DE1300791B

DE1300791B - Welded connection for corrosion-resistant steel sheets

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.The invention relates to a welded joint for corrosion-resistant Steel sheets one made of a nickel-chromium-molybdenum alloy with a maximum of 0.015 % Carbon existing special material, its butt-butted end faces are prepared to form an X, double U or similar joint shape.

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.As a corrosion-resistant material for solution tanks that are used for processing Used fuel elements of nuclear power plants are essentially a Special steel alloy consisting of nickel, chromium and molybdenum with the composition 0.015% C maximum, 0.01 to 0.05%; o Si, 0.3 to 1.011 / o Mn, 19.5 to 23.5% Cr, 38.0 to 46.0% Ni, 2.5 to 3.5% Mo, 1.0 to 3.0% Cu, 0.2 to 1.2% Ti, 0.03 to 0.2 0l0 A1 and the usual impurities of phosphorus and sulfur are used. This special material is resistant to highly aggressive boiling solutions from Nitric acid, sulfuric acid and ammonium fluoride and nitrate. For joint welding Filler materials of the same type are used on this material, which are available in several Layers, e.g. B. be welded according to the tungsten inert gas process (TIG).

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.It has been found, however, that this multilayer is of the same type Welding the seams numerous fine, lying on the grain boundaries of the weld metal Have melts and microcracks. Research has shown that this the quality of the weld joint impairing defects in tension unfavorable welding positions due to the heat effect of the subsequent layer develop. Such small material separations preferably occur in the first layer a multi-layer weld.

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.When welding the aforementioned special steel alloy with alien, z. B. high nickel-containing filler metals do not occur micro-cracks in the weld metal on, but such a weld deposit is subject to the action of ammonium fluoride an impermissibly high level of corrosion. But it is necessary that those with solutions Welding layers coming into contact in a thickness that removes corrosion taken into account during the operating time, are similarly corrosion-resistant as the Special material itself.

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.With the welded connection according to the invention, there is no microcracking of the weld metal while meeting the corrosion requirements. It is characterized by this; that the first in the narrowest, formed as an X-seam Joint of introduced layers made of a high nickel content, microcrack-free filler material with, for example, a maximum of 0.10% C, 0.1 to 0.5% Si, 2.5 to 3.5% Mn, 18.0 up to 22.0% Cr, more than 67% Ni, maximum 0.5% Cu, maximum 0.75% Ti and 2.0 to 3.0% Ta, Nb. consists.

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.It is known when welding thick-walled components made of ferritic First steel the welding edge of the components to be welded with an austenitic To provide additional material, 'fill the joint with this material and then to be covered with a welding material of the same type as the ferritic base material. This type of weld is intended to result in those occurring in the ferritic base material Cracks and coarsening of the grain are avoided. A note, the problem is present Invention of repairing micro-cracks in the welding material is not given here.

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.The welded connection according to the invention is shown in greater detail in the drawing explained. The end faces of the sheets 1 and 2 to be welded together are Beveled in an X-shape. The layers 3 and 3 to be welded first at the level of the web 4 are formed by the micro-crack-free wire, while layers 5, 6 and 7 are made of consist of the same type of corrosion-resistant material.

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.In the case of such a combined weld, not only do the In layers 3 and 4, but also in layers 5, 6 and 7, there were no micro-cracks. The cause lies in the fact that for the formation of the microcracks, like the investigations mentioned at the beginning results, tensions and the heat effect of the next following layer are necessary. After the welding of the layers 3 and 4 is due to the already load-bearing cross-section the tension component largely reduced and thus for the first with the same type Wire-welded layer 5 is one of the two prerequisites for the formation of microcracks no longer fulfilled. As numerous tests have shown, layer 5 is free of microcracks. In addition, the final layers 6 and 7 are not exposed to heat. Micro cracks do not occur here. The corrosion resistance of the connection is guaranteed by that the layers 5 and 7 welded with the same type of wire according to the basis laid corrosion removal have a certain minimum thickness.

Claims

Claim: From several layers of different composition existing weld seam between corrosion-resistant steel sheets (base materials) made of a nickel-chromium-molybdenum alloy with a maximum of 0.015% C, 0.1 to 0.5 0/0 Si, 0.3 to 1.0 0l0 Mn, 19.5 to 23.5% Cr, 38.0 to 46.0% Ni, 2.5 to 3.5% Mo, 1.0 to 3.0% Cu, 0.2 to 1.2% Ti, 0.03 to 0.2% A1 and the usual impurities of phosphorus and sulfur, in one that tapers from the sheet surface to the center of the sheet Joint, the outermost layers of which are made from a filler material of the same type as the base material exist, characterized in that the first in the narrowest, formed as an X-seam Joint introduced layers (3, 4) made of a high nickel content, micro-crack-free filler material with, for example, a maximum of 0.10% C, 0.1 to 0.5% Si, 2.5 to 3.5% Mn, 18.0 up to 22.0% Cr, more than 67% Ni, maximum 0.5 0l0 Cu, maximum 0.75% Ti and 2.0 to 3.0% Ta, Nb.