DE2639325C3 - Verwendung einer Nickel-Basis-Legierung - Google Patents
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Description
gelten für Gegenstände mit Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion, Abrasion, Erosion,
Kavitation, thermische Ermüdungserscheinungen, zyklische Temperaturwechsel, Verschleiß und mit
hoher Warmhärte sowie hoher Warmfestigkeit;
es bedeuten:
Gew.-°/o Ci = Kohlenstoffanteil der zur Karbidbildung mit refraktären Metallen
(Wolfram, Molybdän) erforderlich ist,
Gew.-% C2 = Kohlenstoffanteil der zur Chromkarbidbildung erforderlich ist,
0,2 Faktor als Grenzlöslichkeitsäquivalent von
C im Nickel-Chrom-Mischkristall.
2. Verwendung einer Nickel-Basis-Legierung nach Anspruch 1, wobei die Rundbedingung
gilt, für die Zwecke nach Anspruch 1.
3. Verwendung einer Nickel-Basis-Legierung der Zusammensetzung
| 0,5 | bis | 3 | Gew.-% | Kohlenstoff |
| 7 | bis | 10 | Gew.-% | Wolfram |
| 30 | bis | 40 | Gew.-% | Chrom |
| 03 | bis | Ι,ί | i Gew.-% | Bor |
| 1 | bis | 3 | Gew.-% | Silizium |
| 2 | bis | 3 | Gew.-% | Eisen |
| Rest | Nickel |
für die Zwecke nach Anspruch 1 und/oder 2.
4. Verwendung einer Nickel-Basis-Legierung der Zusammensetzung
1,2 Gew.-% Kohlenstoff
31,4 Gew.-% Chrom
2,0 Gew.-o/o Silizium
0,6 Gew.-o/o Bor
7,8 Gew.-% Wolfram
2.0 Gew.-% Eisen
Rest Nickel
für die Zwecke nach Anspruch 1 und/oder 2.
5. Verwendung einer Nickel-Basis-Legierung nach einem oder mehreren der Ansprüche Ϊ bis 4,
wobei Wolfram ganz oder teilweise durch Molybdän ersetzbar ist und die Randbedingung
Gew.-°/o Mo=l8xGew.-% Ci
gilt, für die Zwecke nach Anspruch 1.
gilt, für die Zwecke nach Anspruch 1.
Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Nickel-Basis-Legierung der Zusammensetzung
| 0,5 | bis | 5 | Gew.-% | Gew.-% | Kohlenstoff |
| 2 | bis | 15 | Gew.-% | Gew.-% | Wolfram |
| 25 | bis | 55 | Gew.-% | Chrom | |
| 03 | bis | 33 Gew.-% | Bor | ||
| 1 | bis | 5 | Silizium | ||
| 1 | bis | 5 | Eisen | ||
| Rest | Nickel |
Eine solche Legierung ist für die Herstellung von
Schweißstäben aus der US-PS 22 19462 bekannt
Wie die Praxis in Wärme- und Kernkraftwerken
zeigt, ist die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung
it von Armaturen an deren Dichtflächen am größten.
Die Beschädigungen können die Folge von interkristalliner Korrosion, Erosion, Abrasion und/oder
zyklischen Temperaturwechseln sein. Als zuverlässige Methode zur Erhöhung der Beständigkeit erweist sich
das Auftragen von Legierungen auf die Dichtflächen von Armaturen durch Auftragschweißen.
Das auf die Dichtflächen aufgeschweißte Metall muß einem spezifischen Druck bis iO 000 N/cm2 und
zyklischen Temperaturwechseln mit einem Temperatures unterschied bis zu 6000C standhalten. Die Härte soll in
der Regel 35 bis 40 Rc betragen. Weiterhin wird die Stabilität des Gefüges und der Eigenschaften über einen
längeren Zeitraum sowie gute Verarbeitbarkeit und technologisch einfache Herstellbarkeit gefordert.
Am bekanntesten für das Auftragsschweißen an Dichtflächen sind Kobalt-Chrom-Legierungen. Sie
zeichnen sich durch eine hohe Korrosionsbeständigkeit und Erosionsfestigkeit aus, besitzen bis 6500C eine hohe
Warmhärte und sind sehr verschleißfest Ab 650° C ist
r> ein starker Härteabfall zu beobachten. Nachteilig sind
ferner die aufwendige Verarbeitbarkeit sowie die Anwesenheit von Kobalt, das insbesondere bei der Verwendung der Legierung an Armaturen in Kernkraftwerken zur Bildung des langlebige«, radioaktiven Isotop
■>o Co60 führt Darüber hinaus ist eine vergleichsweise hohe
Vorwärmtemperatur für das Auftragsschweißen notwendig. Diese Temperatur muß während des Auftragsschweißens aufrechterhalten werden. Die aufgetragenen Teile werden geglüht und verlangsamt abgekühlt.
4> Aus diesen Gt inden werden in neuerer Zeit Nickel-Chrom-Bor-Silizium-Legierungen verwendet. Die Vorteile dieser Legierungen liegen in der verhältnismäßig
niedrigen Schmelztemperatur, in den vergleichsweise geringeren Herstellungskosten und in der bedeutend
>n niedrigeren Vorwärmtemperatur beim Auftragsschweißen.
Die aus der DE-OS 11 98 169, der DE-OS 15 58 880
und der FR-PS 13 76 914 bekannten Nickel-Chrom-Bor-Silizium-Legierungen erfüllen jedoch die an sie
">". gestellten Anforderungen hinsichtlich Korrosionsbe
ständigkeit, insbesondere gegenüber interkristalliner
den in den genannten Legierungen vorhandenen hohen
bo zur Karbidbildung führenden Kohlenstoffgehalt zurück
geführt. Aus diesem Grund sieht diese Druckschrift eine Nickel-Chrom-Bor-Silizium-Legierung vor, die praktisch frei von Kohlenstoff sein und diesen nur als
Verunreinigung bis zu höchstens 0,05% enthalten soll.
μ Dieser vergleichsweise sehr niedrige Kohlenstoffgehalt
dürfte bei der Herstellung der Legierung kaum einstellbar sein, da in der Praxis bekanntlich mit allen
anderen KomDonenten Kohlenstoff eineeschleDDt wird.
Da der Kohlenstoffgehalt also stets über 0,05% liegen
wird, weisen diese Legierungen in der Zusammensetzung, wie sie in der Praxis verwendet werden und in
den Ausführungsbeispielen angegeben sind, Kupfer auf, um dadurch der Gefahr der interkristallinen Korrosion
zu begegnen. Dem steht jeUoch die durch Kupfer hervorgerufene
schlechtere schweißtechnische Verarbeitbarkeit gegenüber.
Es wurde non gefunden, daß sich die dem Stand der Technik anhaftenden Nachteile vermeiden lassen, wenn
eine Nickel-Basis-Legierung der Zusammensetzung
| 0.5 | bis | 5 | Gew.-% | Kohlenstoff |
| 2 | bis | 15 | Gew.-% | Wolfram |
| 25 | bis | 55 | Gew.-% | Chrom |
| 0.5 | bis | 33 | Gew.-% | Bor |
| 1 | bis | 5 | Gew.-% | Silizium |
| 1 | bis | 5 | Gew.-% | Eisen |
| Rest | Nickel |
die zur Karbidbildung Kohlenstoff als Mußkomponente enthält, für Gegenstände mit Beständigkeit gegen interkristalline
Korrosion, Erosion, Abrasion, ^Cavitation, thermische Ermüdungserscheinungen, zykliwrhe Temperaturwechsel,
Verschleiß und mit einer hohen Warmhärte von wenigstens 35 bis 60 Rc und hoher Warmfestigkeit verwendet wird.
Bei der Verwendung der Nickel-Basis-Legierung gelten folgende Randbedingungen:
a)Gew.-% C = Gew.-% C,+Gew.-% C2 + 0,2
b)Gew.-% W = 36xGew.-% C1 und
c) Gew.-% Cr > 17 + 9 χ Gew.-°/o C2 - 4 χ Gew.-% C
Gew.-% Cr > 25+ 9 χ Gew.-%
Vorzugsweise ist
C2-4xGew.-% C.
C2-4xGew.-% C.
Es bedeuten:
Gew.-%Cj = Kohlenstoffanteil der zur Karbidbildung
mit refraktären Metallen (Wolfram. Molybdän) erforderlich ist
Gew.-% C2 = Kohlenstoffanteil der zur Chromkarbidbildung
erforderlich ist.
0,2 Faktor als Grenzlöslichkeitsäquivalent von
C im Nickel-Chrom-Mischkristall.
Vorzugiweise wird eine Nickel-lvasis-Legierung der
Zusammensetzung
0,5 bis 3 Gew.-% Kohlenstoff
7 bis 10 Gew.-o/o Wolfram
30 bis 40 Gew.-% Chrom
03 bis l,5Gew.-% Bor
1 bis 3 Gew.-% Silizium
2 bis 3 Gew.-% Eisen
Rest Nickel
Rest Nickel
verwendet.
Wolfram kann ganz oder teilweise durch Molybdän ersetzt sein, wobei die Maßgabe gilt, daß
Gew-% Mo= 18 χ Gew. % C1
beträgt.
Gegebenenfalls kann die Legierung Kobalt als Verunreinigung bis an die Grenze der gefürchteten
Cow-Bildung enthalten.
Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels dargestellt:
Ein Legierungspulver <:!er vorzugsweisen Zusammensetzung
1,2 Gew.-% Kohlenstoff
313 Gew.-% Chrom
313 Gew.-% Chrom
2,0 Gew.-°/o Silizium
0,6 Gew.-% Bor
7,8 Gew.-% Wolfram
7,8 Gew.-% Wolfram
2,0 Gew.-% Eisen
Rest Nickel
Rest Nickel
wurde in einer Plasma-Schweißanlage auf eine in einem
ίο Kernkraftwerk einzusetzende Schieberplatte aufgeschweißt
Zunächst wurde die Auftragsschweißung auf Beständigkeit
gegen interkristalline Korrosion mit Hilfe des »Straußtest« nach Stahl-Eisen-Prüfblatt 1975 durchgeführt,
die Prüfzeit in kochender Lösung betrug 15 Stunden. Die Prüfung der Schieberplatte nach dem
Test erfolgte mittels metallographisdiem Schliff. Dieser
zeigt daß weder an der Oberfläche der Auftragsschicht noch an deren Übergang zum Grundmetall ein interkristalliner
Angriff eingetreten ist .·. ie aus der in der Zeichnung wiedergegebenen Abbildung zu Tsehen ist
Ferner wurde zusätzlich eine Prüfung nach MW-Prüfblatt E2 (Mannesmann-Werke) durchgeführt Diese
Prüfung erfolgte über 8 Stunden in einer sieaenden Lösunjr aus
H2SO4 + Fe2(SO4J3 x X H2O.
Auch in diesem Falle zeigte sich kein interkristalliner Angriff.
jo Da die Signifikanz dieser beiden Tests, die aufgrund
ihrer spezifischen Wirkung nur für Knetlegierungen gedacht sind, in ihrer Anwendbarkeit auf Gußlegierungen
bezweifelbar ist, wurde die Schieberplatte zusätzlich extremen Aggressionsmedien ausgesetzt mit
j5 denen die Arma'.uren beim Dekontaminieren in
Berührung kommen, vor allem Oxalsäure und Salpetar-/Oxalsäuremischung.
Die Schliffprüfung ergab auch in diesem Fall keine interkristallinen K.orrosionserscheinungen
und korrosiven Flächenabtrag.
Zur Untersuchung der Beständigkeit gegen zyklische Te nperaturwechsel wurde die beschichtete Schieberplatte
abwechselnd in einem Ofen auf etwa 4000C erwärmt und anschließend in Wasser abgeschreckt Da
die Versuche nur eine charakterisierende Bedeutung
■π haben, wurden diese nach Ί 00 Temperaturwechseln
abgebrochen, ohne daß sich Risse oder sonstige Schaden als folge von Temperaturermüdung zeigten.
Zur Prüfung der Beizbeständigkeit wurde die Legierung einer im Betrieb verwendeten Beizlösung der
-,ο Zusammensetzung 25% 62%ige Salpetersäure. 7%
40%ige Flußsäure. Rest Wasser, betriebsbezogen 03 Stunden bei einer Temperatur von 200C ausgesetzt.
Darüber hinaus wurde die Legierung der Beizlösung gleicher Zusammensetzung 24 Stunden lang ausgesetzt.
r> Die durchgeführter, Schliffprüfungen zeigten keinerlei korrosiven Flächenabtrag.
Die Härte bei Raumtemperatur wurde zu 37 Rc bestimmt.
Der Verschleiß der Schieberplatte wurde nach
Der Verschleiß der Schieberplatte wurde nach
w) lOOOOmaligem öffnen und Schließen visuell begutachtet,
dabei konnte keinerlei Riefenbildung festgestellt werden.
Die erfindungsgemäß zu verwendende Legierung eignet sich in Pulverform insbesondere für das
bj Plasmaschweißen urd -spritzen sowie für das Flammund
Schockspritzen, für das Gas-Pulver-Auftragsschweißen und für das Spritzschweißen. Das Pulver wird
ferner für die FülldrahtherstellunE verwendet. In
Stabform kommt die Legierung insbesondere beim WIG-Schweißen und beim autogenen Schweißen zum
Einsatz. Die Legierung wird auch zur Herstellung von kernstablegierten, hüllenlegierten und kernstab-/hüllenlegierten Elektroden benutzt. Ferner lassen sich auis der
Legierung Bänder für das UP-Schweißen und das Fleibschweißen herstellen. Auch können aus der Legierung
Bleche erzeugt werden, die auf einem zu schützenden Grundkörper aufgebracht werden.
Aufgrund seiner ausgezeichneten technologischen
Eigenschaften läßt sich der erfindungsgemäß verwendete Werkstoff auch zu Formkörpern für Maschinenelemente, die Korrosions-, Abrasions-, Erosions-
und/oder Kavitationsverschleiß unterliegen, vergießen. Die Legierung kann auch auf Schnecken für
Separatoren, Schnecken für Extrudern oder dergleichen aufgetragen werden. Infolge der Kobalt-Freiheit der
Nickel-Basis-Legierung wird die Bildung des langlebigen, radioaktiven Isotops Co60 an auf Verschleiß beanspruchten Gegenständen verhindert.
Claims (1)
1. Verwendung einer Nickel-Basis-Legjerung der
Zusammensetzung
0,5 bis 5 Gew.-% Kohlenstoff
2 bis 15 Gew.-% Wolfram
25 bis 55 Gew.-% Chrom
0,5 bis 3,5 Gew.-% Bor
1 bis 5 Gew.-% Silizium
1 bis 5 Gew.-% Eisen
Rest Nickel
wobei die Randbedingungen
Gew.-%C = Gew.-%Ci+Gew.-%C2+0^
Gew.-%W = 36xGew.-%Ci
Gew.-%Cr> 17+9xGew.-%C2
-4xGew.-%C
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| GB1588464A (en) | 1981-04-23 |
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| DE2639325B2 (de) | 1980-06-19 |
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