DE69603393T3 - Schutzgasgemisch und Verfahren zum Lichtbogenschweissen von Werkstücken aus rostfreiem Stahl - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft Schutzgasgemische zum Lichtbogenschweißen von rostfreien Austenitstählen gemäß den sogenannten WIG- oder Wolfram-Schutzgas-Schweißverfahren, insbesondere zum Schweißen von rostfreien Austenit-Ferrit-Stählen, die Stickstoff enthalten, das heißt Duplex- oder Superduplex-Stählen.
• Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von Schutzgasgemischen, die eine Verbesserung des Schweißens von rostfreien Stählen und insbesondere eine Gewährleistung guter Korrosionsbeständigkeitseigenschaften, eine Erhöhung des Bruchlastwertes und eine Verminderung der schädlichen Emissionen gestatten, wobei eine leichte Bedienung beim Handschweißen in allen Positionen, insbesondere in der sogenannten "Überkopfschweißposition" oder "Horizontal-Vertikal-Schweißposition", bei geringem Abbrand der Elektrode und unter Beibehaltung einer guten Stabilität des Lichtbogens gewährleistet wird.
• Dazu enthält das Gasgemisch gemäß einem Merkmal der Erfindung 5 bis 15%, vorzugsweise 8 bis 10%, Helium, 1,5 bis 2,5%, vorzugsweise 1,5 bis 2%, Stickstoff, Rest Argon.
• Des weiteren hat die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Schweißen von Werkstücken aus rostfreiem Stahl zum Ziel, bei dem man zwischen einer nicht abschmelzenden Elektrode und dem Werkstück einen Lichtbogen erzeugt und den Lichtbogen durch ein Schutzgasgemisch wie oben definiert schützt.
• Rostfreie Stähle, sogenannte Duplex- und Superduplexstähle, weisen im Vergleich zu anderen Sorten rostfreier Stähle aufgrund ihrer zweiphasigen Austenit-Ferrit-Mikrostruktur, ihres Gehalts an Stickstoff und anderen Elementen, wie zum Beispiel Chrom und Molybdän, eine gute Lochfraßkorrosionsbeständigkeit auf. Beim WIG-Schweißverfahren können die starke Verdünnung, die sich daraus ergeben kann, sowie die Analyse der Grundmetalle und der Zusatzdrähte zu einem unausgeglichenen Volumenverhältnis im Sinne eines übermäßigen Ferritgehalts führen, es sei denn, der Zusatzdraht enthält zum Beispiel bezüglich des Grundmetalls eine überschüssige Nickelkonzentration. Dennoch sind die Zusatzmetalle nicht genügend mit Stickstoff überlegiert, um einen guten Korrosionswiderstand der Schweißnähte zu gewährleisten. Aus diesem Grunde wurde in Betracht gezogen, dem Schutzgas relativ große Mengen, über 5%, Stickstoff, hinzuzufügen, was jedoch ungünstige Auswirkungen auf die Stabilität des Lichtbogens hatte, die für das Handschweißen nicht angemessen waren, sowie zu Problemen hinsichtlich der Festigkeit der Schweißnaht und des erheblichen Abbrands der Elektrode führte.
• In der Schrift "Welding and Metal Fabrication", Band 62, Nr. 9, Oktober 1994, Haywards Heath, GB, Seiten 379–382 wird ein Schutzgasgemisch auf Argonbasis zum Schweißen von rostfreien Stählen beschrieben, das gemäß einer ersten Ausführungsform 1,1% Stickstoff und 20% Helium oder gemäß einem anderen Beispiel 2,25% Stickstoff und 20% Helium enthält.
• Das Gasgemisch gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Reihe von vorteilhaften Eigenschaften auf, insbesondere den Erhalt eines guten Austenit-Ferrit-Gleichgewichts, das in allen Positionen eine leichte Bedienung gewährleistet, wobei ein optimierter Kompromiß zwischen einer guten Korrosionsbeständigkeit des eingebrachten Schweißgutes, einer akzeptablen Festigkeit der Schweißnähte, einem geringen Abbrand der Elektrode, einem verbesserten Aussehen der Raupe sowie einer Verringerung der Ozonemissionen gewährleistet wird.
• Ein erfindungsgemäßes bevorzugtes ternäres Gemisch besteht aus ca. 88% Argon, 10% Helium und 2% Stickstoff, wobei sich dieses Gemisch ganz besonders gut zum Schweißen von Duplex- und Superduplex-Stählen und dabei ebenfalls vollkommen zum Schweißen von rostfreien austenitischen, mit Stickstoff dotierten Sorten eignet, wobei die Anreicherung hinsichtlich des Stickstoffgehalts des Schutzgases trotz dieses geringen Gehalts dazu ausreicht, ohne die Stickstoffzufuhr über den Zusatzdraht auszukommen.

Claims (4)

1. Schutzgasgemisch auf Argonbasis zum manuellen oder automatischen Lichtbogenschweißen von rostfreien Stählen, das folgendes enthält: – von 5 bis 15% Helium, – von 1,5 bis 2,5% Stickstoff, Rest Argon.
2. Gasgemisch nach Anspruch 1, das folgendes enthält: – von 8 bis 10% Helium, – von 1,5 bis 2% Stickstoff.
3. Ternäres Gasgemisch nach Anspruch 2, das ca. 10% Helium, ca. 2% Stickstoff, Rest Argon enthält.
4. Verfahren zum Schweißen eines Werkstücks aus rostfreiem Stahl, wobei man zwischen einer nicht abschmelzenden Elektrode und dem Werkstück einen Lichtbogen erzeugt und den Lichtbogen durch ein Schutzgasgemisch schützt, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgasgemisch einem der vorhergehenden Ansprüche entspricht.