DE568969C

DE568969C - Nickel welding rods for gas fusion welding

Info

Publication number: DE568969C
Application number: DEM116328D
Authority: DE
Original assignee: METALLO CHEM FAB DR LEOPOLD RO
Current assignee: METALLO CHEM FAB DR LEOPOLD RO
Priority date: 1931-07-29
Filing date: 1931-07-29
Publication date: 1933-01-28

Description

Bei der Gasschmekschweißung von reinem Nickel besteht der Hauptnachteil in der Porosität der erhaltenen Nähte, so daß die Schweißungen sehr undicht sind. Schweißt man, wie z. B. im Apparatebau, längere Nähte mit Zusatzdraht aus handelsüblichem reinem Nickel, so ist es trotz größter Sorgfalt unmöglich, eine Naht zu erhalten, die bei einem Flüssigkeitsdruck von mehreren Atmosphären dicht bleibt.The main disadvantage of gas butt welding of pure nickel is its porosity of the seams obtained, so that the welds are very leaky. Do you weld how z. B. in apparatus engineering, longer seams with additional wire made of commercially available pure nickel, so, in spite of the greatest care, it is impossible to get a seam that works at fluid pressure remains tight from several atmospheres.

ο Ferner führen die Poren bei Beanspruchung zu größeren Rißbildungen, so daß die Naht nur verhältnismäßig geringe Biegewinkel erträgt. Um diesen Schwierigkeiten zu begegnen, ist man auf das umständliche und teure Hammerschweißverfahren angewiesen, das sich aber — seiner Eigenart entsprechend — nicht überall anwenden läßt. An diesen Verhältnissen erkennt man das außerordentlich große Bedürfnis nach einem wirklich einwandfreien Verfahren der Gasschmekschweißung von Nickel.ο Furthermore, the pores lead to larger ones when used Formation of cracks, so that the seam can only withstand relatively small bending angles. Around To meet these difficulties, one has to rely on the cumbersome and expensive hammer welding process instructed, but - according to its peculiarity - not apply everywhere leaves. In these conditions one recognizes the extraordinarily great need for a really flawless process of gas fusion welding of nickel.

Die Porosität der Schweißnähte beruht bekanntlich auf der Fähigkeit des flüssigen Nickels, große Mengen von Gasen mit hoher Geschwindigkeit aufzulösen und sie beim Erstarren wieder abzuscheiden. Nun läßt sich bekanntlich die Gaslöslichkeit geschmolzener Metalle durch kleine Legierungszusätze von Fremdmetallen oder Metalloiden stark beeinflussen, und hiervon macht man beim Vergießen des reinen Nickels zu Walzblöcken auch Gebrauch, indem man ihm Zusätze von Mangan oder Magnesium gibt, wodurch ein dichtes Gefüge des Blockes erreicht wird. Man hat derartige Zusätze auch für Nickelschweißdrähte vorgeschlagen, jedoch haben sie auf die Schweißbarkeit einen nur wenig fördernden Einfluß, da der Schweißvorgang höhere Anforderungen an das Desoxydationsmittel stellt als die Gießerei. Durch Auswahl geeigneter Zusätze und vor allem durch Steigerung der Zusatzmengen läßt sich zwar eine wesentliche Verminderung der Gasaufnahme und Porosität erreichen, jedoch ist auch dieser Weg häufig nicht gangbar, da es bei der Schweißung von reinem Nickel aus Gründen der Korrosionsbeständigkeit darauf ankommt, daß auch die Schweißnaht möglichst frei von irgendwelchen Legierungszusätzen ist.The porosity of the weld seams is known to be based on the ability of liquid nickel to Dissolve large amounts of gases at high speed and solidify them again to be deposited. It is now known that the gas solubility of molten metals can be determined small alloy additions of foreign metals or metalloids strongly influence, and from this When casting the pure nickel into billets, use is also made by adding manganese or magnesium to it there, whereby a dense structure of the block is achieved. You also have such additives Proposed for nickel welding wires, however, they only have one on weldability little beneficial effect, since the welding process makes higher demands on the deoxidizer poses as the foundry. By selecting suitable additives and, above all, by increasing the amounts added, it is possible to achieve a substantial reduction in gas uptake and porosity, but is Also this route is often not feasible, as there are reasons for welding pure nickel The corrosion resistance depends on the weld seam being as free from it as possible any alloy additives.

Um mit möglichst geringer Menge Fremdmetall auszukommen, wurde ein anderer Weg eingeschlagen. Ein genaues Studium des Verhaltens der einzelnen flüssigen Metalltropfen beim Übergang auf die Schweißstelle zeigte, daß lediglich die Beschaffenheit der Tropfenoberfläche den Ausschlag für den Fluß der Schmelze und für die Homogenität der Schweißstelle gibt. Diese Erkenntnis wurde durch umfassende Versuche an vielen Metallen gewonnen und immer wieder bestätigt. Sie führte beim Nickel zu dem Erfindungsgedanken, die Oberfläche des vom Zusatzdraht abgeschmolzenen Nickeltropfens so zu ändern, daß sie keine Gase mehr zu lösen vermag und somit einen Schutz für das im Innern befindliche reine Nickel vor Gasaufnahme bietet.Another way was to get by with the smallest possible amount of foreign metal struck. A close study of the behavior of the individual liquid metal droplets at the transition to the welding point showed that only the condition of the droplet surface the decisive factor for the flow of the melt and for the homogeneity of the weld. This knowledge has been and always has been gained through extensive tests on many metals confirmed again. In the case of nickel, it led to the idea of the invention, the surface of the vom To change additional wire melted nickel drop so that it is no longer able to dissolve gases and thus offers protection for the pure nickel inside against gas absorption.

Durch eine große Anzahl systematischer Versuchsreihen wurde nun gefunden, daß ein dünner Überzug bestimmter Metalle auf gewöhnlichem Reinnickeldraht zum gewünschten Erfolge führt. Die durch den Überzug zugeführteA large number of systematic series of tests has now found that a thin Coating of certain metals on ordinary pure nickel wire for the desired success leads. The fed through the coating

Menge an Fremdmetall ist so klein, daß sie innerhalb der zulässigen Verunreinigungsgrenze für die zu schweißende Nickelsorte bleibt.Amount of foreign metal is so small that it is within the allowable contamination limit for the type of nickel to be welded.

Zwar ist es bekannt, Schweißdrähte mit metallischen Überzügen zu versehen, z. B. befinden sich im Handel mit Kupfer überzogene Eisenschweißdrähte. Der Zweck eines solchen Überzuges ist jedoch fast ausschließlich die Erzielung besserer Lagerbeständigkeit des Drahtes und ίο die Vermeidung von Rost, und es zeigt sich auch, daß man mit dem Draht ebensogut schweißt, wenn man den Kupferüberzug vorher abschmirgelt. Jedenfalls ist für die Durchführung der Schweißarbeit der Kupferüberzug auf dem Eisendraht belanglos. Ferner ist bekannt geworden, Kupferschweißdrähte dadurch herzustellen, daß man die Zusätze an Fremdmetallen und Desoxydationsmitteln nicht mit dem Kupfer legierte, sondern diese Stoffe, z. B. Silber und Phosphor, auf der Oberfläche des reinen Kupferdrahtes anbrachte, so daß sie sich erst beim Erhitzen mit der Schweißflamme zu einem Draht der gewünschten Zusammensetzung legieren. Dieser Vorgang findet bereits vor dem Schmelzen statt, so daß in die Schweißnaht tatsächlich ein legierter Draht eingeschmolzen wird. Zweck und Wirkung des Überzuges auf Nickel gemäß der Erfindung ist jedoch nicht, kurz vor der Schweißung einen bis ins Innerste legierten Stab zu bilden, vielmehr soll der Überzug auch während des Schweißvorganges nur in der Tropfenoberfläche zur Geltung kommen. Erst dann ist es möglich, im Gegensatz zu dem erwähnten überzogenen Kupferdraht, mit einer Mindestmenge an Fremdstoffen auszukommen, wie es in Anbetracht der Korrosionsverhältnisse wünschenswert ist.It is known to provide welding wires with metallic coatings, e.g. B. are located in the trade with copper-coated iron welding wires. The purpose of such a coating however, it is almost exclusively the achievement of better storage stability of the wire and ίο the avoidance of rust, and it also shows that the wire is just as good for welding, if you sand down the copper coating beforehand. Anyway, it's for the implementation the welding work of the copper plating on the iron wire is irrelevant. It is also known have become to produce copper welding wires by not using the additives of foreign metals and deoxidizing agents alloyed with the copper, but these substances, e.g. B. silver and phosphorus, on the surface of the pure copper wire attached so that it only closes when heated with the welding flame alloy a wire of the desired composition. This process takes place even before Melting takes place, so that an alloyed wire is actually melted into the weld seam will. However, the purpose and effect of the coating on nickel according to the invention is not to form a rod alloyed to the core shortly before welding, rather the The coating only comes into its own in the droplet surface, even during the welding process. Only then is it possible, in contrast to the aforementioned coated copper wire, get by with a minimum amount of foreign matter, as is the case in view of the corrosion conditions is desirable.

Weiterhin ist noch bekannt geworden, Nickeldrähte mit einer verhältnismäßig dicken Schicht eines metallhaltigen Flußmittels zu umgeben und sie als Elektroden in der elektrischen Schweißung zu verwenden. Jedoch sind solche Elektroden für die Gasschmelzschweißung an sich schon ungeeignet, und außerdem wirken die dabei verwendeten Metalle hauptsächlich reduzierend auf die Schmelze, während es sich bei der Erfindung lediglich um eine physikalische Beeinflussung der Oberfläche des geschmolzenen Tropfens handelt.It has also become known to have nickel wires with a relatively thick layer a metal-containing flux and use them as electrodes in the electrical Use welding. However, such electrodes are suitable for gas fusion welding unsuitable, and the metals used mainly have a reducing effect on the melt, while the invention is only a physical one Affecting the surface of the molten drop acts.

Überzüge, die diese Beeinflussung in praktisch ausreichendem Maße hervorrufen, müssen folgenden Anforderungen genügen:Coatings that produce this effect to a practically sufficient extent must meet the following requirements:

1. Der Überzug darf nicht zu niedrig schmelzen. 1. The coating must not melt too low.

2. Der Überzug muß sich mit dem Nickel legieren.2. The coating must alloy itself with the nickel.

3. Das Überzugsmetall muß die Gaslöslichkeit des Nickels herabsetzen.3. The coating metal must reduce the gas solubility of the nickel.

4. Die Diffusionsgeschwindigkeit des Überzugsmetalls in das flüssige Nickel darf nur gering sein, so daß möglichst lange an der Oberfläche des Nickeltropfens eine stark angereicherte Legierung mit dem Überzugsmetall verbleibt, die keine Gasaufnahmefähigkeit besitzt, also das Eindringen von Gasen in das Innere des Tropfens verhütet.4. The rate of diffusion of the coating metal into the liquid nickel must only be low be so that as long as possible on the surface of the nickel droplet a strongly enriched Alloy with the coating metal remains, which has no gas absorption capacity, so prevents gases from entering the interior of the drop.

5. Das Überzugsmetall muß Oxyde bilden, die entweder selbst flüssig sind oder sich in einem Flußmittel leicht lösen. Feste Oxydhäute behindern den Fluß.5. The coating metal must form oxides that are either liquid themselves or in easily dissolve with a flux. Solid oxides hinder the flow.

Es wurde nun gefunden, daß sich die hochschmelzenden Schwermetalle (Schmelzpunkt über 1000°) am besten als Überzugsmetalle eignen; unter diesen verdienen diejenigen der Gruppe 5 bis 8 des periodischen Systems den Vorzug, hiervon wiederum wurden mit Eisen, Kobalt und Vanadium gute Ergebnisse erreicht. Auch durch Auftragen mehrerer Überzüge verschiedener Metalle lassen sich ausgezeichnete Wirkungen hervorrufen, z. B. dadurch, daß der Schweißdraht erst mit Eisen und dann noch mit Chrom bedeckt wird.It has now been found that the high-melting heavy metals (melting point over 1000 °) are best suited as coating metals; among these those deserve the Group 5 to 8 of the periodic table preferred, of which, in turn, were made with iron, Cobalt and Vanadium achieved good results. Also by applying several coatings of different Metals can produce excellent effects, e.g. B. in that the The welding wire is first covered with iron and then with chrome.

Zur Herstellung der Überzüge bedient man sich der üblichen Verfahren, die dem Charakter des Überzugsmetalls angepaßt sein müssen: Niederschlagen aus wäßriger Lösung durch Galvanisieren oder Tauchen, Aufwalzen nach Art des Plattierens, Diffundieren bei höherer Temperatur nach Art des Alitierverfahrens usw.For the production of the coatings one uses the usual procedures, which the character must be adapted to the coating metal: precipitation from aqueous solution through Electroplating or dipping, rolling in the manner of plating, diffusing at higher levels Temperature according to the type of alloying process, etc.

Claims

Patent claims:

1. Nickel welding rods for gas fusion welding, characterized by a thin coating of one or more such metals, either themselves or their alloys with nickel have a low gas solubility.

2. Nickel welding rods according to claim 1, characterized by thin coatings refractory heavy metals of the 5th to

8. Group of the periodic table, e.g. B. iron, cobalt or vanadium.