DE2122926A1

DE2122926A1 - Welding of cladded steel - in which cladding is lifted and cut back near joint seam

Info

Publication number: DE2122926A1
Application number: DE19712122926
Authority: DE
Inventors: Peter-Otto 2000 Hamburg; Kruse Rudolf 4300 Essen Heesch
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1971-05-10
Filing date: 1971-05-10
Publication date: 1972-11-23

Abstract

Ti, Ta or other special metal cladded steel sheet is butt welded by a two stage process prior to which the cladding material is removed along the weld area by mechanical or electrical means to expose the steel base following whic the base sheets are joined. Then a strip of the cladding material is placed on weld seam and welded to the two edges of cladding on either side of the seam. The method prevents possible interaction of the two metals during welding and restores the weld area to the same state as the remainder of the cladded material.

Description

Verfahren zum Stumpf schweißen von Stahlblechen mit Plattierungsauflagen und nach dem Verfahren hergestellte Schweißverbindungen. Process for butt welding steel sheets with cladding layers and welded joints produced by the method.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Stumpfschweißen von Stahlblechen mit Plattierungsauflagen aus Titan, Tantal o. dgl. Sondermetallen wobei zuerst die Stahlbleche allein und danach die Plattierungsauflagen allein miteinander verschweißt werden, sowie auf nach diesem Verfahren hergestellte Schweißverbindungen.The invention relates to a method for butt welding Steel sheets with plating layers made of titanium, tantalum or the like. Special metals first the steel sheets alone and then the cladding layers alone with one another be welded, as well as welded joints made using this method.

Durch das sogenannte Explosionsschweißverfahren ist es in neuerer Zeit möglich geworden, Stahlbleche mit haftfesten Plattierungsauflagen aus Titan, Tantal, Zirkon, Aluminium und anderen Metallen zu versehen, die sich normalerweise wegen der großen Abweichungen ihrer Schmelztemperaturen von der des Stahles mit diesem nicht verbinden lassen.It is more recent thanks to the so-called explosion welding process Time has become possible, steel sheets with adhesive cladding layers made of titanium, Tantalum, zircon, aluminum and other metals that are normally used because of the large deviations in their melting temperatures from that of steel Do not let this connect.

Um aus den genannten sprengplattierten Blechen größere Behälter und Apparate herstellen zu können, müssen mehrere dieser Bleche durch Stumpf schweißen miteinander verbunden werden. Infolge der schon genannten unterschiedlichen Schmelztemperaturen sowie wegen der Eigenschaft der Sondermetalle, bei Temperaturen über 5000c Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff aus der ijingebungsluft zu absorbieren, ist jedoch das Schweißen derartiger Bleche sehr schwierig. Ein gleichzeitiges Schweißen der Stahlbleche und ihrer Plattierungsauflagen würde keine haltbare Verbindung ergeben, weil im Bereich der Schmelzzone zwischen der Auflage und dem Stahlblech sehr spröde intermetallische Verbindungen entstehen würden. Ebenso ist ein kerbfreies Verschweißen der Stahlseite allein nach erfolgtem Verschweißen der Plattierungsauflage allein unmöglich, u.a.In order to make larger containers and from the explosive clad sheets mentioned To be able to manufacture apparatuses, several of these sheets have to be butt welded be connected to each other. As a result of the different melting temperatures already mentioned as well as because of the property of special metals, hydrogen at temperatures above 5000c, However, absorbing oxygen and nitrogen from the ambient air is so Welding such sheets is very difficult. A simultaneous one welding the steel sheets and their cladding layers would not result in a durable connection, because it is very brittle in the area of the melting zone between the support and the steel sheet intermetallic compounds would arise. Notch-free welding is also possible the steel side alone after the cladding has been welded impossible, i.a.

schon deswegen, weil die beim Stahlschweißen stets auftretende Schrumpfung der Schweißnaht, sich als Druckspannung in der Blechebene auswirkt und zu einem Bruch der Plattierungsauflage im Bereich der Schweißnähte führen kanne Aus diesen Gründen ist es bekannt, beim Stumpfschweißen von Stahlblechen mit Plattierungsauflagen aus den genannten Sondermetallen zunächst die Stahlbleche allein und danach die Plattierungsauflagen allein miteinander zu verschweißen. Die betreffenden Verfahren bedingen jedoch einen erheblichen Fertigungsaufwand und ermöglichen einerseits kein genügend sicheres Verschweißen der Stahlwurzel einschließlich Auskreuzen und Schweißen einer Kapplage, andererseits kein blechebenes Verschweißen der Plattierungsauflage, was jedoch auf der zumeist mit dieser Auflage versehenen Innenwand von Behältern im chemischen Apparatebau besonders erwünscht wäre.If only because of the shrinkage that always occurs with steel welding the weld seam, acts as compressive stress in the plane of the sheet and becomes a Breakage of the cladding in the area of the weld seams can result from these It is known for reasons when butt welding steel sheets with cladding layers from the special metals mentioned, first the steel sheets alone and then the Plating supports to be welded to one another alone. The procedures in question however, require a considerable manufacturing effort and on the one hand do not allow Sufficiently safe welding of the steel root including crossing out and welding a cap layer, on the other hand no sheet-metal welding of the cladding layer, what, however, on the inner wall of containers, which is mostly provided with this overlay would be particularly desirable in chemical apparatus engineering.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stumpfschweißverfahren der eingangs angegebenen Art zu schaffen, das die geschilderten Nachteile nicht aufweist. Brfindungsgemäß wird diese Aufgabe in erster Linie durch eine besondere Kantenvorbereitung der plattierten Stahlbleche vor deren Verschweißen gelöst, und zwar in der Weise, daß die beiden Kanten des Auflageawerkstoffs durch mechanisches und/oder elektrochemisches Entfernen des Stahlwerkstoffes in der Nachbarzone freigelegt, sodann die Stahlbleche allein miteinander und schließlich die überstehenden Kanten aus dem Auf lagewerkstoff, nach Einlegen eines Streifens aus artgleichem Werkstoff in die durch das Freilegen entstandene Nut, mit diesem Streifen und/oder miteinander verschweißt werden.The invention is based on the object of a butt welding process to create the type specified above that does not have the disadvantages outlined having. According to the invention, this task is primarily due to a special one Edge preparation of the clad steel sheets solved before welding them, and in such a way that the two edges of the Auflageawerkstoffs through mechanical and / or electrochemical removal of the steel material exposed in the neighboring zone, then the steel sheets alone with one another and finally the protruding edges from the support material, after inserting a strip of the same material into the groove created by the exposure, with this strip and / or with one another be welded.

Für die Verschweißung der Plattierungsauflage - die erst dann erfolgt, wenn die beispielsweise als V-Naht mit Kapplage ausgebildete Stahlschweißnaht nach Beendigung des Schrumpfvorganges wurzelseitig eingeebnet und ggf. mit Röntgenstrahlen geprüft worden ist - ergeben sich zwei verschiedene Möglichkeiten: Im ersten Fall werden die aus dem Auflagewerkstoff gebildeten Überstehenden Kanten zur Stahlseite hin abgebogen und nach Einlegen des Streifens aus artgleichem Werkstoff in den noch-verbleibenden Zwischenraum durch Kehlnähte rit dem Streifen verschweißt.For the welding of the cladding layer - which only takes place if the steel weld seam, which is designed as a V-seam with a cap layer, for example Completion of the shrinking process, leveled on the root side and, if necessary, with X-rays has been checked - there are two different possibilities: In the first case the protruding edges formed from the support material become the steel side bent down and after inserting the strip of the same material into the remaining one Gap welded to the strip by fillet welds.

Im anderen Fall werden die überstehenden Kanten aus dem Auflagewerkstoff zunächst nach außen aufgebogen, nach Einlegen des Streifens aus artgleichem Werkstoff in die Nut wieder zurückgebogen und sodann durch eine Drei-Blechnaht mit diesem Streifen und zugleich miteinander verschweißt.In the other case, the protruding edges are made of the support material initially bent outwards, after inserting the strip made of the same material bent back into the groove and then through a three-sheet seam with this Strips and welded together at the same time.

Die zuletzt genannte Möglichkeit kommt besonders beim Verschweißen von Stahlblechen mit Plattierungsauf lagen von hohen Schmelztemperaturen (mehr als 18000C), beispsielsweise von Tantal, in Betracht. Hierbei muß durch elektrochemische Bearbeitung der freizulegenden Kanten des Auflagewerkstoffes dafür gesorgt werden, daß der Stahlwerk- stoff auf ihrer Innenseite restlos entfernt wird Außerdem ist es zweckmäßig, unter den Einlegestreifen aus artgleichem Werkstoff noch einen dünnen Schutzstreifen (von 0,1 bis 0,2 mm Dicke) aus Wolfram in die Nut auf der Stahlseite zu legen.The last-mentioned possibility comes especially with welding of steel sheets with cladding layers of high melting temperatures (more than 18000C), for example of tantalum, into consideration. This must be done by electrochemical Processing of the exposed edges of the support material is ensured that the steel mill the inside of the fabric is completely removed It is also useful to place the insert strips made of the same material another thin protective strip (0.1 to 0.2 mm thick) made of tungsten in the groove to lay on the steel side.

Im übrigen erfolgt das Veschweißen des Auflagewerkstoffs in üblicher Weise unter Verwendung von Schutzgas, das durch Bohrungen in der Stahlblechnaht von der Stahlseite her und/oder über die Schweißpistole von der anderen Seite her auf die Schweißnaht aufgeblasen wird.For the rest, the welding of the support material takes place in the usual way Way using protective gas, which is drawn through holes in the sheet steel seam from the steel side and / or via the welding gun from the other side is inflated on the weld.

In der Zeichnung sind zwei Beispiele von Schweißverbindungen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in Querschnitten dargestellt, wobei die Fig. 1 und 3 die miteinander zu verschweißenden Kanten nach entsprechender Vorbereitung, jedoch noch vor dem Verschweißen, und die Fig. 2 und 4 die zugehörigen fertigen Schweißverbindungen zeigen.In the drawing are two examples of welded joints according to the method according to the invention shown in cross-sections, FIGS. 1 and 3 the edges to be welded together after appropriate preparation, however before welding, and FIGS. 2 and 4 show the associated finished welded connections demonstrate.

Die Schweißverbindung nach Fig. 1 und 2 kommt für Stahlbleche mit Plattierungsauflagen aus Metallen mit Schmelzpunkten bis etwa 18000C, z.B. Titan, in Betracht. Wie Fig. 1 zeigt, wird dort der Werkstoff in einer zur Plattierungsauflage 2 benachbarten Zone herausgefräst, so daß eine Nut 3 entsteht. Auch die dadurch freigelegte Kante 4, die aus dem Auflagewerkstoff und Teilen des Grundw#toffs besteht, wird etwas gekürzt, so daß sie die Nut 3 nur teilweise überdeckt.The welded joint according to FIGS. 1 and 2 comes with steel sheets Plating layers made of metals with melting points up to approx. 18000C, e.g. titanium, into consideration. As FIG. 1 shows, there the material becomes a plating layer 2 milled out adjacent zone so that a groove 3 is created. That too exposed edge 4, which consists of the facing material and parts of the basic material, is shortened somewhat so that it only partially covers the groove 3.

Die fertige Verbindung nach Fig. 2 ist in der Weise hergestellt, daß zunächst auf der Stahlseite 1 eine V-Naht 5 einschließlich Kapplage 5t auf der Wurzelseite gelegt üft und in üblicher Weise gepreRt wird. Nach Beendigung des Schrumpfvorganges werden die überstehenden Kanten 4 in die Nut 3 heruntergeschlagen und nach Einlegen eines ebenfalls aus dem Auflagewerkstoff bestehenden Streifens 6 in den noch verbleibenden Nutraum durch Kehlnähte 7 mit diesem Streifen verschweißt.The finished connection of Fig. 2 is made in such a way that first on the steel side 1 a V-seam 5 including capping layer 5t on the root side placed is tested and tested in the usual way. After the During the shrinking process, the protruding edges 4 are knocked down into the groove 3 and after inserting a strip that also consists of the coating material 6 welded into the remaining groove space by fillet welds 7 with this strip.

Die Shweißverbindung nach Fig. 3 und 4 ist besonders für Stahlbleche mit Plattierungsauflagen aus Metallen mit sehr hohen Schmelzpunkten (z.B. Tantal mit etwa 3QOOC) und von geringer Stärke (z.B. 1 mm oder dünner) geeignet. Wie Fig.The welded connection according to FIGS. 3 and 4 is particularly suitable for sheet steel with plating layers made of metals with very high melting points (e.g. tantalum with about 3QOOC) and of low thickness (e.g. 1 mm or thinner) are suitable. As Fig.

3 zeigt, ist die Stahlseite 1 in diesem Fall für eine Tulpennaht vorbereitet und wieder neben der Plattierungs auflage 2 mit einer Nut 3 versehen, wobei aber die Unterseite der dadurch freigelegten Kante 4 durch zusätzliche elektrochemische Bearbeitun##g von Stahlresten gänzlich befreit worden ist.3 shows, the steel side 1 is prepared for a tulip seam in this case and again next to the plating pad 2 provided with a groove 3, but the underside of the thereby exposed edge 4 by additional electrochemical Machining has been completely freed from steel residues.

Von der fertigen Schweii#verbindung nach Fig. 4 wird widerum zuerst auf der Stahlseite 1 die. Tulpennaht 8 einschließlich Kapplage 8t auf der Wurzelseite hergestellt und geprüft.The finished welded connection according to FIG. 4 is again first on the steel side 1 the. Tulip seam 8 including capping 8t on the root side manufactured and tested.

Sodann werden die überstehenden Kanten 4 zunächst nach außen açuggebogen (strichpunktierte Linien 4t) und in die dadurch freigjelegte Nut 3 ein etwa Q,1 mm dicker Schutzstrseifen 9 aus Wolfram und darüber ein Streifen 10 aus dem Auflagewerkstoff gelegt. Nach Zurückbiegen der Kten 4' in die waage. rechte Lage 4 werden diese schließlich durch eine Dreiblechnaht 11 miteinander und mit dem Einlegestreifen verschweißt.The protruding edges 4 are then first bent outwards (dash-dotted lines 4t) and in the thereby exposed groove 3 an approximately Q, 1 mm thick protective strips 9 made of tungsten and above a strip 10 made of the coating material placed. After bending back the edges 4 'in the balance. right layer 4 these will eventually welded to one another and to the insert strip by a three-sheet seam 11.

Die Verschweißung der aus dem Auflagewerkstoff bestehenden Teile erfolgt üblicherweise unter Zufuhr von Schutzgas. Im ersten Beispiel (Fig. 1 und 2) wird dieses von oben her über die Schweißpistole aufgeblasen. In#zweitenBeispiel (Fig. 3 und 4) ist die Tulpennaht 8 in Abständen mit Bohrungen 12 versehen, durch die auch von unten her Schutzgas aufgeblasen werden kann.The parts consisting of the coating material are welded together usually with the supply of protective gas. In the first example (Figs. 1 and 2) this from above the welding gun inflated. In # second example (Fig. 3 and 4) the tulip seam 8 is provided with holes 12 at intervals, through the protective gas can also be inflated from below.

Patentansprüche: Patent claims:

Claims

Patent claims: 1. Process for butt welding of sheet steel with plating layers made of titanium, tantalum or the like. Special metals, with first the steel sheets alone and then the cladding layers alone are welded together are, characterized in that the two edges of the before welding Support material by mechanical and / or electrochemical removal of the steel mill exposed in the neighboring zone, then the steel sheets alone with each other and finally the protruding edges from the support material, after inserting a strip made of the same material in the groove created by the uncovering, with this Strips and / or welded together.

2. The method according to claim 1, characterized in that according to the Welding the steel sheets only the protruding edges from the support material bent towards the steel side and made of the same material after inserting the strip welded into the remaining space by fillet welds with the strip will.

3. The method according to claim 1J, characterized in that according to the Welding the steel sheets only the protruding edges from the material on initially bent outwards, after inserting the strip made of the same material bent back into the groove and then through a three-sheet seam with this strip and welded together.

4. The method according to claim 3, characterized in that when used of support materials with high melting temperatures (more than 18000C) below the Insert strips made of the same material and a thin protective strip made of tungsten is placed on the steel side.

5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that when Welding of the support material shielding gas through holes in the sheet steel seam from the steel side and / or via the welding gun from the other side is inflated.

6. Butt weld connections produced by the method according to claims 1 to 5.