DE3212857C2 - - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/001—Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces
- B23K35/004—Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces at least one of the workpieces being of a metal of the iron group
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- B23K9/04—Welding for other purposes than joining, e.g. built-up welding
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- Rolling Contact Bearings (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer
geglühten austenitischen Schweißplattierung auf einem hoch
festen kohlenstoffhaltigen Stahlkörper unter Verwendung einer
Zwischenschicht aus technisch reinem Eisen.
In "Edelstahlplattierte Stahlbleche" in Neue Hütte, Heft 2,
Februar 1963, ist ein Verfahren zum Herstellen walzplattierter
Stahlbleche beschrieben. Dabei wird auf ein Blech eine
0,1 bis 0,15 mm dicke Eisenschicht elektrolytisch aufgebracht.
Aus der DE-OS 31 00 501 ist ein Verfahren zur Herstellung von
Verbundblechen durch Walzplattieren bekannt. Dabei ist eine
Mittelschicht vorgesehen, die eine Kohlenstoffdiffusion ver
hindern soll.
Beide Schriften beschreiben eine Walzplattierung. Eine solche
Walzplattierung hält hohen Belastungen nicht stand. So kann
ein mit einer Walzplattierung versehenes Bauteil nicht eine
lasttragende Aufschweißung zum Anbringen von Teilen tragen.
Aus dem Lehrbuch "Metallographie" VEB Deutscher Verlag für
Grundstoffindustrie, Leipzig 1967, Seiten 292 und 293, ist zu
entnehmen, daß technisch reines Eisen noch Spuren von je
0,001% bis 0,01% anderer Stoffe enthält. Eisen mit Bei
mischungen von 0,1% wird als sehr reines Eisen bezeichnet.
Bei geglühten und mehrlagigen austenitischen Schweißplattie
rungen können Wärmespannungen, Schweißeigenspannungen usw.
unter Umständen zu Plattierungsablösungen führen. Deshalb wird
in der Regel zur Vermeidung vorgenannter Schwäche, der Auste
nitplattierung für spätere Aufschweißungen als nicht-auste
nitische Zwischenschicht eine mehrlagige nickelbasislegierte
Plattierung aufgebracht; hierbei wird durch den erhöhten Ni-
Anteil eine C-Diffusion bei einer folgenden Glühbehandlung
nahezu unterbunden, so daß auch eine die Zähigkeit der Grenz
schicht vermindernde Carbidbildung unterbleibt. Nachteilig bei
diesem Verfahren ist neben dem vergleichsweise teueren Schweiß
zusatz, der für eine solche Zwischenschicht benötigt wird,
insbesondere die erhöhte Warmrißgefahr beim Schweißen sowie
eine Restunsicherheit in der Frage der Spannungsrißkorrosions
resistenz des Nickelbasis-Schweißgutes.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Her
stellen einer austenitischen Plattierung anzugeben, die stabil
genug ist für eine lasttragende Aufschweißung zum Anbringen
eines anderen Teiles an das plattierte Teil.
Darüber hinaus soll die zu Ablösungen führende zähigkeitsver
mindernde Umbildung der Grenzschicht vermieden werden, so daß
die Belastungsfähigkeit in Dickenrichtung im Vergleich zu den
bisherigen Verfahren verbessert wird, ohne daß das wichtige
Korrosionsverhalten eingeschränkt oder verändert ist.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine
Zwischenschicht aus technisch reinem Eisen, die eine Diffusions
sperre für den Kohlenstoff zwischen Stahlkörper und Plattie
rung bildet, einlagig mittels Auftragsschweißung aufgebracht
wird und spannungsarm geglüht wird, wobei die Zwischenschicht
mit dem Stahlkörper und anderen Schichten zusammenwirkend als
Teil einer lasttragenden Aufschweißung zum Anbringen von
Teilen verwendet wird.
Zur Aufbringung dienen bekannte Schweißverfahren, die danach
ausgewählt werden, daß sie eine möglichst niedrige Auf
mischung ergeben. Dafür kommen insbesondere infrage das Plas
maverfahren, bei dem der Schweißwerkstoff mit Hilfe elek
trischer Energie auf den Grundwerkstoff aufgeschmolzen wird,
sowie das bekannte WIG-Verfahren (Wolfram-Inert-Gas-Schweiß
verfahren).
Mit dem Verfahren gemäß der Erfindung wird der Vorteil er
zielt, daß ein plattiertes Bauteil zur Verfügung gestellt
wird, das eine Last tragen kann. Es sind Aufschweißungen zum
Anbringen von weiteren Bauteilen möglich. Trotz der hohen Be
lastbarkeit wird eine Kohlenstoffdiffusion verhindert.
Beispielsweise wird eine Zwischenschicht mit einem Kohlenstoff
gehalt kleiner als 0,01% aufgebracht. Dadurch wird eine Koh
lenstoffdiffusion verhindert.
Beispielsweise wird eine Zwischenschicht mit einer Dicke
zwischen 2,5 mm und 5 mm, vorzugsweise 4 mm, aufgetragen. Da
bei wird die beim Schweißen unvermeidbare Toleranz von
0,1 mm bis 0,2 mm in Betracht gezogen. Die genannte Schicht
dicke ermöglicht erwünschte Umkristallisierungen beim Auftragen
der folgenden austenitischen Schicht.
Die Zwischenschicht wird beispielsweise mit einem Plasma-Heiß
draht-Schweißverfahren aufgetragen. Die Zwischenschicht kann
durch mehrere aneinander gereihte Streifen gebildet werden.
Die auf die Zwischenschicht aufzutragende austenitische
Plattierung, die gegebenenfalls in Form mehrerer Plattie
rungsschweißungen 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 Wärmeeinfluß
zone durch die Zweilagenplattierung (Ferrit und
Austenit) ebenso wie bei den bisherigen Mehrlagenplat
tierungen erreicht. Die erfindungsgemäße Zwischenschicht
aus reinem Eisen ergibt aber wegen einer niedrigen Auf
mischung nur einen geringen Kohlenstoffgehalt, der höch
stens in der gleichen Größenordnung wie bei der anschlie
ßenden Plattierungslage aus austenitischem Werkstoff
liegt, und es entfällt 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 Werk
stoff zur Herstellung der Zwischenschicht aus technisch
reinem Eisen sind noch geringer als bei einer reinen
Austenitplattierung.
Das Verfahren ermöglicht auch die Ausführung einer be
lastungsfähigen geglühten Schwarz-/Weißverbindung auf
der Basis austenitischer Schweißzusätze.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der
beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel be
schrieben, 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 Korrosions
festigkeit gegenüber dem zum Teil flüssig, zum Teil
dampfförmig vorliegenden Primärkühlwasser mit einer
austenitischen Plattierung versehen sind.
Mit 1 ist das ferritische Grundmaterial des Druckhal
ters bezeichnet. Es handelt sich dabei, wie zum Bei
spiel in der Zeitschrift "Neue Technik", 1968, Sei
ten 138 bis 144 beschrieben ist, um einen hochfesten
Stahl 19 MnMo54. Der Kohlenstoffgehalt dieses Grund
werkstoffes beträgt etwa 0,2%. Dieser Stahlkörper mit
einer Wanddicke von zum Beispiel 85 mm soll als kor
rosionsfeste Auskleidung eine austenitische Plattie
rung entsprechend X5CrNiNb 19/9 erhalten.
Bei der Erfindung wird auf die innere Oberfläche 2
des Grundwerkstoffes 1 in einem ersten Schritt eine
Zwischenschicht 4 aufgebracht, die aus technisch reinem
Eisen besteht. Dies ist ein Ferrit mit möglichst ge
ringem Kohlenstoff- und Mangangehalt, wobei der Kohlen
stoffgehalt in jedem Fall kleiner als 0,01% sein soll
te. Beim Ausführungsbeispiel ist ein Kohlenstoffgehalt
von 0,004% vorgesehen. Der dazu verwendete Schweißwerk
stoff, der band- oder drahtförmig zugeführt wird, wird
mit 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 Grenz
schicht 6 zwischen der Zwischenschicht 4 und dem Grund
werkstoff 1 liegt der Kohlenstoffgehalt zwischen dem
des Grundwerkstoffes 1 (0,2%) und dem der Zwischen
schicht 4 (0,004%).
Auf die Zwischenschicht 4 wird dann in einer weiteren
Schweißung die austenitische Plattierung 8 aufge
schweißt. 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 Störungen führen könnte.
Die Dicke der austenitischen Plattierung 8 wird den
Erfordernissen des Korrosionsschutzes entsprechend ge
wählt. Beim Ausführungsbeispiel ist eine 5 mm dicke
austenitische Plattierung 8 vorgesehen. Auf diese Plat
tierung kann bei Bedarf wegen der guten Bindung mit dem
Grundwerkstoff auch eine lasttragende Aufschweißung
vorgenommen werden. Beim Ausführungsbeispiel ist dies
durch eine Zwischenwand 10 angedeutet, 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 ho
hen Qualitätsanforderungen bei Kernkraftwerks-Kompo
nenten, insbesondere für Druck- und Siedewasserreak
toren geeignet. Daneben kann sie aber auch für andere
Anwendungsfälle, zum Beispiel in der chemischen In
dustrie, vorteilhaft eingesetzt werden, wenn an Plat
tierungen zur Veredelung hochfester Stahlkörper beson
ders hohe mechanische Anforderungen gestellt sind.
Claims (5)
1. Verfahren zum Herstellen einer geglühten austenitischen
Schweißplattierung (8) auf einem hochfesten kohlenstoffhal
tigen Stahlkörper unter Verwendung einer Zwischenschicht (4)
aus technisch reinem Eisen,
dadurch gekennzeichnet, daß eine
Zwischenschicht (4) aus technisch reinem Eisen, die eine
Diffusionssperre für den Kohlenstoff zwischen Stahlkörper und
Plattierung bildet, einlagig mittels Auftragsschweißung
aufgebracht wird und spannungsarm geglüht wird, wobei die
Zwischenschicht (4) mit dem Stahlkörper und anderen Schichten
zusammenwirkend als Teil einer lasttragenden Aufschweißung zum
Anbringen von Teilen verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß eine
Zwischenschicht (4) mit einem Kohlenstoffgehalt kleiner als
0,01% aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 ,
dadurch gekennzeichnet, daß eine
Zwischenschicht (4) mit einer Dicke zwischen 2,5 und 5 mm,
vorzugsweise 4 mm, aufgetragen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Zwischenschicht (4) mit einem
Plasma-Heißdraht-Schweißverfahren aufgetragen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Zwischenschicht (4) durch mehrere aneinander gereihte Streifen
(4a, 4b, 4c) gebildet wird.
Priority Applications (4)
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ES521238A ES8401876A1 (es) | 1982-04-06 | 1983-04-05 | Procedimiento para la obtencion de un plaqueado austenitico sobre un cuerpo de acero al carbono. |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE3212857C2 true DE3212857C2 (de) | 1992-02-27 |
Family
ID=6160409
Family Applications (1)
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ES (1) | ES8401876A1 (de) |
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- 1982-04-06 DE DE19823212857 patent/DE3212857A1/de active Granted
-
1983
- 1983-02-14 CH CH80483A patent/CH659789A5/de not_active IP Right Cessation
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Publication number | Publication date |
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ES521238A0 (es) | 1984-01-01 |
JPS58187283A (ja) | 1983-11-01 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: SIEMENS AG, 1000 BERLIN UND 8000 MUENCHEN, DE |
|
8120 | Willingness to grant licenses paragraph 23 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |