Eine Argon-Rückspülung ist häufig beim Schweißen von Edelstahlrohren mit konventionellen Verfahren wie dem Wolfram-Schutzgasschweißen (WIG) und dem Metall-Schutzgasschweißen (MSG) erforderlich. Die Kosten für das Gas und die Rüstzeit des Spülvorgangs können jedoch insbesondere bei größeren Rohrdurchmessern und -längen eine wichtige Rolle spielen.
Beim Schweißen von Edelstahl der Serie 300 können Schweißer Rückrisse bei offenen Wurzelkanalbehandlungen vermeiden, indem sie vom herkömmlichen WIG- oder E-Handschweißen auf ein modernes Schweißverfahren umsteigen. Dabei bleiben die hohe Schweißnahtqualität, die Korrosionsbeständigkeit des Materials und die Einhaltung der Schweißverfahrensspezifikation (WPS) erhalten. Für die Bearbeitung von Edelstahl ist ein Kurzschluss-Metall-Lichtbogenschweißverfahren (GMAW) erforderlich. Das verbesserte GMAW-Kurzschlussverfahren bietet zudem Vorteile hinsichtlich Leistung, Effizienz und Benutzerfreundlichkeit und trägt so zur Gewinnsteigerung bei.
Aufgrund ihrer Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit werden Edelstahllegierungen in vielen Rohrleitungsanwendungen eingesetzt, unter anderem in der Öl- und Gasindustrie, der Petrochemie und der Biokraftstoffindustrie. Obwohl das WIG-Schweißen traditionell häufig bei Edelstahlanwendungen Anwendung findet, weist es einige Nachteile auf, die durch ein verbessertes Kurzschluss-GMAW-Verfahren behoben werden können.
Erstens stellt der anhaltende Mangel an qualifizierten Schweißern eine ständige Herausforderung dar, da Fachkräfte mit WIG-Schweißkenntnissen gesucht werden. Zweitens ist WIG nicht das schnellste Schweißverfahren, was Unternehmen, die ihre Produktivität steigern und Kundenanforderungen erfüllen wollen, behindert. Drittens erfordert es ein aufwendiges und kostspieliges Rückspülen von Edelstahlrohren.
Was ist Feedback? Spülen bezeichnet die Zufuhr von Gas während des Schweißprozesses, um Verunreinigungen zu entfernen und die Schweißnaht zu stützen. Die Rückseitenspülung schützt die Schweißnahtrückseite vor der Bildung schwerer Oxide in Gegenwart von Sauerstoff.
Wird die Rückseite beim Schweißen eines offenen Wurzelkanals nicht geschützt, kann es zu Schäden am Wurzelkanal kommen. Dieser Abbau wird als Verzuckerung bezeichnet, da er zu einer zuckerartigen Oberfläche im Inneren der Schweißnaht führt. Um ein Scheuern zu verhindern, führt der Schweißer einen Gasschlauch in ein Rohrende ein und verschließt das andere Ende mit einem Spülventil. Am anderen Rohrende wird eine Entlüftung angebracht. Üblicherweise wird die Öffnung der Schweißnaht zusätzlich mit Klebeband umwickelt. Nach der Reinigung des Rohrs wird das Klebeband entfernt und mit dem Schweißen begonnen. Dieser Vorgang des Abisolierens und Schweißens wird wiederholt, bis die Wurzelnaht fertiggestellt ist.
Rückströmung vermeiden. Nachbearbeitungen können viel Zeit und Geld kosten und in manchen Fällen die Projektkosten um Tausende von Dollar erhöhen. Der Wechsel zu einem modernen Kurzzyklus-GMAW-Verfahren ermöglicht es dem Unternehmen, bei vielen Edelstahlanwendungen Wurzellagen ohne Rückspülung durchzuführen. Das Schweißen von Edelstählen der 300er-Serie eignet sich dafür hervorragend, während für das Schweißen von hochreinen Duplex-Edelstählen derzeit noch das WIG-Schweißen für die Wurzellage erforderlich ist.
Eine möglichst geringe Wärmeeinbringung trägt wesentlich zur Korrosionsbeständigkeit des Werkstücks bei. Eine Möglichkeit zur Reduzierung der Wärmeeinbringung besteht in der Verringerung der Schweißdurchgänge. Moderne Kurzschluss-GMAW-Verfahren wie die kontrollierte Metallabscheidung (RMD®) nutzen einen präzise gesteuerten Metallübergang, um eine gleichmäßige Tropfenablagerung zu gewährleisten. Dies erleichtert dem Schweißer die Kontrolle des Schmelzbades, wodurch wiederum die Wärmeeinbringung und die Schweißgeschwindigkeit reguliert werden. Eine geringere Wärmeeinbringung führt zu einem schnelleren Erstarren des Schmelzbades.
Durch den kontrollierten Metallübergang und das schnellere Erstarren des Schmelzbades ist dieses weniger turbulent, und das Schutzgas tritt relativ gleichmäßig aus dem GMAW-Brenner aus. Dadurch kann das Schutzgas die freiliegende Wurzel durchdringen, die Atmosphäre verdrängen und so ein Ausbrennen oder Oxidationen an der Schweißnahtunterseite verhindern. Diese Gasabdeckung erfolgt in kurzer Zeit, da die Schmelzbäder sehr schnell erstarren.
Tests haben gezeigt, dass das modifizierte GMAW-Kurzschlussverfahren die Schweißqualitätsstandards erfüllt und gleichzeitig die Korrosionsbeständigkeit des Edelstahls beim GTAW-Wurzelschweißen beibehält.
Die Umstellung des Schweißverfahrens erfordert eine erneute Zertifizierung der Schweißanweisung (WPS) durch das Unternehmen. Ein solcher Wechsel kann jedoch zu erheblichen Zeitersparnissen und Kosteneinsparungen bei Neufertigungs- und Reparaturarbeiten führen.
Das Schweißen offener Wurzelkanäle mit dem modernen Kurzschluss-GMAW-Verfahren bietet zusätzliche Vorteile hinsichtlich Produktivität, Effizienz und Schweißerausbildung. Dazu gehören:
Dadurch wird die Möglichkeit von heißen Kanälen vermieden, da nicht mehr Metall aufgetragen werden kann, um die Dicke des Wurzelkanals zu erhöhen.
Ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber hohen und niedrigen Verschiebungen zwischen Rohrabschnitten. Dank des gleichmäßigen Metallübergangs lassen sich mit diesem Verfahren Spalten bis zu 3/16 Zoll problemlos überbrücken.
Die Lichtbogenlänge bleibt unabhängig vom Elektrodenvorschub konstant, was die Schwierigkeiten von Anwendern ausgleicht, denen es schwerfällt, einen konstanten Vorschub zu halten. Ein besser kontrollierbares Schmelzbad und ein gleichmäßiger Materialübergang können die Einarbeitungszeit für neue Schweißer verkürzen.
Reduzierte Ausfallzeiten bei Prozesswechseln. Derselbe Draht und dasselbe Schutzgas können für Wurzel-, Füll- und Deckkanalbehandlungen verwendet werden. Das gepulste GMAW-Schweißverfahren ist anwendbar, sofern die Kanäle zu mindestens 80 % mit Argon-Schutzgas gefüllt und verschlossen sind.
Für Rückspülvorgänge an Edelstahl ist es wichtig, fünf wichtige Tipps für einen erfolgreichen Übergang zum modifizierten Kurzschluss-GMAW-Verfahren zu beachten.
Reinigen Sie die Rohre innen und außen, um Verunreinigungen zu entfernen. Verwenden Sie eine für Edelstahl geeignete Drahtbürste, um die Rückseite der Verbindungsstelle mindestens 2,5 cm vom Rand entfernt zu reinigen.
Verwenden Sie hochsiliziumhaltigen Edelstahl-Schweißzusatzwerkstoff wie 316LSi oder 308LSi. Der höhere Siliziumgehalt fördert die Benetzung des Schmelzbades und wirkt als Desoxidationsmittel.
Für optimale Ergebnisse verwenden Sie ein speziell für den Prozess entwickeltes Schutzgasgemisch, z. B. 90 % Helium, 7,5 % Argon und 2,5 % Kohlendioxid. Alternativ können Sie auch 98 % Argon und 2 % Kohlendioxid verwenden. Ihr Schweißgaslieferant hat möglicherweise weitere Empfehlungen.
Für optimale Ergebnisse verwenden Sie die konische Spitze und die Wurzelkanalspitze, um die Gasabdeckung zu bestimmen. Die konische Düse mit integriertem Gasdiffusor gewährleistet eine hervorragende Abdeckung.
Beachten Sie, dass bei Verwendung eines modifizierten Kurzschluss-GMAW-Verfahrens ohne Schutzgas eine geringe Menge Schweißschlacke an der Schweißnahtunterseite entsteht. Diese löst sich üblicherweise beim Abkühlen der Schweißnaht ab und erfüllt die Qualitätsstandards für die Ölindustrie, Kraftwerke und petrochemische Anlagen.
Jim Byrne ist Vertriebs- und Anwendungsmanager bei Miller Electric Mfg. LLC, 1635 W. Spencer St., Appleton, WI 54912, 920-734-9821, www.millerwelds.com.
Tube & Pipe Journal seit 1990. Tube & Pipe Journal 1990 Tube & Pipe Journal wurde im Jahr 1990 vor Kurzem gegründet und ist seit 1990 in der Metallindustrie tätig. Tube & Pipe Journal wurde 1990 als erstes Magazin speziell für die Metallrohrindustrie herausgegeben.Auch heute noch ist sie die einzige Branchenpublikation in Nordamerika und hat sich zur vertrauenswürdigsten Informationsquelle für Fachleute der Rohrleitungsindustrie entwickelt.
Jetzt mit vollem Zugriff auf die digitale Ausgabe von The FABRICATOR – einfacher Zugriff auf wertvolle Branchenressourcen.
Die digitale Ausgabe des Tube & Pipe Journal ist jetzt vollständig zugänglich und bietet einfachen Zugriff auf wertvolle Branchenressourcen.
Erhalten Sie vollen digitalen Zugriff auf das STAMPING Journal mit den neuesten Technologien, Best Practices und Branchenneuigkeiten für den Markt der Metallstanztechnik.
Mit dem vollständigen digitalen Zugriff auf The Fabricator en Español haben Sie nun einfachen Zugriff auf wertvolle Branchenressourcen.