Fachzeitschrift_OeGS_03_04_2019

Einsatz von Fülldrähten – Fertigungsschweißung
warmfester Gussteile aus CB2
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Susanne Baumgartner, voestalpine Böhler Welding
Austria GmbH, Kapfenberg
Vor allem in Asien besteht nach wie vor ein großer Bedarf
an hocheffizienten thermischen Kraftwerken. Da Schweißen
ein wesentlicher Prozessschritt bei der Herstellung
großer Gusskomponenten ist, wird ein Schweißverfahren
benötigt, das sowohl gute Positionsverschweißbarkeit als
auch hohe Produktivität ermöglicht. Daher wurde speziell
für die Fertigungsschweißung von Gussteilen aus CB2 ein
rutiler Fülldraht entwickelt und qualifiziert.
1. Der Gusswerkstoff CB2
Im Rahmen der europäischen Forschungsprojekte COST
(European Cooperation in the Field of Scientific and Technical
Research) 501, 522 und 536 wurden Werkstoffe und
Schweißzusätze mit verbesserten Zeitstandeigenschaften
entwickelt, um die Dampfparameter Druck und Temperatur
und damit die Effizienz thermischer Kraftwerke zu erhöhen
[1,2]. Im Bereich der Gusswerkstoffe zeigte der als COST CB2
bezeichnete B-legierte 9%Cr-1,5%Mo-1%Co Stahl GX13Cr-
MoCoVNbNB9-2-1 (siehe Tabelle 1) sehr gute Ergebnisse bei
Kriechversuchen in COST 501/III und COST 522 [2].
Die Mikrostruktur besteht aus Martensit mit Cr-reichen
M 23
C 6
Ausscheidungen an den ehemaligen Austenitkorngrenzen
und Subkorngrenzen, sowie fein verteilten MX
Ausscheidungen (VN, NbC)[3]. Der Zusatz von B soll das
Wachstum der Cr-Karbide im Bereich der ehemaligen Austenitkorngrenzen
durch Bildung von M 23
(C,B) 6
verringern und
dadurch die Stabilität der Mikrostruktur verbessern [4,5].
Zeitstandversuche bis 130.000 h bestätigen die verbesserte
Kriechfestigkeit bis 650°C [6].
Seit 2011 wird dieser Gusswerkstoff vor allem für Ventile
und Innengehäuse mit Wandstärken bis 300 mm im Gewichtsbereich
von 1,5-35 t verwendet, die hauptsächlich in
chinesischen Kraftwerken mit Betriebstemperaturen bis
620°C eingesetzt werden. Abbildung 1 zeigt das Oberteil
eines Mitteldruckinnengehäuse aus CB2 mit einem Versandgewicht
von 35 t, das in der voestalpine Gießerei Linz
gefertigt wurde [7].
1.1. Die Fertigung von (hoch-)warmfesten Gusskomponenten
Abbildung 2 zeigt den typischen Fertigungsplan für schwere
Stahlgussstücke für den Kraftwerksbau. Nach der Erstellung
der Gusstechnik, dem Bau des Holzmodells und dem Einformen
beginnt der Schmelz- und Gießprozess. Nach einer
Erstarrungszeit von 2-6 Wochen wird das Gussstück ausgeschlagen.
Es folgt die Qualitätswärmebehandlung, das Vorschruppen
sowie die zerstörungsfreie Prüfung. Alle Anzeigen,
die nicht dem vorgeschriebenen Abnahmestandard
entsprechen, sind auszumulden und zu verschweißen. Es folgt
eine weitere Spannungsarmglühung und eine abschließende
zerstörungsfreie Prüfung [8].
C Mn Cr Mo Co Ni V Nb N B
0,12 0,88 9,20 1,49 0,98 0,17 0,21 0,06 0,020 0,011
Tabelle 1: Chemische Zusammensetzung
des CB2 Grundwerkstoffes
in Gew.%[2]
Abbildung 1 (oben): Mitteldruckinnengehäuse
aus CB2,
gefertigt in der voestalpine
Gießerei Linz [7]
Abbildung 2 (rechts):
Typischer Fertigungsplan für
schwere Stahlgussstücke [8]
40 SCHWEISS- und PRÜFTECHNIK 03-04/2019