DE1300791B

DE1300791B - Schweissverbindung fuer korrosionsbestaendige Stahlbleche

Info

Publication number: DE1300791B
Application number: DE1966M0068961
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Carl; Dueren
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1966-03-30
Filing date: 1966-03-30
Publication date: 1969-08-07

Description

Die Erfindung betrifft eine Schweißverbindung für korrosionsbeständige Stahlbleche eines aus einer Nickel - Chrom - Molybdän - Legierung mit maximal 0,015 % Kohlenstoff bestehenden Sonderwerkstoffes, dessen stumpfgestoßene Stirnflächen zur Bildung einer X-, Doppel-U- oder dergleichen Fugenform vorbereitet sind.
Als korrosionsbeständiger Werkstoff für Lösungsbehälter, die zum Aufbereiten verbrauchter Brennstoffelemente von Kernkraftwerken dienen, wird eine im wesentlichen aus Nickel, Chrom und Molybdän bestehende Stahl-Sonderlegierung mit der Zusammensetzung maximal 0,015 % C, 0,01 bis 0,05 0; o Si, 0,3 bis 1,011/o Mn, 19,5 bis 23,5% Cr, 38,0 bis 46,0% Ni, 2,5 bis 3,5 0l0 Mo, 1,0 bis 3,0 % Cu, 0,2 bis 1,2 % Ti, 0,03 bis 0,2 0l0 A1 und den üblichen Verunreinigungen an Phosphor und Schwefel verwendet. Dieser Sonderwerkstoff ist beständig gegen hochaggressive siedende Lösungen von Salpetersäure, Schwefelsäure sowie Ammoniumfluorid und -nitrat. Für Verbindungsschweißungen an diesem Werkstoff werden artgleiche Zusatzwerkstoffe verwendet, die in mehreren Lagen, z. B. nach dem Wolfram-Inertgas-Verfahren (WIG) verschweißt werden.
Es hat sich jedoch herausgestellt, daß bei dieser mehrlagigen artgleichen Schweißung die Nähte zahlreiche, auf den Korngrenzen des Schweißgutes liegende feine Aufschmelzungen und Mikrorisse aufweisen. Untersuchungen haben ergeben, daß diese die Qualität der Schweißverbindung beeinträchtigenden Fehlererscheinungen in spannungsmäßig ungünstigen Schweißlagen durch die Hitzeeinwirkung der jeweils darauffolgenden Lage entstehen. Bevorzugt treten solche kleinen Materialtrennungen in der ersten Lage einer Mehrlagenschweißung auf.
Beim Schweißen der erwähnten Stahl-Sonderlegierung mit artfremden, z. B. hochnickelhaltigen Zusatzwerkstoffen treten zwar keine Mikrorisse im Schweißgut auf, jedoch unterliegt ein solches Schweißgut bei Einwirkung von Ammoniumfluorid einer unzulässig hohen Korrosion. Es ist aber erforderlich, daß die mit Lösungen in Berührung kommenden Schweißlagen in einer Dicke, die die Korrosionsabtragung während der Betriebszeit berücksichtigt, ähnlich korrosionsbeständig sind wie der Sonderwerkstoff selbst.
Mit der erfindungsgemäßen Schweißverbindung wird eine Mikrorißfreiheit des Schweißgutes bei gleichzeitiger Erfüllung der Korrosionsanforderungen gewährleistet. Sie ist dadurch gekennzeichnet; daß die zuerst in der engsten, als X-Naht ausgebildeten Fuge eingebrachten Lagen aus einem hochnickelhaltigen mikrorißfreien Zusatzwerkstoff mit beispielsweise maximal 0,10 % C, 0,1 bis 0,5 0l0 Si, 2,5 bis 3,5 0/0 Mn, 18,0 bis 22,0 % Cr, mehr als 67 % Ni, maximal 0,5 % Cu, maximal 0,75 % Ti und 2,0 bis 3,0 % Ta, Nb. besteht.
Es ist zwar bekannt, beim Verschweißen dickwandiger Bauteile aus ferritischem Stahl zunächst die Schweißkante der zu verschweißenden Bauteile mit einem austenitischen Zusatzwerkstoff zu versehen,' die Fuge mit diesem Werkstoff auszufüllen und dann mit einem dem ferritischen Grundstoff artgleichen Schweißwerkstoff zu bedecken. Durch diese Art der Schweißung sollen die im ferritischen Grundwerkstoff auftretenden Risse und Kornvergröberungen vermieden werden. Ein Hinweis, das Problem vorliegender Erfindung, Mikrorisse im Schweißwerkstoff zu beheben, ist hier nicht gegeben.
In der Zeichnung ist die erfindungsgemäße Schweißverbindung näher erläutert. Die Stirnflächen der miteinander zu verschweißenden Bleche 1 und 2 sind X-förmig abgeschrägt. Die in Höhe des -Steges zuerst zu schweißenden Lagen 3 und 4 werden durch den mikrorißfreien Draht gebildet, während die Lagen 5, 6 und 7 aus dem artgleichen korrosionsbeständigen Werkstoff bestehen.
Bei einer solchen kombinierten Schweißung treten nicht nur in den Lagen 3 und 4, sondern auch in den Lagen 5, 6 und 7 keine Mikrorisse auf. Die Ursache liegt darin, daß für die Entstehung der Mikrorisse, wie die eingangs erwähnten Untersuchungen ergaben, Spannungen und die Wärmeeinwirkung der nächstfolgenden Lage notwendig sind. Nach dem Schweißen der Lagen 3 und 4 ist auf Grund des bereits tragenden Querschnitts die Spannungskomponente weitgehend abgebaut und somit für die erste mit artgleichem Draht geschweißte Lage 5 eine der beiden Voraussetzungen für die Bildung der Mikrorisse nicht mehr erfüllt. Die Lage 5 ist, wie zahlreiche Versuche zeigten, mikrorißfrei. Bei den abschließenden Lagen 6 und 7 fehlt außerdem die Wärmeeinwirkung. Mikrorisse treten hier nicht auf. Die Korrosionsbeständigkeit der Verbindung wird dadurch gewährleistet, daß die mit artgleichem Draht geschweißten Lagen 5 und 7 entsprechend der zugrunde gelegten Korrosionsabtragung eine bestimmte Mindestdicke haben.

Claims

Patentanspruch: Aus mehreren Lagen unterschiedlicher Zusammensetzung bestehende Schweißnaht zwischen korrosionsbeständigen Stahlblechen (Grundwerkstoffen) aus einer Nickel-Chrom-Molybdän-Legierung mit maximal 0,015 % C, 0,1 bis 0,5 0/0 Si, 0,3 bis 1,0 0l0 Mn, 19,5 bis 23,5 % Cr, 38,0 bis 46,0% Ni, 2,5 bis 3,5% Mo, 1,0 bis 3,0% Cu, 0,2 bis 1,2 % Ti, 0,03 bis 0,2 % A1 und den üblichen Verunreinigungen an Phosphor und Schwefel, in einer von der Blechoberfläche zur Blechmitte sich verjüngenden Fuge, deren äußerste Lagen aus einem dem Grundwerkstoff artgleichen Zusatzwerkstoff bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die zuerst in der engsten, als X-Naht ausgebildeten Fuge eingebrachten Lagen (3,4) aus einem hochnickelhaltigen mikrorißfreien Zusatzwerkstoff mit beispielsweise maximal 0,10 % C, 0,1 bis 0,5 0% Si, 2,5 bis 3,5 0/0 Mn, 18,0 bis 22,0 % Cr, mehr als 67 % Ni, maximal 0,5 0l0 Cu, maximal 0,75 % Ti und 2,0 bis 3,0 % Ta, Nb besteht.