DE4201673A1 - Elektrode fuer das auftragsschweissen von kavitationsverschlissenen flaechen aus hochlegiertem stahl - Google Patents

Elektrode fuer das auftragsschweissen von kavitationsverschlissenen flaechen aus hochlegiertem stahl

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DE4201673A1
DE4201673A1 DE19924201673 DE4201673A DE4201673A1 DE 4201673 A1 DE4201673 A1 DE 4201673A1 DE 19924201673 DE19924201673 DE 19924201673 DE 4201673 A DE4201673 A DE 4201673A DE 4201673 A1 DE4201673 A1 DE 4201673A1
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Erich Dipl Ing Dimter
Eberhard Dr Ing Leinhos
Peter Stamnick
Regine Jablonski
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/38—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of manganese
    • 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
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3053—Fe as the principal constituent
    • B23K35/308—Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent
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Description

Die Erfindung betrifft eine Elektrode für das Auftrags­ schweißen von kavitationsverschlissenen Flächen aus hoch­ legiertem Stahl, insbesondere an Laufrädern der hydrau­ lischen Maschinen in Wasserkraftanlagen.
In Wasserkraftanlagen, wie z. B. Pumpspeicherwerken, tritt an fast allen hydraulischen Maschinen Kavitation und damit Kavitationsverschleiß auf. Besonders betroffen sind die Laufräder der hydraulischen Maschinen.
Allgemein führt der Kavitationsverschleiß nicht zu Störungen oder unplanmäßigen Ausfällen der Maschinen, dann durch visuelle Kontrollen des Verschleißzustandes kann eine rechtzeitige Reparatur eingeplant werden, bevor die kritische Größe erreicht bzw. überschritten ist. Zur Beur­ teilung des Kavitationsverschleißes werden bei Revisionen die Tiefe. Fläche und Lage des Verschleißes aufgenommen. Eine Bestimmung des abgetragenen Materialvolumens ist unter in situ Bedingungen schwierig und sehr ungenau. Aus Lang­ zeitbeobachtungen, insbesondere bei Laufrädern aus Chrom- Nickel-Stahl, geht hervor, daß sich bei gleichbleibenden Betriebsbedingungen die flächenmäßige Ausdehnung des Kavi­ tationsverschleißes schon nach relativ kurzer Betriebszeit nicht mehr wesentlich verändert, die Tiefe dagegen weiter zunimmt.
Der Aufwand für die Reparatur der Kavitationsschäden ist relativ groß. Die meisten Laufräder der Turbinen und Pumpen bestehen aus hochlegiertem Stahl X12 CrNi13.1., der ein halbferritisches Gefüge mit ungünstiger Schweißeignung be­ sitzt. Dieser Werkstoff muß deshalb zum Schweißen auf etwa 250°C vorgewärmt und anschließend bei 680°C in einem Ofen spannungsarm geglüht werden, um Risse zu vermeiden. Die Laufräder müssen dazu ausgebaut werden.
Die Auftragsschweißung erfolgt mit dem austenitischen Zu­ satzwerkstoff CrNiMoNb 19.11.3, der eine hohe Zähigkeit besitzt. Sie wird 50 groß ausgeführt, daß der weitere Kavitationsverschleiß im austenitischen Werkstoffbereich bleibt und nachfolgende Reparaturen ohne Wärmebehandlung am eingebauten Laufrad vorgenommen werden können. Wie Erfahrungen mit der Reparatur der Kavitationsschäden bei Laufrädern zeigen, wird die Auftragsschweißung jedoch bedeutend schneller durch Kavitation abgetragen als vorher der Grundwerkstoff. Die Ursachen für den erhöhten Ver­ schleiß sind in der ungenügenden Oberflächenbearbeitung nach der Auftragsschweißung und vor allem im niedrigeren Kavitationswiderstand des Schweißzusatzwerkstoffes zu suchen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektrode für das Auftragsschweißen von kavitationsverschlissenen Flächen aus hochlegiertem Stahl zu schaffen, die eine gute Verschweißbarkeit bei hoher Verschleißfestigkeit gewährleistet und eine zusätzliche mechanische Oberflächen­ verfestigung ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird dies mit einer Elektrode erreicht, die aus
 0,10- 0,15% C
10,50-12,00% Cr
 9,50-11,00% Mn
max. 0,35% Ni
max. 0,50% Si
max. 0,03% P
max. 0,02% S und
75,95-79,00% Fe
besteht.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
Die Elektrode wird für das Auftragsschweißen am Laufrad einer Speicherpumpe eingesetzt. Die verschlissenen Stellen werden ausgeschliffen und für das Auftragsschweißen vorbe­ reitet. Danach erfolgt nach bekannter Technologie das Auf­ tragsschweißen mit der erfindungsmäßigen Elektrode. Durch Beschleifen wird die ursprüngliche Oberflächenkontur hergestellt.
Im Bereich der Auftragsschweißung wird ein teilweise um­ wandlungsfähiges Gefüge aus metastabilem Austenit erzielt, das sich bei einer Druckbeanspruchung in Martensit um­ wandelt. Ein Teil der Gefügeumwandlung wird vor Einsatz des Laufrades durch eine mechanische Verfestigung, der Auf­ tragsschweißung, z. B. durch Hämmern oder Kugelstrahlen, vorgenommen. Der restliche Teil der Gefügeumwandlung er­ folgt dann während des Einsatzes des Laufrades durch die Kavitationsbeanspruchung selbst. Dadurch wird die Zeit bis zum beginnenden Materialabtrag durch Kavitation wesentlich verlängert.
Nach der Gefügeumwandlung liegt die Härte der Auftrags­ schweißung mit der erfindungsgemäßen Elektrodenzusammen­ setzung höher als der Grundwerkstoff des Laufrades aus hochlegiertem Stahl X 12 Cr Ni 13.1. Die Standzeit der Auftragsschweißung mit der erfindungsgemäßen Elektrode ist damit wesentlich höher als ursprünglich beim Grund­ werkstoff und den bisherigen Auftragsschweißverfahren.

Claims (1)

  1. Elektrode für das Auftragsschweißen von kavitationsver­ schlissenen Flächen aus hochlegiertem Stahl, insbesondere an Laufrädern der hydraulischen Maschinen in Wasserkraftan­ lagen, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus  0,10- 0,15% C
    10,50-12,00% Cr
     9,50-11,00% Mn
    max. 0,35% Ni
    max. 0,50% Si
    max. 0,03% P
    max. 0,02% S und
    75,95-79,00% Febesteht.
DE19924201673 1992-01-20 1992-01-20 Elektrode fuer das auftragsschweissen von kavitationsverschlissenen flaechen aus hochlegiertem stahl Withdrawn DE4201673A1 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015170160A1 (en) * 2014-05-07 2015-11-12 Lincoln Global, Inc. Metal cored welding electrode

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