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Die Erfindung betrifft eine Verbindungsstelle für eine Wand nach
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dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu deren Herstellung
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
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Insbesondere für die Ausführung chemischer Verfahren sind Ausrüstungsgegenstände
bekannt, bei denen eine Oberflächenschicht aus einem Spezialmetall bzw. eher Speziallegierung,
z.B. mit hoher Korrosionsresistenz, zusammen mit einer Grundlage aus einem gewöhnlichen
Metall verwendet wird, an die sie metallurgisch gebunden ist. Die Verwendung solcher
Verkleidungen aus Spezialmetall bzw. -legierung auf einer gewöhnlicheren Metallgrundlage
ist also bekannt. Die Verfahren zur Ilerstellung derartiger Ausrüstungsgegenstände
sind jedoch mit Problemen behaftet, insbesondere an den Verbindungsstellen, wenn
das Verkleidungsmaterial nicht allgemein metallurgisch mit dem Grundmaterial kompatibel
ist. Zur Definition des Ausdrucks "nicht allgemein metallurgisch kompatibel" sei
der Fall einer Tantalverkleidung auf einer Grundschicht aus Schmiedeeisen betrachtet.
Die Schmelzpunkte dieser Stoffe unterscheiden sich erheblich. Tantal schmilzt bei
ca. 3ooo0C; Schmiedeeisen schmilzt bei ca. l5oo0C. Schmiedeeisen hat einen thermischen
Expansionskoeffizienten, der ca. doppelt so groß wie derjenige von Tantal ist. Tantal
und Eisen bilden keine duktilen Legierungen (das Tanta1-Eisen-Phasendiagramm enthält
die intermetallische Verbindung TaFe2 und Eutektika - vgl. Fig. 11, S. 461 des Buches
wCol~umbtum and Tantalum", F.T. Sisco und E. Epremian, John Wiley and Sons, Inc.,
1963).
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Aufgrund dieser metallurgischen Inkompatibilität wird im US Patent
3 443 306 eine Kupferschicht benutzt, die ca. o,l5 cm dick ist und zwischen der
Tantalschicht und der Eisengrundlage liegt. Bei diesem patentierten Schweißverfahren
ist die Dicke der Kupferschicht kritisch. Die Technik läßt sich nur für eine besondere,
dreifach plattierte Konstruktion verwenden, bei der die Kupferzwischenschicht einstückig
sowohl mit dem Eisensubstrat als auch mit der äuseren Tantalschicht verbunden ist.
Die sich ergebende Schweißverbindung enthält einen nach außen vorspringenden Streifen
aus Tantal, der durch Randschweißungen an der darunterliegenden Tantalplattierung
angebracht ist. Die Randschweißungen an den Rändern des vorspringenden Streifens
können nicht in sinnvoller Weise mit Röntgenstrahlen auf Qualität kontrolliert werden.
Daher werden Seifentests, Heliumlecktests mit Massenspektrometern oder Farbtests
zur Überprüfung der Schweißqualität verwendet.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbindungsstele der
eingangs genannten Art, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen, das
variabler und einfacher als das bekannte Verfahren ist.
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Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 bzw. Anspruch 9 beschriebene
Erfindung gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen sind in den übrigen Ansprüchen beschrieben.
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Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren kann bei einer außerordentlich
großen Zahl verschiedener Metallkombinationen verwendet
werden.
Solche Kombinationen sind z.B. Tantal, Columbium, Vanadium, Titan, Zirkon, Hafnium
oder deren Legierungen als Verkleidung auf Schmiedeeisen-Substraten; Tantal oder
Columbium-Verkleidungen auf Kupferlegierungen; Tantal plus Kupferschicht auf Schmiedeeisen-Grundlage;
Tantalschichten auf Nickel oder Nickellegierungen oder auf Kobaltlegierungen. Die
Verkleidung aus dem Spezialmetall bzw.
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der Speziallegierung kann z.B. durch Explosionsplattieren, durch Aufrollen
auf die Grundlage, durch Löten, u.a. mit Silberlot, aufgebracht werden. Es kann
auch genügen, daß die Verkleidung nur in enger Berührung als ungebundene, lose oder
gegen thermische Expansion kompensierte Verkleidung vorliegt Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
Fig. 1 bis 5 die aufeinanderfolgenden Schritte bei der Herstellung der Wand nach
einer Ausführungsform der Erfindung; Fig. 6 ein bekanntes Verfahren; Fig. 7 bis
12 die Schrittfolge bei der Herstellung der Wand nach einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung; Fig. 13 die Verwendung von Wellungen, die in dem Spezial-Verkleidungsmaterial
als zusätzliche Verbesserung für alle Ausführungsformen der Erfindung ausgebildet
sein können; Fig. 14 die typische Kontur der Wellungen im Verkleidungsmaterial.
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Die Figuren und die nachfolgenden Beispiele betreffen Ausführungsformen,
bei denen als Verkleidungsmaterial Tantal und als Rückmaterial Schmiedeeisen oder
eine andere, auf Eisen basierende Legierung benutzt wird. Mit Tantal ausgekleidete
Ausrüstungsgegenstände werden in großer Zahl in chemischen Verfahren benutzt. Die
Tantalverkleidung dient hier dem Korrosionsschutz in korrosiver Umgebung. Wegen
der hohen Kosten von Tantal werden dünne Verkleidungen dieses Spezialmaterials verwendet,
welche den Korrosionsschutz liefern; ein preiswertes Grundmaterial, im allgemeinen
Schmiedeeisen, wird als Grundlage und Hauptbauteil des Ausrüstungsgegenstandes verwendet.
Derartige Ausrüstungsgegenstände sind z.B.
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Bajonett -Hezer, Wärmetauscher, Kondensatoren, Türme, Säulen u.a.
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Behälter, Röhren, Fittings und Ventile.
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Bei den speziell beschriebenen Auführungsbeispielen ist die Verkleidung
aus Tantal oder einer Tantallegierung, z.B. dem von der Firma Fansteel hergestellten
Fansteel 63", welches 2,5 Gew.-% Wolfram, o,l5 Gew.-% Columbium und im ibrigen im
wesentlichen Tantal enthält (vgl. US patent 3 592 639). Fansteel 63" hat eine um
ca. So % höhere Enddehnungsfestigkeit und eine ca. zweimal höhere Streckgrenze als
unlegiertes Tantal bei einer Temperatur von ca. 200°C. Dies ist die typische Verfahrenstemperatur
bei bestimmten chemischen Anwendungen. Diese Legierung zeigt im allgemeinen in vielen
Umgebungen mindestens eine gleichwertige Korrosionsresistenz wie pures Tantal.
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Selbstverständlich braucht das verwendete Verkleidungsmaterial
nicht
Tantal oder Fansteel 63 zu sein. Ebenso gut läßt sich jedes duktile, bearbeitbare
und schweißbare, schwer schmelzbare Metall-bzw. Metallegierung, auch andere Tantallegierungen,
Columbium und Columbiumlegierungen, Vanadium und Vanadiumlegierungen verwenden.
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Ebenso die reaktiven Metalle Titan, Zirkon und Hafnium sowie Legierungen
mit diesen reaktiven Metallgrundlagen.
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Auch was das Grundmaterial angeht, das in den Ausführungsbeispielen
als Schmiedeeisen beschrieben ist, lassen sich andere Metalle verwenden, z.B. andere
Stähle, einschließlich Edelstahl, auf Kupfer, Nickel, Kobalt basierende Materialien.
Es kann sich auch um ein schwer schmelzbares Metall oder ein reaktives Metall oder
auch deren Legierungen handeln, soweit sie sich von derjenigen des Verkleidungsmaterials
unterscheiden.
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Beispiel 1 Fig. 1 zeigt ein Teil A mit einer Verkleidungsschicht 51
aus Fansteel "63", die ca. o,o75 cm dick ist. Diese Schicht wurde explosiv auf eine
zwischenliegende Kupferschicht 52 aufplattiert, die ungefähr 0,15 cm dick ist. Diese
wiederum wurde explosiv auf das Schmiedeeisen-Grundmaterial 53 aufplattiert. Das
Eisen-Grundmaterial besitzt üblicherweise eine Dicke zwischen o,63 und 2,54 cm.
In einf gen Fällen können auch dünnere oder dickere Eisengrundlagen verwendet werden.
Das Teil B in Fig. 1 ist aus denselben Stoffen hergestellt. Die benachbarten Kanten
der Teile A und B werden zunächst fluchtend und parallel zueinander gemacht.
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Die nächsten Schritte bei der Herstellung der Teile sind in Fig. 2
dargestellt. hier ist gezeigt, wie die Kupferschicht 52 bei-der Teile um eine bestimmte
Entfernung bis zur Position 54 ausgeätzt oder ausgearbeitet ist. Die Position 54
befindet sich mindestens ca. 1,27 cm von den aneinander stoßenden Kanten der beiden
Teile entfernt.
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Das Kupfer kann i ektiv geätzt werden, ohne daß die Tantalschicht
oder die Eisenschicht nennenswert angegriffen wird. Dies kann mit einer geeigneten
Lösung, z.B. Schwefelsäure plus Salpetersäure (plus ggf. Wasser) geschehen. Die
Säuremischungen, die auf den S.
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774,775 des "Korrosionshandbuchs" von H.H. Uhlig aufgelistet sind,
können als Leitlinie verwendet werden, um geeignete Säuremischungen und die Zeit
zu ermitteln, die erforderlich ist, um das Kupfer auf die entsprechende Entfernung
hin aufzulösen. Dieses Verfahren kann dann verwendet werden, wenn ein Tantalmaterial-Insert
derselben Dicke wie die zwischenliegende Kupferschicht bei der Wandkonstruktion
verwendet werden soll. Wenn ein dickeres Tantalinsert in der Wandkonstrukilon eingesetzt
wird, kann eine Lösung, wie z.B. So % Salpetersäure und So % Wasser dazu verwendet
werden, zunächst sowohl das Kupfer als auch etwas Stahl aufzulösen. Es folgt dann
die Lösung mit Salpetersäure und Schwefelsäure, wodurch vorzugsweise der Rest des
zu entfernenden Kupfers aufgelöst wird.
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Als nächstes wird, wie auch in Fig. 2 dargestellt ist, die Eisengrundlage
so bearbeitet, daß sich an den Teilen A,B die Grundfläche 55 und eine Nutfläche
56 ergibt. Die jeweils für die Eisengrundlage
verwendete spezielle
Geometrie der Verbindungsstelle entspricht derjenigen, die im Welding Hand Book,
6. Ausgabe, Abschnitt 1, American Welding Society, im Artikel "Recommended Proportions
of Grooves for Arc" beschrieben ist.
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Fig. 3 zeigt die nächsten Schritte. Die zuvor aneinanderstoßenden
Kanten der Tantalverkleidung werden nach oben gebogen; dann erfolgt die stumpfe
Eisenschweißung 57. Der Schweißvorgang, der an der Eisengrundlage ausgeEhrt wird,
entspricht der empfohlenen Praxis des oben genannten Schweißhandbuches. Überschüssiges
Schweißmaterial am Grund der Stahlschweißung wird entfernt, wodurch eine bündige
Oberfläche 58 erzielt wird. Schweißverstärkungen auf der äußeren Seite der Stahlschweißung
können auf die Außenfläche der Stahlgrundlagen-Abschnitte A,B zu geglättet werden
oder auch nicht. üblicherweise wird die stumpfe Stahlschweißung mit Röntgenstrahlen
geprüft.
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Fehlerhafte Zonen werden repariert, bevor der nächste Schritt eingeleitet
wird.
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Aus Zweckmäßigkeitsgründen und um Schaden an der Tantalverkleidung
zu vermeiden, kann es sich empfehlen, die Kanten der Tantalverkleidung, wie in Fig.
3 gezeigt, nach oben hochzubiegen, bevor die Grund- und Nutflächen der Stahlgrundlage,
wie in Fig. 2 gezeigt, herausgearbeitet werden.
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In den nächsten Verfahrensschritten, die in Fig. 4 gezeigt sind, wird
ein Insert aus Tantallegierung 59 derselben Zusammensetzung wie die Tantal-Verkleidung
51 in die Nut 54 eingebracht, die durch
das Ätzen bzw. Ausarbeiten
des Kupfers (bzw. Kupfer und etwas Stahl, je nach der gewünschten Dicke des Tantalinserts
59) entstanden ist.
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Das in Fig. 4 gezeigte Insert besteht aus Tantal und besitzt dieselbe
Dicke wie die Kupferschicht 52, nämlich im dargestellten Beispiel etwa o,l5 cm.
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Als nächstes werden Reinigungslöcher 60 durch die Stahlschweißung
57 und das Tantalinsert59 hindurchgetrieben. Hierdurch ergibt sich ein Schutz an
der Unterseite der Schweißung, die in der Tantalverkleidung 51 erfolgen soll. Diese
Reinigungslöcher werden normalerweise offengelassen, auch nachdem die geschweißte
Wand fertiggestellt ist; sie dienen dann nämlich einem zweiten Zweck: sie werden
bei der Lecksuche im späteren Gebrauch des Ausrüstungsgegenstandes benutzt.
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Vor dem Einbringen des Inserts 59 werden alle Verunreinigungen, z.B.
Eisenspäne, Ol oder Fett und anderer Schmutz gründlich aus dem Kanal 54 entfernt,
wobei z.B. Entfettungsverfahren verwendet werden. Das Tantalinsert 59 und die Tantalverkleidung
51 müssen ebenfalls gesäubert und von fremden Verunreinigungen frei sein.
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Danach werden die hochgebogenen Kanten der Tantalverkleidung 51 auf
das Insert 59 bündig herabgebogen, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist.
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Eine sehr sorgfältige Reinigung des Tantals und eine Schutzgasabschirmung
ist beim Schweißen von Tantal und Tantallegierungen unerläßlich. Das Tantal kann
chemisch dadurch gereinigt werden,
daß es in einer Säurelösung
der folgenden Zusammensetzung behandelt wird: Salpetersäure (70 %) 3 Volumenteile
(60 Vol.-%) Schwefelsäure (95 %) 1 Volumenteil (20 Vol.-%) Flußsäure (48 %) bis
zu 1 Volumenteil (bis zu 20 Vol.-%).
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Nach dem Eintauchen in die Säure sollte das Tantal aus der Säurelösung
entfernt und sofort in sauberes Wasser eingetaucht werden.
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Die letzte Wasserspülung sollte bei einer Wassertemperatur oberhalb
von 500C erfolgen. Nach der Wasserspülung sollte das Material in Alkohol gespült
werden, worauf eine Abtropftrocknung erfolgt und der überschüssige Alkohol von der
Oberfläche unter Verwendung eines rohbaumwoll-freien, sauberen weißen Tuches abgewischt
wird.
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Tantalmaterialien können z.B. unter Schutzgas im Wolframbogen oder
mit dem Elektronenstrahl geschweißt werden. Die Schutzgasschweißung im Wolframbogen
(häufig TIG oder GTA-Schweißung genannt) ist das am häufigsten verwendete Verfahren
und wird beim beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendet. Das Gebiet der zu schweißenden
Tantallegierung wird evakuiert und mit einem inerten Gas, im allgemeinen Argon,
gespült. Das inerte Gas kann jedoch auch ein anderes einatomiges Gas bzw. eine Mischung
aus den Gasen Argon, Helium, Neon, Krypton oder Xenon sein.
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Wenn möglich, wird die gesamte, zu schweißende Anordnung in eine Kammer
gebracht, die evakuiert wird und dann mit dem inerten Gas erneut gefüllt wird. Alternativ
hierzu wird ein Plastikbeutel bzw.
eine Kunststoffolie an der Verkleidung
beider Teile A,B festgeklebt. Ein Schlauch wird in den Beutel eingepaßt, über den
der Beutel aufgeblasen und gespült wird, ebenso wie die zu schweißenden Gebiete.
Ein zusätzliches Loch im Beutel läßt Restluft entweichen. Der Argonfluß ist kontinuierlich,
so daß verbleibende Verunreinigungen ausgespült werden.
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Das inerte Gas sollte auch dazu verwendet werden, die Grundseite der
Schweißung in den Tantalschichten zu spülen. Der Schweißbrenner wird in ein zusätzliches
Loch im Beutel eingeführt und stellt die Schweißung im Tantalmaterial her. Mit diesem
Verfahren kann eine qualitativ hochwertige, vollständig durchdringende stumpfe Schweißung
in der Tantalverkleidung hergestellt werden. Bei der Herstellung der Schweißung
im Tantal ist es besonders wichtig, sicherzustellen, daß keine Verunreinigung am
Tantalmaterial vorliegt und zwar überall in der Nachbarschaft der Zone, die vom
Schweißbrenner erhitzt wird.
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Dieses Verfahren kann bei Wänden verwendet werden, wo die Tantalschicht
metallurgisch an eine zwischenliegende Kupferschicht gebunden ist, die ihrerseits
an die Stahlgrundlage gebunden ist.
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Die Bindung kann dabei durch Explosionsplattierung oder durch Rollen
und andere Verfahren erfolgen. In diesen Fällen ist es besonders wichtig, daß die
Flächen der Tantalschicht 51, die zuvor in Bindungsberührung mit der Kupferschicht
52 waren, von allen Kupferverunreinigungen befreit sind, bevor die stumpfe Schweißung
61 im Tantal, die in Fig. 5 gezeigt ist, ausgeführt wird.
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Die unter den oben beschriebenen Bedingungen durchgeführte stumpfe
Schweißung 61 geschieht dazu, die Schicht 51 auf den beiden Teilen miteinander zu
verbinden. Diese Schweißung hat eine so weit reichende Grunddurchdringung, daß sie
bis zum Insert 59 vordringt. Hierdurch wird eine qualitativ hochwertige Schweißung
erzeugt.
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Zusätzliches Füllmaterial derselben Zusammensetzung, wie sie die Verkleidung
51 aufweist, kann bei der Herstellung der Schweißung 61 zugegeben werden.
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Danach wird die Tantalschweißung mit Farbstoff und Röntgenstrahlen
auf Vorliegen von Defekten untersucht. Die Untersuchung sollte ergeben, daß die
Schweißung sauber und fehlerfrei ist. Falls fehlerhafte Gebiete gefunden werden,
werden sie repariert und erneut inspiziert. Hierdurch soll sichergestellt werden,
daß in der fertigen Wand nur Schweißungen mit hoher Güte vorliegen.
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Vergleich mit einem bekannten Verfahren Fig. 6 zeigt eine bekannte
Wandverbindung, die nach dem US Patent 3 443 306 hergestellt ist. Die fertige Anordnung
umfaßt eine dreifach plattierte, gebundene Wand: eine Tantalschicht 62 ist an eine
zwischenliegende Kupferschicht 63 gebunden, die ihrerseits mit dem Eisensubstrat
64 verbunden ist. Die beiden Teile der Wand sind durch eine stumpfe Schweißung 65
in den Stahlteilen miteinander verbunden.
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Ein Füllstück 66 ist in einem Kanal im Tantal sowie in der Kupferschicht
angebracht. Der Raum zwischen diesem Füllstück und dem Tantal sowie der Kupferschicht
wird mit einer Silber-Lotlegierung 67 ausgefüllt.
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Spüllöcher 68 werden dazu verwendet, die Grundseite der Tantalrandschweißungen
zu spülen. Ein aufliegender Streifen 69 aus Tantal wird durch Randschweißungen 70,71
mit dem Tantal 62 verbunden, wodurch die Wand fertiggestellt wird.
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Diese bekannte Vorrichtung ist auf das besondere Material mit dreifach
plattiertem Tantal, Kupfer und Stahl beschränkt. Die dicken Bereiche im Tantal und
in der Kupferschicht sind kritisch.
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Im Gegensatz zu dem in Fig. 6 gezeigten bekannten Verfahren ist das
erfindungsgemäße Verfahren nicht auf die spezielle, dreifach plattierte Materiallaistruktion
beschränkt. Es kann vielmehr auch bei einer großen Anzahl von Zusammensetzungen
unterschiedlicher Materialien verwendet werden. Es kann sowohl bei gebundenen, als
auch bei ungebundenen Materialschichten eingesetzt werden.
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Außerdem ergibt sich eine verhältnismäßig glatte, fluchtende Oberfläche
des Spezialmaterials bzw. der Verfahrensseite, bei der kein Vorsprung vorliegt,
wie dies der Streifen in Fig. 6 darstellt.
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Die Schichtdicken der Materialien sind bei der erfindungsgemäßen
Wand
nicht kritisch, im Gegensatz zum bekannten Verfahren, wo dies nicht der Fall ist.
Die Dicke der Tantalschicht ergibt sich daraus, welche Korrosionsresistenz und welche
Korrosionslebensdauer des Gegenstandes gewünscht wird.
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Die Dicke der zwischenliegenden Kupferschicht hat im wesent1i#n keine
Bedeutung, da diese aus der zu schweißenden Zone entfernt wird. Die einzige Bedeutung
der Dicke der Kupferschicht liegt allenfalls darin, ob eine Ätzung oder eine maschinelle
Bearbeitung erfolgt, um den Raum zum Einsetzen des Tantalinserts zu schaffen. Hier
kann es ausreichen, nur die Kupferschicht zu entfernen, oder es wird sowohl die
Kupferschicht als auch etwas der darunterliegenden Eisengrundlage entfernt.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden die einzelnen Schichten der
Wand stumpfgeschweißt. Stumpfe Schweißungen der Tantalverkleidung ergeben eine sehr
viel stabilere Verbindung als die mit Randschweißungen arbeitende Konstruktion,
die in Fig. 6 für den Stand der Technik dargestellt ist. Die Ermüdungsgrenze bzw.
Dauerhaftigkeit einer Randschweißung liegt nur ca. bei 20 % von der einer stumpfen
Schweißung (R. Weck Avoiding Failures in Welded Construction", Metals Progress,
Band lo9, No. 4, April 1976, S. 24-43).
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Das erfindungsgemäße Verfahren schafft also Wände mit verbesserter
Stabilität und gutem Zusammenhalt in jeder Schicht.
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Beispiel 2 Die Fig. 7 bis 12 zeigen die aufeinanderfolgenden Schritte
bei der
Herstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Wand.
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Fig. 7 zeigt ein Teil C, mit einer Fansteel "63"-Schicht 72, die an
eine zwischenliegende Kupferschicht 73 gebunden ist. Diese wiederum ist an das Stahlsubstrat
74 an beiden Teilen C,D gebunden.
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Wie in Fig. 8 gezeigt, werden eine Nutfläche 75, eine Grundfläche
76 und ein Kanal 77 in die beiden Teile eingearbeitet.
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Als nächstes wird, wie in Fig. 9 gezeigt, ein Insert 78 aus Fansteel
~63" in den Kanal 77 gebracht; es schiebt sich unter die Tantalverkleidung 72, wenn
die beiden Teile zusammengebracht werden.
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Diese Ausführungsform der Erfindung wird hauptsächlich dann angewendet,
wenn ein dickeres Insert als in Fig. 1 verwendet werden soll.
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Für Beispiel 2 ist das Insert typischerweise etwa o,22 bis o,31 cm
dick. Dünnere oder dickere Inserts können jedoch, falls gewünscht verwendet werden.
Das Insert 78 füllt im wesentlichen den Kanal 77 aus. In der Zeichnung ist jedoch
ein freier Raum um das Insert 78 herum gezeigt; hierdurch soll dargestellt werden,
daß das Insert nicht mit den angrenzenden Flächen verbunden ist.
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Alle Vorsichtsmaßnahmen, die bei der Herstellung der Wand getroffen
werden, sind in Beispiel 1 bereits beschrieben.
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Fig. lo zeigt den nächsten Schritt in der Folge. Dieser besteht darin,
die stumpfe Schweißung 79 auszuführen, welche die Teile C,D miteinander verbindet.
Die Vorbereitungen für die Verbindung und die Schweißung folgenden den Empfehlungen
des Handbuches, wie oben bei Beispiel 1 beschrieben. Die Schweißverstärkung 80 auf
der Fläche der Eisenschweißung 79 kann mit der Außenfläche bündig gearbeitet werden
oder auch nicht, wenn die Schweißung fertiggestellt ist.
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Der Grund der Eisenschweißung 79 erfolgt direkt gegen das Tantalinsert
78, welches als Grundlage dient. Da das Tantal einen sehr viel höheren Schmelzpunkt
als Eisen besitzt, erfolgt im wesentlichen keine Legierung zwischen dem Tantal und
dem Eisen an der Grundfläche 81 der Schweißung.
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Als nächstes werden, wie in Fig. 11 gezeigt, Spüllöcher 82 durch die
Stahlschweißung 79 und das Tantal-Insert 78 gebohrt. Diese Spüllöcher werden dazu
verwendet, die Innen- bzw. Grundseite der Schweißung im Tantal zu spülen. Die Spüllöcher
werden normalerweise nach Fertigstellung der geschweißten Wand offengelassen, da
sie dann bei der Lecksuche im Gebrauch einem zweiten Zweck dienen.
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Eine stumpfe Schweißung 83 erfolgt dann, wie in Fig. 12 gezeigt, unter
Schutzgas , wie dies beim Beispiel 1 beschrieben ist. IIierbei
werden
die Tantalschichten 72 der Teile C und D miteinander verbunden, sowie mit dem Tantalinsert
78 am Grund der Tantalschweißung. Falls dies zur Herstellung dieser Schweißung erforderlich
ist, kann zusätzliches Füllmaterial derselben Zusammensetzung wie die Tantalverkleidung
zugegeben werden, um eine saubere und voll durchdringende Schweißung zu erzielen.
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Im Vergleich zu der nach dem bekannten Verfahren geschweißtn Wand,
die in Fig. 6 gezeigt ist, zeigt die nach Beispiel 2 hergestellte Wand alle Vorteile,
die auch die Wand nach dem obigen Beispiel 1 besitzt. Beim Ausführungsbeispiel 2
wird zusätzlich das Tantalinsert 78 durch die Stahlschweißung 79, die an der Fläche
81 anliegt, in einer festen Position gehalten; außerdem durch die Tantalschweißung
83, welche die Tantalverkleidung mit dem Insert verbindet.
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Beispiel 3 Eine Verbesserung, die sowohl bei Beispiel 1 als auch Beispiel
2 verwendet werden kann, besteht in der Verwendung einer Wellung 84 in der Tantalverkleidung
von einem Teil und einer Wellung 85 in der Tantalverkleidung des anderes Teiles.
Die Wellungen dienen als Bälge während der Expansion und während des Schrumpfens,
das bei der Herstellung der Wand nach den beschriebenen Verfahren auftritt. Sie
dienen auch danach noch als Bälge, welche die Differenz der thermischen Expansionskoeffizienten
zwischen Tantal und Eisen kompensieren, wenn das Gerät, welches aus dieser Wand
besteht, auf die Verfahrenstemperatur aufgeheizt bzw. abgekühlt wird.
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Fig. 14 zeigt die bevorzugten Abmessungen jeder Wellung lBei Verwendung
eines Tantalmaterials mit einer Dicke von ca. o,o75cm.
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