100 ppm, such as Get used borrowed "steel materials, it is possible to prevent the occurrence voi errors in the signals generated by the Elcktroncnstrahlschweißci welds. The bending or wandering of the weld bead, which would otherwise occur during electron beam welding, can also be prevented if the two metals connected by electron beam welding are very similar or are made of the same material.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Process for electron beam welding of metallic workpieces from different Materials z. B. of nozzle blades of a turbine nozzle, in which one end of the a metallic workpiece in one in one of a substantially same material as The opening formed in the metal plate of the other workpiece inserts this opening the metal plate is welded to close the opening, the opening to be firmly connected the one metallic workpiece to the metal plate by build-up welding with: a weld metal fully fills, which is essentially the material of the other metallic workpiece is the same, the outer surface of the weld metal is machined to form a sealing surface and this sealing surface with a sealing surface formed on the other metallic workpiece welded by means of the electron beam, characterized in that that the welding of the opening (11) of the metal plate (7) by surfacing with a first weld metal (8) and to completely fill the opening (11) by build-up welding on the first weld metal (8) a second weld metal (9) welded, the one on im substantially the same level as that of the other metallic workpiece (1, 2) decreased Has oxygen content.

2. The method according to claim 1, characterized in that the metal plate (7; in cross section Has a U-shape and the openings (11) are formed in the bottom of the U-shaped metal plate.

3. The method according to claim 2, characterized in that the second weld metal (9) through Deposition welding is applied in an inert gas atmosphere.

4. The method according to claim 2, characterized in that the second welding metal (9) one Has oxygen content below 100 ppm when cladding is performed.

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