DE1943025A1

DE1943025A1 - Schweisskonstruktion aus einer Kupfer-Nickel-Legierung

Info

Publication number: DE1943025A1
Application number: DE19691943025
Authority: DE
Inventors: Petersen Walter Adrian
Original assignee: Inco Ltd
Current assignee: Inco Ltd
Priority date: 1968-08-29
Filing date: 1969-08-23
Publication date: 1970-10-22
Also published as: BE738183A; FR2017084A1; NL6913080A

Description

■■ 1943025 Dipl.-Ing. H. Sauerland ■ Dr.-Ing. R. König Patentanwälte · 4000 Düsseldorf · Cecilienallee 76 · Telefon 43S7as

Unsere Akte: 25 178 22. August 1969

International Nickel Limited, Thames House, Millbank, London, S, W. 1, Großbritannien

"Schweißkonstruktion aus einer Kupfer-Niokel-Legierung"

■f

Die vorteilhaften Eigenschaften der Kupfer-Nickel-Legierungen mit 25 "bis 35% Nickel sind allgemein bekannt. Durch Zusatz eines oder mehrerer Elemente wie beispielsweise Niob, Silizium, Aluminium, Titan, Beryllium, Eisen können diese Legierungen ausgehärtet werden, um die Härte und Festigkeit merklieh zu steigern. Zu diesen Legierungen, die nach dem Aushärten eine Streckgrenze von mindestens 35 kg/mm erreichen können, gehören einige erst in jüngster Zeit entwickelte Legierungen mit 29 bis 33% Nickel, 1,25 bis 1,55% Niob, 0,2 bis 0,4% Silizium, 0,5 bis 1% Eisen, 0 bis 0,1% Kohlenstoff, 0,5 bis 1,5% Mangan, 0 bis 0,05% Titan und 0,15 bis 0,35% Aluminium, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Kupfer.

Beim Schweißen derartiger ausgehärteter Kupfer-Nickel-Le*. gierungen ergeben sich Schwierigkeiten, insbesondere bei der vorerwähnten niobhaltigen Legierung. Das Schweißgut zwischen den miteinander zu verschweißenden Teilen soll genau so fest sein wie die Teile selbst, doch ist die Festigkeit der Schweißnaht bei Verwendung eines Zusatzmetalls beim MIG-Schweißen oder eines Kerns einer umhüllten Elektrode mit einer der Zusammensetzung der miteinander zu verschweißenden ausgehärteten Teile entsprechenden Zusammensetzung unmittelbar nach dem Schweißen merklich ge-

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ringer als die Festigkeit des Grundwerkstoffes. Dies ist dadurch "bedingt, daß sich die gewünschte Härte nur durch ein Aushärten erreichen läßt.

Ein Aushärten im Anschluß an das Schweißen ist normalerweise schwierig, häufig außerordentlich unwirtschaftlich und unpraktisch oder insbesondere bei großen Schweißkonstruktionen auch praktisch unmöglich.

Die Erfindung beruht auf der überraschenden Feststellung, daß sich bei Schweißkonstruktionen aus ausgehärteten Kupfer-Nickel-Legierungen der in Rede stehenden Art feste und gesunde Schweißverbindungen erreichen lassen, wenn das Schweißgut eine bestimmte Zusammensetzung besitzt. Demzufolge wird erfindungsgemäß ein Schweißgut aus 28 bis 35$ Nickel, 1,6 bis 2,6% Niob, höchstens 0,8$ Silizium, 0 bis 2$ Eisen, 0 bis 0,1% Kohlenstoff, 0 bis 4·$ Mangan, O bis 0,5$ Titan und 0 bis 0,2$ Aluminium, Rest einschließlich ersehmelzungsbedingter Verunreinigungen Kupfer Torgeschlagen. Ein solches Schweißgut erreicht ohne Aushärten im allgemeinen eine Streckgrenze von mindestens 38,5 kg/mm über den Querschnitt der Schweißnaht.

Im Schweißgut sorgt das Nickel für die Korrosionsbeständigkeit, wofür 30$ Nickel völlig ausreichend sind. Niob trägt am meisten zur Festigkeit bei, weswegen der Niobgehalt 1,6 bis 2,6$ betragen muß und vorzugsweise 1,9 bis 2,4$ beträgt.

Das Schweißgut kann ohne Beeinträchtigung der Festigkeit im Schweißζustand bis 0,8$ Silizium enthalten. Bei einer Steigerung des Siliziumgehaltes von 0,2 oder 0,3 auf 0,8$ wird die Zähigkeit des Schweißgutes etwas verringert, so daß der Siliziumgehalt vorzugsweise 0,6$ nicht übersteigt«,

Das Mangan verbindet sich in der Schweiße mit dem Schwefel

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und verhindert die Bildung einer zusammenhangenden und au Schweißrissen führenden Phase mit niedrigem Schmelzpunkt. Das Schweißgut kann ohne Beeinträchtigung der technologischen Eigenschaften bis 4$ Hangan enthalten.

Um eine Schweißporosität zu vermeiden, kann das Schweißgut Aluminium enthalten. Dieses besitzt jedoch keine merkliche Wirkung auf die Festigkeit, während über 0,2# Aluminium zu Schweißrissen führen.

Der Eisengehalt sollte mindestens 0,3$ betragen, da das Eisen bei den in Rede stehenden Kupfer-Nickel-Legierungen bekanntlich zu der guten Korrosionsbeständigkeit beiträgt. Ein 2f> übersteigender Sieengehalt erhöht jedoch die Neigung zur Bildung von Schweißrissen.

Bas Schweißgut kann auch Kohlenstoff enthalten, der als Verunreinigung der verschiedenen Legierungsbestandteile in das Zusatzmetall, den Kerndraht oder auch die Umhüllung •Ingetragen wird. Der Kohlenstoffgehalt soll jedoch so niedrig wie möglich liegen und O,1# nicht übersteigen, da eich der Kohlenstoff leicht mit dem Niob verbindet.

Das Schweißgut kann auch bis 0,5$ Titan aus der Desoxydation enthalten. In dieser Größenordnung besitzt das Titan keine wesentliche Wirkung auf die Eigenschaften des Schweißgutes.

Es ist bekannt, daß handelsübliches Niob normalerweise geringe Mengen Tantal enthält, das auf diese Weise auch als Verunreinigung in die Schweißnaht gelangt. Tantal stellt jedoch kein Äquivalent des Nlobs dar und führt zu Schweißrissen, wenn sein Gehalt 0,2$ übersteigt.

Die erfindungsgemäße Legierung läßt sich als Zusatzmetall

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beim MIG-Sehweißen oder als Kerndraht einer umhüllten Elektrode verwenden. Insofern schließt die Erfindung sowohl das Zusatzmetall, den Kerndraht und den Kern einer umhüllten Elektrode sowie die umhüllte Elektrode selbst ein.

Das erfindungsgemäße Zusatzmetall besteht aus 28 bis 35$ Nickel, 2,1 bis 2,7$ Niob, 0,2 bis 0,8$ Silizium, 0 bis 296 Eisen, 0 bis 0,1$ Kohlenstoff, 0 bis 4$ Mangan, 0 bis 0,5$ Titan und 0 bis 0,25$ Aluminium, Rest einschließlich erschmeizungsbedingter Verunreinigungen Kupfer. Vorteilhafterweise enthält das Zusatzmetall mindestens je 0,3$ Eisen und Silizium. Würde man das Zusatzmetall als Grundwerkstoff benutzen, so würde es ohne Aushärten gerade eine Streckgrenze von 28 kg/mm erreichen, die weit unter dem geforderten Wert liegt. Dagegen besitzt das Zusatzmetall nach dem Versehweißen eine 38,5 kg/mm normalerweise über-. steigende Streckgrenze. .

Bei der Verwendung als Kern einer Mantelelektrode besteht die Legierung aus 28 bis 35$ Nickel, 0,8 bis 2,7$ Niob, 0,2 bis 0,8% Silizium, 0 bis 2$ Eisen, 0 bis 0,1$ Kohlenstoff ; 0 bis 4$ Mangan, 0 bis 0,5$ Titan und 0 bis 0,35$ Aluminium, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Kupfer. Die Umhüllung besteht in diesem Falle im wesentlichen aus 10 bis 40$ Kalziumkarbonat, 5 "bis 40$ Kryolith, 2 bis 11$ Niob, Ό bis' 30$ Mangankarbonat, 0 bis 8$ Titandioxyd, 0 bis 2$ Silizium, 0 bis 2,5$ Titan, 0 bis 3,5$ Aluminium und 0 bis 5$ Bentonit.

Es müssen flache bzw, horizontale, vertikale und Überkopfschweißnähte gelegt werden, wofür sich eine gute Elektrode eignen ;muß. Unabhängig von der jeweiligen Schweißnahtlage ist es wesentlich, eine schädliche Schweißporosität zu vermeiden. Ein Kriterium für eine,ausreichend geringe Po-

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rosität besteht darin, daß «ine 150 cm lange und 12,5 mm breite Schweißnaht nicht mehr als 20 Poren aufweist. Es wurde festgestellt, daß zur Vermeidung einer schädlichen Porosität unabhängig von der jeweiligen Schweißlage die Elektrode eine geringe Menge Aluminium enthalten sollte, obgleich das Schweißgut nicht mehr als 0,2$ Aluminium ent halten darf. Aluminium gestattet außerdem einen wirksamen Übergang des Niobs von der Elektrode über den lichtbogen in die Schweiße. Das Aluminium kann sich in der Umhüllung und/oder im Kern befinden, wobei die Aluminiumgehalte des Kerns und der Umhüllung in der folgenden Weise aufeinander abgestimmt sein sollten:

Aluminium in der Umhüllung Aluminium im Kern

3,5	bis	-Ir	4	0	0	0,05
1,4	bis	1		0.,05	bis	0,1
1	bis	o,	6	0,1	bis	0,15
0,6	bis	0,	2	0,15	Ms	0,2
2,2	bis	0		0,2	bis	0,35
	0			bis

Sowohl die Umhüllung als auch der Kern müssen Niob enthalten, da sonst Schweißrissigkeit auftritt. Der Gesamtgehalt an Niob sollte jedoch 12$ nicht übersteigen. So liegt der Niobgehalt des Kerns bei 2 bis 2,7$, wenn die Umhüllung maximal 8$ Niob enthält.

Zusatzmetall und Kern müssen mindestens 0,2?S Silizium enthalten, um eine Warmverformung der Legierung zu Draht zu ermöglichen. Silizium dient außerdem als Desoxydationsmittel und hält die Schweiße flüssig, wodurch die Arbeit des Schweißers erleichtert wird. Kerndraht und Zusatzmetall sollten daher mindestens 0,3% Silizium enthalten, während das Aluminium im Zusatzmetall keine Vorteile ergibt. Zu-

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satzmetall und Kern können als Verunreinigungen ohne Schaden noch geringe Mengen anderer Elemente enthalten. Zu den schädlichen Verunreinigungen gehören jedoch Blei, Antimon, Wiemut, Zinn, Schwefel und Phosphor, von denen die Legierung vorzugsweise nicht mehr als je O,OO5# oder insgesamt 0,01$ Blei, Antimon und Wismut, höchstens 0,01 Zinn oder höchstens je 0,002$ oder höchstens insgesamt 0,005$ Schwefel und Phosphor enthält, da diese Elemente sowohl die Kalt- als auch die Warmverformbarkeit der Legierung beeinträchtigen. .

Bei einer besonders bevorzugten Elektrode besteht der Kern aus 29 bis 33$ Nickel, 0,8 bis 1,55$ Niob, 0,2 bis 0,4$ Silizium, 0,5 bis 1$ Eisen, 0 bis 0,1$ Kohlenstoff, 0,5 bis 1,5$ Mangan, 0 bis 0,05$ Titan sowie 0,2 bis 0,35$ . Aluminium und die Umhüllung aus 22 bis 26$ Kalziumkarbonat, 22 bis 28$ Kryolith, 3,5 bis 9,5$ Niob, 20 bis 26$ Mangankarbonat, 4 bis 6$ Titandioxyd, 0,6 bis 1,5$ Silizium, 0,8 bis 1,6$ Titan und 2 bis 5$ Bentonit.

Beim Schweißen entwickelt das Kalziumkarbonat Kohlendioxyd, das den Schweißsumpf gegen eine Oxydation durch die Atmosphäre schützt. Außerdem bildet es eine Schlackenkomponente, die zu einer Reinigung des Schweißmetalls durch Entfernen des Schwefels beiträgt und die Schweiße während des Abkühl ens gegen die Atmosphäre abschirmt.

Die Menge des Kalziumkarbonats in der Umhüllung bestimmt verschiedene Charakter!stika der Elektrode, die bei 22 bis 26$ Kalziumkarbonat optimale Werte erreichen. Enthält die Umhüllung nicht genug Kalziumkarbonat, so wird zu wenig Schutzgas entwickelt und das Schweißmetall leicht oxydiert. Zu große Gehalte an Kalzi.umkarbonat führen zur Bildung kleiner Perlen an der Elektrodenspitze und zum vorzeitigen Abschmelzen der Umhüllung, wodurch der Kern freigelegt wird.

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Daraue ergeben sich Schwierigkeiten und hohe Verluste an Legierungselementen sowohl der Umhüllung als auch des Kerns; außerdem wird die entstehende Schlacke pulverig und ist schwierig zu entfernen.

Der Kryolith fungiert als Raffinationselement in der Schweißschlacke. Er trägt zum Entfernen von Oxyden aus der Schweiße bei, so daß sich eine einschluß- und schlackenfreie Schweißnaht ergibt. Kryolithgehalte von 22 bis 28% machen die Schlacke leicht entfernbar und führen zu einer optimalen Kombination von Abbrenngeschwindigkeit und Viskosität und einem Minimum an Schweißspritzern, Ein Überschreiten der vorerwähnten Gehaltsgrenzen führt zu einem vorzeitigen Abschmelzen der Umhüllung, wodurch der Kern freigelegt wird.

Das Titanoxyd stabilisiert den Lichtbogen und führt zu einem sprühenden Metallübergang, was bei umhüllten Elektroden außerordentlich wünschenswert ist. Das gestattet Änderungen des Lichtbogens, d.h« des Abstandes zwischen Elektrodenspitze und Werkstück, so daß der Schweißer die Elektrode nicht unnötig zu bewegen braucht. Der Titanoxydgehalt der Umhüllung beträgt vorzugsweise etwa 4 bis 6%. Größere oder geringere Gehalte erschweren das Schweißen und ergeben eine außerordentlich ungünstige Schlacke, insbesondere beim Legen von Vertikalen oder Überkopfschweißnähten. '

Das Mangankarbonat erleichtert in erster Linie das Entfernen der Schlackenschicht. Außerdem entwickelt es beim Schweißen zusätzliches Kohlendioxyd, das als Schutzgas dient. Die Zersetzung des Mangankarbonats führt zu einem Anstieg des Mangangehaltes der Schweiße, doch wirkt sich die Erhöhung des Mangangehaltes nicht auf die Eigenschaften der Schweißnaht aus. Die Umhüllung enthält vorzugs-

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weise 20 bis 26# Mangankarbonat, insbesondere beim Verschweißen von Rohren.

Das Silizium der Umhüllung verbessert die Flüssigkeit der Schlacke und des Schweißmetalls; es dient außerdem als Des-

Oxydationsmittel für das Sehweißmetall. Das Silizium kann in üblicherweise als Nickel-Silizium-Legierung mit einem Siliziumgehalt von 30$ eingeführt werden. Enthält die Umhüllung unter 0,696 Silizium, ergeben sich Schwierigkeiten beim Schweißen, die sich auf die Schweißnaht übertragen können. Siliziumgehalte über 1,5$ machen sowohl die Schweiße als auch die Schlacke flüssiger als nötig und ergeben eine klebrige und schwer entfernbare Schlacke.

Das Titan der Umhüllung dient als Desoxydationsmittel und kann in Form' einer Nickel-Titan-Legierung eingeführt werden. Titangehalte außerhalb der bevorzugten Gehaltsgrenzen von 0,8 bis 1,6$ können zu einem schlechten Abschmelzen, starkem Spritzen und einer schwer entfernbaren Schlacke führen.

Im allgemeinen macht das Gewicht der Umhüllung 35 bis 45$ des Elektrodengewichts aus. Die Umhüllung kann mittels üblicher Verfahren, insbesondere durch Strangpressen auf den Kern gebracht werden. Bentonit 1st ein kolloidaler Ton und verbessert die Preßbarkeit der Umhüllungsmasse. Außerdem kann die ümhüllungsmasse wie üblich Natriumsilikat als Bindemittel enthalten.

Nachfolgend sind die prozentualen Zusammensetzungen dreier verschiedener Umhüllungen aufgeführt:

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	Tabelle I	A «■■«•■MB	4	B	C	4
		24		24	' 28
Kai zi umkarbonat		24		24	20
Kryolith		7.		5.7	7.
Niob		23	9	23	23	9
Mangankarbonat		5	3	5	5	8
Titandioxyd				2.1	—
Aluminium		: o.		0.9	0.
Silizium		1.	1.3	0.
Titan		3	3	3
Bentonit

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen des näheren erläutert:

Beispiel 1

Zwischen zwei 12,5 mm dicken und fest mit einer 5 cm dicken Tragplatte verklammerten Platten wurde eine V-Naht gelegt. Die Verklammerung der beiden Platten verhinderte deren Be« wegung beim Schweißen und förderte die Rißbildung. Die Platten waren ausgehärtet und bestanden aus einer Legierung mit 1,34$ Niob, 0,34% Silizium, 0,08% Aluminium, 0,81% Eisen, 0j8% Mangan und 29,95% Nickel, Rest im wesentlichen Kupfer. Die Platten wurden nach dem WIG-Verfahren unter Verwendung eines 2,4 mm dicken Zusatzdrahtee mit 2,4696 Niob, 0,34% Silizium, 0,04% Titan, 0,71% Eisen, 0,81% Mangan und 30,1% Nickel, Rest im wesentlichen Kupfer miteinander verschweißt. .Die Endzusammensetzung der Schweißnaht lag bei 2,21% Niob, 0,23% Silizium, 0,046% Aluminium, 0,028% Titan, 1,1% Eisen* 0,92% Mangan und 28,5% Nickel, Rest im wesentlichen Kupfer.

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Die Schweißnaht war fehler-, insbesondere riß-, schlacken- und porenfrei. Aus der Schweißnaht wurden unmittelbar nach dem Schweißen Zugproben herausgearbeitet.

Die Zugproben besaßen quer zur Schweißrichtung eine Zugfe-

p ?

stigkeit von 65 kg/mm , eine Streckgrenze von 43 kg/mm und eine Dehnung von 13,5%. Der Bruch erfolgte in der wärmebeeinflußten Zone der Platten. Eine ausschließlich aus Schweißgut bestehende Probe besaß eine Zugfestigkeit von 68,5 kg/mm , eine Streckgrenze von 51 kg/mm und eine Dehnung von 19% sowie eine Kerbschlagzähigkeit von 5 kgm.

Eine 6 mm dicke Probe ließ sich über einen Dorn mit einem Radius von 12 mm über 180° biegen. Nach dem Biegen konnten an der Probe keine Fehler festgestellt werden.

Beispiel 2

Im wesentlichen ähnliche Ergebnisse ließen sich mit den unter Beispiel 1 beschriebenen Platten erzielen, als diese mit einem Zusatzdraht derselben Zusammensetzung, dessen Durchmesser 1,5 mm betrug, nach dem MIG-Verfahren verschweißt wurden. Die Schweißnaht enthielt 1,98$ Niob, 0,35% Silizium, 0,03% Titan, 0,72% Eisen, 0,85% Mangan und 30% Nickel, Rest im wesentlichen Kupfer.

Beispiel 3

Noch bessere Resultate konnten beim Verschweißen der unter Beispiel 1 beschriebenen Platten mit einem Zusatzdraht derselben Zusammensetzung, jedoch mit einem Durchmesser von 0,7 mm beim Kurzlichtbogen-Schweißen erzielt werden. Die Schweißnaht war gesund und von außerordentlicher Qualität. Ihre Zusammensetzung lag bei 2,34% Niob, 0,31% Silizium,

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0,04* Titan, 0,7* Eisen, 0,859* Mangan und 30,296 Nickel, Rest im wesentlichen Kupfer. Eine Querprobe besaß eine Zugfestigkeit von 68,2 kg/mm , eine Streckgrenze von 44 kg/mm, eine Dehnung von 14»5*» ihre Bruchstelle lag in der wärmebeeinflußten Zone des Grundwerkstoffes. Die Zugprobe der

Schweißnaht besaß dagegen eine Zugfestigkeit von 70 kg/nun , eine Streckgrenze von 48,2 kg/nun und eine Dehnung von 26* bei einer Kerbschiagzähigkeit von 6,4 kgm.

Beispiel 4

Mit einer umhüllten Elektrode wurde eine V-Stumpfschweißnaht zwischen zwei in vertikaler Lage befindlichen 9,5 nun dicken Platten aus einer ausgehärteten Legierung mit 1,5* Niob, 0,27* Silizium, 0,13* Aluminium, 0,58* Elsen, 1,01* Mangan und 30,9* Nickel, Rest im wesentlichen Kupfer gelegt. Der Kern der Elektrode bestand aus 1,42* Niob, 0,23* Silizium, 0,25* Aluminium, 0,6* Eisen, 0,85* Mangan und 30,4* Nickel, Rest im wesentlichen Kupfer; er besaß mithin eine mit den Flatten übereinstimmende Zusammensetzung und eine Umhüllung gemäß Zusammensetzung A in Tabelle 1.

Geringe Schwierigkeiten ergaben sich beim Legen der Schweißnaht und beim Entfernen der Schlacke zwischen den Durchgängen war lediglich ein leichtes Abheben und Bürsten mit einer Drahtbürste erforderlich. Die Schweißnaht enthielt 2,04* Niob, 0,46* Silizium, 0,08* Aluminium, 0,95* Eisen, 2,1* Mangan, 0,04* Titan und 30,1* Nickel, Rest im wesentlichen Kupfer; sie war gesund und wies auf einer Länge von 15 cm lediglich drei Poren auf. Quer zur Schweißnaht entnommene Zugproben besaßen eine Streckgrenze von

ρ Ο

44,3 kg/mm , eine Zugfestigkeit von 63,3 kg/mm und eine Dehnung von 16,5*; ihre Bruchstelle lag in der wärmebeeinflußten Zone der Platte. Dieser Versuch zeigt die ausge-

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seichneten Eigenschaften der erfindungsgemäßen Elektroden beim Schweißen in Zwangelage sowie die Notwendigkeit einer Aluminium enthaltenden Umhüllung bei einem aluminiumhaltigen Kerndraht.

Beispiel 5

Zwischen zwei ausgehärteten Platten mit 1,34$ Niob, 0,17% Silizium, 0»215^ Aluminium, O,67# Eisen, 1,12?έ Mangan und 3Ο,59δ Nickel, Rest im wesentlichen Kupfer, wurde eine Überkopf-V-S chweißnaht gelegt. Die umhüllte Elektrode bestand ™ aus einem Kern mit 2,O59& Niob, 0,28$ Silizium, 0,21$ Aluminium, 0,85c Eisen, 0,84$ Mangan, 0,05$ Titan und 30,7# Nickel, Rest im wesentlichen Kupfer sowie einer Umhüllung * der Zusammensetzung A in Tabelle I. Die Schweißnaht bestand aus 2,196 Niob, 0,4596 Silizium, 0,04# Aluminium, 1,02$ Eisen, 2,145^ Mangan, 309S Nickel und 0,04$ Titan, Rest im wesentlichen Kupfer.

Die Qualität der bearbeiteten Schweißnaht war außerordentlich gut. Sie wies auf einer Länge von 15 om nur 12 Poren auf. Eine Querprobe ergab beim Zugversuch eine Zugfestig-

p ρ

keit von 64 kg/mm , eine Streckgrenze von 42,3 kg/mm und ^ eine Dehnung von 159$, wobei der Bruch in der wärmebeein-™ flußten Zone der Platte lag. Die Kerbschlagzähigkeit der Schweißnaht betrug 3,9 kgm.

Beispiel 6

Zwischen zwei der in Beispiel 5 beschriebenen Platten wurde eine weitere Überkopf naht gelegt, wobei jedoch eine Elektrode benutzt wurde, deren Kern aus 2,12$ Niob, 0,3$ Silizium, 0,73# Eisen, 0,85# Mangan, 30,5# Nickel und 0,01$ Titan, Res,t im wesentlichen Kupfer bestand, während die Umhüllung der Zusammensetzung in B der Tabelle I ent-

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sprach. Die Schweißnahtanalyse ergab 2,52$ Niob, 0,76$ Silizium, 0,18$ Aluminium, 1,253* Eisen, 2,25$ Mangan, 30$ Nickel und 0,08$ Titan, Rest im wesentlichen Kupfer.

Die Qualität der bearbeiteten Schweißnaht war ausgezeichnet. Sie besaß auf 15 cm lediglieh drei Poren. Dieser Versuch zeigt im übrigen, daß der zur Vermeidung einer Schweißporosität beim Überkopf-Schweißen erforderliehe Aluminiumzusatz sowohl in der Umhüllung als auch im Kern erfolgen kann.

Querproben der Sehweißnaht besaßen eine Zugfestigkeit von 64,5 kg/mm , eine Streckgrenze von 41,8 kg/mm und eine Dehnung von 13,0$; die Bruchstelle lag in der wärmebeeinflußten Zone der Platte. Die Kerbschlagzähigkeit betrug in der Schweißnaht 2,8 kgm.

Beispiel 7

Zwischen zwei weiteren Platten gemäß Beispiel 5 wurde eine dritte Überkopf-Schweißnaht unter Verwendung einer Elektrode gelegt, deren Kern aus 1,27$ Niob, Q,27$ Silizium, 0,095$ Aluminium, 0,079$ Eisen, 0,73$ Mangan und 30$ Nickel, Rest im wesentlichen Kupfer bestand. Die Umhüllung enthielt 24$ Kalziumkarbonat, 23$ Kryolith, 23$ Mangankarbonat, 5$ Titandioxyd, 7,4$ Niob, 0,9$ Silizium* 1,3$ Titan und 0,5$ Aluminium. Bei der Untersuchung der Schweißnaht wurden auf eine länge von 15 cm etwa zehn kleine Randporen festgestellt. Hier zeigt sich wiederum, daß ein geringer Aluminiumzusatz sowohl im Kern als auch in der Umhüllung die Schweißporosität verringert.

Die Wirkung des Aluminiums auf die Sehweißrissigkeit und das Erfordernis, den Aluminiumgehalt in der Schweißnaht auf höchstens 0,2$ zu begrenzen, zeigen die Ergebnisse von

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Versuchen, bei denen StumpfSchweißnähte an auegehärteten und niobhaltigen Platten gelegt wurden, die sämtlich unter 0,1$ Aluminium enthielten«, Die Aluminium- und Niobgehalte des Zusatzmetalls und der umhüllten Elektroden waren verschieden. Aus den Schweißnähten wurden Probenseheiben herausgearbeitet und auf Schweißrisse untersucht. Die dabei ermittelten Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengestellt.

Tabelle II ·

	Niob ($>	Aluminium	Schweiß naht	Ergebnis
	2.05	Zusatz metall	4.0.05	rißfrei
WIG	1.34		0.08	rißfrei
Mantelelektrode	2.05	0.24	0.15	rißfrei
WIG	1.34	Oo 18	0.24	verschie dene' klei ne Risse
Mantelelektrode	2.72	0.52	0.8	stark rissig
WIG	0.86

Obgleich sich die Elektroden, und Zusatzmetalle nach der Erfindung besonders zum Verschweißen ausgehärteter Kupfer-Nickel-Legierungen eignen, können sie auch beim Schweißen anderer kupfer-Nickel-Legierungen mit etwa 30$ Nickel und hoher festigkeit benutzt werden. So konnten beispielsweise ausgezeichnete Ergebnisse mit einem erfindungsgemäßen Zusatsdraht an Platten erzielt werden, die aus einer Legierung mit 3,75$ Chrom, 0,05$ Silizium, 0,79$ Eisen, O,5'5$ Mafigan, 29,A% Nickel, 0,1?ί Titan und 0,11^ Zirkonium, Rest im wesentlichen Kupfer bestanden. Der Zusatzdraht bestand aus 2,07$ Niob, 0_s33$ Silizium^ 0,8$ Eisen, 0,2$ Mangan,'

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30,1% Nickel und 0,09% Titan, Rest im wesentlichen Kupfer. Eine Querprobe besaß eine Zugfestigkeit von 55,6 kg/mm , eine Streckgrenze von 36 kg/am und eine Dehnung von 13,5% bei einer Kerbschiagzähigkeit von 10,5 kgm.

Daß das Tantal kein Äquivalent des JUiobs ist, zeigte sich bei Versuchen mit tantalhaltigen Zusatzdrähten beim Schweißen ausgehärteter Platten aus einer Legierung mit 30,9% Fickel, 1,5% Niob, 1,01% Mangan, 0,27% Silizium und 0,58% Eisen, Rest im wesentlichen Kupfer. Die Zusammensetzungen der Zusatzdrähte ergeben sich aus der nachfolgenden Tabel-Ie III, wobei der Legierungsrest in jedem Falle aus Kupfer " bestand.

	Si	Ni	Tabelle	III	Ti	Pe	Ta I et ι
	0,22 0,24 0,22 0,26	30,7 30,8 31,3 30,5			0,03 0,04 0,04 0,04	0,77 0,71 0,76 0,72	0,42 0,68 1,50 0,45
Mn		Nb
0,77 0,83 0,73 0,79	1,54 1,58 0,37 2,67

Sämtliche Schweißnähte waren rissig.

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Claims

International Nickel Limited, Thames House, Millbank, London, S. W. 1, Großbritannien, SSSSS5S5* SSb 2SS SSE SEE SSS SSS ■■■· SSb ^ZSSSb SSh SSa SSS ^SSSSSSS. SSE Sä» SSSSiS>SSb SSäSSS SES SES SES SSS SSS Patentansprüche:

1. Schweißkonstruktion aus einer Kupfer-Nickel-Legierung mit

einer Streckgrenze von mindestens 35 kg/mm , dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißnaht aus 28 bis 35% Nickel, 1,6 bis 2,6% Niob, höchstens 0,8% Silizium, O bis 2% Eisen, O bis 0,1% Kohlenstoff, 0 bis 4% Mangan, 0 bis 0,5% Titan und 0 bis 0,2% Aluminium, Rest Kupfer einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen besteht.

2. Schweißkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch

g e k e η η ζ e i c h η e t , daß. mindestens ein Bauteil aus einer niobhaltigen ausgehärteten Kupfer-Nickel-Legierung besteht.

3. Schweißkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch

g e k en η ze ic h η e t , daß mindestens ein Bauteil aus einer Legierung mit 29 bis 33% Nickel, 1,25 bis 1,55% Niob, 0,2 bis 0,4% Silizium, 0,5 bis 1% Eisen, 0 bis 0,1% Kohlenstoff, 0,5 "bis 1,5% Mangan, Ό bis 0,05% Titan und 0,15 bis 0,35% Aluminium, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Kupfer besteht.

4. Zusatzmetall zum Herstellen einer Schweißkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch g e k en η ζ e 1 c h.n e t, daß es aus 28 bis 35% Nickel, 2,1 bis 2,7% Niob, 0,2 bis 0,8% Silizium, 0 bis 2% Eisen, 0 bis 0,1% Kohlenstoff, 0 bis 4% Mangan, 0 bis 0,5% Titan und 0 bis 0,25% Aluminium, Rest einschließlich erschmelzungsbedingterVerunreinigungen Kupfer besteht.

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5. Zusatzmetall nach. Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens 0,3$ Eisen und mindestens 0,3$ Silizium enthält.

6. Kerndraht für eine umhüllte Elektrode zum Herstellen einer Schweißkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus 28 bis 33$ Nickel, 0,8 Ms 2,7$ Niob, Q,2 bis 0,8$ Silizium, 0 bis 2$ Eisen, 0 bis 0,1$ Kohlenstoff, 0 bis 4$ Mangan, 0 bis 0,5$ Titan und 0 bis 0,35$ Aluminium, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Kupfer besteht.

7. Kerndraht nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens 0,3$ Eisen enthält.

8. Kerndraht nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens 0,15$ Aluminium enthält.

9. Kerndraht nach Anspruch 8, dadurch. gekennzeichnet, daß er mindestens 0,2$ Aluminium enthält.

10. Kerndraht nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß er aus 29 bis 33$ Nickel, 0,8 bis 1,55$ Niob, 0,2 bis 0,4$ Silizium, 0,5 bis 1$ Eisen, 0 bis 0,1$ Kohlenstoff, 0,5 bis 1,5$ Mangan, 0 bis 0,05$ Titan und 0,2 bis 0,35$ Aluminium, Rest Kupfer einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen besteht.

11. Kerndraht nach den Ansprüchen 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einer Umhüllung aus 10 bis 40$ Kalziumkarbonat, 5 bis 40$ Kryolith, 2 bis 11$ Niob, 0 bis 30$ Mangankarbonat, 0 bis 8$ Titandioxyd,

0 098 4,?/1 169

O Ms 2$ Silizium, O Ms 2,5$ Titan, O bis 3,5$ Aluminium und O bis 5$ Bentonit versehen ist und soviel Aluminium enthält, daß der Aluminiumgehalt der Schweißnaht höchstens 0,2$ beträgt. '

12. Kerndraht nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sein Aluminiumgehalt wie folgt auf den Aluminiumgehalt der Umhüllung abgestellt ist:

Aluminiumgehalt Umhüllung
($) 1 ,4 der bis 1 3,5 Ms 0 ,6 1,4 bis 0 ,2 1 bis 0 0,6 bis 0,2 0

Alumini umgehal t
des Kerndrahte s
($) 0 0,05 bis 0,1 0 bis 0,15 0,05 bis 0,2 0,1 bis 0,35 0,15 bis s e k e η η 0,2 h d a d u r c

13. Kerndraht nach Anspruch 12,

zeichnet, daß seine Umhüllung aus 22 bis 26$ Kalziumkarbonat, 22 bis 28$ Kryolith, 3,5 bis 9,5$ Niob, 20 bis 26$ Mangankarbonat, 4- bis 6$ Titandioxyd, 0,6 bis 1,5$ Silizium, 0,8 bis 1,6$ Titan und 2 bis 5$ Bentonit besteht.

0098437116s