DE19917755A1 - Schweißwerkstoff und seine Verwendung - Google Patents

Abstract

Ein Schweißwerkstoff auf Fe-Basis sowie Anteilen an Chrom und Mangan als Schweißgut enthält die folgenden Zusätze in Gew.-%: Mn etwa 20; Cr etwa 15; Mo etwa 0,3; N etwa 0,4; C etwa 0,03; das Schweißgut ist antimagnetisch und von hoher Festigkeit. Die Zugfestigkeit des Schweißwerkstoffes liegt zwischen 800 und 900 N/mm·2·, bevorzugt bei etwa 850 N/mm·2·, seine Streckgrenze zwischen 600 und 700 N/mm·2·, bevorzugt bei etwa 640 N/mm·2·. Die Härte des Schweißwerkstoffes beträgt etwa 300 HB 2,5.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schweißwerkstoff nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 oder 4 und dessen Ver­ wendung.

Ein Grundwerkstoff für Bohrgestänge an Erdbohrern für den untertägigen Bergbau oder die Erdölindustrie der Werkstoff­ bezeichnung P 550 weist die folgenden Eigenschaften auf:
chemische Zusammensetzung (in Gew.-%)

mechanische Gütewerte

Auch in der Schiffbauindustrie - etwa beim U-Bootbau - sind Grundwerkstoffe im Einsatz, welche eine hohe Festig­ keit, verbunden mit antimagnetischen und korrosionsbestän­ digen Eigenschaften, haben und zu verschweißen sind.

Auf dem Markt sind Schweißzusatzwerkstoffe bekannt, die entsprechend dem Grundwerkstoff gleiche oder ähnliche Fe­ stigkeitseigenschaften aufweisen; diese besitzen jedoch keine antimagnetischen Eigenschaften. Andererseits errei­ chen antimagnetische Schweißzusätze nicht die geforderten Festigkeitswerte.

Entsprechende Probleme entstehen bei nichtmagnetischen Be­ schichtungen zum Verschleißschutz von nichtmagnetischen Stählen. Auch der diesbezügliche Grundwerkstoff entspricht beispielsweise jenem Werkstoff "P550".

In Kenntnis dieses Standes der Technik haben sich die Er­ finder das Ziel gesetzt, eine antimagnetische Schweißgut­ zusammensetzung mit hohen Festigkeitseigenschaften anzu­ bieten, die beispielsweise für Schweißverbindungen an den beschriebenen Bohrgestängen eingesetzt zu werden vermag oder als Verschleißschutz auf Grundwerkstoffen der erwähn­ ten Art.

Zur Lösung dieser Aufgabe führen die Lehren der Patentan­ sprüche 1 oder 5; die Unteransprüche geben günstige Weiter­ bildungen an. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale.

Erfindungsgemäß wird ein Schweißwerkstoff auf Fe-Basis mit folgenden Zusätzen - bevorzugt in Form eines Fülldrahtes - eingesetzt:
Mn etwa 20 Gew.-%;
Cr etwa 15 Gew.-%;
Mo etwa 0,4 Gew.-%;
N etwa 0,4 Gew.-%;
C etwa 0,03 Gew.-%.

Das Schweißgut ist korrosionsbeständig, antimagnetisch und von hoher Festigkeit; seine mechanischen Gütewerte sind nach anderen Merkmalen der Erfindung:

• - Zugfestigkeit zwischen 800 und 900 N/mm², bevorzugt von etwa 850 N/mm²;
• - Streckgrenze zwischen 600 und 700 N/mm², bevorzugt von etwa 640 N/mm²;
• - Härte von etwa 300 HB 2,5;
• - Dehnung von etwa 30%.

Das Schweißgut ist antimagnetisch und besitzt Festigkeits­ werte, die über jene der antimagnetischen Schweißzusätze liegen, die zur Zeit in der Industrie verwendet werden.

Die Füllung des Fülldrahtes ist so aufgebaut, dass das Schweißgut mit entsprechenden Schweißparametern - trotz des sehr hohen Stickstoffgehaltes im Schweißgut - poren­ frei herzustellen ist.

Dieser Schweißwerkstoff wird vorteilhafterweise für Schweißverbindungen im Schiffsbau oder an Bohrgestängen von Erdbohrern verwendet; nichtmagnetische Eigenschaften - bzw. magnetische Eigenschaften ähnlich der Atmosphäre - werden im Bohrkopfbereich benötigt, um das örtliche Erd­ magnetfeld nicht zu stören; an diesem orientieren sich näm­ lich die im Bohrkopfbereich eingebauten Messsonden. Diese Messorientierung wird vor allem bei Bohrungen benötigt, die nicht direkt über den kürzesten - geraden - Weg vorge­ trieben werden, sondern über beliebige Umwege bzw. Kurven.

Im Rahmen der Erfindung liegt zudem ein Schweißwerkstoff zum Herstellen von harten - bevorzugt selbstfließenden - Ni-Basis-Panzerungen für eine nichtmagnetische Beschichtung als Verschleißschutz mit einem Chromgehalt von etwa 25 bis 40 Gew.-%. Ein solcher Schweißwerkstoff kann stattdessen auch einen Gehalt an Cr und Mo von 25 bis 40 Gew.-% aufweisen. Zudem mögen Metalloide wie B, Si, P und C zur Absenkung des Schmelzpunktbereichs sowie zur Erhöhung des Verschleißwiderstandes zugesetzt werden. Zur weiteren Erhö­ hung des Verschleißwiderstandes kann Wolframkarbid zugege­ ben werden.

Der Anwendungsbereich dieses Schweißwerkstoffes soll sich auf den Schutz von nichtmagnetischen Bohrgestängen bzw. Stabilisatoren bzw. Instrumentengehäusen im Bereich der Bohrköpfe erstrecken. Zur Bohrkopforientierungsmessung muss - z. B. bei gezielten Bohrungen zu verschiedenen Lager­ stättenabschnitten von einem Standort aus - dieser Bereich unmagnetisch sein, um das als Messorientierung genutzte na­ türliche Erdmagnetfeld nicht zu stören.

Claims (8)

1. Schweißwerkstoff auf Fe-Basis sowie Anteilen an Chrom und Mangan als Schweißgut, gekennzeichnet durch folgende Zusätze in Gew.-%:
Mn etwa 20;
Cr etwa 15;
Mo etwa 0,3;
N etwa 0,4;
C etwa 0,03,
wobei das Schweißgut antimagnetisch und von hoher Fe­ stigkeit ist.

2. Schweißwerkstoff nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Zugfestigkeit zwischen 800 und 900 N/mm², bevorzugt von etwa 850 N/mm², eine Streckgrenze zwi­ schen 600 und 700 N/mm², bevorzugt von etwa 640 N/mm², und eine Härte von etwa 300 HB 2,5.

3. Schweißwerkstoff nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeich­ net durch eine Dehnung des Schweißgutes von etwa 30%.

4. Schweißwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3 in Form eines Fülldrahtes.

5. Schweißwerkstoff zum Herstellen von harten, selbst­ fließenden Ni-Basis-Panzerungen mit Chromgehalt als Verschleißschutz, gekennzeichnet durch Cr von etwa 25 bis 40 Gew.-% oder einen Gehalt an Cr und Mo von 25 bis 40 Gew.-% für eine nichtmagnetische Beschichtung.

6. Schweißwerkstoff nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch den Zusatz von Metalloiden wie B, Si und C.

7. Verwendung eines Schweißwerkstoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 4 für Schweißverbindungen an Bohrge­ stängen von Erdbohrern oder im Schiffsbau.

8. Verwendung eines Schweißwerkstoffes nach Anspruch 5 oder 6 für Panzerungen an Bohrgestängen von Erdboh­ rern oder im Schiffsbau.