Edelstahl ist nicht unbedingt schwer zu bearbeiten, aber das Schweißen erfordert besondere Sorgfalt. Er leitet Wärme nicht so gut ab wie Baustahl oder Aluminium und kann bei zu starker Erhitzung seine Korrosionsbeständigkeit verlieren. Bewährte Verfahren tragen dazu bei, seine Korrosionsbeständigkeit zu erhalten. Bild: Miller Electric
Die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl macht ihn zu einer attraktiven Wahl für viele kritische Rohranwendungen, darunter hochreine Lebensmittel und Getränke, Pharmazeutika, Druckbehälter und Petrochemikalien. Allerdings leitet dieses Material die Wärme nicht so gut ab wie Baustahl oder Aluminium, und unsachgemäßes Schweißen kann seine Korrosionsbeständigkeit beeinträchtigen. Zu hohe Hitze und die Verwendung des falschen Füllmaterials sind zwei der Ursachen.
Die Einhaltung bewährter Schweißverfahren für Edelstahl kann zu besseren Ergebnissen beitragen und die Korrosionsbeständigkeit des Metalls gewährleisten. Darüber hinaus kann eine Verbesserung des Schweißprozesses die Produktivität steigern, ohne die Qualität zu beeinträchtigen.
Beim Schweißen von Edelstahl ist die Wahl des Schweißzusatzwerkstoffs entscheidend für die Kontrolle des Kohlenstoffgehalts. Schweißzusätze zum Schweißen von Edelstahlrohren müssen die Schweißleistung verbessern und für die Anwendung geeignet sein.
Achten Sie auf Schweißzusätze mit der Kennzeichnung „L“ wie ER308L, da diese einen niedrigeren maximalen Kohlenstoffgehalt aufweisen und so zur Korrosionsbeständigkeit von kohlenstoffarmen Edelstahllegierungen beitragen. Das Schweißen eines kohlenstoffarmen Grundwerkstoffs mit Standardschweißzusätzen erhöht den Kohlenstoffgehalt der Schweißnaht und damit das Korrosionsrisiko. Vermeiden Sie Schweißzusätze mit der Kennzeichnung „H“, da diese einen höheren Kohlenstoffgehalt aufweisen und für Anwendungen vorgesehen sind, die eine höhere Festigkeit bei erhöhten Temperaturen erfordern.
Beim Schweißen von Edelstahl ist es außerdem wichtig, ein Schweißzusatzwerkstoff mit geringen Spurenelementen (auch Verunreinigungen genannt) zu wählen. Dabei handelt es sich um Restelemente in den zur Herstellung von Schweißzusätzen verwendeten Rohstoffen, darunter Antimon, Arsen, Phosphor und Schwefel. Sie können die Korrosionsbeständigkeit des Materials erheblich beeinträchtigen.
Da Edelstahl sehr empfindlich auf Wärmezufuhr reagiert, sind die Vorbereitung der Verbindung und die ordnungsgemäße Montage entscheidend für die Wärmekontrolle und den Erhalt der Materialeigenschaften. Lücken zwischen Teilen oder ungleichmäßige Passungen erfordern, dass der Brenner länger an einer Stelle bleibt und mehr Füllmetall zum Füllen dieser Lücken benötigt wird. Dies kann zu einem Hitzestau im betroffenen Bereich führen, der das Teil überhitzen kann. Eine schlechte Passung kann es außerdem schwierig machen, die Lücke zu überbrücken und die erforderliche Durchdringung der Schweißnaht zu erreichen. Achten Sie darauf, die Teile so genau wie möglich an den Edelstahl anzupassen.
Die Reinheit dieses Materials ist ebenfalls sehr wichtig. Schon geringe Mengen an Verunreinigungen oder Schmutz in Schweißverbindungen können Defekte verursachen, die die Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit des Endprodukts beeinträchtigen. Verwenden Sie zur Reinigung des Untergrunds vor dem Schweißen eine spezielle Edelstahlbürste, die nicht für Kohlenstoffstahl oder Aluminium verwendet wurde.
Bei Edelstahl ist die Sensibilisierung die Hauptursache für den Verlust der Korrosionsbeständigkeit. Dies kann passieren, wenn Schweißtemperatur und Abkühlgeschwindigkeit zu stark schwanken, was zu einer Veränderung der Mikrostruktur des Materials führt.
Diese Außenschweißnaht an einem Edelstahlrohr, die mit GMAW und kontrollierter Metallabscheidung (RMD) ohne Wurzelrückspülung geschweißt wurde, ähnelt in Aussehen und Qualität GTAW-Rückspülschweißnähten.
Ein wesentlicher Bestandteil der Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl ist Chromoxid. Ist der Kohlenstoffgehalt der Schweißnaht jedoch zu hoch, bilden sich Chromkarbide. Diese binden Chrom und verhindern die Bildung des gewünschten Chromoxids, das Edelstahl seine Korrosionsbeständigkeit verleiht. Ist nicht genügend Chromoxid vorhanden, weist das Material nicht die gewünschten Eigenschaften auf und es kommt zu Korrosion.
Die Vermeidung einer Sensibilisierung hängt von der Wahl des Schweißzusatzwerkstoffs und der Kontrolle der Wärmezufuhr ab. Wie bereits erwähnt, ist beim Schweißen von Edelstahl ein Schweißzusatzwerkstoff mit niedrigem Kohlenstoffgehalt wichtig. Kohlenstoff ist jedoch manchmal erforderlich, um für bestimmte Anwendungen Festigkeit zu gewährleisten. Die Temperaturkontrolle ist besonders wichtig, wenn kohlenstoffarme Schweißzusätze nicht geeignet sind.
Minimieren Sie die Zeit, in der die Schweißnaht und die Wärmeeinflusszone erhöhten Temperaturen ausgesetzt sind, typischerweise 500 bis 800 Grad Celsius. Je kürzer die Lötzeit in diesem Bereich ist, desto weniger Wärme entsteht. Überprüfen und beobachten Sie während des Lötvorgangs stets die Zwischenlagentemperatur.
Eine weitere Möglichkeit besteht in der Verwendung von Füllmetallen mit Legierungsbestandteilen wie Titan und Niob, um die Bildung von Chromkarbid zu verhindern. Da diese Bestandteile ebenfalls die Festigkeit und Zähigkeit beeinflussen, sind diese Füllmetalle nicht für alle Anwendungen geeignet.
Das Wurzelschweißen mit Wolfram-Lichtbogenschweißen (WIG) ist ein traditionelles Verfahren zum Schweißen von Edelstahlrohren. Dies erfordert üblicherweise eine Argon-Rückspülung, um Oxidation an der Schweißnahtunterseite zu verhindern. Drahtschweißverfahren werden jedoch immer häufiger bei Edelstahlrohren eingesetzt. Dabei ist es wichtig zu verstehen, wie sich unterschiedliche Schutzgase auf die Korrosionsbeständigkeit des Materials auswirken.
Beim Schweißen von Edelstahl mittels Metall-Schutzgasschweißen (MSG) werden traditionell Argon und Kohlendioxid, ein Gemisch aus Argon und Sauerstoff oder ein Dreifachgasgemisch (Helium, Argon und Kohlendioxid) verwendet. Typischerweise enthalten diese Gemische hauptsächlich Argon oder Helium und weniger als 5 % Kohlendioxid, da Kohlendioxid dem Schweißbad Kohlenstoff zuführt und das Risiko einer Sensibilisierung erhöht. Reines Argon wird für MSG-Schweißen an Edelstahl nicht empfohlen.
Fülldraht für Edelstahl ist für die Verwendung mit einer herkömmlichen Mischung aus 75 % Argon und 25 % Kohlendioxid ausgelegt. Das Flussmittel enthält Inhaltsstoffe, die eine Verunreinigung der Schweißnaht durch Kohlenstoff aus dem Schutzgas verhindern.
Mit der Weiterentwicklung der MSG-Verfahren wurde das Schweißen von Rohren und Edelstahlrohren vereinfacht. Während für einige Anwendungen weiterhin GTAW-Verfahren erforderlich sind, können moderne Drahtverarbeitungsverfahren bei vielen Edelstahlanwendungen eine ähnliche Qualität und höhere Produktivität bieten.
Innenschweißnähte aus Edelstahl, die mit GMAW RMD hergestellt werden, sind in Qualität und Aussehen den entsprechenden Außenschweißnähten ähnlich.
Eine Wurzellage mit einem modifizierten Kurzschluss-MSG-Verfahren wie Millers kontrollierter Metallabscheidung (RMD) verhindert Rückspülungen bei einigen Anwendungen aus austenitischem Edelstahl. Auf die RMD-Wurzellage kann ein gepulstes MSG- oder Fülldrahtschweißen zum Füllen und Schließen folgen. Dies spart im Vergleich zum Rückspül-WIG-Schweißen Zeit und Geld, insbesondere bei Rohren mit größerem Durchmesser.
RMD nutzt präzise gesteuerten Kurzschluss-Metallübergang, um einen ruhigen, stabilen Lichtbogen und ein gleichmäßiges Schweißbad zu erzeugen. Dies reduziert die Wahrscheinlichkeit von Kalteinlauf oder Nichtschmelzen, reduziert Spritzer und verbessert die Qualität der Rohrwurzellage. Der präzise gesteuerte Metallübergang gewährleistet zudem eine gleichmäßige Tropfenabscheidung und eine einfachere Kontrolle des Schweißbades und damit der Wärmezufuhr und Schweißgeschwindigkeit.
Unkonventionelle Verfahren können die Schweißproduktivität steigern. Beim RMD-Verfahren kann die Schweißgeschwindigkeit zwischen 15 und 30 cm/min liegen. Da das Verfahren die Leistung ohne zusätzliche Erwärmung der Teile verbessert, trägt es dazu bei, die Eigenschaften und die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl zu erhalten. Die Reduzierung der Wärmezufuhr trägt zudem zur Kontrolle der Substratverformung bei.
Dieses gepulste MSG-Verfahren bietet kürzere Lichtbogenlängen, schmalere Lichtbogenkegel und weniger Wärmeeintrag als das herkömmliche gepulste Sprühschweißen. Da der Prozess geschlossen ist, werden Lichtbogendrift und Abstandsschwankungen zwischen Spitze und Werkstück nahezu eliminiert. Dies vereinfacht die Schweißbadkontrolle mit und ohne Schweißen vor Ort. Die Kombination eines gepulsten MSG-Schweißgeräts für Füll- und Schließraupen mit einem RMD für Wurzelraupen ermöglicht die Verwendung von nur einem Schweißdraht und einem Schweißgas, was die Prozessumrüstzeiten verkürzt.
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 war 1990 das erste Magazin, das sich der Metallrohrindustrie widmete.Heute ist es nach wie vor die einzige Branchenpublikation in Nordamerika und hat sich zur zuverlässigsten Informationsquelle für Fachleute der Rohrindustrie entwickelt.
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