WO1999022902A1

WO1999022902A1 - Schutzgas für hochkorrosionsfeste werkstoffe

Info

Publication number: WO1999022902A1
Application number: PCT/EP1998/006747
Authority: WO
Inventors: Alfward Farwer
Original assignee: Messer Griesheim Gmbh
Priority date: 1997-11-03
Filing date: 1998-10-23
Publication date: 1999-05-14
Also published as: DE19748351A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schutzgas zum Schweißen von hochkorrosionsfesten Werkstoffen, insbesondere Nickel und Nickelbasiswerkstoffe. Um das Schweißverhalten beim Schweißen der hochkorrosionsfesten Werkstoffe zu verbessern, wird ein Gemisch aus Argon, Helium, Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Sauerstoff vorgeschlagen.

Description

Schutzgas für hochkorrosionsfeste Werkstoffe

Die Erfindung betrifft ein Schutzgas für hochkorrosionsfeste Werkstoffe, insbesondere Nickel- und Nickelbasiswerkstoffe. Schutzgase, welche die Gaskomponenten Argon, Helium, Kohlendioxid und Sauerstoff enthalten, sind beispielsweise aus der DE-OS 34 32 087 bekannt. Diese Schutzgasgemische enthalten sehr niedrige Anteile CO₂ und Sauerstoff, nämlich 2,5 bis 8% CO₂ zusammen mit 0.1 bis 0,8% O₂. Kohlendioxid und Sauerstoff bewirken ein häufig erwünschtes Oxidationspotential des Schutzgases und besitzen zudem einen stabilisierenden Effekt für den Lichtbogen, der in vielen kritischen

Schweißsituatioπen äußerst vorteihaft, manchmal sogar unverzichtbar ist.

Weiterhin ist bekannt, daß beim Schweißen von korrosionsbeständigen Werkstoffen die Korrosionsschicht beim Schweißvorgang zerstört und eine nicht korrosionsfeste Oxidschicht gebildet wird.

Diese Oxidschicht muß je nach Qualitätsansprüchen in einem Nachbearbeitungsschritt, beispielsweise durch Abbeizen oder durch Abstrahlen mit abrasiven Strahlenmitteln entfernt werden.

Wurden andererseits jedoch Gaskomponenten zur Vermeidung oder Verhinderung von Oxidschichten eingesetzt, so mußte mit einem unbefriedigenden Verlauf des Schweißprozesses und des Schweißergebnisses gerechnet werden. Je nach Legierungsbestandteil und Legierungsanteiien gab es Probleme mit dem Anfließverhalten, der Flankenbindung, der Oxidation und dem optischen Aussehen der Nathoberflächen und des nahtπahen Bereiches.

Ferner führt die Zusammensetzung bisher bekannter Schutzgase bei verschiedenen Werkstoffen zu erheblichen negativen Beeinträchtigungen der Lichtbogenstabilität sowie zur Beeinträchtigung des Zündverhaltens der abschmelzenden oder auch der nichtabschmelzenden Elektrode, je nach Schweißverfahren unterschiedlich. Auch wird teilweise die Porenbildung negativ durch bisher bekannte Schweißschutzgase beeinträgt. Mechanische Gütewerte werden verringert und liegen somit weit von den Gütewerten des Grundwerkstoffes entfernt. Auch die Verrußung der Schweißnaht und des schweißtnahtnahen Bereiches bilden häufig ein nicht unerhebliches Problem für die Qualität als auch bei der Nchbearbeitung der Schweißnaht.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schutzgas zu schaffen mit dem das Schweißverhalten, die Lichtbogenstabilität, die Qalität und das Aussehen von Schweißnähten verbessert werden kann. Ferner soll eine unerwünschte Oxidationsschicht sowie ein besseres Fließverhalten von Grundwerkstoff und Zusatzwerkstoff sowie eine bessere Flankenbindung erzielt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die Merkmale des Anspruchs 1 wird vorteilhaft ein 5-Komponenten-Gas, vorzugsweise aus den Hauptkomponenten Argon und Helium und den Nebenkomponenten Wasserstoff, Sauerstoff und Kohlenmonoxid eingesetzt mit dem das Schweißverhalten, die Qalität und das Aussehen von Schweißnähten verbessert werden kann. Ferner soll eine unerwünschte

Oxidationsschicht sowie ein besseres Fließverhalten von Grundwerkstoff und Zusatzwerkstoff sowie eine bessere Flankenbindung erzielt werden. Die Gaseversorgung kann einfach und unproblematisch als Fertiggemisch erfolgen.

Durch die Merkmale nach Anspruch 2 wird vorteilhaft sowohl die

Lichtbogenstabilität als auch die Oxidation der Nahtoberfläche beeinflußt. Durch den Einsatz geringer CO und O₂ Mengen < 0,2% bzw. < 0,5% wird die Oxidation an der Nahtoberfläche auf ein Minimium reduziert oder gänzlich vermieden.

Durch die Merkmale des Anspruchs 3 wird vorteilhaft die Lichtbogenstabilität durch einen Helium-Anteil zwischen 5 oder/und 25 Volumen% sowie das Fliesverhalten des Schweißbades durch einen Wasserstoffanteil zwischen 0,5 und 3 Volumen% beeinflußt. Der Kohlenmonoxidanteil zwischen 0,01 Volumen% und 0,2 Volumen% verbessert erheblich die Oxidation der Nahtoberfläche und trägt so zur Vermeidung von erheblichem Nacharbeitsaufwand bei.

Durch die Merkmale des Anspruchs 4 wird vorteilhaft ein Gemisch von 83,425 Volumen% Argon, 15 Volumen% Helium und 1 ,5 Volumen% Wasserstoff sowie 0,05 Volumen% Kohlenmonoxid und 0,025 Volumen% Sauerstoff eingesetzt. Bei dem Einsatz von 1 ,5 Volumen% Wasserstoff konnten erhebliche Verbesserung der Flieseigenschaften sowie der Flankenbindung festgestellt werden. Durch die Zumischung von

0,05 Volumen% Kohlenmonoxid und 0,025 Volumen% Sauerstoff ergaben sich absolut oxidfreie Nahtoberflächen, die keiner weiteren Nachbearbeitung bedürfen.

Durch die Merkmale des Anspruchs 5 wird vorteilhaft ein Schutzgas- Lichtbogenschweißverfahren mit abschmelzender Drahtelektrode mit den unter in den Ansprüchen 1 bis 4 genannten Schutzgasgemischen betrieben. Diese Schutzgasgemische sind insbesondere geeignet, legierte und hochlegierte Nickel- oder Nickelbasiswerkstoffe zu verschweißen. Durch dieses 5- Komponenten-Schutzgas wird eine wesentliche Verbesserung der

Lichtbogenstabiltität herbeigeführt. Ferner wird die Oxidation positiv beeinflußt und dadurch eine evtl. erforderliche Nacharbeit erheblich reduziert oder gar gänzlich vermieden.

Durch den Einsatz der in den Ansprüchen 1 bis 4 genannten Schutzgasgemische wird ein wesentliche Verbeserung der Lichtbogenstabilität herbeigeführt. Ferner wird die Oxidation positiv beeinflußt und dadurch die evtl. erforderliche Nacharbeit erheblich reduziert oder gar gänzlich vermieden. Beispiel aus den Versuchsreihen:

Aufschweißung auf hochwarmfestem Grundwerkstoff, Draht 0 1 ,0 und 1 ,2 mm Auftragung gependelt, Pendelbreite ca. 20mm Stomquelle: Lincoln (Puls-Anlage) Schweißstrom: 120 - 180A Puls-Prozeß

Drahtvorschub: ca. 9m/min Schweißgeschwindigkeit: 0,4 - 0,5 m/min

Claims

Ansprüche

1. Schutzgas für hochkorrosionsfeste Werkstoffe, insbesondere Nickel und Nickelbasiswerkstoffe, gekennzeichnet durch ein Gemisch aus Argon, Helium, Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Sauerstoff.

2. Schutzgas nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch einen Argonanteil von < 85%, einen Heliumanteil von < 25%, einen

Wasserstoffanteil von < 3%, eine Kohlenmonoxidanteil von < 0,2% und einen Sauerstoffanteil von < 0,5%.

3. Schutzgas nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Argonanteil zwischen 75% Vol.% und 85% Vol.%, einen Heliumanteil zwischen 5 Vol.%und 25 Vol%, einen Wasserstoffanteil zwischen 0,5 Vol.% und 3 Vol.%, einen Kohlenmonoxidanteil zwischen 0, 1 Vol.% und 0,2 Vol.% und einen Sauerstoffanteil zwischen 0,01 Vol.% und 0,5 Vol.%.

4. Schutzgas nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch

83,425 Vol.% Argon, 15% Vol.% Helium, 1 ,5 Vol.% Wasserstoff, 0,05 Vol.% Kohlenmonoxid und 0,025 Vol.% Sauerstoff.

5. Schutzgas-Lichtbogen-Schweißverfahren mit einem Schutzgas nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es insbesdondere geeignet ist, legierte und hochlegierte Nickel- und Nickelbasiswerkstoffe zu verschweißen. Bei diesem Verfahren wird mit einer abschmelzenden Drahtelektrode als Schweißzusatz gearbeitet.