DE2551895A1

DE2551895A1 - Verfahren zum aufschweissen von metall auf turbinenteile

Info

Publication number: DE2551895A1
Application number: DE19752551895
Authority: DE
Inventors: Rene Perrin
Original assignee: Cegelec SA
Current assignee: Cegelec SA
Priority date: 1974-11-25
Filing date: 1975-11-19
Publication date: 1976-05-26
Also published as: CH605006A5; BE835700A; NL7513710A; FR2292107B1; IT1049765B; FR2292107A1

Description

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19. Nov. 1975

Dipl.-Ing. Jörgen WEINMILLER PATENT ASSESSOFl

SOSPl GmbH

8OOO München 8O
Zeppeünstr. 63

SOCIETE GENERALE DE CONSTRUCTIONS ELECTRIQUES ET MECANIQUES ALSTHOM 38, avenue Kleber, 75784 PARIS CEDEX 16 Prankreich

VERFAHREN ZUM AUFSCHWEIS SEN VON METALL AUF TURBINENTEILE

Die Erfindung betrifft das Aufschweißen von korrosions— und abriebfestem Stahl auf bestimmte Teile, wie beispielsweise auf Dichtungsauflageflächen von Turbinenkörpern und Stützflächen von Leiträdern auf Turbinen, insbesondere zu Leichtwasserreaktoren gehörende Dampfturbinen, vor allem in der Hochdruckstufe derartiger Turbinen.

Es ist bekannt, zur Vermeidung des Abriebs durch den Dampfstrom auf derartigen Teilen diese Teile durch eine elektrisch aufgeschweißte Metallschicht zu schützen; jedoch ist diese Aufbringung auf das Grundmetall, aus dem die zu beschichtenden Teile bestehen, schwierig, und die zur Zeit bekannten Verfahren haben keine sehr zufriedenstellenden Ergebnisse gebracht.

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Es ist deshalb ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem eine Beschichtung erreicht werden kann, die gut auf dem Grundmetall haftet, ohne Bereiche mit großer Härte auszubilden, durch die die Bearbeitung der Teile erschwert wird und Rißbildungen hervorgerufen werden können.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß erreicht durch ein Verfahren zum Aufschweißen einer Schutzschicht auf ein zu einer Turbine gehörendes Stahlteil, dadurch gekennzeichnet, daß während der gesamten Schweißdauer das zu beschichtende Teil warm gehalten wird, daß vor dem Aufschweißen der eigentlichen Schutzschicht eine Pufferschicht aus einem Material aufgebracht wird, das austenitischer ist als das Material der Schutzschicht, und daß das beschichtete Teil nach der Beschichtung ohne Zwischenabkühlung einer Wärmebehandlung unterzogen wird.

Zum Schutz gegen Abrieb und Korrosion kann das Material der Schutzschicht ein Stahl mit einem Chromgehalt von mehr als 10% und das Material der Pufferschicht ein Stahl mit ebenfalls mehr als 10% Chromgehalt, jedoch zusätzlich stärkerem Nickelgehalt als ihn der Beschichtungsstahl aufweist,sein.

Vorzugsweise wird das zu beschichtende Teil auf eine Temperatur von 200 bis 25O°C während des Aufbringens der Pufferschicht erwärmt, wobei diese Temperatur von der Art des das Grundmaterial bildenden Stahls abhängt, und auf 150 bis 200°C während des Aufbringens der eigentlichen Schutzschicht.

Die abschließende Wärmebeandlung, die eine metallurgische Rolle spielt und mit deren Hilfe die Spannungen in den beschichteten Bereichen aufgehoben werden, umfaßt mindestens einen Anstieg

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auf eine Temperatur zwischen 600 und 63O°C mit nachfolgender langsamer Abkühlung; vorzugsweise folgt dann eine zweite Erwärmung auf eine etwas niedrigere Temperatur, die jedoch ebenfalls zwischen 600 und 630 C liegt. Die Wärmebehandlungstemperaturen liegen stets unter der Temperatur der letzten auf das Grundmetall des Grundmaterials einwirkenden Temperatur.

Falls der Stahl des neu zu beschichtenden Teils 0,20% oder mehr Kohlenstoff enthält, ist es vorzuziehen, vor dem Aufbringen der oben erwähnten Pufferschicht eine Schicht aus Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,20% und vorteilhafterweise von weniger als 0,10% aufzubringen.

Die Bearbeitungsvorgänge werden erheblich erleichtert, wenn die Zusammensetzung des Beschichtungsstahls und die Wärmebehandlungsvorgänge so gewählt werden, daß eine Beschichtung erreicht wird, deren Vickers-Härte kleiner oder gleich 300 HV ist. Örtlich ist jedoch eine Härte bis 320 HV zulässig.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel für eine Beschichtung eines Turbinenteils beschrieben, das in der beiliegenden Figur im Schnitt dargestellt wird; die Figur zeigt die aufeinanderfolgenden Schichten, mit denen eine Beschichtung mit einem harten, abriebfesten und korrosionssicheren Material erreicht wird.

In dieser Figur ist ein Werkstück 1 gezeigt, das eine Vertiefung 2 aufweist, die. mit einer Beschichtung versehen werden soll. Dieses Werkstück 1 besteht aus einem Stahl mit mehr als 0,20% Kohlenstoffgehalt. Nach einem Vorwärmen im Ofen bei 200 bis 25O°C wird eine erste Beschichtung 3 mit einem Stahl mit geringem Kohlenstoffgehalt vorgenommen; dann wird eine Pufferschicht

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4 mit einer Stärke von etwa 4 mm mit Hilfe einer Elektrode mit weniger als 0,05% Kohlenstoff und 0,20% Silizium, 1 bis 1,5% Mangan, 15 bis 16% Chrom, 7 bis 7,5% Nickel und 1% Molybdän aufgeschweißt und anschließend bei einer Erhitzung auf 150 bis 200°C eine Schutzschicht 5 mit Hilfe einer Stahlelektrode mit weniger als 0,05% Kohlenstoff- und 0,20% Silizium, 1 bis 1,5% Mangan-, 15 bis 16% Chrom-, 5% Nickel- und 1% Molybdängehalt aufgebracht. Die Pufferschicht verringert den Martensit-Anteil während der Verschmelzung des Schutzschichtstahls mit dem Grundmetall, ermöglicht eine bessere Anpassung der Schutzbeschichtung an das unterliegende Metall und wirkt aufgrund ihres hohen Ausdehnungskoeffizienten einer Vergrößerung der Härte im durch den Schweißvorgang betroffenen Gebiet entgegen.

Nach der Beschichtung des Werkstücks wird dieses mit Hilfe zweier Wärmebehandlungen in den neubeschichteten Bereichen entspannt; die erste dieser Wärmebehandlungen wird im Ofen bei einer Temperatur von 630 C während längerer Zeit mit nachfolgender langsamer Abkühlung im Ofen vorgenommen, während die zweite Wärmebehandlung bei 62O°C durchgeführt wird.

Nach der zweiten Wärmebehandlung wird geprüft, ob die Vickers-Härte 3OO HV überstei gt. Anschließend wird die Beschichtung mechanisch bearbeitet und auf die endgültigen Abmessungen gebracht, ohne daß es dabei zu starken Vibrationen kommt. Die erreichte Oberflächenqualität ist erfindungsgemäß gut und läßt keine Unebenheiten des Grundmaterials erkennen. Die Abriebfestigkeitsversuche bringen ausgezeichnete Ergebnisse.

Patentansprüche

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1 - Verfahren zum Aufschweißen einer Schutzschicht auf ein

zu einer Turbine gehörendes Stahlteil, dadurch gekennzeichnet, daß während der gesamten Schweißdauer das zu beschichtende Teil warm gehalten wird, daß vor dem Aufschweißen der eigentlichen Schutzschicht eine Pufferschicht aus einem Material aufgebracht wird, das austenitischer ist als das Material der Schutzschicht, und daß das beschichtete Teil nach der Beschichtimg ohne Zwischenabkühlung einer Wärmebehandlung unterzogen wird.

2 - Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Schutzschicht ein Stahl mit einem Chromgehalt von mehr als 10% und das Material der Pufferschicht ein Stahl mit ebenfalls mehr als 10% Chromgehalt, jedoch zusätzlich stärkerem Nickelgehalt,als ihn der Beschichtungsstahl aufweist, ist.

3 - Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zu beschichtende Stahlteil auf eine Temperatur von 200 bis 25O°C während des Aufbringens der Pu ff er schicht und auf 150 bis 200 C während des Aufb.:ingens der Schutzschicht erwärmt wird.

4 - Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlungsverfahren mindestens eine Erwärmung nach dem Aufbringen der Schutzschicht auf eine Temperatur von 6OO bis 630 C mit nachfolgendem langsamen Abkühlen umfassen.

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5 - Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Warmebehandlungsverfahren eine zweite Erwärmung auf eine Temperatur von 600 bis 630 C umfassen, wobei die Endtemperatur jedoch unter der der ersten Erwärmung bleibt.

6 - Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, das auf ein zu beschichtendes Stahlstück angewandt wird, dessen Stahl mehr als O,2O% Kohlenstoff enthält, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufbringen der Pufferschicht eine Stahlschicht aufgebracht wird, deren Kohlenstoffgehalt unter 0,20% liegt.

7 - Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung der Beschichtungsmaterialien und die Wärmebehandlungsverfahren so gewählt werden, daß eine Beschichtung erreicht wird, deren Vickers-Härte kleiner oder gleich 300 HV ist.

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