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Dokumentenidentifikation DE69800012T2 24.02.2000
EP-Veröffentlichungsnummer 0847831
Titel Verfahren zur Herstellung von gefüllten dichten Drähten für das Lichtbogenschweissen
Anmelder La Soudure Autogène Française, Paris, FR
Erfinder Bonnet, Christian, 95420 Saint-Gervais, FR;
Leduey, Bruno, 95550 Bessancourt, FR
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 69800012
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, NL, PT, SE
Sprache des Dokument Fr
EP-Anmeldetag 09.02.1998
EP-Aktenzeichen 984002774
EP-Offenlegungsdatum 17.06.1998
EP date of grant 04.08.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.02.2000
IPC-Hauptklasse B23K 35/40
IPC-Nebenklasse B23K 35/02   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines dichtgeschweißten, Füllelemente enthaltenden Rohrs oder Metalldrahts, einen dichten Schweißfülldraht, ein Schweißverfahren unter Verwendung eines solchen dichten Fülldrahts sowie eine Schweißung, die durch Durchführung des Schweißverfahrens herstellbar ist.

Schweißfülldrähte bestehen gewöhnlich aus mindestens einer rohrförmigen Metallaußenhülle, die mit Füllelementen in Pulver- und/oder Teilchenform gefüllt ist, die insbesondere metallischer und/oder mineralischer und/oder organischer Natur sind.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bezeichnet man als Füllelemente einen oder mehrere gleiche oder verschiedene Bestandteile gleicher und/oder verschiedener Natur in Pulver- und/oder Teilchenform und/oder in jeder beliebigen anderen ähnlichen agglomerierten Form, wie z. B. Füllmassen von Schweißfülldrähten.

Schweißfülldrähte und ganz allgemein Rohre mit Füllelementerflassen sich in Abhängigkeit der Morphologie von dem verwendeten Durchmesser in zwei Hauptklassen, und zwar in undichte gefalzte Fülldrähte und dichtgeschweißte Fülldrähte, einteilen.

Gefalzte Rohre oder Fülldrähte zeichnen sich durch einen Abschnitt mit mehr oder weniger komplizierter Geometrie und durch eine undichte Längsnaht aus, die durch gegenseitiges Falzen der zwei Längskanten des Metallblechs unter Bildung der rohrförmigen Rohraußenhülle entsteht.

Dichtgeschweißte Rohre bzw. Fülldrähte zeichnen sich dagegen durch das Vorliegen einer durch gegenseitiges Verschweißen der zwei Längskanten des Metallblechs gebildeten dichten Längsnaht aus.

Dichtgeschweißte Rohre bzw. Fülldrähte weisen somit gegenüber gefalzten Rohren bzw. Fülldrähten mehrere Vorteile auf.

Bei dichten Rohren bzw. Fülldrähten ist es tatsächlich möglich, im Anschluß an den Schweißvorgang, mit dem die zwei Kanten des Metallblechs miteinander verbunden werden sollen, ein Naßziehen und/oder bei Fülldrähten aus Stahl eine Außenverkupferung der Oberfläche dieser Fülldrähte durchzuführen, um sie gegen Korrosion zu schützen und darüber hinaus den Schweißstromfluß zwischen dem Kontaktrohr und dem Fülldraht bei der Verwendung des Fülldrahts beim späteren Bogenschweißen zu verbessern.

Außerdem lassen sich dichte Rohre bzw. Fülldrähte besser und länger lagern, da aufgrund der Dichtigkeit dieser Rohre sehr wenig Gefahr besteht, daß der Inhalt der Rohre bzw. Fülldrähte, d. h. die Füllelemente, Feuchtigkeit aufnehmen, wodurch garantiert werden kann, daß der Gehalt an diffundierbarem Wasserstoff aus dem abgeschiedenen Metall sehr gering ist, und somit die Kaltrißbildungsgefahr der hergestellten geschweißten Nähten auf ein Minimum reduziert wird.

Gegenwärtig gibt es zwei technische Verfahren, mit denen sich dichte geschweißte Fülldrähte herstellen lassen.

Das erste dieser Verfahren wurde von der Firma OERLIKONTM entwickelt und ist in Abb. 2 dargestellt. Gemäß diesem Verfahren gibt man einem auch als Metallband bezeichneten Metallblech die auch als "U"-Form bezeichnete Form eines Abflußrohrs, anschließend eine auch als "O"-Form bezeichnete zylindrische oder rohrförmige Form, indem man die Längskanten des Metallblechs so aneinander annähert, daß eine nicht geschweißte Rohrvorstufe bzw. Drahtvorstufe entsteht.

Anschließend werden die Längskanten der Rohrvorstufe bzw. Drahtvorstufe durch Schweißen, beispielsweise durch Hochfrequenzschweißen oder Mehrfachkathodenschweißen, miteinander verbunden, so daß ein dichtes leeres Rohr bzw. ein dichter leerer Draht entsteht, das bzw. der anschließend in der Regel je nach der Formel des herzustellenden Fülldrahts bis zum Erreichen eines vordefinierten Durchmessers gewalzt und/oder gezogen werden kann.

Das so erhaltene dichte leere Rohr bzw. der so erhaltene dichte leere Draht wird sodann durch Rütteln auf einem Rütteltisch mit Füllelementen gefüllt. Zur Vermeidung einer durch die unterschiedlichen Morphologien und Schüttdichten verursachten Trennung der verschiedenen Füllbestandteile bzw. Füllelemente sind Bestandteile in agglomerierter Form, wie z. B. Granulate, bevorzugt.

Anschließend kann das mit Füllelementen gefüllte dichte Rohr bzw. der ebensolche Draht bis zum Erreichen eines Zwischendurchmessers gewalzt und/oder gezogen werden, bei dem es bzw. er einem Rekristallisationsglühschritt unterzogen wird, der erforderlich ist, um das Ziehen des Fülldrahts, ohne daß dieser bricht, bis auf seinen Enddurchmesser fortsetzen zu können. Schließlich kann das so erhaltene Rohr bzw. der so erhaltene Fülldraht gegebenenfalls einer wie oben erwähnten Außenverkupferung unterzogen werden.

Gemäß dem zweiten Verfahren zur Herstellung von dichten Rohren bzw. Fülldrähten gibt man einem Metallblech wie zuvor die Form eines Abflußrohrs bzw. eine "U"-Form.

In dieser Phase werden die Füllelemente in Granulat- und/oder Pulverform direkt in das in Form eines Abflußrohrs vorliegende Metallblech gegeben, dem man anschließend eine "O"-Form gibt, indem man seine zwei Längskanten aneinander annähert und miteinander verbindet.

Die so erhaltene nicht geschweißte, mit Füllmasse gefüllte Rohrvorstufe bzw. Drahtvorstufe wird anschließend so geschweißt, daß ein dichtes Füllrohr entsteht, das anschließend den obengenannten Arbeitsschritten Ziehen, Walzen, Glühen, Ziehen und/oder Verkupferung wie im vorhergehenden Fall unterzogen werden kann.

Bekannte Verfahren zur Herstellung von Fülldrähten sind insbesondere in der EP-A-589 470, EP- A-158 691, EP-A-812 648 und EP-A-158 693 beschrieben.

Unabhängig von der Art des Rohrs bzw. Fülldrahts, d. h. dicht oder gefalzt, und dem zu dessen Herstellung verwendeten Verfahren hat sich jedoch gezeigt, daß beim Einbringen der Füllmasse in die Rohrvorstufe in Form eines Abflußrohrs oder in das dichte leere Rohr zwischen den Elementen und/oder um die Elemente herum, aus denen sich die Füllmasse zusammensetzt, immer noch Umgebungsluft eingeschlossen ist, da die Füllmasse von Anfang an nie kompakt ist. Tatsächlich verfestigt sich die im geschweißten oder gefalzten Rohr enthaltene Füllmasse erst während des nachfolgenden Walz- und/oder Ziehschritts zu einer kompakten Masse.

Im Falle eines undichten Rohrs, d. h. eines gefalzten Rohrs, wird die sich zu Beginn zwischen den Bestandteilen der Füllmasse befindliche atmosphärische Luft, und somit insbesondere der darin vorhandene Stickstoff, über die Längsfalzfuge, die nie vollständig dicht ist, abgesaugt. Hieraus folgt, daß der entstehende Stickstoffgehalt des Fülldrahts in diesem Fall in etwa der Summe der Stickstoffgehalte der verschiedenen Bestandteile des Fülldrahts, d. h. der Füllmasse und der Außenhülle, je nach ihren Gewichtsanteilen, entspricht.

Im Falle eines dichtgeschweißten Rohrs kann die eingeschlossene atmosphärische Luft hingegen nicht über die Schweißstelle, die dicht, d. h. luftdicht ist, abgesaugt werden, und somit stellt die atmosphärische Luft ein Ausgangsprodukt dar, das ungewollt einen Teil der Zusammensetzung der Füllelemente bzw. -masse ausmacht.

Je nach der Verwendung, der das Rohr bzw. der Fülldraht später zugeführt werden soll, kann die Anwesenheit von Luft daher der durchzuführenden Schweißung besonders abträglich sein, da zumindest ein Teil der gasförmigen Bestandteile der Luft, insbesondere Stickstoff, sich im abgeschiedenen Metall, d. h. der Schweißstelle, wiederfindet und deren mechanische Eigenschaften verschlechtert.

So wurde nachgewiesen, daß durch die Anwesenheit von Stickstoff im geschmolzenen Metall die Festigkeit der Schweißstelle stark verringert wird, insbesondere im Falle von Baustählen mit hohen Werten für die mechanischen Eigenschaften, wie z. B. Stähle mit hoher und/oder sehr hoher Dehngrenze, thermomechanische schnellausgekühlte Stähle, gehärtete und angelassene Stähle usw.

Das Absaugen der Luft aus dem Rohr ist bereits bekannt. Beispielsweise beschreibt die US-A-4 673 121 ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer pulverhaltigen rohrförmigen Schweißelektrode, bei dem die Luft aus dem leeren Rohr abgesaugt wird und dann in das Rohr unter Mischen mit einem Schutzgas ein Pulver gegeben wird. Laut diesem Verfahren enthält das Pulver ein poröses anorganisches Material mit guter Gasabsorptionsfähigkeit.

Die EP-A-0 136 276 betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer rohrförmigen Schweißelektrode aus einer Rohrvorstufe in Form eines Abflußrohrs, bei dem in die Rohrvorstufe ein Pulver gegeben wird und die Längskanten der Rohrvorstufe miteinander verschweißt werden, wobei das Schweißen unter einer Schutzgasatmosphäre, beispielsweise aus Kohlendioxid, erfolgt.

Japanese Abstract Band 007, Nr. 269 (M-259) vom 30. November 1983 und JP-A-58 148 096 betreffen ein Verfahren zur Herstellung eines Schweißfülldrahts, bei dem der im Draht enthaltene Stickstoff durch Pumpen unter Vakuum abgesaugt wird und das Rohr anschließend mit einem Pulver und dann mit Argon oder Kohlendioxid gefüllt wird.

Japanese Abstracts Band 015, Nr. 463 (M-1183) vom 25. November 1991 sowie JP-A-03198997 und JP-A- 03198998 behandeln ein Verfahren zur Herstellung eines Schweißfülldrahts, bei dem der im Draht enthaltene Stickstoff mittels eines Inertgases entfernt wird.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, das Problem des ungewollten und nicht erwünschten Einschließens von atmosphärischer Luft in mit Füllelementen gefüllten dichtgeschweißten Rohren, wie z. B. dichten Schweißfülldrähten, auf noch wirkungsvollere Weise zu lösen und somit gerade dadurch die mechanischen Eigenschaften der durch Schweißen unter Verwendung solcher Fülldrähte hergestellten Schweißstellen zu verbessern.

Anders ausgedrückt liegt das Ziel der vorliegenden Erfindung darin, einerseits ein Verfahren zur Herstellung von mit Füllelementen gefüllten dichtgeschweißten Rohren, wie z. B. dichten Schweißfülldrähten, vorzuschlagen, mit dem die Menge an bestimmten Verunreinigungen oder Schadstoffen in der in den Rohren selbst und/oder in den darin eingebrachten Füllmassen eingeschlossenen atmosphärischen Luft vermieden oder auf ein Minimum reduziert werden kann, und andererseits dichtgeschweißte Fülldrähte mit Anteilen an gasförmigen Schadstoffen, insbesondere an gasförmigem Stickstoff, vorzuschlagen, die deutlich niedriger sind als die in den Fülldrähten aus dem Stande der Technik enthaltenen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung mindestens eines dichtgeschweißten Metallrohrs mit Füllelementen nach Anspruch 1.

Anders ausgedrückt beruht die vorliegende Erfindung auf der Kontaktierung der Füllelemente mit einer an gasförmigen atmosphärischen Schadstoffen, wie insbesondere atmosphärischem Stickstoff und/oder Feuchtigkeit, armen bzw. verarmten Atmosphäre.

Gegebenenfalls kann das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen:

- die Schutzgasatmosphäre befindet sich auf Umgebungstemperatur,

- der Stickstoff-Partialdruck in der Gasatmosphäre beträgt höchstens 0,77·10&sup5; Pa, vorzugsweise höchstens 0,3·10&sup5; Pa, besonders bevorzugt höchstens 0,2·10&sup5; Pa,

- die Kontaktierung der Füllelemente mit der Schutzgasatmosphäre erfolgt vor, während und/oder nach dem Einbringen der Füllelemente in das dichte geschweißte Rohr bzw. die Rohrvorstufe,

- die Füllelemente werden in einer oder mehreren überlagerten Schichten in die Rohrvorstufe eingebracht,

- zumindest das Einbringen der Füllelemente erfolgt unter Spülen mit der Schutzgasatmosphäre,

- das Einbringen der Füllelemente beginnt im Anschluß an das Entfernen mindestens eines Teils der in mindestens einem Teil der Rohrvorstufe oder des Rohrs enthaltenen atmosphärischen Luft, wobei das Entfernen der atmosphärischen Luft durch Spülen mittels der Schutzgasatmosphäre und/oder durch Anlegen von Unterdruck an mindestens einen Teil des Rohrs bzw. der Rohrvorstufe erfolgt,

- es umfaßt weiterhin mindestens eine Stufe zum Schweißen mindestens eines Teils einer Rohrvorstufe zu einem dichtgeschweißten Rohr und/oder mindestens eine Stufe zur Rückgewinnung, Rückführung und/oder Reinigung mindestens eines Teils der Schutzgasatmosphäre.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein dichter Fülldraht, d. h. ein Fülldraht, dessen zwei Längskanten durch Schweißen miteinander verbunden werden und der nach einem obengenannten Herstellungsverfahren herstellbar ist, insbesondere ein dichter Fülldraht mit mindestens einer Metallhülle und einer Füllmasse mit Füllelementen, wobei der Fülldraht einen Gesamtstickstoffgehalt von weniger als 100 ppm, vorzugsweise von weniger als 80 ppm, vorzugsweise von weniger als 70 ppm, vorzugsweise von weniger als 60 ppm, vorzugsweise von weniger als 55 ppm, vorzugsweise von weniger als 50 ppm aufweist. Unter Gesamtstickstoffgehalt versteht man die Summe der im Fülldraht enthaltenen oder darin eingebrachten Mengen an gasförmigem und nicht gasförmigem Stickstoff.

Zweckmäßigerweise beträgt der in der Metallhülle und der Füllmasse des Fülldrahts enthaltene Gesamtstickstoffgehalt mindestens etwa 60%, vorzugsweise mindestens etwa 70%, bezogen auf den im Draht enthaltenen Gesamtstickstoffgehalt.

Vorzugsweise ist der dichte Fülldraht weitgehend frei von gasförmigem Stickstoff, vorzugsweise vollkommen frei von gasförmigem Stickstoff.

Gegebenenfalls enthält der dichte Fülldraht gasförmige Stickstoffmoleküle und Moleküle mindestens eines zweiten Gases, wobei der Anteil der Moleküle des zweiten Gases im Fülldraht höher ist als der Anteil der gasförmigen Stickstoffmoleküle im Fülldraht.

Vorzugsweise ist das zweite Gas ausgewählt aus Argon, Kohlendioxid, Sauerstoff und Helium, wobei das zweite Gas vorzugsweise Argon oder Kohlendioxid ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält der dichte Fülldraht gasförmige Stickstoffmoleküle und gasförmige Sauerstoffmoleküle, wobei das Verhältnis des Anteils an gasförmigen Stickstoffmolekülen im Fülldraht zum Anteil an gasförmigen Sauerstoffmolekülen im Fülldraht weniger als 4, vorzugsweise weniger als 3,5, vorzugsweise weniger als 2,5 beträgt.

Des weiteren betrifft die Erfindung auch ein Bogenschweißverfahren, vorzugsweise ein Bogenschweißverfahren, ausgewählt aus Schweißverfahren vom Typ TIG (Tungsten Inert Gas), MIG (Metal Inert Gas), MAG (Metal Active Gas) und UP (Unterpulver), bei dem ein erfindungsgemäßer dichter Fülldraht eingesetzt wird, und eine Schweißnaht, die durch Durchführung solch eines Bogenschweißverfahrens erhältlich ist, wobei die Schweißnaht dadurch gekennzeichnet ist, daß sie weniger als 60 ppm Stickstoff, besonders bevorzugt weniger als 50 ppm Stickstoff enthält. Unter Schweißnaht versteht man das durch Schmelzen mindestens eines Teils des Fülldrahts erhaltene abgeschiedene, vorzugsweise abgekühlte Metall.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Rückgewinnung, Rückführung und/oder Reinigung der Schutzgasatmosphäre vorgesehen, wodurch eine geringere Gasmenge eingesetzt werden kann und somit die Gesamtkosten des Herstellungsverfahrens gesenkt werden können. Die Reinigung der Gasatmosphäre von seinen Verunreinigungen kann mit dem Fachmann bekannten Mitteln erfolgen, beispielweise mit Hilfe von Membranmodulen, Absorptionsmitteln und/oder geeigneten Katalysatoren, wie jenen, die insbesondere bei Gasreinigungsverfahren, beispielsweise der der Tieftemperaturdestillation vorgeschalteten Reinigung von Luft, eingesetzt werden.

Des weiteren kann das Gas oder die Gasmischung, aus dem bzw. der sich die im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzte Schutzgasatmosphäre zusammensetzt, aus jeder beliebigen, dem Fachmann bekannten Gasquelle stammen, d. h. einer Verpackung (Gasflasche, Lagerbestand usw.) oder aus einer Rohrleitung oder auch aus einer Gasproduktionsquelle, die am Herstellungsort selbst vorhanden sein kann, wie beispielsweise eine Produktionsanlage vom Typ PSA (für pressure swing adsorption), einer Anlage mit Membranmodulen, oder jeder beliebigen anderen, dem Fachmann bekannten Anlage zur Gastrennung auf kryotechnischem oder nicht kryotechnischem Weg.

Die Erfindung wird jetzt anhand von Vergleichsbeispielen und schematischen Darstellungen, die zur Veranschaulichung angegeben sind, die Erfindung jedoch nicht beschränken sollen, ausführlicher beschrieben.

Abb. 1 zeigt die schematische Darstellung eines Herstellungsverfahrens durch Falzen undichter Fülldrähte aus dem Stande der Technik. Dieses Herstellungsverfahren durch Falzen umfaßt 4 Hauptschritte:

- Schritt 1: man gibt einem schematisch im Querschnitt dargestellten Metallblech 11 die auch als "U"-Form bezeichnete Form eines Abflußrohrs 12, indem man die Längskanten 11a und 11b des Blechs 11 aus Metall aneinander annähert;

- Schritt 2: man gibt in das Abflußrohr 12 Füllelemente 13;

- Schritt 3: man setzt das gegenseitige Annähern der Kanten 11a und 11b solange fort, bis eine auch als "O"-Form bezeichnete zylindrische oder rohrförmige Rohrvorstufe entsteht, und anschließend vereint man die Kanten 11a und 11b durch Falzen so miteinander, daß ein Füllelemente enthaltendes undichtes Rohr 14 entsteht;

- Schritt 4: man führt ein Ziehen des undichten Rohrs 14 bis zum Erreichen des gewünschten Enddurchmessers 15 durch.

Dieses Herstellungsverfahren wird in seiner Gesamtheit in atmosphärischer Luft und bei Normalluftdruck durchgeführt.

Abb. 2 zeigt die schematische Darstellung eines bekannten Herstellungsverfahrens von dichtgeschweißten Rohren bzw. Fülldrähten gemäß der OERLIKONTM-Technik, das 6 Hauptschritte umfaßt:

- Schritt 1: man gibt einem schematisch im Querschnitt dargestellten Metallblech 21 eine zylindrische oder rohrförmige Form ("O"-Form, indem man die Längskanten 21a und 21b des Blechs 11 aneinander annähert und mit den Enden miteinander verbindet und die zwei Kanten 21a und 21b so miteinander verschweißt, daß ein dichtgeschweißtes und leeres Rohr 22 entsteht;

- Schritt 2: man walzt das leere geschweißte Rohr 22 bis zum Erreichen des Füllzwischendurchmessers 23;

- Schritt 3: man gibt in das aus Schritt 2 stammende Rohr unter Rütteln mittels eines Füllrütteltischs Füllelemente 23', so daß ein Füllelemente 23' enthaltendes dichtes Rohr 24, beispielsweise ein Fülldraht, entsteht;

- Schritt 4: man führt ein Walzen und/oder Ziehen des dichten Rohrs 24 bis zum Erreichen eines weiteren gewünschten Durchmessers 25 durch;

- Schritt 5: man unterzieht das aus Schritt 4 stammende dichte Rohr einem Rekristallisationsglühen;

- Schritt 6: man führt ein Ziehen und gegebenenfalls eine Verkupferung des dichten Rohrs 25' durch, wodurch nach dem Glühen das endgültige Rohr bzw. der endgültige Fülldraht 26 entsteht.

Auch dieses Herstellungsverfahren gemäß der OERLIKONTM-Technik wird in seiner Gesamtheit in atmosphärischer Luft und bei Normalluftdruck durchgeführt.

Abb. 3 zeigt die schematische Darstellung eines bekannten Herstellungsverfahrens von dichtgeschweißten Rohren bzw. Fülldrähten gemäß einer technischen Alternative zur OERLIKONTM-Technik, das 6 Hauptschritte umfaßt:

- Schritt 1: man gibt einem schematisch im Querschnitt dargestellten Metallblech 31 die Form eines Abflußrohrs 32, indem man die Längskanten 31a und 31b des Blechs 31 aus Metall aneinander annähert;

- Schritt 2: man gibt in das Abflußrohr 32 Füllelemente 33;

- Schritt 3: man setzt das gegenseitige Annähern der Kanten 31a und 31b solange fort, bis zunächst eine Rohrvorstufe in "O"-Form entsteht, und verschweißt die zwei Kanten so miteinander, daß ein Füllelemente 33 enthaltendes dichtgeschweißtes Rohr 34 entsteht;

- Schritt 4: man führt ein Walzen und/oder Ziehen des dichten Rohrs 34 bis zum Erreichen eines weiteren kleineren Durchmessers 35 durch;

- Schritt 5: man unterzieht das aus Schritt 4 stammende dichte Rohr einem Rekristallisationsglühen;

- Schritt 6: man führt ein Ziehen und gegebenenfalls eine Verkupferung des dichten Rohrs 35' durch, wodurch nach dem Glühen das endgültige Rohr bzw. der endgültige Fülldraht 36 entsteht.

Dieses Herstellungsverfahren wird in seiner Gesamtheit ebenfalls in atmosphärischer Luft und bei Normalluftdruck durchgeführt.

Was Abb. 7 betrifft, so zeigt sie eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung von dichtgeschweißten Rohren bzw. Fülldrähten aus einem Metallblech 71, das schematisch im Querschnitt dargestellt ist und dem man, wie zuvor erläutert, zunächst die Form eines Abflußrohrs 72 in "U"-Form gibt.

Anschließend gibt man in das Abflußrohr 72 Füllelemente 73, wobei dieser Schritt in einem inertisierten Bereich 80, d. h. in einem Bereich, in dem die Gasatmosphäre reguliert wird, durchgeführt wird, um jeglichen Kontakt und/oder jegliches Einbringen unerwünschter gasförmiger Verunreinigungen, wie z. B. Stickstoff, Wasserstoff und/oder Wasserdampf, in das Rohr und/oder in Kontakt und/oder in die Füllelemente 73, wie z. B. eine Füllmasse für Fülldrähte, zu verhindern und/oder auf ein Minimum zu reduzieren.

Nach dem Füllen wird das Annähern der Kanten des Blechs 71 solange fortgesetzt, bis eine pulverhaltige Rohrvorstufe in "O"-Form entsteht, und anschließend verschweißt man die zwei Kanten so miteinander, daß ein mit Füllelementen 73 gefülltes dichtgeschweißtes Rohr 74 entsteht.

Das Schweißen der Längsnaht des Rohr erfolgt wie das Füllen im inertisierten Bereich 80, beispielsweise mittels einer Haube, in die ein Schutzgasstrom, wie z. B. ein Argon- oder CO&sub2;-Strom oder eine Mischung aus Ar/CO&sub2;, Ar/O&sub2; oder Ar/CO&sub2;/O&sub2;, geleitet wird, der im wesentlichen frei von Verunreinigungen ist oder lediglich einen geringen Anteil an Verunreinigungen aufweist, beispielweise höchstens einige %, ppm oder ppb Stickstoff, Wasserstoff und/oder Wasserdampf.

Gegebenenfalls kann der inertisierte Bereich 80 auch einen Bereich darstellen, an den zumindest ein Teilvakuum angelegt wird, um daraus zumindest einen Teil der darin enthaltenen Verunreinigungen zu entfernen, insbesondere Stickstoff, Wasserstoff und/oder Feuchtigkeit, und der mit einem Strom aus einem Schutzgas wie Argon zumindest teilweise erneut belüftet wird.

Es ist ebenfalls möglich, als Schutzgas gereinigte Luft, d. h. Luft, aus der zuvor die darin enthaltenen, der Herstellung eines erfindungsgemäßen Fülldrahts abträglichen Verunreinigungen, wie z. B. Stickstoff, Wasserstoff und/oder Feuchtigkeit, entfernt wurden, was nach den dem Fachmann bekannten Reinigungsmethoden erfolgen kann.

Im Anschluß daran führt man ein Walzen und/oder Ziehen des dichtgeschweißten und mit Füllelementen gefüllten Rohrs 74 bis zum Erreichen eines kleineren Zwischendurchmessers 75 durch.

Danach unterzieht man das aus Schritt 4 stammende dichte Rohr 75 gegebenenfalls einem Rekristallisationsglühen, und nach dem Glühen kann man ein weiteres Ziehen und gegebenenfalls eine Verkupferung des dichten Rohrs 75' durchführen, wobei das endgültige Rohr bzw. der endgültige Fülldraht 76 entsteht.

Hieraus ist deutlich ersichtlich, daß beim Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung im Gegensatz zu den bekannten Herstellungsverfahren aus dem Stande der Technik, insbesondere den in den Abb. 1 bis 3 dargestellten Verfahren, eine Schutzgasatmosphäre verwendet wird, deren physikalischchemische Merkmale innerhalb des inertisierten Bereichs 80, wie z. B. einer Schutzhaube, sorgfältig reguliert werden, um jegliches schädliche Einbringen gasförmiger Verunreinigungen, insbesondere atmosphärischen Stickstoffs, in die so hergestellten dichten Rohre, wie z. B. Schweißfülldrähte, zu verhindern oder auf ein Minimum zu reduzieren.

Die Abb. 4 und 5 zeigen in schematischer Darstellung zwei Vorrichtungen zur Herstellung eines Metallrohrs, hier ein dichter Schweißfülldraht 50, aus einem dichten leeren Rohr, in das mittels Füllmitteln, die Verbindungsmittel, wie eine Rohrleitung 42, und einen Trichter 44 oder Vorratstank für die Füllmasse aufweisen, über die die Füllmasse dem auf einer Spule 40 aufgerollten Draht 50 zugeführt werden kann, Füllelemente, hier eine Füllmasse, gegeben werden.

Gemäß der Ausführungsform der Abb. 4 wird im Innern des Drahts 50 vor dem Einbringen der Füllmasse zumindest ein Teilvakuum erzeugt, so daß aus dem dichten Draht mindestens ein Teil der darin befindlichen Moleküle unerwünschter gasförmiger Verbindungen, hauptsächlich atmosphärischer Stickstoff, entfernt wird.

Die Vakuumbeaufschlagung erfolgt an mindestens einem, vorzugsweise jedoch an beiden Enden des Drahts 50, mittels Vakuumbeaufschlagungsmitteln 48 (nicht im einzelnen gezeigt) herkömmlicher Art, die insbesondere eine oder mehrere Vakuumpumpen, Ventile, Gaszuleitungen, Dichtungen, einen Vorratstank 68 zur Rückgewinnung des überschüssigen Pulvers am Ausgang des Rohrs 50, usw. aufweisen.

Zweckmäßigerweise setzt man auch den die Füllmassen enthaltenden Trichter oder Vorratstank 44 und/oder die Rohrleitung 42 zumindest vorübergehend zumindest unter ein Teilvakuum, damit diese zumindest z. T. von der darin befindlichen atmosphärischen Luft vor dem Beginn des Füllens des Drahts 50 befreit werden.

Nach der Vakuumbeaufschlagung führt man das Füllen des dichtgeschweißten Drahts 50 durch Rütteln auf bekannte Weise durch, wobei während dieses Schritts zumindest teilweise das Vakuum aufrechterhalten wird. Nach Beendigung des Füllens wird das durch die Pumpmittel 48 durchgeführte Pumpen bzw. Vakuumbeaufschlagen abgebrochen und durch Zuführung des gewählten Schutzgases, beispielsweise Argon, über das Ventil 46 nach und nach solange belüftet, bis sich insbesondere im Vorratstank 68 zur Rückgewinnung von überschüssigem Pulver der Normalluftdruck eingestellt hat.

Es ist jedoch ebenfalls möglich, auf umgekehrte Weise vorzugehen, d. h. daß man mit der Zuführung des Schutzgases in den Vorratstank 68 oder auch gleichzeitig in das Ventil 46 und in den Vorratstank 68 beginnt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird nach der Vakuumbeaufschlagung ein Füllgas, wie z. B. ein Argonstrom, über das Ventil 46 in den Trichter 44 geleitet, wobei mittels des Füllgases sichergestellt werden kann, daß im Trichter bzw. im Vorratstank 44, der Rohrleitung 42 und/oder im dichtgeschweißten Draht 50 eine Schutzgasatmosphäre hergestellt und aufrechterhalten wird, und außerdem hierdurch das Füllen des Drahts 50 mit der Füllmasse dadurch begünstigt werden kann, daß der Transport der Füllmasse vom Trichter 44 zum Draht 50 über die Rohrleitung 42 begünstigt wird.

Des weiteren werden die Zirkulation und die Verteilung der Füllmasse auf die dem Fachmann bekannte Art mittels eines Rütteltischs 43, auf dem die Spule 40 aufgebaut ist, sichergestellt.

Die Ausführungsform der Abb. 5 ist analog der aus Abb. 4, mit dem Unterschied, daß in diesem Fall vor dem Füllen des Drahts 50 die Teilvakuumbeaufschlagung durch ein Herausblasen der sich im Innern des Trichters 44, der Rohrleitung 42 und des Drahts 50 befindlichen Luft ersetzt wird.

Dieses Herausblasen erfolgt durch Spülen mit einem Schutzgas, d. h. einem Gasstrom regulierter Zusammensetzung, wie z. B. einem Argon- und/oder Kohlendioxidstrom, wobei das Schutzgas dem Trichter 44 und/oder der Rohrleitung 42 über das Ventil 45 bei 46, 86 (nicht im einzelnen gezeigt) zugeführt wird.

Nach dem Entfernen der gesamten oder eines Teils der insbesondere im Draht 50 eingeschlossenen Luft führt man das Füllen des Drahts 50 mit den Füllelementen unter einer Schutzgasatmosphäre wie im vorhergehenden Fall durch.

Abb. 6 zeigt eine weitere Vorrichtung zur kontinuierlichen technischen Herstellung, bei der ein Teil des Drahts 60 einer Spülung in einer Schutzgasatmosphäre mit einem stickstofffreien Gas, wie z. B. einem Argonstrom, unterzogen wird.

Gemäß dieser Ausführungsform erfolgt die Herstellung des Fülldrahts 60 kontinuierlich, d. h. der Draht 60 wird mittels einer Translationsbewegung mit einer von Null verschiedenen Geschwindigkeit bewegt, wobei die Antriebsbewegung des Drahts 60 auf herkömmliche Weise beispielsweise mittels Antriebsrollen oder ähnlichem (hier nicht im einzelnen gezeigt) erfolgt.

Vorzugsweise erfolgt das Füllen des Drahts 60 mit der Füllmasse und/oder das Dichtverschweißen der zwei Längskanten 60a und 60b des Drahts 60 unter einer Atmosphäre mit reguliertem Stickstoffgehalt, vorzugsweise einer stickstofffreien Atmosphäre, damit die in den Fülldraht eingebaute Menge an Stickstoff vermieden oder auf ein Minimum reduziert wird.

Zu diesem Zweck werden eine oder mehrere Einspritzdüsen 62 so angeordnet, daß ein Schutzgas wie Argon über der Füllmasse in das Innere des geschweißten Fülldrahts 60 und/oder in die Nähe des Schweißbereichs 61 geleitet wird, um dort eine Schutzgasatmosphäre zu erzeugen.

Genauer gesagt wird diese Injektion des Schutzgases an der Luftaustrittsseite 88 der Einspritzdüse 62 in dem im Innern des Rohrs 60 gelegenen und dem Schweißbereich 61 des Rohrs 60 nachgeschalteten Einspritzbereich 89 vorgenommen, wobei die Einspritzdüse 62 über Gaszuleitungsmittel 81 herkömmlicher Art (nicht im einzelnen gezeigt), die Gaszuleitungen, Dichtungen, einen Vorratstank usw. aufweisen können, mit Argon versorgt wird.

Vorzugsweise sind die Einspritzdüse 62 und die Schweißmittel fest angebracht, während das Rohr 60 sich parallel dazu bewegt, so daß die verschiedenen, zur Bildung des dichten Fülldrahts führenden Schritte (Bildung der "U"-Form, dann der "O"-Form, Schweißen usw.) kontinuierlich erfolgen.

Abb. 8 und 9 zeigen jeweils Ansichten der Abb. 6 in Höhe der Linien AA bzw. BB im Querschnitt.

Genauer gesagt zeigt Abb. 9 eine Ansicht des Drahts in "U"-Form im Anschluß an das Einbringen der Füllelemente 73 und vor dem Verschweißen der Längskanten des Metallblechs 66 miteinander, während Abb. 8 eine Ansicht des Drahts 60 nach dem Einbringen der Füllelemente 73 und nach dem Verschweißen der Längskanten des Metallblechs 66 unter Bildung eines dichten Fülldrahts 65 zeigt. In dieser Abb. 8 sieht man deutlich, daß das Einleiten des Schutzgases, wie z. B. Argon, an der Luftaustrittsseite 88 der Einspritzdüse 62 im Innern des geschweißten Drahts erfolgt, so daß aus diesem Fülldraht die Luft und somit die darin enthaltenen Verunreinigungen, insbesondere atmosphärischer Stickstoff, ausgetrieben werden. Auf diese Weise erhält man einen Fülldraht gemäß der vorliegenden Erfindung, d. h. einen Fülldraht, der im wesentlichen frei von atmosphärischem Stickstoff oder anderen unerwünschten Verunreinigungen ist.

Bei dem Herstellungsverfahren der Abb. 6 handelt es sich um ein kontinuierliches Verfahren, bei dem der Draht 60 mit Hilfe von Antriebsmitteln bekannter Art einer Translationsbewegung unterzogen wird, wodurch eine großtechnische Herstellung eines Fülldrahts ermöglicht wird.

Beispiele

Als Gültigkeitsbeweis für das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren und die Eigenschaften der so hergestellten dichten Fülldrähte wurden verschiedene Versuche durchgeführt, die in den nachstehenden Beispielen beschrieben sind.

Beispiel 1

Zur Herstellung eines gefalzten Fülldrahts (FFIA) nach dem Verfahren der Abb. 1 einerseits und eines dichtgeschweißten Fülldrahts (FFIB) nach dem Verfahren der Abb. 2 (Oerlikon-Technik) andererseits verwendete man die gleiche Mischung aus Pulvergranulaten, aus denen sich die Füllelemente bzw. die Füllmasse zusammensetzen. Diese Pulvermischung enthält Rutil (TiO&sub2;) als Hauptbestandteil und schlackebildende Elemente, wie z. B. Al&sub2;O&sub3; und ZrSiO&sub4;, Legierungselemente, wie jene vom Fe-Mn- oder Si-Mn-Typ, sowie desoxidierende Elemente, wie z. B. Al, Al-Mg usw.

Der Füllgrad bzw. das Gewichtsverhältnis von Füllmasse zu Draht beträgt in beiden Fällen etwa 15%.

Des weiteren wurden die Stickstoffgehalte der Metallbleche bzw. -bänder, aus denen sich die Außenhülle dieser zwei Fülldrähte zusammensetzt, und die Gesamtstickstoffgehalte der so erhaltenen Fülldrähte durch Hochtemperaturextraktion mit Hilfe eines von der Firma STRÖHLEIN vertriebenen Analysators des Typs ON-MAT 8500 ermittelt. Die Ergebnisse dieser Analysen sind in der nachstehenden Tabelle I aufgeführt.

Tabelle I

Hieraus ist deutlich ersichtlich, daß der Unterschied zwischen dem Stickstoffgehalt des Drahts und dem Stickstoffgehalt des Bands bei einem nach einem herkömmlichen Verfahren hergestellten dichtgeschweißten Draht (FFIB) etwa 2,5-mal größer ist als bei einem gefalzten Fülldraht (FFIA), während die verwendete Füllmasse und der verwendete Füllgrad identisch sind.

Anders ausgedrückt, wird durch diese Ergebnisse bestätigt, daß in die nach den herkömmlichen Verfahren hergestellten dichten Fülldrähte nicht nur über die verwendeten Rohstoffe, also die Füllmasse und das Band, sondern auch und vor allem über die in diesen Drähten eingeschlossene atmosphärische Umgebungsluft Stickstoff eingebaut wird.

Es sei darauf hingewiesen, daß sich das Problem der Anwesenheit von gasförmigem atmosphärischem Stickstoff im wesentlichen bei dichtgeschweißten Fülldrähten stellt, da die gefalzten Fülldrähte undicht sind und daher eine Entgasung während des gesamten Verlaufs ihres Herstellungsprozesses (Ziehen, Walzen usw.) ermöglichen.

Beispiel 2

Zur Herstellung eines gefalzten Fülldrahts (FF2A) wie in Beispiel 1 nach dem Verfahren der Abb. 1 einerseits und eines dichtgeschweißten Fülldrahts (FF2B) nach dem Verfahren der Abb. 3 andererseits verwendete man wie vorher die Füllmasse aus Beispiel 1.

Der Füllgrad bzw. das Gewichtsverhältnis von Füllmasse zu Draht beträgt in beiden Fällen etwa 16,2%.

Des weiteren wurden die Stickstoffgehalte der Bänder dieser zwei Fülldrähte und die Gesamtstickstoffgehalte der so erhaltenen Fülldrähte wie in Beispiel 1 ermittelt.

Die Ergebnisse dieser Analysen sind in der nachstehenden Tabelle II aufgeführt.

Tabelle II

Die erzielten Ergebnisse entsprechen denen aus Beispiel 1 und bestätigen, daß in die nach den Verfahren aus dem Stande der Technik hergestellten dichten Fülldrähte eine beträchtliche Menge an in atmosphärischer Luft vorhandenem Stickstoff eingebaut wurde.

Beispiel 3

In diesem Beispiel wurden zwei dichtgeschweißte Fülldrähte mit dem gleichen Band, der gleichen Füllmasse und dem gleichen Füllgrad von etwa 15% hergestellt.

Der erste Fülldraht (FF3A) wurde durch Rütteln gemäß der herkömmlichen in Abb. 2 gezeigten Oerlikon-Technik mit einer Füllmasse gefüllt.

Der zweite Fülldraht (FF3B) wurde ebenfalls durch Rütteln mit einer Füllmasse gefüllt. Vor dem Füllen wurden jedoch, so wie dies in Abb. 4 schematisch dargestellt ist, d. h. gemäß der vorliegenden Erfindung, das Innere dieses zweiten Fülldrahts, der die Füllpulver enthaltende Trichter und die den Trichter mit dem Innern des Fülldrahts verbindenden Zufuhrmittel (Rohrleitungen usw.) nach und nach unter Unterdruck, d. h. unter Vakuum, gesetzt, um daraus den Hauptteil der darin befindlichen atmosphärischen Luft (also Stickstoff) zu entfernen, und anschließend mit einem in den Trichter eingeleiteten Argonstrom gespült.

Des weiteren wurden die Gesamtstickstoffgehalte der so erhaltenen Fülldrähte wie in Beispiel 1 ermittelt, und die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle III aufgeführt.

Tabelle III

Beispiel 4

In diesem Beispiel wurden drei dichtgeschweißte Fülldrähte mit dem gleichen Band, der gleichen Füllmasse und dem gleichen Füllgrad von etwa 15% hergestellt.

Der erste Fülldraht (FF4A) wurde durch Rütteln nach der herkömmlichen in Abb. 2 gezeigten Oerlikon-Technik mit einer Füllmasse gefüllt.

Der zweite Fülldraht (FF4B) wurde durch Rütteln mit einer Füllmasse analog Fülldraht Nr. FF3B aus Beispiel 3 gefüllt, d. h. indem man gemäß der vorliegenden Erfindung den dichten leeren Draht unter Unterdruck setzte und anschließend mit einem Argonstrom spülte.

Der dritte Fülldraht (FF4C) wurde wie der zweite Fülldraht (FF4B) gefüllt, jedoch gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Kohlendioxidstrom (CO&sub2;) gespült.

Des weiteren wurden die Stickstoffgehalte der so erhaltenen Fülldrähte ermittelt, und die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle IV aufgeführt.

Tabelle IV

Die in den Beispielen 3 und 4 erzielten Ergebnisse zeigen deutlich, daß sich durch Ersatz der Umgebungsatmosphäre, d. h. Umgebungsluft bei Normalluftdruck, durch eine Gasatmosphäre mit reguliertem Stickstoffgehalt (Argon oder CO&sub2;) der Gesamtstickstoffgehalt der Fülldrähte um etwa 40% senken läßt.

Beispiel 5

In diesem Beispiel wurden zwei dichtgeschweißte Fülldrähte mit dem gleichen Band, der gleichen Füllmasse und dem gleichen Füllgrad wie die aus dem obigen Beispiel 2 hergestellt.

Der erste Fülldraht (FF5A) wurde durch Injektion von gasförmigem Argon in das Rohr oberhalb der Füllelemente am Schweißbereich hergestellt, um die Menge an nach dem Dichtschweißen im Rohr eingeschlossener atmosphärischer Luft auf ein Minimum zu reduzieren, so wie dies in den Abb. 6, 8 und 9 schematisch dargestellt ist.

Der zweite Fülldraht (FF5B) wurde durch Injektion von gasförmigem Argon in einen inertisierten Bereich bzw. einen die Formgebungs-Füll-Schweiß- Maschine vom Füllbereich bis zum Schweißbereich des Rohrs umgebenden Inertisierungsbehälter hergestellt, so wie dies in Abb. 7 schematisch dargestellt ist.

Des weiteren wurden die Stickstoffgehalte der so erhaltenen Fülldrähte ermittelt, und die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle V aufgeführt. Zum Vergleich ist der Stickstoffgehalt des geschweißten Fülldrahts (FF2B) aus Beispiel 2 mitaufgeführt.

Tabelle V

Die erzielten Ergebnisse bestätigen, daß sich durch Ersatz der Umgebungsatmosphäre, d. h. Umgebungsluft bei Normalluftdruck, durch eine Gasatmosphäre mit reguliertem Stickstoffgehalt (Argon) der Gesamtstickstoffgehalt der dichten Fülldrähte senken läßt.

Beispiel 6

Mit diesem Beispiel soll die Qualität der unter Verwendung eines Fülldrahts aus dem Stande der Technik oder gegebenenfalls eines Fülldrahts gemäß der vorliegenden Erfindung bei einem Bogenschweißverfahren erhaltenen Schweißungen verglichen werden.

Zu diesem Zweck wurden Schweißnähte unter Verwendung eines (auf herkömmliche Weise hergestellten) Fülldrahts FF4A und eines (erfindungsgemäß hergestellten) Fülldrahts FF4B aus dem obigen Beispiel 4 gebildet.

Anschließend wurden der Stickstoffgehalt des die Schweißnaht darstellenden abgeschiedenen Metalls sowie die Schlagzähigkeitswerte ermittelt. Die erzielten Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle VI aufgeführt.

Tabelle VI

Beispiel 7

Dieses Beispiel ist analog Beispiel 6, bei dem ebenfalls die Qualität der unter Verwendung eines Fülldrahts aus dem Stande der Technik oder gegebenenfalls eines Fülldrahts gemäß der vorliegenden Erfindung erhaltenen Schweißungen verglichen werden soll.

Zu diesem Zweck wurden Schweißnähte unter Verwendung des auf herkömmliche Weise gemäß dem Verfahren aus der obigen Abb. 2 hergestellten Fülldrahts FF7A und der erfindungsgemäß hergestellten Fülldrähte FF7B und FF7C hergestellt. Genauer gesagt wurde der Fülldraht FF7B unter Spülen mit gasförmigem Argon ohne vorherige Vakuumbeaufschlagung hergestellt, während der Fülldraht FF7C unter Spülen mit gasförmigem Argon mit vorheriger Vakuumbeaufschlagung, wie zuvor erläutert, hergestellt wurde.

Anschließend wurden der Stickstoffgehalt der 3 Fülldrähte, des abgeschiedenen Metalls sowie die Schlagzähigkeitswerte ermittelt, und die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle VII aufgeführt.

Tabelle VII

Die in den Beispielen 4 bis 7 erzielten Ergebnisse zeigen deutlich, daß sich mit den dichten Fülldrähten mit weniger als 80 ppm Stickstoff, d. h. den nach dem Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten gasförmigen Fülldrähten, Schweißnähte besserer Qualität (geringerer Einbau von Stickstoff in das abgeschiedene Metall und erhöhte Schlagzähigkeit) als mit den nach herkömmlichen Methoden hergestellten Fülldrähten, d. h. gewöhnlich mehr als 100 ppm gasförmigen Stickstoff enthaltenden Fülldrähten, erzielen lassen.

Beispiel 8

Dieses Beispiel ist ähnlich den vorhergehenden Beispielen. Zwei dichtgeschweißte Fülldrähte FF8A und FF8B des Typs "Metal Cored" wurden nach dem Verfahren der Abb. 2 (Oerlikon-Technik) mit der gleichen Mischung von Pulvergranulaten (siehe Beispiel 1) und mit dem gleichen Band hergestellt.

Genauer gesagt entspricht der Fülldraht FF8A dem Stande der Technik, während der Fülldraht FF8B dem Verfahren der vorliegenden Erfindung entspricht, d. h. daß der Fülldraht FF8B unter Anlegen eines Primärvakuums gleichzeitig im Innern des Rohrs und dem die Füllmasse enthaltenden Trichter und den Verbindungsmitteln, die die Füllmasse vom Trichter zum dichten Fülldraht transportieren, und anschließender allmählicher Belüftung mittels dem Trichter zugeführten Argons, wie zuvor erläutert, vor dem und während des eigentlichen Füllens durch Rütteln mit Füllmasse gefüllt wurde.

Der Füllgrad beträgt in beiden Fällen etwa 12%.

Zur Bestimmung des Gehalts an diffundierbarem Wasserstoff gemäß ISO-Norm 3690 wurden anschließend unter Verwendung der beiden Fülldrähte Schweißnähte hergestellt. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle VIII aufgeführt.

Tabelle VIII

Aus der Tabelle VIII geht hervor, daß der erfindungsgemäß hergestellte Fülldraht gegenüber einem Fülldraht aus dem Stande der Technik einen um etwa 46% verringerten Gehalt an diffundierbarem Wasserstoff ergibt.

Hieraus folgt, daß eine unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Fülldrahts hergestellte Schweißung bessere Widerstandswerte besitzt und daß insbesondere solch eine Schweißung beim Schweißen von Baustählen, insbesondere bei hoher oder sehr hoher Dehngrenze, eine viel geringere Kaltrißbildungsgefahr besitzt.


Anspruch[de]

1. Verfahren zur Herstellung mindestens eines dichtgeschweißten Metallrohrs mit Füllelementen und einem Gesamtstickstoffgehalt von weniger als 100 ppm aus mindestens einem Metallblech, das zumindest teilweise zu einem dichten geschweißten Rohr oder zu einer Rohrvorstufe mit im wesentlichen der Form eines Abflußrohrs geformt wird, wobei in dieses Rohr bzw. diese Rohrvorstufe Füllelemente eingebracht werden, wobei das Verfahren zumindest eine Kontaktierung der Füllelemente mindestens während oder nach dem Einbringen der Füllelemente in das Rohr bzw. die Rohrvorstufe mit einer Schutzgasatmosphäre mit mehreren gasförmigen Verbindungen umfaßt, bei denen man jeweils mindestens einen Parameter ausgewählt aus Art der gasförmigen Verbindungen, Anteil der gasförmigen Verbindungen, Druck der gasförmigen Verbindungen und Strömungsrate der gasförmigen Verbindungen reguliert,

wobei die gasförmigen Verbindungen aus Stickstoff, Wasserstoff und Wasserdampf ausgewählt sind;

und die Schutzgasatmosphäre im wesentlichen mindestens ein Gas ausgewählt aus Argon, Helium, Kohlendioxid, Sauerstoff und deren Mischungen enthält;

mit Ausnahme eines Herstellungsverfahrens, bei dem die Gasatmosphäre aus unter Normalluftdruck stehender atmosphärischer Luft besteht.

2. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß eine der gasförmigen Verbindungen Stickstoff ist.

3. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stickstoff-Partialdruck in der Gasatmosphäre höchstens 0,77·10&sup5; Pa, vorzugsweise höchstens 0,2·10&sup5; Pa beträgt.

4. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen, bei denen man mindestens einen der Parameter reguliert, Stickstoff, Wasserstoff und Wasserdampf sind.

5. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierung der Füllelemente mit der Schutzgasatmosphäre vor, während und/oder nach dem Einbringen der Füllelemente in das dichte geschweißte Rohr bzw. die Rohrvorstufe erfolgt.

6. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens das Einbringen der Füllelemente unter Spülen mit der Schutzgasatmosphäre erfolgt.

7. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbringen der Füllelemente im Anschluß an das Entfernen mindestens eines Teils der in mindestens einem Teil der Rohrvorstufe oder des Rohrs enthaltenen atmosphärischen Luft beginnt, wobei das Entfernen der atmosphärischen Luft dadurch erfolgt, daß das Spülen mittels der Schutzgasatmosphäre erfolgt und/oder an mindestens einen Teil des Rohrs bzw. der Rohrvorstufe ein Unterdruck angelegt wird.

8. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem mindestens eine Stufe zum Schweißen mindestens eines Teils einer Rohrvorstufe zu einem dicht geschweißten Rohr und/oder mindestens eine Stufe zur Rückgewinnung, Rückführung und/oder Reinigung mindestens eines Teils der Schutzgasatmosphäre umfaßt.

9. Dichter Fülldraht mit mindestens einer Metallhülle und einer Füllmasse, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Gesamtstickstoffgehalt von weniger als 100 ppm, vorzugsweise von weniger als 80 ppm aufweist.

10. Dichter Fülldraht nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Metallhülle und in der Füllmasse enthaltene Gesamtstickstoffgehalt mindestens etwa 60%, vorzugsweise mindestens etwa 70%, bezogen auf den im Draht enthaltenen Gesamtstickstoffgehalt, beträgt.

11. Dichter Fülldraht nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Gesamtstickstoffgehalt von weniger als 55 ppm aufweist.

12. Dichter Fülldraht nach Anspruch 9 mit mindestens einer Metallhülle und einer Füllmasse, dadurch gekennzeichnet, daß er gasförmige Stickstoffmoleküle und Moleküle mindestens eines zweiten Gases enthält, das ausgewählt ist aus Argon, Kohlendioxid, Sauerstoff und Helium, wobei der Anteil der Moleküle des zweiten Gases im Fülldraht höher ist als der Anteil der gasförmigen Stickstoffmoleküle im Fülldraht.

13. Dichter Fülldraht nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Gas Argon oder Kohlendioxid ist.

14. Dichter Fülldraht mit mindestens einer Metallhülle und einer Füllmasse, dadurch gekennzeichnet, daß er gasförmige Stickstoffmoleküle und gasförmige Sauerstoffmoleküle enthält, wobei das Verhältnis des Anteils an gasförmigen Stickstoffmolekülen im Fülldraht zum Anteil an gasförmigen Sauerstoffmolekülen im Fülldraht weniger als 4, vorzugsweise weniger als 3,5 beträgt, und daß der Gesamtstickstoffgehalt in dem dichten Fülldraht weniger als 100 ppm beträgt.

15. Dichter Fülldraht nach einem der Ansprüche 9 bis 14, der nach einem Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 erhältlich ist.

16. Bogenschweißverfahren, bei dem man einen dichten Fülldraht nach einem der Ansprüche 9 bis 15 verwendet, vorzugsweise ein Bogenschweißverfahren, das aus dem TIG-, MIG-, MAG- und UP-Schweißverfahren ausgewählt ist.

17. Schweißung, die durch Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 16 herstellbar ist und im geschmolzenen Metall weniger als 60 ppm Stickstoff, vorzugsweise weniger als 50 ppm Stickstoff enthält.







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