DE2805686B2 - Verfahren zum Verbinden von Wänden aus drei oder mehr metallischen Materialschichten - Google Patents

Description

eisen-Grundlage; Tantalschichten auf Nickel oder Nickellegierungen oder auf Kobaltlegjerungen. Die Verkleidung aus dem Spezialmetall bzw, 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 üer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 bis 5 die aufeinanderfolgenden Schritte bei der Herstellung der Wand nach der 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 .

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. Bajonett-Heizer, Wärmetauscher, Kondensatoren, Türme, Säulen u. a. Behälter, Röhren, Fittings und Ventile.

Bei den speziell beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Verkleidung aus Tantal oder einer Tantallegierung, die z. B. 2,5 Gew.-% Wolfram, 0,15 Gew.-% Columbium und im übrigen im wesentlichen Tantal enthält (vgl. US-Patent 3 592639). Eine solche Legierung hat eine um ca. 50% 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. Eine derartige Legierung zeigt im allgemeinen in vielen Umgebungen mindestens eine gleichwertige Korrosionsresistenz wie pures Tantal.

Selbstverständlich braucht das verwendete Verkleidungsmaterial nicht Tantal oder eine entsprechende Legierung zu sein. Ebenso gut läßt sich jedes duktile, bearbeitbare und schweißbare, schwer schmelzbare Metall- bzw. jede Metallegierung, auch andere Tanallegierungen, Columbium und Columbiumlegierungen, Vanadium und Vanadiumlegierungen verwenden. Ebenso die reaktiven Metalle Titan. Zirkonium und Hafnium sowie Legierung Mi mit diesen reaktiven Metallgrundlagcn. ι

Auch was das Grundmaterial angeht, das in den Ausführungsbeispieier' als Schmiedeeisen beschrieben ist. lassen sich andvre Metalle verwenden. /.. B.

andere Stähle, einschließlich Edelstahl, auf Kupfer, Nickel, Kobalt basierenden Materialien, Es kann sich auch um ein schwer schmelzbares Metall oder ein reaktives Metall oder auch deren Legierungen handeln, ί soweit sie sich von derjenigen des Verkleidungsmaterials unterscheiden.

Beispiel 1

Fig. 1 zeigt ein Teil .«4 mit einer Verkleidungs-

schicht 5X, die ca, 0,075 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-

i"' Grundmaterial besitzt üblicherweise eine Dicke zwischen 0,63 und 2,54 cm. In einigen Fällen können auch dünnere oder dickere Eisengrundlagen verwendet werden. Das Teil S in Fig. 1 ist aus denselben Stoffen hergestellt. Die benachbarten Kanten der

x> Teile A und B werden zunächst fluchtend und parallel zueinander gerichtet.

Die nächsten Schritte bei der Hen.-allung der Teile sind in Fig. 2 dargestellt. Hier ist gezeigt, wie die Kupferschicht 52 beider Teile um eine bestimmte

.'". Entfernung bis zur Position 54 ausgeätzt oder ausgearbeitet ist. Die Position 54 befindet sich mindestens ca. 1,27 vm von den aneinanderstoßenden Kanten der beiden Teile entfernt.

Das Kupfer kann selektiv geätzt werden, ohne daß

w die Tantalschicht oder die Eisenschicht nennenswert angegriffen wird. Dies kann mit einer geeigneten Lösung, z. B. Schwefelsäure plus Salpetersäure (plus gegebenenfalls Wasser) geschehen. Die Säuremischungen, die auf den S. 774, 775 des »Korrosionshand-

r. buchs« von H. H. U hl ig 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 verwen-

Ki det werden, wenn ein Tantalmaterial-Insert derselben Dicke wie die zwischenliiegende Kupferschicht bei der Wandkonstruktion verwendet werden soll. Wenn ein dickeres Tantalinsert in der Wandkonstruktion eingesetzt wird, kann eine Lösung, wie z. B. 50% SaI-

i'i petersäure und 50% 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.

«ι 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 ent-

spricht derjenigen, die im Welding Handbook, 6. Ausgabe, Abschnitt 1, American Welding Society, im Artikel »Recommended Proportions of GtPoves for Arc« beschrieben ist.

Fig. 3 zeigt die nächsten Schritte. Die zuvor anein-Ii anderstoßenden Kanten der Tantalverkleidung werden nach oben gebogen; dann erfolgt die stumpfe Eisenschweißung57. Der Schweißvorgang, der an der Eisengrundlage ausgeführt wird, entspricht der empfohlenen Praxis des obengenannten Sehweißhandbu-■' ches. Überschüssiges Schweißmaterial am Grund der Stahlsehwcißung wird entfernt, wodurch eine bündige Oberfläche 58 erzielt wird. Schweißverstärkungen auf der äußeren Seite der Stahlschwcißune können auf

die Außenfläche der Stahlgrundlagen-Abschnitte A, B zu geglättet werden oder auch nicht. Üblicherweise wird die stumpfe Stahlschweißung mit Röntgenstrahlen geprüft. Fehlerhafte Zonen werden repariert, bevor der nächste Schritt eingeleitet wird.

Aus Zweckmäßigkeitsgründen und um Schaden an der Tanalverkleidung 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.

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. Das in Fig. 4 gezeigte Insert besteht aus Tantal und besitzt dieselbe Dicke wie die Kupferschicht 52, nämlich im dargestellten Beispiel etwa 0,15 cm.

Als nächstes werden Reinigungslöcher 60 durch die Stahlschweißung 57 und das Tantalinsert 59 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.

Vor dem Einbringen des Inserts 59 werden alle Verunreinigungen, z. B. Eisenspäne, öl oder Fett und anderer Schmutz gründlich aus dem Kanal 54 entfernt, wobei z. B. Entfettungsverfahren verwendet werden. Das Tantalinsert 59 und die Tantal verkleidung 51 müssen ebenfalls gesäubert und von fremden Verunreinigungen frei sein. Danach werden die hochgebogenen Kanten der Tantal verkleidung 51 auf das Insert 59 bündig herabgebogen, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist.

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.-%).

Nach dem Eintauchen in die Säure sollte das Tantal aus der Säurelösung entfernt und sofort in sauberes Wasser eingetaucht werden. Die letzte Wasserspülung solltebeieinerWassertemperaturoberhalbvon50° C 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. Tantalmaterialien können z. B. unter Schutzgas im Wolframbogen oder mit dem Elektronenstrahl geschweißtwerden. 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.

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

i~> verbleibende Verunreinigungen ausgespült werden. 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 Sch we i-

-Ί) ßung 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 sicher-

r. zustellen, daß keine Verunreinigung am Tantalmaterial vorliegt, und zwar überall in der Nachbarschaft der Zone, die vom Schweißbrenner erhitzt wird.

Die&tis Verfahren kann bei Wänden verwendet werden, wo die Tantalschicht metallurgisch an eine

i" zwischenliegende Kupferschicht gebunden ist, die ihrerseits an die St&hlgrundlage gebunden ist. Die Bindung kann dabei durch Explosionsplattierung oder durch Rollen und andere Verfahren erfolgen. In diesen Fällen ist es besonders wichtig, daß die Rächen

)> 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.

ii' 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

j". 59 vordringt. Hierdurch wird eine qualitativ hochwertige Schweißung erzeugt.

Zusätzliches Füllmaterial derselben Zusammensetzung, wie sie die Verkleidung 51 aufweist, kann bei der Herstellung der Schweißung 61 zugegeben wer den.

Danach wird die Tantalschweißung mit Farostoff 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 m der fertigen Wand nur Schweißungen mit hoher Güte vorliegen.

_M 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 ihrer seits mit dem Eisensubstrat 64 verbunden ist. Die beiden Teile der Wand sind durch eine stumpfe Schweißung 65 in den Stahlteilen miteinander ver-

bunde n.

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.

Spüllöcher 68 werden da/u verwendet, die Grundsei*-. 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.

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.

Im Gegensatz zu dem in Fig. 6 gezeigten Verfahren ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf die spezielle, dreifach plattierte Materialkonstruktion 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.

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.

Die Schichtdicken der Materialien sind bei der erfindungsgemäßen Wand nicht kritisch, im Gegensatz zum bekannten Verfahren, wo dies nicht der Fall ist. Di<- Dicke der Tantalschicht ergibt sich daraus, welche Korrosionsresistenz und welche Korrosionslebensdauer des Gegenstandes gewünscht wird.

Die Dicke der zwischenliegenden Kupferschicht hat im wesentlichen 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.

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. Der Ermüdungsgrenze bzw. Dauerhaftigkeit einer Randschweißungliegt nur ca. bei 20% von der einer stumpfen Schweißung (R. Weck »Avoiding Failures in Welded Construction«, Metals Progress, Band 109, No. 4, April 1976, S. 24-43). Das erfindungsgemäße Verfahren schafft also Wände mit verbesserter Stabilität und gutem Zusammenhalt in jeder Schicht.

Beispiel 2

Die Fig. 7 bis 12 zeigen die aufeinanderfolgenden Schritte bei der Herstellung einer weiteren Ausfühningsfonn der erfindungsgemäßen Wand.

Fig. 7 zeigt ein Teil C, mit einer Tantaflegienmgs-Schicht 72, die an eine zwischenliegende Kupferschicht 73 gebunden ist. Diese wiederum ist an das Stahlsubstrat 74 an beiden Teilen C, D gebunden.

Wie in Fig. 8 gezeigt, werden eine Nutfläche 75, eine Grundfläche 76 und ein Kanal 77 in die beiden Teile eingearbeitet.

Als nächstes wird, wie in Fig. 9 gezeigt, ein Insert 78 aus f'ansteel »63« in den Kanal 77 gebracht; es schiebt sich unter die Tantalverkleidung 72, wenn die beiden Teile zusammengebracht werden.

Diese Ausführungsform der Erfindung wird hauptsächlich dann angewendet, wenn ein dickeres Insert als in Fig. 1 verwendet werden soll.

Für Beispiel 2 ist das Insert typischerweise etwa 0,22 bis 0,31 cm dick. Dünnere oder dickere Inserts

κι 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

i'i Flächen verbunden ist.

Alle Vorsichtsmaßnahmen, die bei der Herstellung der Wand getroffen werden, sind in Beispiel 1 bereits beschrieben.

Fig. 10 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 folgen den Empfehlungen des Handbuches, wie oben bei Beispiel 1 beschrieben. Die

r> Schweißverstärkung 80 auf der Fläche der Eisenschweißung 79 kann mit der Außenfläche bündig gearbeitet werden oder auch nicht, wenn die Schweißung fertiggestellt ist.

Der Grund der Eisenschweißung 79 erfolgt direkt

in 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.

ι > Als nächstes werden, wie in F i g. 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 nor- malerweisc nach Fertigstellung der geschweißten Wand offengelassen, da sie dann bei der Lecksuch; im Gebrauch einem zweiten Zweck dienen.

Eire stumpfe Schweißung 83 erfolgt dann, wie in Fig. 12 gezeigt, unter Schutzgas, wie dies beim Bei-

4> spiel 1 beschrieben ist. Hierbei 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 FuIl-

w material derselben Zusammensetzung wie die Tantalverkleidung zugegeben werden, um eine saubere und voll durchdringende Schweißung zu erzielen.

Im Vergleich zu der nach dem bekannten Verfahren geschweißten Wand, die in Fig. 6 gezeigt ist, zeigt die nach Beispiel 2 hergestellte Wand alte Vorteile, die auch die Wand nach dem obigen Beispiel 1 besitzt. Beim Ausfühnmgsbeispiel 2 wird zusätzlich das Tantalinsert 78 durch die Stahlschweißung 79, die an der Fläche 81 anliegt, in einer festen Position gehalten;

M. außerdem durch die Tantalschweißung 83, welche die Tantalverkleidung mit dem Insert verbindet

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 Tantarverkieidung von einem Teil und einer Welhmg 85 in der

9 10

Tantal verkleidung des anderen Teiles. Die Wellungen tal und Eisen kompensieren, wenn das Gerät, welches

dienen als Bälge während der Expansion und während aus dieser Wand besteht, auf die Verfahrenstempcra-

des Schrumpfens, das bei der Herstellung der Wand tür aufgeheizt bzw. abgekühlt wird,

nach den beschriebenen Verfahren auftritt. Sie dienen Fig. 14 zeigt die bevorzugten Abmessungen jeder

auch danach noch als Bälge, welche die Differenz der '< Wellung bei Verwendung eines Tantalmaterials mit

thermischen Expansionskoeffizienten zwischen Tan- einer Dicke von ca. 0,075 cm.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche;

1. Verfahren zum Verbinden von Wänden aus drei oder mehr metallischen Metallschichten, von denen eine ein Grundmetall, eine ein Zwischenmetall und eine ein Metall für einen besonderen Einsatzzweck (Sonderraetall) enthält, bei dem

a) die beiden miteinander zu verbindenden Kanten nebeneinander angeordnet werden,

b) die benachbarten Kanten des Grundmaterials miteinander verschweißt werden und

c) Spüllöcher durch die Verschweißung des Grundmetalls gearbeitet werden,

dadurch gekennzeichnet, daß

d) nach dem Schritt a) ein Teil des Zwischenmetalls (52) beider Wände (A, B) im Bereich der zu verbindenden Kanten über eine kurze Strecke hinweg entfernt wird,

e) ein Insert (59) aus einem Metall, welches mit dem Sondermetall (51) kompatibel ist, in den Kanai (54), der sich beim Schritt d) bildet, so eingesetzt wird, daß es die benachbarten Kanten des Sondermetalls (51) und des Grundmetalls (53) überbrückt,

f) bei der Durchführung des Schrittes b) das Insert (59) als Grund der Schweißung benutzt wird,

g) bei der Duichführung des Schrittes c) die Spüllöcher (68) auch durch das Insert (59) hindurchgeführt werden,

h) unter inerten Bedingungen die benachbarten Kanten i'es Sondermetalls (51) miteinander und mit dem Insert (59) verschweißt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wellunp (84) in der Nähe und parallel zu den benachbarten Kanten der Sondermetallschicht (72) beider miteinander zu verbindender Wände (C, D) gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (54), in welchen das Insert (59) eingebracht wird, sich vollständig durch das Zwischenmetall (52) hindurcherstreckt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (54), in den das Insert (59) eingebracht wird, sich vollständig durch das Zwischenmetall (52) hindurch und über eine gewisse Entfernung auch in das Grundmetall (53) erstreckt.

5. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß als Grundmetall (53) ein auf Eisen, Nickel, Kobalt oder Kupfer aufbauendes Material, als Zwischenmetall (52) Kupfer und als Sondermetall (51) Titan, Zirkonium, Hafnium, Tantal, Columbium oder Vanadium oder eine Legierung dieser Metalle verwendet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zwischenmetall (52) ein Werkstoff mit einem Schmelzpunkt, der niedriger ist als derjenige des Grundmetalls (53) und derjenige des Sondermetalls (51) verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Grundmetall (53) eine auf Eisen aufbauende Legierung, als Zwischenmctall (52) Kupfer und als Sondermetall (51) ein auf Tantal aufhauendes Metall verwendet werden.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von Wänden aus drei oder mehr metallischen Materialschichten nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs,

Insbesondere für die Ausführung chemischer Verfahren sind Ausrüstungsgegenstände bekannt, bei denen eine Oberflächenschicht aus einem Sondermetall bzw, eine Speziallegierung, z, B. mit hoher Korrosionsresistenz, zusammen mit einer Basis aus einem

ίο gewöhnlichen Metall verwendet wird, an we)"he das Sondermetall metallurgisch gebunden ist. Die Verwendung solcher Verkleidungen aus Sondermetall bzw. Speziallegierung auf gewöhnlicheren Metallgrundlagen ist also bekannt. Die Verfahren zur Her-

|5 stellung dieser Ausrüstungsgegenstände sind jedoch problematisch, insbesondere, was die Verbindungen angeht, wenn das Verkleidungsmaterial nicht metallurgisch mit dem Grundmaterial kompatibel ist Zur Definition des Ausdrucks »nicht metallurgisch kom-

-Ό patibek sei der Fall einer Tantalverkleidung auf einer Grundschicht aus Schmiedeeisen betrachtet.

Die Schmelzpunkte dieser Stoffe unterscheiden sich erheblich, tantal schmilzt bei ca. 3000° C; Schmiedeeisen schmilzt bei ca. 1500° C. Schmiedeeisen hat ei-

-•i nen thermischen Expansionskoeffizienten, der ungefähr doppelt so groß wie derjenige von Eisen ist. Tantal und Eisen bilden keine duktilen Legierungen (das Tantal-Eisen-Phasendiagramm enthält die intermetallische Verbindung TaFe₂ und Eutektika - vgl.

to Fig. 11, Seite 461 des Buches »Columbium and Tantalum«, F. T. Sisco und E. Epremian, John Wiley and Sons, Inc., 1963). Ein Verfahren der im Oberbegriff des Hauptanspruchs genannten Art ist in der US-PS 3443306 beschrieben. Zur Bewältigung der

r> metallurgischen Inkompatibilität wird hier eine Kupferschicht benutzt, die ca. 0,15 cm dick ist und zwischen der Tantalschicht und der Eisengrundlage liegt. Bei diesem Schweißverfahren ist die Dicke der Kupferschicht kritisch. Die Technik läßt sich nur für eine

to besondere, dreifach plattierte Bauweise verwenden, bei der Kupferzwischenschicht einstückig sowohl mit dem Eisensubstrat als auch mit der äußeren Tantalschicht verbunden ist. Die sich ergebende Schweißverbindung enthält einen nach außen vorspringenden

r< Streifen ausTantal, der durch Randschweißung an der darunterliegenden Tantalverkleidung angebracht ist. Die Ranschweißungen an den Rändern des vorspringenden Streifens können nicht ohne weiteres mit Röntgenstrahlen auf Qualität kontrolliert werden.

■ι) Daher werden Seifentests, Hclium-Lecktcsts mit Massenspektrometern oder Farbtests zur Überprüfung der Schwcißqualität verwendet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung isil es, ein Verfahren zur Verbindung von Wänden der genann-

V) ten Art anzugeben, das variabel und einfach durchzuführen ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs beschriebene Erfindung gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen

Wi Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren kann

bei einer außerordentlich großen Zahl verschiedener Metallkombinationcn verwendet werden. Solche Kombinationen sind z. B. Tantal, Columbium, Vana-

■>■> dium, Titan, Zirkon, Hafnium oder deren Legierungen als Verkleidung auf Schmiedeeisen-Substraten; Tantcl oder Columbium-Verklcidungen auf Kupferlcgierungcn; Tantal plus Kupferschicht auf Schmiede-