DE3212857A1 - Verfahren zum herstellen einer austenitischen plattierung - Google Patents

Description

• Verfahren zum Herstellen einer austenitischen Plattierung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer austenit#schen Plattierung auf einem hochfesten kohlenstoffhaltigen Stahlkbrper unter Verwendung einer Zwischenschicht.
• Bei geglühten und mehrlagigen austenitischen Schweißplattierungen können Wärmespannungen, Schweißeigenspannungen usw. unter Umständen zu Plattierungsablösungen führen. Deshalb wird in der Regel zur Vermeidung vorgenannter Schwäche der Austenitplattierung für spätere Aufschweißungen als nicht-austenitische Zwischenschicht eine mehrlagige nickelbasislegierte Plattierung aufgebracht; hierbei wird durch den erhöhten Ni-Anteil eine C-Diffusion bei einer folgenden GlUhbehandlung nahezu unterbunden, so daß auch eine die Zähigkeit der Grenzschicht vermindernde Carbidbildung unterbleibt. Nachteilig bei diesem Verfahren ist neben dem vergleichsweise teueren Schweißzusatz,der für eine solche Zwischenschicht benötigt wird, insbesondere die erhöhte.Warmrißgefahr beim Schweißen sowie eine Restunsicherheit in der Frage der Spannungsrißkorrosionsresistenz des Nickelbasis-Schweißgutes.
• Die Erfindung geht somit von der Aufgabe aus, die zu Ablösungen führende zähigkeitsvermindernde Umbildung der Grenzschicht zu vermeiden, so daß die Belastungsfähigkeit in Dickenrichtung im Vergleich zu den bisherigen Verfahren verbessert wird, ohne daß das wichtige Korrosionsverhalten eingeschränkt oder verändert ist.
• Erfindungsgemän wird als Zwischenschicht technisch reines Eisen aufgeschweißt. Damit ist ein Ferrit mit extrem niedrigem KohlenstofP- und Mangangehalt gemeint, das auf den niedriglegierten ferritischen Grundwerkstoff als erste Plattierungslage aufgetragen wird.
• Zur Aufbringung dienen bekannte Schweißverfahren, die danach ausgewählt werden, daß sie eine möglichst niedrige Aufmischung ergeben. Dafür kommen insbesondere infrage das Plasmaverfahren, bei dem der Schweif3werkstoff mit Hilfe elektrischer Energie auf den Grundwerkstoff aufgeschmolzen wird, sowie das bekannte WIG-Verfahren (Wolfram-Inert-Gasschweißverfahren).
• Die Dicke der Zwischenschicht beträgt vorteilhaft 2,5 bis 5 mm. Diese Schichtdicke ermöglicht erwdnschte Umkristallisierungen beim Auftragen der folgenden austenitischen Schicht. Vorzugsweise wird eine Zwischenschicht von 4 mm Dicke aufgetragen, wobei die beim Schweißen praktisch unvermeidbare Toleranz von 1 bis 2/10 mm als Streubereich in Betracht gezogen ist.
• Die auf die Zwischenschicht aufzutragende austenitische Plattierung, die gegebenenfalls in Form mehrerer Plattierungsschweißungen aufgebracht werden kann, um die gewünschte Gesamtdicke der Plattierung zu erhalten, wird mit dem früher allein verwendeten austenitischen Schweißzusatz ausgeführt, der als Draht oder Band verarbeitet werden kann.
• Mit der Erfindung wird eine Umkörnung in der Wärmeeinflußzone durch die Zweilagenplattierung (Ferrit und Austenit) ebenso wie bei den bisherigen Mehrlagenplattierungen erreicht. Die erfindungsgemäße Zwischenschicht aus reinem Eisen ergibt aber wegen einer niedrigen Aufmischung nur einen geringen Kohlenstoffgehalt, der höchstens in der gleichen Größenordnung wie bei der anschließenden Plattierungslage aus austenitischem Werkstoff liegt,und es enfllt die störende Carbidbildung durch Diffusion bei der Spannungsarmglühung, die bisher die Duktilität verringert hat.
• Die Erfindung ist wegen der verbesserten mechanischen Eigenschaften auch besonders geeignet für Teile einer lasttragenden Aufschweißung zum Anbringen von Teilen aus austenitischem Material.
• Die Kosten für den bei der Erfindung verwendeten Werkstoff zur Herstellung der Zwischenschicht aus technisch reinem Eisen sind noch geringer als bei einer reinen Austenitplattierung.
• Das Verfahren ermöglicht auch die Ausführung einer belastungsfähigen geglühten Schwarz-/Weißverbindung auf der Basis austenitischer Schweißzusätze.
• Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausfu~hrungsbeispiel beschrieben, das in einem Schnitt einen Teil aus einem Druckhalter für einen Druckwasserreaktor zeigt. Solche Druckhalter sind zylindrische Behälter mit etwa 2 m Durchmesser und 10 m Höhe, die für Drücke von 180 bar ausgelegt sind und im Hinblick auf die Korrosionsfestigkeit gegenüber dem zum Teil flüssig, zum Teil dampfförmig vorliegenden Primärkühlwasser mit einer austenitischen Plattierung versehen sind.
• Mit 1 ist das ferritische Grundmaterial des Druckhaiters bezeichnet. Es handelt sich dabei, wie zum Beispiel in der Zeitschrift "Neue Technik", 1968, Seiten 138 bis 144 beschrieben ist, um einen hochfesten Stahl 19 MnMo54. Der Kohlenstoffgehalt dieses Grundwerkstoffes beträgt etwa 0,2. Dieser Stahlkörper mit einer Wanddicke von zum Beispiel 85 mm soll als korrosionsfeste Auskleidung eine austenitische Plattierung entsprechend X5CrNiNb 19/9 erhalten.
• Bei der Erfindung wird auf die innere Oberfläche 2 des Grundwerkstoffes 1 in einem ersten Schritt eine Zwischenshicht 4 aufgebracht, die aus technisch reinem Eisen besteht. Dies ist ein Ferrit mit möglichst geringem Kohlenstoff- und Mangangehalt, wobei der Kohlenstoffgehalt in Jedem Fall kleiner als 0,01 sein sollte. Beim Ausführungsbeispiel ist ein Kohlenstoffgehalt von 0,004 vorgesehen. Der dazu verwendete Schweißwerkstoff, der band- oder drahtförmig zugeführt wird, wird mi dem Plasma-Heißdraht-Schweißverfahren aufgetragen, wobei sich gleichmäßig aneinandergereihte Streifen 4a, 4b, 4c usw. ergeben, die eine Dicke D von 4 mm ergeben und eine Breite von ca. 60 mm haben. In der Grenzschicht 6 zwischen der Zwischenschicht 4 und dem Grundwerkstoff 1 liegt der Kohlenstoffgehalt zwischen dem des Grundwerkstoffes 1 (0,2%) und dem der Zwischenschicht 4 (0,004%).
• Auf die Zwischenschicht 4 wird dann in einer weiteren Schweißung die austenitische Plattierung 8 aufgeschweißt. Sie hat bei Verwendung des Werkstoffes 1.4550 einen Kohlenstoffgehalt von 0,03%. In der Grenzschicht 9 zwischen der austenitischen Plattierung 8 und der Zwi- schenschicht 4 ist deshalb eine Kohlenstoffdiffusion zum Austenit hin weitestgehend vermieden, die sonst wegen der Bildung von Chrom-Carbiden zu den eingangs genannten :t#törungen führen könnte.
• Die Dicke der austenitischen Plattierung 8 wird den Erfordernissen des Korrosionsschutzes entsprechend gewählt. Beim Ausführungsbeispiel ist eine 5 mm dicke austenitische Plattierung 8 vorgesehen. Auf diese Plattierung kann bei Bedarf wegen der guten Bindung mit dem Grundwerkstoff auch eine lasttragende Aufschweißung vorgenommen werden. Beim Aus£#ührungsbeispiel ist dies durch eine Zwischenwand 10 anedeutet 2 die ebenfalls aus austenitischem Werkstoff besteht und mit Hilfe einer K-Naht mit den Schweißfugen 11 und 12 befestigt wird.
• Die Erfindung ist vor allem für die Erfüllung der hohen Qualitätsanforderungen bei Kernkraftwerks-Komponenten, insbesondere für Druck- und Siedewasserreaktoren geeignet. Daneben kann sie aber auch für andere Anwendungsfälle, zum Beispiel in der chemischen Industrie, vorteilhaft eingesetzt werden, wenn an Plattierungen zur Veredelung hochfester Stahlkörper besonders hohe mechanische Anforderungen gestellt sind.
• 3 Patentansprüche 1 Figur

Claims (3)

1. Patentansprüche Verfahren zum Herstellen einer austenitischen Plattierung auf einem hochfesten kohlenstoffhaltigen Stahlkörper unter Verwendung einer Zwischenschicht, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Zwischenschicht technisch reines Eisen aufgeschweißt ist.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Dicke der Zwischenschicht 2,5 bis 5 mm, vorzugsweise 4 mm, beträgt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Zwischenschicht als Teil einer lasttragenden Aufschweißung zum Anbringen von Teilen aus austenitischem Material verwenclvt W