DE683361C - Zusatzwerkstoff zum Schweissen von korrosionsbestaendigen titanhaltigen Chrom- oder Chromnickelstaehlen - Google Patents

Description

Korrosionsbeständige Stähle mit hohem Chromgehalt, insbesondere die atustenitisehen Chromnickelstähle, zeigen bekanntlich nach dem Erhitzen auf bestimmte Temperaturen die Erscheinung der sog. interkristallinen Korrosion. Zu* Beseitigung idieser nachteiligen Erscheinung hat man mit Erfolg dem Stahl einen gewissen Gehalt an Titan zugefügt. Beim Verschweißen derartiger titanhaltiger Chromstähle mit Schweißstäben von der gleichen Zusammensetzung zeigte sich jedoch der Nachteil, daß die Schweiße, und benachbarte Stellen des Grundmetalls offenbar infolge Ausbrennens· des Titans ihre Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion verloren haben. Es wurde beispielsweise: ein Stahl, der 18,760/0 · Chrom, 8,88 o/_o Nickel, 0,840/0 Titan und 0,120/0 Kohlenstoff enthielt, im Lichtbogen geschweißt, dazu· ein Schweißstab von ähnlicher Zusammensetzung benutzt und der Schweißvorgang nach einem in der Praxis bewährten Verfahren durchgeführt. Das abgesetzte Schweißmetall enthielt nur 0,260/0 Titan. Diese Schwierigkeiten können nicht dadurch vermieden werden, daß der Titangehalt des Schweißetabes erhöht

■ wird. Unter bestimmten Bedingungen ist es nämlich notwendig, die Gasöchweißuing anzuwenden, beispielsweise die Acetylensauierstoffflamme, um Chromnickelstähle zu schweißen. Infolge der Gegenwart des Titans kann aber das Schweißen nur unter großen Schwierigkeiten durchgeführt werden, weil das geschmolzene Metall ständig kocht. Die so erhaltenen Schweißstellen sind nicht fehlerfrei und enthalten beträchtliche Mengen von Schlackeneinschlüssen. Bei der Lichtbogenschweißung ergibt sich ein Verlust des Titans. Alle diese Umstände beeinträchtigen sowohl, die physikalischen Eigenschaften als auch die Korrasion&widerstandsfähig'keit der Schweißnaht. Durch eine längere Wärmebehandlung bei hohen Temperaturen läßt sich zwar ein gewisser Ausgleich zwischen den titanfreäeii oder -armen Stellen der Schweiße und dem benachbarten titanhaltigen Grundmetall und mithin die Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion herbeiführen; aber ^ein solches Verfahren ist nicht nuir kostspielig und umständlich, sondern auch für gewisse Schweißverbindungen aus praktischen. Gründen nicht durchführbar.

Die genannten Schwierigkeiten werden nun gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß zum Schweißen der bekannten titanhaltigen korrosionsbeständigen Chromnickelstähle

Schweißstäbe aus an sich bekannten, niobhaltigen Chromnickelstählen verwendet werden. Die zu verschweißenden Chromnickelstähle können 3 bis 300/0 Chrom, S bis 350/0 Nickel sowie Titan in einer Menge von mir*:·, destens dem doppelten Kohlenstoffgehalt, je-' doch nicht mahr als. 50/0 enthalten, während die Schweißstäbe 3 bis 3ο o/o Chrom, 5 bis 350/0 Nickel, bis. zu 0,70/0 Kohlenstoff und mindestens das Vier-, zweckmäßig aber mindestens das Zehnfache des Kohlenstoffgellalts an Niob enthalten. Man erhält sowohl nach dem Lichtbogen- als auch dem Acetylensauieirstoff schweißverfahren fehlerfreie Schweißnähte, welche gegen 'die interkristalline Korrosion hervorragend widerstandsfähig sind und sich durch eine bemerkenswerte Wärmebeständigkeit, durch gute physikalische Eigenschaften, insbesondere Zugfestigkeit und Dehnung, auszeichnen. Es wird ferner eine ausgezeichnete Ausbeute an Niobmetall in der Schweiße erzielt, was offenbar auf eine Schutzwirkung des aus dem Grundmetall stammenden Titans zurückzuführen, ist. Aber auch ein etwaiger Überschuß an Niob ist ohne irgendwelche Nachteile, da die Schlacke nicht, wie es. bei überschüssigem Titan der Fall ist, zähe wird und deshalb zu Einschlüssen in der Schweiße führt.

Es ist bereits bekannt, zum Schweißen von korrosionsbeständigen hochchromhaltigen . Stählen Schweißstäbe mit abweichender Zusammensetzung, insbesondere solche aus Chromnickelstählen, zu verwenden. Bei der-. artig geschweißten Stählen tritt aber stets die nachteilige Erscheinung der interkristallinen Korrosion auf. Hieraus läßt sich auch die besondere Eignung von niobhaltigein Chrommekelschweißstäben für Grundmetalle aus titanhaltigen Chromstählen zum Zwecke der Vermeidung jener nachteiligen Erscheinung nicht ableiten. Es ist ferner bekannt, korrosionsbeständige Chrom- und Chromnickelstähle mit Schweißstäben aus tantalhaltigem, ♦5 fcorrosionsbestandigem Chrom- oder Chromnickelstahl zu schweißen. Abgesehen davon, daß sich die Erfindung ausschließlich, auf titanhaltige Stähle mit hohem Ghromgehalt bezieht, kann 'das- Tantal trotz seiner benachharten Stellung im periodischen System nicht als dem Niob gleichwertig angesehen werden, weil die zufolge der weit auseinanclerliegenden Atomgewichte in Betracht kommenden Zusatzmengen erhebliche Unterschiede in den physikalischen Eigenschaften erwarten lassen und überdies sich Tantal, wie bei der Herstellung von Panzerblechen bekannt ist, auch metallurgisch anders verhält als Niob. Die günstige Wirkung eines Niob- oder Tantalgehalts auf die Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion von korrosionsbeständigen Chromnickelstählen war zwar ebenfalls bekannt, desgleichen deren günstiges Verhalten beim Schweißen. Hieraus konnte jedoch ■nicht vorhergesehen werden, daß sich gerade ,.'titanhaltige Chromstähle mit niobhaltigen ' S.chweißstäben vorteilhaft verschweißen lassen, zumal es sich in der Praxis gezeigt hat, daß das Verschweißen von niobhaltigen Chromnickelstählen mit gleichartig zusammengesetzten Schweißstäben, besonders bei Verwendung der Gasschweißung, stets zu einer Beeinträchtigung der Widerstandsfähigkeit gegen interkristalline Korrosion führte. Es wunde beispielsweise ein Stahl, der 18,760/0 Chrom, 8,88O₁Z₀ Nickel, 0,84.0/0 Titan und ο, 120/0 Kohlenstoff enthielt, mittels der Acetylensauerstoffnamme geschweißt, wobei ein Schweißstab verwendet wurde, welcher 18,30/0 Chrom, 8,970/0 Nickel, 1,160/0 Niob und ο, ι ο 0/0 Kohlenstoff enthielt. Hierbei wurde eine fehlerfreie, gegen Korrosion widerstandsfähige Schweißnaht erzielt, und dasabgesetzte Metall enthielt, wie festgestellt wurde:, 1,00 0/0 Niob, wodurch angezeigt wurde, daß im wesentlichen die ganze Niobmenge ausgebeutet wurde. Die Abnahme von 1,160/0 auf 1,000/0 Niob erklärt sich aus der Verdünnung des Schweißmetalls durch das Grundmetall. Ähnliche Ergebnisse wurden bei Anwendung des Lichtbogenverfahrens erzielt.

Schweißnähte zwischen etwa 4,8 mm starken Chromnickelütanstahlplatten, geschweißt mit 'einem Chromnickelniobstahlschweißstab, zeigten die nachstehenden Eigenschaften:

Streckgrenze

Höchstbeanspruchung
Dehnung (Einspannlänge 5 cm)

Azetylensauerstoff flamme

2890 5300

18

Lichtbogen

3470 kg/cm² 5700 kg/cm²

22% '

Es ist bemerkenswert, daß die nach der Erfindung erzielten Schweißen hohe Dehnung und Festigkeit aufweisen, gleichgültig ob sie unter Anwendung des Gas- oder des Lichtbogenschweißverfahrens erzeugt wurden. Beim Behandeln in kochender konzentrierter Salpetersäure wurde festgestellt, daß diese Schweißen eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion besaßen.

Die ausgezeichneten Ergebnisse, welche durch die Erfindung erzielt werden, werden nicht erreicht, wenn * nicht eine genügende Menge Niob- im Schweißstab und in der fertigen Schweiße vorhanden ist. Der Niobgehalt der letzteren soll zweckmäßig mindestens etwa das Vierfache des Kohlenstoffgehalts betragen, obwohl auch bei einem geringeren

(583361

Niobgehalt unter bestimmten Bedingungen günstige Ergebnisse erzielt weiden können. Um die besten Ergebnisse in den Fällen zu erreichen, in denen die Schweißnaht während' langer Zeitabschnitte bei erhöhten Temperaturen dem Korrosionsangriff ausgesetzt ist, soll der Niobgehalt zweckmäßig etwa das Zehnfache des Kohlenstoffgehalts betragen. Bei der Anwendung des Acetylensauerstoff-Verfahrens muß darauf geachtet werden, daß eine übermäßige Kohlenstoffaufnahme der Schweißstelle aus der SchweißfLamme vermieden wird. Im allgemeinen ist es empfehlenswert, daß in diesem Falle Schweißstäbe verwendet werden, die etwas mehr Niob enthalten, als notwendig ist, wenn mit Hilfe des Lichtbogens geschweißt wird.

Die Erfindung kann 'bei Stählen verwendet werden, welche etwa 3 bis 300/0 Chrom, etwa S bis 350/0 Nickel und Titan in einer Menge enthalten, die wenigstens das Doppelte des Kohlenstoffgehalts beträgt. Der Koihlenstoffg ehalt des Schweißstabes beträgt zweckmäßig nicht mehr als. etwa 0,30/0. Der Niobgehalt braucht in den meisten Fällen nicht mehr als 50/0 zu !betragen. Die Erfindung bezieht sich hauptsächlich auf das Schweißen von korrosionsbeständigen Chromnickeltitanstählen; sie kann jedoch natürlich auch zum Schweißen von ebensolchen Chromtitanstäh- 3c len benutzt werden.

Das Schweißzusatzmetall braucht nicht die gleichen Gehalte an Chrom, Nickel oder Kohlenstoff wie das Grundmetall aufzuweisen.

Es wird bemerkt, daß unter gewissen Umständen die zum Schweißen benutzten Stäbe mit bestimmten Flußmitteln überzogen werden müssen, um das Schweißen zu erleichtern, oder daß ein Flußmittel in anderer Weise benutzt werden muß, um den Schweiß Vorgang zu unterstützen.

Claims (1)

1. Patentanspruch: *

   Die Verwendung von bekannten korrosionsbeständigen niobhaltigen Chromnickelstählen, in denen der Niobgehalt mindestens das Vierfache, zweckmäßig mindestens das Zehnfache des Kohlenstoffgehaltes beträgt, als Zusatzwerkstoff ₅„ zum Schweißen von korroisionsbeständigen titanhaltigen Chrom- oder Chromnickelstählen, in denen das Titan in einer Menge von mindestens dem Zweifachen des Kohlenstoffgehaltes, jedoch nicht mehr als 5 0/0 des Stahles, vorhanden ist.