DE69709308T2

DE69709308T2 - Schweissmaterial für nichtrostenden stahl

Info

Publication number: DE69709308T2
Application number: DE69709308T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Hirata; Yuichi Komizo; Yoshiaki Murata
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-09-13
Filing date: 1997-09-11
Publication date: 2002-08-08
Anticipated expiration: 2017-09-12
Also published as: EP0867256A4; NO322758B1; DE69709308D1; EP0867256A1; EP0867256B1; NO982150D0; WO1998010888A1; NO982150L

Description

Diese Erfindung betrifft ein Schweißmaterial für nicht-rostende Stähle und insbesondere betrifft sie ein Schweißmaterial, das geeignet ist, ein sauberes Schweißmetall mit hoher Korrosionsbeständigkeit und hohen mechanischen Eigenschaften, wie bspw. Zugfestigkeit und Festigkeit bei sämtlichen Schweißpositionen zu bilden. Diese Erfindung betrifft auch ein Schweißmaterial, das zur Verwendung beim Schweißen von nicht-rostendem Duplex-Stahl oder von martensitischem nicht-rostendem Stahl unter Verwendung des Schutzgas-Lichtbogenschweißens geeignet ist.
Nicht-rostende Stähle werden üblicherweise unter Verwendung von Schweißmaterialien mit einer chemischen Zusammensetzung, die grundsätzlich die gleiche ist, wie die des rostfreien Basisstahls, geschweißt. Wenn man dies so macht, können einige Probleme in bezug auf eine Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften und der Korrosionsbeständigkeit des Schweißguts entstehen, die auf die Arten des Basismetalls zurückzuführen sind. Bspw. ist beim Durchführen eines Schweißens eines martensitischen nicht rostenden Stahls, der 9 bis 14% Chrom (im folgenden bezeichnet "%" "Gew.-%" irgendeiner Legierungskomponente) enthält, unter Verwendung der Schweißmaterialien mit der gleichen Zusammensetzung wie die des Basismetalls, das Schweißmetall zu hart und nicht in der Lage, das gewünschte Festigkeitsniveau zu zeigen, was manchmal eine schlechtere Beständigkeit gegenüber Spannungskorrosionsrissen in Abhängigkeit von den Umständen verursacht.
Um diese Probleme zu lösen, wurden einige Erfindungen vorgeschlagen und offenbart in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 8-57683 und der internationalen Patentoffenlegungsschrift WO 97/12072, die jeweils durch Schweißen von Basismetallen von martensitischem nicht rostenden Stahl mit einem Schweißmaterial aus nicht rostenden Duplex-Stahl, der aus Austenit und Ferrit besteht, gekennzeichnet sind.
Auf der anderen Seite wurden kürzlich einige neuartige Typen von nicht rostenden Stählen als Basismetalle entwickelt. Jedoch ist kein Schweißmaterial entwickelt worden, das zur Verwendung beim Schweißen dieser Basismetalle geeignet ist. Unter dieser neuen Typen von nicht rostenden Stählen ist einer als "nichtrostender Super-Duplex-Stahl" bezeichnet worden.
Da der Austenit-Ferrit nicht-rostende Duplex-Stahl (JIS SUS 329 und dergl.) eine höhere Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit und Stärke zeigt, ist dieser stark bei Baumaterialien verwendet worden, welche gegenüber einer stark korrodierenden Umgebung exponiert werden.
Frühere nicht-rostende Duplex-Stähle, in anderen Worten, die ersten Generationen von nicht rostenden Duplex-Stählen, waren sowohl in bezug auf die Verarbeitbarkeit als auch Schweißbarkeit mangelhaft. Die Mängel wurden dann durch Zugabe von Stickstoff etc. gelöst. Die so verbesserten nicht rostenden Stähle könnten als die zweite Generation von nicht rostenden Duplex-Stählen bezeichnet werden, und diese sind für breitere Verwendungen anwendbar. Bspw. sind in den vergangenen Jahren Erdölquellen teilweise erschöpft worden, und die meisten Ölquellen können an Orten mit schweren Bedingungen gefunden werden, wobei von Materialien OCTG und Rohrleitungen erforderlich ist, daß diese eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit, höhere Festigkeit und weitere mechanische Eigenschaften aufweisen. Um diese Erfordernisse zu erfüllen, sind weitere neue nichtrostende Duplex-Stähle mit höherem Gehalt an Stickstoff und anderen Legierungselementen entwickelt worden. Solche nicht rostenden Stähle werden "nichtrostende Super-Duplex-Stähle" bezeichnet und erwecken nunmehr die Aufmerksamkeit.
Diese nicht rostenden Duplex-Stähle werden im allgemeinen mit Schweißmaterialien geschweißt, die die chemische Zusammensetzung aufweisen, die ähnlich der der nicht rostenden Basisstähle ist. Dies bedeutet, daß der Stickstoffgehalt des Schweißmaterials in Übereinstimmung mit der Qualität der nicht rostenden Basisstähle erhöht wird. In der japanischen Patentanmeldung Nr. 7-60523 (japanische Patentoffenlegungsschrift 8-260101) hat die Anmelderin dieser Anmeldung bereits ein Schweißmaterial für einen nicht rostenden Duplex-Stahl vorgeschlagen, welcher < = 0,03% C, < = 1,0% Si, < = 1,5% Mn, < = 0,04% P, < = 0,003% S, < = 0,040 Sol. Al, 2,0-8,0% Ni, 24,0-26,0% Cr, 0-6,0% Co, 2,0-3,3% Mo, 1,5 -5,0% W, 0,24-0,35% N, und > = 0,007% O enthält und wobei der Wert für PREW, dargestellt durch die Gleichung PREW = Cr+ 3,3 (Mo + 0,5 W) + 16 N und der Wert von Ph, dargestellt durch Ph = [Ni + Co + 30 (C + N) - 0,6(Cr + 1,5 Si + Mo + 0,4 W) + 5,6]/[Cr + 1,5 Si + Mo + 0,4 W - 6], auf > = 42,0 bzw. 0,25-0,35 eingestellt sind, wobei Ca oder B zu 0,01-0,001% enthalten sind, wenn die Menge an Ni in der Zusammensetzung > 8,0-10,0% beträgt, und welcher neben den obigen Komponenten weiter entweder oder sowohl als auch 0,2-2,0% Cu und 0,05-1,50% V enthält. Das Schweißmaterial ist ein fester Draht und aus einem nicht rostenden Duplex-Stahl mit der Zusammensetzung hergestellt, die ähnlich der des Basisstahls ist. Unter Verwendung dieses Schweißdrahtes können sowohl die Lochfraß-Korrosionsbeständigkeit als auch die Festigkeit des Schweißmetalls bemerkenswert verbessert werden.
Der Schweißdraht mit einem solch hohen Stickstoffgehalt ist anwendbar bei dem Wolfram-Inertgas-Schweißverfahren (im folgenden als TIG bezeichnet), aber nicht immer anwendbar für das Schweißverfahren mit Abschmelzelektrode (z. B. Metall- Inertgas-Schweißverfahren (im folgenden als MIG bezeichnet), da Schweißfehler, die als "Blowholes" (Blasen, Lunker) bezeichnet sind, dazu neigen, erzeugt zu werden. Die Blowhole-Fehler werden insbesondere häufig bei dem Schweißen in Überkopf-Position verglichen mit anderen Schweißpositionen erzeugt. Daher ist es zweifelhaft, ob der Schweißdraht, der aus nicht-rostendem Duplex-Stahl mit einem solch hohen Stickstoffgehalt hergestellt ist, für MIG in sämtlichen Schweißpositionen anwendbar ist.
In bezug auf den festen Schweißdraht, der eine Zusammensetzung aufweist, die ähnlich der des Basismetalls von nicht-rostendem Duplex-Stahl mit hohem Stickstoffgehalt ist, gibt es das weitere folgende Problem.
Der nicht-rostende Duplex-Stahl enthält große Mengen an Chrom, Molybdän und anderen Legierungselementen, welche wirksam sind, um die Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen, wie bspw. die Beständigkeit gegenüber Lochfraß-Korrosion. Diese Legierungselemente beschleunigen die Präzipitation von harten und brüchigen intermetallischen Verbindungen (σ-Phase) in der Matrix, und der Drahtziehvorgang des nicht rostenden Duplex-Stahls wird schwierig. Das bedeutet, daß eine Herstellung von nicht-rostendem Duplex-Stahl-Schweißdraht und auch die stabile Lieferung an die Verbraucher schwierig sind.
Zusätzlich zu dem oben erwähnten MIG unter Verwendung eines festen Schweißdrahtes gibt es ein weiteres Schutzgas-Lichtbogenschweißverfahren unter Verwendung einer Abschmelzelektrode, bei dem ein Draht mit Flußmittelseele (Kompositdraht) verwendet wird. Da der Draht mit Flußmittelseele Schlackenbildungsmittel umhüllt, die von den Legierungselementen verschieden sind, weist dieser verschiedenartige Vorteile auf, wie bspw. eine geringe Spratzererzeugung und günstige Wulstbildung.
In Fällen von Schweißmetallen mit herkömmlichem Schweißdraht mit Flußmittelseele ist jedoch die Reinheit des Schweißmetalls weit schlechter als die des Schweißmetalls das durch das andere Schweißverfahren gebildet wird. Die schlechtere Reinheit ist eine Barriere gegenüber einer Verbesserung der Festigkeit und der Lochfraßbeständigkeit des Schweißmetalls gewesen. Der Grund für die schlechtere Reinheit des Schweißmetalls während des Schweißvorganges beruht auf der Tatsache, daß ein Teil der Schlackenbildungsmittel, von denen die meisten Oxide sind, in dem Schweißmetall als nichtmetallische Einschlüsse verbleiben.
Die japanische Patentveröffentlichung Nr. 8-25062 offenbart einen Schweißdraht mit Flußmittelseele zur Verwendung beim Schweißen eines nicht rostenden Stahls, welcher geringe Mengen an Schlacke während des Schweißvorganges bildet. Dieser Schweißdraht mit Flußmittelseele wurde jedoch entwickelt, um eine Abfolge von Schweißvorgängen zu vereinfachen oder um irgendeinen der Ablaufschritte zu eliminieren, z. B. einen Schlackenentfernungsschritt. Folglich ist dieser Schweißdraht nicht zur Verwendung beim Schweißen der nicht rostenden Duplex- Stähle, insbesondere der nicht rostenden Super-Duplex-Stähle, geeignet.
Wie oben besonders erwähnt, ist ein Abschmelzelektroden-Schweißmaterial zur Verwendung beim Schweißen der nicht rostenden Super-Duplex-Stähle, welches geeignet ist, ein einwandfreies Schweißmetall bei sämtlichen Schweißpositionen zu bilden, noch nicht entwickelt worden. Zur Zeit wird lediglich ein Festdraht, der die Zusammensetzung aufweist, die ähnlich der des Basismetalls ist und für das TIG-Schweißen anwendbar ist, hergestellt.
Die Erfindung, welche in der oben erwähnten japanischen Patentveröffentlichundsschrift Nr. 8-57683 offenbart ist, betrifft ein Verfahren zum Schweißen von martensitischem nicht rostenden Stahl unter Verwendung eines Füllmetalles des nicht rostenden Duplex-Stahles. Die Zusammensetzung des Füllmetalles, die bei diesem Verfahren verwendet wird, ist beschränkt angesichts des Gewährleistens der Qualität der mechanischen Eigenschaften und der Korrosionsbeständigkeiten des Schweißmetalles. Die oben stehenden Probleme bezüglich der Herstellung des Schweißdrahtes, der Erzeugung von Blowholes während des Schweißvorganges und der schlechteren Reinheit des Schweißmetalles sind nicht gelöst worden. Die Lage ist die gleiche für die Erfindung der oben erwähnten internationalen Patentveröffentlichung WO 97/12072. Obgleich es eine gute Idee ist, martensitische nicht-rostende Stähle unter Verwendung eines Schweißmaterials aus nichtrostendem Duplex-Stahl zu schweißen, ist das Schweißmaterial noch nicht vollständig verbessert worden, um die Idee zu tragen.
Die Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein Schweißmaterial bereitzustellen, welches sämtliche der folgenden Bedingungen (i) bis (v) erfüllt.
(i) Es ist geeignet, ein Schweißmetall mit hervorragenden Korrosionsbeständigkeiten und mechanischen Eigenschaften zu bilden, wenn es beim Schweißen von irgendeinem nicht rostenden Stahl, einschließl. nicht-rostendem Duplex-Stahl und martensitischem nicht rostenden Stahl angewandt wird.
(ii) Es ist anwendbar sowohl bei einem Schweißverfahren mit nichtabschmelzender Elektrode, z. B. TIG, als auch bei Schweißverfahren mit Abschmelzelektrode, z. B. MIG- und MAG- (aktives Metall- Gasschweißen) Verfahren.
(iii) Es verursacht keine Schweißmängel wie bspw. Blowholes in sämtlichen TIG Schweißpositionen einschließl. der flachen Position, vertikalen Position und Überkopf-Position, wobei dies ein automatisches und Kreisschweißen von horizontal verlegten Rohrleitungen berücksichtigt.
(iv) Es ist geeignet, ein Schweißmetall zu bilden, welches reiner ist als jenes, welches durch herkömmlichen Draht mit Flußmittelseele gebildet wird, und eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit zeigt, welche gut vergleichbar mit derjenigen des Schweißmaterials der japanischen Patentanmeldung 7-60523 (japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 8-260101) ist.
(v) Es ist geeignet, Komposit-Drähte leichter herzustellen als das Ziehen des herkömmlichen nicht rostenden Super-Duplex-Stahls in feste Drähte.
Die Eigenschaften des Schweißmaterials für nicht-rostende Stähle gemäß dieser Erfindung sind die folgenden:
(1) Das Schweißmaterial gemäß dieser Erfindung gehört zu einer Art von Komposit-Draht (Draht mit Seele), der aus einer Stahlummantelung und einem Füllmaterial, das von der Ummantelung eingehüllt wird, besteht. Das Füllmaterial umfaßt kein Schlacken-bildendes Mittel.
(2) Der Schweißdraht besteht als ein Ganzes aus der Stahlhülle und dem darin umschlossenen Füllmaterial aus nicht mehr als 0,03% C, nicht mehr als 1,0% Si, nicht mehr als 1,5% Mn, nicht mehr als 0,04% P, nicht mehr als 0,01% S. nicht mehr als 0,5% Al, 8,0-10% Ni, 22,0- 26,0% Cr, 2,0-5,0% Mo, 0,12 bis 0,24% N, nicht mehr als 3,0% Co, nicht mehr als 5,0 % W, nicht mehr als 2,0% Cu, nicht mehr als 1,50% V, wobei der Rest Fe und zufällige Verunreinigungen sind.
(3) In dem Zusammensetzungsbereich, wie oben in Punkt (2) gezeigt, weist das Schweißmaterial ein "Lochfraßbeständigkeitsäquivalent" PREW von nicht weniger als 42,0 und einen "Ferrit-Volumenindex" Ph von 0,12 bis 0,25 auf. Das PREW und Ph sind durch die folgenden Formeln 1 bzw. 2 definiert.
PREW = Cr + 3,3 (Mo + 0,5 W) + 16 1
wobei jedes Elementensymbol den Gehalt (Gew.-%) des Elementes angibt.
Die chemische Zusammensetzung des gesamten Schweißmaterials oder des Komposit-Drahtes wird auf die folgende Art und Weise bestimmt. Wenn man nun annimmt, daß der Gehalt von jedem Element A in dem Komposit-Draht Cw % beträgt (wie oben beschrieben, meint "%" "Gew.-%" für jedes Legierungselement), dann beträgt der Gehalt des Elementes A in der Stahlhülle Ch %, der Gehalt des Elementes A in dem Füllstoffmaterial beträgt Cf %, und ein Füllverhältnis des Füllmaterials (Verhältnis des Füllstoffmaterialgewichts zu dem gesamten Drahtgewicht) ist FR
Cw = (1 - FR) · Ch + FR · Cf 3

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 veranschaulicht Beispiele des seitlichen Querschnitts des Schweißmaterials (Komposit-Draht) gemäß dieser Erfindung.
Fig. 2 ist eine Seitendarstellung eines Basismetalls, das in ein Röntgenprüfkörper zum Nachweis von Blowholes geschweißt werden soll.
Fig. 3 ist eine Veranschaulichung, die Erläuterungen zum Herstellen eines Prüfkörpers zum Untersuchen der Eigenschaften von Schweißverbindungen zeigt.
Fig. 4 ist eine Veranschaulichung, die Erläuterungen zum Bearbeiten eines Stoßprüfkörpers aus den Schweißverbindungen zeigt.
Fig. 5 ist eine Veranschaulichung, die eine Richtung zur Bearbeitung eines Zugfestigkeitsprüfkörpers, eines Lochfraß-Korrosionsprüfkörpers und eines Sulfidbelastungs-Korrosionsrißprüfkörpers aus den Schweißverbindungen zeigt.

Die beste Art zur Ausführung der Erfindung

Das Schweißmaterial, i.e. ein Komposit-Draht, gemäß dieser Erfindung, besteht aus einer Hülle 1 und einem Füllstoffmaterial 2, wie es der seitliche Querschnitt in Fig. 1 zeigt. Die Hülle 1 kann aus jeder Art von Stahl, wie bspw. Kohlenstoffstahl oder nicht-rostendem Stahl (einschließl. ferritischen, austenitischen und nichtrostenden Duplex-Stählen) hergestellt sein. Im Prinzip ist der Stahl nicht auf einen besonderen Typ beschränkt. Der Stahl sollte jedoch eine gute Verarbeitbarkeit aufweisen, da es notwendig ist, diesen in die Hülle des Komposit-Drahtes zu formen.
Das Füllstoffmaterial 2 ist pulverig und in einem Stahlstreifen, der die Hülle 1 sein soll, umhüllt. Ein roher Komposit-Draht, der so hergestellt wird, wird nachfolgend in das Komposit-Drahtprodukt gezogen, ähnlich dem herkömmlichen Draht mit Flußmittelseele. Der Querschnitt des Schweißdrahtes kann aus der Form (a), (b), (c) oder dergl., wie in Fig. 1 gezeigt, ausgewählt werden.
Das Schweißmaterial gemäß dieser Erfindung kann entweder für das Schweißverfahren mit Abschmelzelektrode oder für das Schweißverfahren mit nichtabschmelzender Elektrode verwendet werden. TIG- und MIG-Schweißverfahren werden als die typischen Beispiele der ersteren bzw. letzteren Verfahren nachstehend erläutert.
Diese Erfindung ist beabsichtigt, um ein Schweißmaterial, das sämtliche der Eigenschaften (i) bis (v), wie oben stehend erwähnt, bereitzustellen. Zu diesem Zweck ist das Schweißmaterial wie folgt ausgestaltet.
Zuerst, um das vorgegebene Niveau von mechanischen Eigenschaften und das der Korrosionsbeständigkeit zu gewährleisten, wird der Gehalt von jedem Legierungselement, das Lochfraßbeständigkeitsäquivalent PREW, wie durch die zuvor genannte Formel 1 angegeben, und der Ferritvolumenindex Ph, wie durch die vorgenannte Formel 2 angegeben, entsprechend auf die gewünschten Bereiche beschränkt. Insbesondere wird der Stickstoffgehalt, welcher die Blowholes in dem Schweißmetall erzeugt, auf das minimal notwendige Niveau beschränkt. So kann das einwandfreie Schweißmetall in sämtlichen Schweißpositionen bei entweder dem TIG- oder MIG-Schweißverfahren erhalten werden. Die Verringerung der Lochfraßbeständigkeit in der austenitischen Phase, aufgrund der Beschränkung des Stickstoffgehaltes, wird durch das Einstellen des oben erwähnten Ferritvolumenindexes Ph, der in Formel 2 angegeben ist, auf einen geringeren Level als üblich ausgeglichen.
In der zweiten Phase werden die herkömmlichen Schlackenbildungsmittel nicht zu dem Füllstoffmaterial des Komposit-Schweißdrahtes gemäß dieser Erfindung zugegeben, obgleich es die übliche Praxis war, diese zu dem Füllstoff hinzuzugeben. Somit werden Einschlüsse, die hauptsächlich aus Oxiden zusammengesetzt sind, nicht in dem Schweißmetall gebildet, und die Verschlechterung der Reinheit des Schweißmetalls kann vermieden werden. Folglich kann entweder durch das TIG- oder durch das MIG-Schweißverfahren ein Schweißmetall mit fundamental verbesserten Eigenschaften, wie bspw. Korrosionsbeständigkeit und Zugfestigkeit und Festigkeit, erhalten werden.
Das Schweißmaterial gemäß dieser Erfindung wird in einen Komposit-Draht vom Standpunkt von dessen Herstellungsleichtigkeit geformt. Der feste Schweißdraht selbst wird benötigt, damit dieser die genaue Zusammensetzung aufweist, die ähnlich der des Basismetalles des nicht rostenden Duplex-Stahles oder des nichtrostenden martensitischen Stahles ist. Das heißt, diese nichtrostenden Stähle müssen eine solch gute Kaltverarbeitbarkeit aufweisen, um in den Draht geformt zu werden. Es ist jedoch sehr schwierig, deren günstige Kaltverarbeitbarkeit über das Drahtziehverfahren zu erhalten. Auf der anderen Seite ist der Komposit- Schweißdraht geeignet, um dessen gesamte Zusammensetzung einzustellen, so daß diese ähnlich der des Basismetalls ist, indem man die Hülle und den Kern zusammenfügt. Das heißt, die Hülle läßt man eine Zusammensetzung in einem breiteren Bereich aufweisen, verglichen mit dem Fall des festen Schweißdrahtes. Das heißt, daß jeglicher Stahltyp mit einer guten Verarbeitbarkeit als Hülle verwendet werden kann, was zu einer leichten Herstellung des Schweißdrahtes führt.
Wie oben besonders erwähnt, können Kohlenstoffstähle (weicher Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt wird bevorzugt) und verschiedenartige Typen von nichtrostenden Stählen bei der Bildung der Hülle verwendet werden. Indem man die Zusammensetzung des Füllstoffmaterials und dessen Füllrate in Übereinstimmung mit der Zusammensetzung der Hülle einstellt, kann die gewünschte chemische Zusammensetzung des Komposit-Schweißdrahtes als Ganzes erhalten werden. Das heißt, ein Kompositdraht mit der Gesamtzusammensetzung in Übereinstimmung mit der des Basismetalls eines nichtrostenden Duplex-Stahles oder martensitischen nichtrostenden Stahles kann ohne weiteres erhalten werden. Einige Beispiele von solchen Stahltypen zur Verwendung in der Hülle sind nachstehend gezeigt.
Kohlenstoffstahl ... SPCC in JIS 3141, etc.
Ferritischer nicht-rostender Stahl ... SUS 410L in JIS G 4305, etc.
Austenitischer nicht-rostender Stahl ... SUS 316L, SUS 304L in JIS G 4305, etc.
Nichtrostender Duplex-Stahl ... SUS 329J3 in JIS G 4305, etc.
Das Füllstoffmaterial ist eine Mischung von verschiedenartigen Sorten von Metallpulvern und/oder Legierungspulvern, die compoundiert werden, um die vorgenannte Gesamtzusammensetzung zusammen mit dem Hüllstahl zu ergeben. Die Korngröße des Pulvers beträgt bevorzugt 150 um oder weniger.
Nun werden die technischen Gründe für die Beschränkung des Gehalts von jedem Legierungselement des Schweißmaterials (Komposit-Schweißdrahtes) gemäß dieser Erfindung im Detail beschrieben, wobei der Gehalt für den Gesamtgehalt (einer Summe des Gehaltes des Hüllstahles und des der Füllmaterialseele) steht, wie durch die vorgenannte Formel 3 berechnet.

Kohlenstoff:

Eine überschüssige Menge von Kohlenstoff präzipitiert als Carbide und verbraucht Chrom und andere funktionale Legierungselemente und erniedrigt deren wirksamen Gehalt. Folglich sollte der Kohlenstoffgehalt nicht mehr als 0,03% betragen, und ist bevorzugt so niedrig wie möglich.

Silicium:

Obgleich Silicium ein verwendbares Element als Desoxidationsmittel ist, ist es für die Festigkeit des Schweißmaterials schädlich. Insbesondere beschleunigt ein Siliciumgehalt von mehr als 1,0% die Herstellung von intermetallischen Verbindungen (σ-Phase, etc.) und erniedrigt die Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit des Schweißmetalls. Der Siliciumgehalt wird daher in einem Bereich eines Verunreinigungslevels bis zu 1,0% beschränkt, und bevorzugt auf 0,1 bis 1,0% zum Sicherstellen von dessen Desoxidationswirkung.

Mangan:

Mangan ist ein wirksames Desoxidationselement und erhöht die Löslichkeit von Stickstoff in dem Schweißmetall. Mehr als 1,5% Mangan erniedrigen ungünstigerweise die Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit des Schweißmetalls. Der Mangangehalt wird daher in einem Bereich von einem Verunreinigungsniveau bis zu 1,5%, und bevorzugt von 0,1 bis 1,5% zum Sicherstellen von dessen Desoxidationswirkung beschränkt.

Phosphor:

Phosphor wird unvermeidbar von den Stahlherstellungsmaterialien mitgebracht und verbleibt in dem Stahlprodukt als Verunreinigung desselben. Es ist bevorzugt, den Phosphorgehalt so gering wie möglich zu halten, aber der maximal zulässige Gehallt beträgt 0,04%. Mehr als 0,04% Phosphorgehalt erniedrigt die Lochfraßkorrosionsbeständigkeit und Festigkeit und erhöht die Empfindlichkeit gegenüber einem Reißen bei hoher Temperatur.

Schwefel:

Schwefel wird ähnlich wie Phosphor von den Stahlherstellungsmaterialien mitgebracht und verbleibt in dem Stahlprodukt als Verunreinigung. Mehr als 0,01% Schwefel erniedrigen die Lochfraßkorrosionsbeständigkeit und erhöhen die Empfindlichkeit gegenüber einem Reißen bei hoher Temperatur. Der Schwefelgehalt wird daher beschränkt, um nicht mehr als 0,01% zu betragen, und wird bevorzugt so niedrig wie möglich gehalten.

Aluminium:

Aluminium wird allgemein als Desoxidationsmittel verwendet, aber es wird nicht absichtlich zu dem Schweißmaterial gemäß dieser Erfindung zugegeben. Da Aluminium ein starkes Ferritstabilisierungselement ist, bringt ein Überschuß an Aluminiummenge eine überschüssige Menge der Ferritphase in dem Schweißmetall mit sich, was zu einer Erniedrigung der Festigkeit desselben führt. Zusätzlich dazu wird Aluminium leicht oxidiert und bildet einen Oxidfilm mit nachteiliger elektrischer Leitfähigkeit auf der Wulstoberfläche, was den Schweißbogen instabil macht. Ein solcher Oxidfilm muß bei jedem Schweißvorgang entfernt werden, was zusätzliche zeitraubende Vorgänge erfordert. Solche Nachteile, die durch die Zugabe von Aluminium verursacht werden, werden deutlicher bei mehr als 0,5% Aluminiumgehalt. Der Aluminiumgehalt wird daher beschränkt, um nicht mehr als 0,5% zu betragen, und wird bevorzugt so niedrig wie möglich gehalten.

Nickel:

Nickel ist ein Austenit-Stabilisierungselement und unterdrückt die Bildung einer Ferritphase in dem Schweißmetall. Eine solche Funktion kann bei mehr als 8,0% Nickelgehalt gezeigt werden. Hingegen fördern mehr als 10% Nickel die Präzipitation einer σ-Phase im Verlauf der Schweißvorgänge, und dies hat einen nachteiligen Einfluß auf die Festigkeit des Schweißmetalls. Der Nickelgehalt wird daher auf einem Bereich von 8,0 bis 10,0% beschränkt.

Chrom:

Um die ausreichende Korrosionsbeständigkeit des nicht rostenden Duplex-Stahles sicherzustellen, ist wenigstens ein Chromgehalt von 22,0% notwendig. Mehr als 26,0% Chrom fördern jedoch eine Präzipitation von intermetallischen Verbindungen, beispielsweise einer σ-Phase, und erniedrigen stark die Festigkeit des Stahls. Daher sollte der Chromgehalt in einem Bereich von 22,0 bis 26,0%, und bevorzugt von 22,5 bis 24,5%, liegen.

Molybdän:

Molybdän ist ein Element, das die Lochfraßkorrosionsbeständigkeit in einer Chlorid-haltigen Umgebung erhöht und auf der anderen Seite deutlich eine Präzipitation einer σ-Phase fördert. Eine geeignete Molybdänmenge erhöht die Lochfraßkorrosionsbeständigkeit des Schweißmetalls, ohne daß man die Präzipitation einer σ- Phase fördert, in einem kurzen Wärmezyklus, wie beispielsweise dem Schweißwärmzyklus, welcher an den Stahl angelegt wird. Das heißt, die Zugabe von Molybdän ist geeignet, um das Lochfraßbeständigkeitsäquivalent (PREW), wie dies durch die oben erwähnte Formel 1 gezeigt ist, im Fall einer Verringerung des Chromgehalts und Stickstoffgehalts zu erhöhen. Eine Zugabe von weniger als 2,0 % Molybdän ist nicht wirksam, wohingegen mehr als 5% Molybdän die Präzipitation einer σ-Phase verursachen und sowohl die Festigkeit als auch die Lochfraßkorrosionsbeständigkeit des Schweißmetalls verringern. Folglich wurde der Molybdängehalt auf einen Bereich von 2,0 bis 5,0%, und bevorzugt 3,0 bis 5,0%, beschränkt. Molybdän kann zusammen mit Wolfram, wie nachfolgend beschrieben, verwendet werden.

Stickstoff:

Stickstoff ist ein wichtiges Element, das die Bildung der Ferritphase unterdrückt und die Lochfraßkorrosionsbeständigkeit erhöht. Ein Stickstoffgehalt von weniger als 0,10% ist jedoch nicht vollständig wirksam. Auf der anderen Seite werden, wenn der Stickstoffgehalt ansteigt, Schweißfehler, wie beispielsweise Blowholes, erzeugt und die Einwandfreiheit des Schweißmetalls ist verringert. Das Schweißmaterial gemäß dieser Erfindung ist ausgestaltet, keine Schweißfehler in sämtlichen Schweißpositionen zu verursachen, indem man die Obergrenze des Stickstoffgehaltes zu 0,24% definiert.

Kobalt:

Kobalt ist ein optionales Element, welches nicht notwendigerweise zu dem Schweißmaterial zugegeben wird. Kobalt zeigt ein Verhalten, das ähnlich dem von Nickel ist, aber das Ausmaß der Erzeugung einer σ-Phase ist gering, verglichen mit dem Fall von Nickel, während der Schweißvorgänge. Folglich kann ein Teil des Nickels durch Kobalt ersetzt werden. Kobalt ist jedoch viel teuerer als Nickel, wenn es verwendet wird, sollte daher die obere Grenze des Kobaltgehaltes 3,0% sein.

Wolfram:

Ähnlich wie Molybdän ist Wolfram ein Element, das die Beständigkeit gegenüber Korrosion erhöht, insbesondere gegenüber Lochfraßkorrosion und Intergranularkorrosion, und bildet stabile Oxide, welche dazu dienen, die verbesserte Lochfraßkorrosionsbeständigkeit des Stahls, sogar in einer Umgebung mit niedrigem pH zu erhalten. Folglich ist sogar in einem Fall, bei dem der Chromgehalt und Stickstoffgehalt niedrig sind, die Zugabe von Wolfram in der Lage, das Lochfraßbeständigkeitsäquivalent (PREW) zu erhöhen, wie es Molybdän ist. Wenn jedoch der Wolframgehalt 5,0% überschreitet, wird eine Präzipitation einer weiteren intermetallischen Verbindung (Laves-Phase) beschleunigt, und sowohl die Festigkeit als auch die Lochfraßkorrosionsbeständigkeit sind verringert.
Obgleich Wolfram kein unentbehrliches Element ist, kann es optional zu dem Schweißmaterial zugegeben werden, weil es die oben erwähnten bevorzugten Wirkungen aufweist. Wenn es zugegeben wird, sollte der Gehalt nicht mehr als 5,0 %, bevorzugt 1,0 bis 5,0%, betragen.

Kupfer:

Kupfer ist ein Element, welches die Korrosionsbeständigkeit verbessert, insbesondere die Beständigkeit gegenüber Schwefelsäure oder dergleichen, und kann optional zu dem Schweißmaterial, wie Vanadium, sofern notwendig, zugegeben werden.
Kupfer verbessert die Korrosionsbeständigkeit in einer reduzierenden Umgebung bei niedrigem pH, beispielsweise in einer Umgebung, die H&sub2;SO&sub4; oder Schwefelwasserstoff enthält. Da mehr als 2,0% Kupfer die Festigkeit des Schweißmetalls erniedrigen, sollte der Kupfergehalt nicht mehr als 2,0% betragen. Jedoch sind mehr als 0,2% Kupfergehalt notwendig, um eine ausreichende Verbesserung bezüglich der Korrosionsbeständigkeit zu erhalten.

Vanadium:

Vanadium verbessert die Spaltkorrosionsbeständigkeit zusammen mit Wolfram, wenn beide Elemente zu dem Schweißmaterial zugegeben werden. Da weniger als 0,05% Vanadium nicht so wirksam, sind nicht weniger als 0,05% Vanadiumgehalt erforderlich im Falle der optionalen Zugabe desselben. Jedoch erhöhen mehr als 1,50% Vanadium die Menge an Ferritphase und erniedrigen die Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit des Schweißmetalls.
Um die Lochfraßkorrosionsbeständigkeit und Festigkeit des Schweißmetalls zu verbessern, wird das Schweißmaterial gemäß dieser Erfindung weiter beschränkt, so daß das Lochfraßbeständigkeitsäquivalent (PREW) der vorgenannten Formel höher als 42,0 ist und der Ferritvolumenindex (Ph) der vorgenannten Formel 2 in einem Bereich von 0,12 bis 0,25 liegt, zusätzlich zu den vorgenannten Beschränkungen der chemischen Zusammensetzung.

Lochfraßbeständigkeitsäquivalent (PREW):

Mehrere Lochfraßbeständigkeitsäquivalente sind bislang als Index vorgeschlagen worden, um die Lochfraßkorrosionsbeständigkeit des nichtrostenden Duplex- Stahles zu bewerten. Bei dieser Erfindung wird das Lochfraßbeständigkeitsäquivalent (PREW) der vorgenannten Formel 1, welche W (Wolframgehalt) als Faktor enthält, verwendet. Das Äquivalent ist durch den Anmelder dieser Anmeldung vorgeschlagen worden und in der japanischen Patentanmeldung Nr. 7-60523 (japanische Patentveröffentlichung Nr. 8-260101) offenbart worden. Wenn dieser PREW- Wert 42,0 oder mehr beträgt, kann eine äußerst hervorragende Lochfraßkorrosionsbeständigkeit erhalten werden.

Ferritvolumenindex (Ph):

Die Lochfraßkorrosionsbeständigkeit des nichtrostenden Duplex-Stahles wird verbessert durch die Wirkung des Legierungselementes Chrom, Molybdän, Wolfram und Stickstoff, wie oben erwähnt. Der nichtrostende Duplex-Stahl besteht natürlicherweise aus einer Mischung einer Ferritphase und einer Austenitphase, wobei jedes dieser Elemente in jeder Phase mit verschiedenen Verteilungsverhältnissen verteilt ist. Die Konzentration von Chrom, Molybdän und Wolfram in der Ferritphase ist höher relativ zu der in der Austenitphase, wobei die von Stickstoff in der Ferritphase niedriger ist relativ zu der in der Austenitphase.
Um eine Erzeugung von Blowholes zu vermeiden, ist der Stickstoffgehalt des Schweißmaterials gemäß dieser Erfindung so gering wie möglich. Folglich wird, wenn das Austenit zu Ferrit-Verhältnis zu hoch wird, der Stickstoffgehalt in der Austenitphase gering und die Lochfraßkorrosionsbeständigkeit der Austenitphase wird verringert. Die mechanische Festigkeit des Schweißmetalls wird auch verringert. In anderen Worten, von dem nichtrostenden Super-Duplex-Stahl, der ähnlich dem Schweißmaterial gemäß dieser Erfindung ist, mit relativ geringem Stickstoffgehalt wird gefordert, daß dessen Austenit zu Ferrit-Verhältnis erniedrigt wird. Zu diesem Zweck wird der Ferritvolumenindex (Ph) beschränkt, um nicht mehr als 0,25 zu betragen. Wenn jedoch der Ferritvolumenindex (Ph) unter 0,12 liegt, wird das Ferritphasenverhältnis zu hoch, und die Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit werden verringert. Daher sollte der Ferritvolumenindex (Ph) in einem Bereich von 0,12 bis 0,25 kontrolliert werden.

Beispiel 1

Eine Reihe von Komposit-Schweißdrähten mit den chemischen Zusammensetzungen, wie in Tabelle 2 gezeigt, wurden unter Verwendung von vier Arten von Hüllstählen mit den chemischen Zusammensetzungen, wie in Tabelle 1 gezeigt, hergestellt. Der Gehalt von jedem Legierungselement in dem Kompositdraht wurde mittels der vorgenannten Formel 1 berechnet. Das Füllstoffmaterial war zusammengesetzt aus einem Pulver mit der Korngröße von nicht mehr als etwa 150 um, und das Füllverhältnis betrug 20 bis 50%. Die Dicke der Hülle betrug 0,4 bis 0,8 mm, und der Durchmesser des Kompositdrahtes betrug 1,2 mm als Ganzes. Da sämtliche der Stähle der Hülle in Bezug auf die Verarbeitbarkeit hervorragend waren, waren die Komposit-Schweißdrähte leicht mit diesen herzustellen.
Unter Verwendung dieser Komposit-Schweißdrähte wurde eine Reihe von Schweißtesten unter den Bedingungen, wie in Tabelle 3 gezeigt, mittels TIG und MIG-Schweißverfahren bei verschiedenartigen Schweißpositionen durchgeführt. Dann wurde jeder Prüfkörper nach den Schweißtesten einer Röntgenuntersuchung zum Nachweis von Blowholes unterworfen.
Bei den vorgenannten Schweißtesten wurde eine Basismetallplatte 3 mit einer darauf gebildeten Rille 4, wie in Fig. 2 gezeigt, einem Schweißvorgang zum Herstellen eines einzelnen Einfach-Wulstes auf der Rille in flachen, vertikalen und Überkopfpositionen unterworfen. Die Basismetallplatte 3 (die zu schweißende Platte) war eine Platte (Dicke: 15 mm) eines "Basismetalls A (nichtrostendem Super-Duplex-Stahl)", dessen Zusammensetzung und Zugfestigkeit in Tabelle 4 gezeigt sind. Bei der Röntgenuntersuchung wurden die Schweißfehler vom Typ 1, welcher in den "Fehlertypen" der Tabelle 6 in der JIS Z 3106 definiert ist, untersucht. Wenn die Fehler zum "Grad 1" in Tabelle 12 der gleichen JIS Nummer gehören, wurden die Proben als "qualifiziert" bewertet und die anderen nicht. Die Testergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt.
Aus Tabelle 5 ist ersichtlich, daß in einem Fall der Verwendung der Schweißmaterialien gemäß dieser Erfindung (Nr. 1 bis Nr. 9 in Tabelle 2) das Schweißmetall vom "Grad 1" sowohl durch TIG als auch durch MIG in sämtlichen Schweißpositionen erhalten werden kann. Auf der anderen Seite wurden in den Testen Nr. MA12 und TA12, bei denen das Schweißmaterial mit einem hohen Stickstoffgehalt von 0,27% (Nr. 12 in Tabelle 2) verwendet wurde, viele Blowholes in dem Schweißmetall gefunden, und die Proben konnten nicht qualifiziert werden.

Beispiel 2

Schweißmetalle wurden in den folgenden Schritten hergestellt, um deren Eigenschaften zu bewerten. Platten (Dicke: 15 mm) von entweder nichtrostenden Super-Duplex-Stahl (Basismetall A) oder martensitischem nichtrostenden Stahl (Basismetall B) wurden hergestellt. Eine Rille, deren Form und Abmessung in Fig. 3 angegeben wurden, wurde in dem Basismetall gebildet, und ein Hintergießmetall 7 wurde auf die Rückseite des Basismetalls aufgetragen. Die innere Rillenoberfläche wurde zunächst einem Buttering unterworfen, um zwei Oberflächenschichten 5 zu bilden, unter Verwendung des in Tabelle 2 gezeigten Schweißmateriales, und nachfolgend einem Mehrfachschweißen unterworfen, um eine Verbindung zu bilden mit einem mehrfachgeschichteten Schweißmetall 6 unter Schweißbedingungen, die in Tabelle 6 gezeigt sind, und unter Verwendung des gleichen Schweißmetalls wie das des Buttering.
Die Zusammensetzungen der Schweißmetalle in den geschweißten Verbindungen sind in Tabelle 7 und Tabelle 8 gezeigt. Die Beispiele der Verbindungen gemäß dieser Erfindung 1, die in Tabelle 7 gezeigt sind, wurden mittels Schweißen des Basismetalls A mit den Schweißmaterialien Nr. 1 bis 9 mittels MIG hergestellt, wobei die Beispiele von Verbindungen gemäß dieser Erfindung 2, die in Tabelle 7 gezeigt sind, durch Schweißen der Basismetalle A oder B mit den Schweißmaterialien Nr. 1, 4 oder 9 mittels MIG oder TIG hergestellt wurden. Die Vergleichsbeispiele der Verbindungen 1, die in Tabelle 8 gezeigt sind, wurden durch Schweißen der Basismetalle A mit den Schweißmaterialien Nr. 10 bis 17 mittels MIG hergestellt, wohingegen die Vergleichsbeispiele der Verbindungen 2, die in Tabelle 8 gezeigt sind, durch Schweißen der Basismetalle A oder B mit den Schweißmaterialien Nr. 11, 13 oder 17 mittels MIG oder TIG in verschiedenartigen Kombinationen hergestellt wurden.
Charpy-Kerbschlagzähigkeitsprüfkörper (gemäß JIS Z 2202 Typ 4) 8 wurden von Schweißverbindungen mittels Bearbeitung hergestellt, wie in Fig. 4(a) und Fig. 4(b) gezeigt. Bei einer Probe ist die Kerbe im Zentrum des Schweißmetalls angeordnet, wie in Fig. 4(a) gezeigt, während bei der anderen Probe die Kerbe nahe an der Schweißlinie angeordnet ist, wie in Fig. 4(b) gezeigt. Ein runder Zugfestigkeitsstabprüfkörper (gemäß JIS Z 2201 Typ 14) 9 wird auch durch Bearbeitung aus dem geschweißten Bereich der Verbindung, wie in Fig. 5(a) gezeigt, hergestellt.
Um die Korrosionsbeständigkeit der Basismetalle A und B in einer praktischen Umgebung zu bestätigen, wurde ein Lochfraßkorrosionsbeständigkeitsprüfkörper 10 mit der in Fig. 5(d) gezeigten Form durch Bearbeiten des geschweißten Bereichs der Verbindung des Basismetalls A, wie in Fig. 5(c) gezeigt, hergestellt und nachfolgend gegenüber dem Lochfraßkorrosionsbeständigkeitstest unterworfen. Ebenso wurde ein Vier-Punkt-Biegeprüfkörper 11 mit einer Form, die in Fig. 5(f) gezeigt ist, durch Bearbeitung aus dem Schweißbereich der Verbindung des Basismetalls A, wie in Fig. 5(e) gezeigt, hergestellt und nachfolgend dem Sulfidbelastungskorrosionsreißen-(SSC sulfide stress corrosion cracking) Beständigkeitstest unterworfen.
Der Charpy-Schlagzähigkeitstest wurde bei einer Temperatur von -30ºC durchgeführt und jeder Prüfkörper, der die Kerbzähigkeit von nicht weniger als 80 J/cm² zeigte, wurde als qualifiziert bewertet. Die 80 J/cm² können als ausreichend für die praktische Verwendung angesehen werden. Der Zugfestigkeitstest wurde bei Zimmertemperatur durchgeführt, und jede Probe, die im Basismetall brach, wurde als qualifiziert bewertet.
Bei dem Lochfraßkorrosionsbeständigkeitstest wurde ein Prüfkörper in eine 6% FeCl&sub3; wässrige Lösung, die bei 50ºC gehalten wurde, für 24 Stunden eingetaucht, und der Lochfraß wurde visuell untersucht. Proben ohne jeglichen Lochfraß wurden als qualifiziert bewertet.
Bei dem Sulfidbelastungskorrosionsrißtest wurde der oben erwähnte Vier-Punkt- Biegeprüfkörper einer Biegespannung unterworfen, welche der Prüfspannung des Basismetalls aus martensitischem nichtrostenden Stahl entspricht, und nachfolgend in eine wässrige 5% NaCl Lösung (die H&sub2;S mit 0,001 MPa Partialdruck und CO&sub2; mit 3 MPa Partialdruck enthält), die bei 150ºC in einem Autoklaven für 720 Stunden gehalten wurde, eingetaucht. Die Rißerzeugung wurde durch visuelle Untersuchung der gebrochenen Oberfläche untersucht. Jede Probe ohne Rißerzeugung wurde als qualifiziert bewertet.
Die Ergebnisse der Eigenschaftsteste der geschweißten Verbindung sind in Tabelle 9 und Tabelle 10 gezeigt.
Aus Tabelle 9 ist ersichtlich, daß die Verbindungen, welche unter Verwendung des Schweißmaterials gemäß dieser Erfindung (Nr. 1 bis 9) hergestellt wurden, eine hohe Stärke und Festigkeit aufweisen. Die Lochfraßkorrosionsbeständigkeit der Verbindung des Basismetalls A (nicht-rostender Super-Duplex-Stahl) und die Sulfidbelastungskorrosionsreißbeständigkeit der Verbindung des Basismetalls B erreichten das entsprechende Bestehensniveau.
Im Unterschied dazu wiesen sämtliche Verbindungen, die unter Verwendung von Schweißmaterialien der Vergleichsbeispiele hergestellt wurden, einige Fehler auf, wie in Tabelle 9 gezeigt. Beispielsweise zeigte die Verbindung MDJ10, welche unter Verwendung von Schweißmaterial Nr. 10, das große Mengen an Nickel (10,5%) enthielt, hergestellt wurde, eine niedrige Kerbzähigkeit. Ein Lochfraß wurde bei den Verbindungen MDJ11 und TDJ11 beobachtet, welche unter Verwendung von Schweißmaterial Nr. 11, welches ein sehr geringes Lochfraßbeständigkeitsäquivalent (PREW) von 39,7 aufwies, hergestellt wurden. Da viele Blowholes in dem Schweißmetall der Verbindung MDJ12, welches unter Verwendung des Schweißmaterials 12 hergestellt wurde, beobachtet wurden, wurde dessen Lochfraßkorrosionsbeständigkeit nicht untersucht.
Zuviel Ferritphase wurde in den Schweißmetallen der Verbindungen MDJ13, TDJ13, MMJ13 und TMJ13, welche unter Verwendung des Schweißmaterials Nr. 13, dessen Ferritvolumenindex (Ph) so gering wie 0,06 war, hergestellt wurden, gebildet. Aus diesem Grund wurde ein Lochfraß in dem Schweißmetall beobachtet und dessen Kerbzähigkeit war nicht ausreichend. Da der Ph-Wert des Schweißmaterials Nr. 14 gering war, konnte die Verbindung MDJ14, welche unter Verwendung desselben hergestellt wurde, keine ausreichend Lochfraßkorrosionsbeständigkeit und Festigkeit zeigen.
Die Verbindung MDJ15, welche unter Verwendung des Schweißmaterials Nr. 15, das Chrom in einer Höhe von 27,1% enthielt, hergestellt wurde, zeigte eine geringe Kerbzähigkeit. Die Verbindung MDJ16, welche unter Verwendung des Schweißmaterials Nr. 16, das Aluminium in einer Höhe von 0,58% enthielt, hergestellt wurde, zeigte auch eine geringe Kerbzähigkeit.
Das Schweißmaterial 17, worin etwas Schlackenbildungsmittel zu dem Füllstoff material zugegeben wurde, enthielt große Mengen an Sauerstoff (O), wie in Tabelle 2 gezeigt. Da viele Einschlüsse, die hauptsächlich aus Oxiden bestehen, in jedem Schweißmetall der Verbindungen MDJ17, TDJ17, MMJ17 und TMJ17, welche unter Verwendung des Schweißmaterials 17 hergestellt wurden, eingeschlossen wurden, waren die Festigkeit und Lochfraßkorrosionsbeständigkeit dieser Verbindungen schlecht.
Aus diesen Testergebnissen, die in Tabelle 5, Tabelle 9 und Tabelle 10 gezeigt sind, ist ersichtlich, daß ein einwandfreies Schweißmetall ohne Blowholes unter Verwendung des Schweißmaterials (Komposit-Schweißdraht) gemäß dieser Erfindung mit einem Basismetall aus entweder nichtrostendem Duplex-Stahl oder martensitischem nichtrostendem Stahl und entweder dem TIG- oder MIG- Schweißverfahren erhalten werden kann.
Die geschweißte Verbindung, die das Schweißmetall umfaßt, zeigt eine hohe Stärke und Festigkeit und eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit (Lochfraßkorrosionsbeständigkeit, Sulfidbelastungskorrosionsreißbeständigkeit). Da ein solches Schweißmaterial Legierungselemente wie beispielsweise Chrom, Molybdän, Wolfram enthält, die sämtlich die Lochfraßkorrosionsbeständigkeit mit einem entsprechenden Ausgleich verbessern, ist dieses beim Schweißen des nichtrostenden Super-Duplex-Stahls von höherer Qualität anwendbar, verglichen mit dem herkömmlichen nichtrostenden Duplex-Stahl. Zusätzlich kann das Schweißmaterial gemäß dieser Erfindung ohne weiteres hergestellt werden, weil es ein Kompositdraht mit Seele ist. Tabelle 1 Typen von Stahlhülle Tabelle 2 Chemische Zusammensetzung des Schweißmaterials (Kompositdraht)
Anmerkung) 1. Unterstrichene Werte liegen außerhalb des Umfangs dieser Erfindung
2. O* steht für Gew.-% "Sauerstoff in Oxiden, die zu dem Füllstoff zugegeben werden", bezogen auf das Gesamtdrahtgewicht Tabelle 3 Schweißbedingungen zum Herstellen von Röntgen-Prüfkörpern Tabelle 4 Chemische Zusammensetzung und Zugfestigkeit des Basismetalls Tabelle 5 Röntgenuntersuchungsergebnisse Tabelle 6 Bedingungen zum Herstellen von Proben zum Untersuchen von Eigenschaften des Schweißmaterials Tabelle 7 Chemische Zusammensetzung der Schweißmetalle (Teil 1) Tabelle 8 Chemische Zusammensetzung der Schweißmetalle (Teil 2) Tabelle 9 Untersuchungsergebnisse der Eigenschaften der geschweißten Verbindungen (Teil 1)
(Anmerkung) --:nicht durchgeführt, O: annehmbar Tabelle 10 Untersuchungsergebnisse der Eigenschaften der geschweißten Verbindungen (Teil 2)
(Anmerkung) --: nicht durchgeführt, O: annehmbar, x: nicht annehmbar

Claims

1. Drahtartiges Komposit-Schweißmaterial zur Verwendung beim Schweißen von nicht rostenden Stählen, zusammengesetzt aus einer Stahlhülle und einem von der Stahlhülle umschlossenen und keine Schlacke bildenden Agens enthaltendem Füllmaterial, wobei:

das Schweißmaterial als ein Ganzes aus der Stahlhülle und dem darin umschlossenen Füllmaterial aus nicht mehr als 0,03% C, nicht mehr als 1,0% Si, nicht mehr als 1,5% Mn, nicht mehr als 0,04% P, nicht mehr als 0,01% S, nicht mehr als 0,5% Al, 8,0 bis 10,0% Ni, 22,0 bis 26,0% Cr, 2,0 bis 5,0 % Mo, 0,12 bis 0,24% N, nicht mehr als 3,0% Co, nicht mehr als 5,0% W, nicht mehr als 2,0% Cu, nicht mehr als 1,50% V und als Rest Fe und zufällige Verunreinigungen besteht;

das Lochfraßbeständigkeitsäquivalent PREW des Schweißmaterials nicht kleiner als 420 ist und der Ferritvolumenindex Ph des Schweißmaterials 0,12 bis 0,25, wobei IPREW und Ph jeweils durch die folgende Formel 1 und die Formel 2 definiert werden:

PREW = Cr + 3,3 (Mo + 0,5 W) + 16 1

worin jedes Elementensymbol den Gehalt (Gew.-%) des Elements angibt.

2. Verwendung eines Schweißmaterials gemäß Anspruch 1 zum Schutzgas- Lichtbogenschweißen von nicht rostenden Stählen.

3. Verwendung eines Schweißmaterials gemäß Anspruch 1 zum Schutzgas- Lichtbogenschweißen von martensitischen nicht rostenden Stählen.

4. Verwendung eines Schweißmaterials gemäß Anspruch 1 zum Schutzgas- Lichtbogenschweißen von nicht rostenden Duplex-Stählen, im wesentlichen bestehend aus Austenit und Ferrit.

5. Verwendung eines Schweißmaterials gemäß Anspruch 1 zum MIG- Schweißen von nicht-rostenden Duplex-Stählen.