Edelstahl ist nicht unbedingt schwer zu bearbeiten, aber das Schweißen erfordert besondere Liebe zum Detail.Im Gegensatz zu Weichstahl oder Aluminium leitet es keine Wärme ab und kann bei zu starker Erwärmung an Korrosionsbeständigkeit verlieren.Best Practices tragen dazu bei, die Korrosionsbeständigkeit aufrechtzuerhalten.Bild: Miller Electric
Die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl macht ihn zu einer attraktiven Wahl für viele kritische Rohranwendungen, einschließlich hochreiner Lebensmittel- und Getränke-, Pharma-, Druckbehälter- und petrochemischer Anwendungen.Dieses Material leitet jedoch keine Wärme ab wie Weichstahl oder Aluminium, und unsachgemäßes Schweißen kann seine Korrosionsbeständigkeit verringern.Zu viel Hitze und die Verwendung des falschen Zusatzmetalls sind zwei Übeltäter.
Das Befolgen einiger der besten Verfahren zum Schweißen von Edelstahl kann dazu beitragen, die Ergebnisse zu verbessern und sicherzustellen, dass das Metall korrosionsbeständig bleibt.Darüber hinaus kann die Modernisierung des Schweißprozesses die Produktivität steigern, ohne dass die Qualität darunter leidet.
Beim Schweißen von Edelstahl ist die Wahl des Schweißzusatzes entscheidend für die Kontrolle des Kohlenstoffgehalts.Zum Schweißen von Edelstahlrohren verwendete Zusatzwerkstoffe müssen die Schweißleistung verbessern und für die Anwendung geeignet sein.
Suchen Sie nach Füllmetallen mit der Bezeichnung „L“ wie ER308L, da diese einen niedrigeren maximalen Kohlenstoffgehalt bieten, der zur Aufrechterhaltung der Korrosionsbeständigkeit in Edelstahllegierungen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt beiträgt.Das Schweißen eines kohlenstoffarmen Grundmetalls mit Standardzusatzwerkstoffen erhöht den Kohlenstoffgehalt der Schweißverbindung und erhöht das Korrosionsrisiko.Vermeiden Sie mit „H“ gekennzeichnete Füllmetalle, da diese einen höheren Kohlenstoffgehalt aufweisen und für Anwendungen gedacht sind, die eine höhere Festigkeit bei erhöhten Temperaturen erfordern.
Beim Schweißen von Edelstahl ist es außerdem wichtig, ein Zusatzmetall mit geringen Spurengehalten (auch als Verunreinigungen bezeichnet) der Elemente auszuwählen.Hierbei handelt es sich um Restelemente in den Rohstoffen, die zur Herstellung von Zusatzwerkstoffen verwendet werden, darunter Antimon, Arsen, Phosphor und Schwefel.Sie können die Korrosionsbeständigkeit des Materials stark beeinträchtigen.
Da Edelstahl sehr empfindlich auf Wärmeeintrag reagiert, spielen die Vorbereitung der Verbindung und die ordnungsgemäße Montage eine Schlüsselrolle bei der Wärmekontrolle und dem Erhalt der Materialeigenschaften.Lücken zwischen Teilen oder ungleichmäßige Passungen erfordern, dass der Brenner länger an einer Stelle bleibt, und zum Füllen dieser Lücken ist mehr Zusatzwerkstoff erforderlich.Dadurch kann es im betroffenen Bereich zu einem Hitzestau kommen, der zu einer Überhitzung des Teils führen kann.Eine schlechte Passung kann es auch schwierig machen, den Spalt zu überbrücken und die erforderliche Durchdringung der Schweißnaht zu erreichen.Achten Sie darauf, die Teile so genau wie möglich an den Edelstahl anzupassen.
Auch die Reinheit dieses Materials ist sehr wichtig.Sehr geringe Mengen an Verunreinigungen oder Schmutz in Schweißverbindungen können zu Mängeln führen, die die Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit des Endprodukts beeinträchtigen.Um den Untergrund vor dem Schweißen zu reinigen, verwenden Sie eine spezielle Edelstahlbürste, die noch nicht für Kohlenstoffstahl oder Aluminium verwendet wurde.
Bei Edelstahl ist die Sensibilisierung der Hauptgrund für den Verlust der Korrosionsbeständigkeit.Dies kann passieren, wenn die Schweißtemperatur und die Abkühlgeschwindigkeit zu stark schwanken, was zu einer Veränderung der Mikrostruktur des Materials führt.
Diese äußere Schweißnaht an einem Edelstahlrohr, die mit GMAW und kontrolliertem Metallauftrag (RMD) ohne Wurzelrückspülung geschweißt wird, ähnelt in Aussehen und Qualität den Schweißnähten, die mit GTAW-Rückspülung hergestellt wurden.
Ein wesentlicher Bestandteil der Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl ist Chromoxid.Ist der Kohlenstoffgehalt der Schweißnaht jedoch zu hoch, entsteht Chromkarbid.Sie 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 Verhinderung einer Sensibilisierung hängt von der Auswahl des Zusatzwerkstoffs und der Kontrolle der Wärmezufuhr ab.Wie bereits erwähnt, ist es wichtig, beim Schweißen von Edelstahl ein Zusatzmetall mit niedrigem Kohlenstoffgehalt auszuwählen.Manchmal ist jedoch Kohlenstoff erforderlich, um für bestimmte Anwendungen Festigkeit zu gewährleisten.Die Temperaturkontrolle ist besonders wichtig, wenn Füllmetalle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt nicht geeignet sind.
Minimieren Sie die Zeit, in der die Schweißnaht und die HAZ erhöhten Temperaturen ausgesetzt sind, typischerweise 950 bis 1500 Grad Fahrenheit (500 bis 800 Grad Celsius).Je weniger Zeit das Löten in diesem Bereich verbringt, desto weniger Wärme entsteht.Überprüfen und beobachten Sie stets die Zwischenlagentemperatur während des Lötvorgangs.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, Zusatzwerkstoffe mit Legierungsbestandteilen wie Titan und Niob zu verwenden, um die Bildung von Chromkarbid zu verhindern.Da diese Komponenten auch die Festigkeit und Zähigkeit beeinflussen, können diese Zusatzmetalle nicht in allen Anwendungen eingesetzt werden.
Das Wurzelschweißen des Wolframlichtbogenschweißens (GTAW) ist ein traditionelles Schweißverfahren für Edelstahlrohre.Dies erfordert normalerweise eine Argon-Rückspülung, um eine Oxidation an der Unterseite der Schweißnaht zu verhindern.Der Einsatz von Drahtschweißverfahren bei Edelstahlrohren wird jedoch immer häufiger eingesetzt.In diesen Fällen ist es wichtig zu verstehen, wie sich unterschiedliche Schutzgase auf die Korrosionsbeständigkeit des Materials auswirken.
Beim Schweißen von Edelstahl mittels Gaslichtbogenschweißen (GMAW) werden traditionell Argon und Kohlendioxid, eine Mischung aus Argon und Sauerstoff oder eine Dreigasmischung (Helium, Argon und Kohlendioxid) verwendet.Typischerweise enthalten diese Mischungen 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 das MSG-Schweißen von 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 sollen.
Mit der Weiterentwicklung der GMAW-Verfahren wurde das Schweißen von Edelstahlrohren einfacher.Während für einige Anwendungen immer noch das GTAW-Verfahren erforderlich ist, können fortschrittliche Drahtverarbeitungsprozesse in vielen Edelstahlanwendungen eine ähnliche Qualität und höhere Produktivität bieten.
Mit GMAW RMD hergestellte ID-Schweißnähte aus rostfreiem Stahl ähneln in Qualität und Aussehen den entsprechenden AD-Schweißnähten.
Eine Wurzellage unter Verwendung eines modifizierten Kurzschluss-GMAW-Verfahrens wie der kontrollierten Metallabscheidung (RMD) von Miller eliminiert die Rückspülung bei einigen Anwendungen aus austenitischem Edelstahl.Auf die RMD-Wurzellage kann ein gepulstes GMAW- oder Fülldraht-Lichtbogenschweißen folgen, um die Lagen zu füllen und zu schließen. Diese Änderung spart Zeit und Geld im Vergleich zur Verwendung von rückgespültem GTAW, insbesondere bei Rohren mit größerem Durchmesser.
RMD nutzt eine präzise kontrollierte Kurzschluss-Metallübertragung, um einen ruhigen, stabilen Lichtbogen und ein Schweißbad zu erzeugen.Dies führt zu einer geringeren Wahrscheinlichkeit eines Kalteinlaufs oder Nichtschmelzens, weniger Spritzern und einer besseren Rohrwurzelpassqualität.Die präzise kontrollierte Metallübertragung sorgt außerdem für eine gleichmäßige Tropfenablagerung und eine einfachere Kontrolle des Schweißbades und damit der Wärmeeinbringung und Schweißgeschwindigkeit.
Nicht-traditionelle Prozesse können die Schweißproduktivität verbessern.Bei Verwendung von RMD kann die Schweißgeschwindigkeit zwischen 6 und 12 Zoll/Minute liegen.Da der Prozess die Produktivität ohne zusätzliche Erwärmung der Teile verbessert, trägt er dazu bei, die Eigenschaften und die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl zu erhalten.Die Reduzierung des Wärmeeintrags des Prozesses trägt auch dazu bei, die Verformung des Substrats zu kontrollieren.
Dieses gepulste GMAW-Verfahren bietet eine kürzere Lichtbogenlänge, einen schmaleren Lichtbogenkegel und eine geringere Wärmezufuhr als herkömmliches gepulstes Sprühen.Da der Prozess geschlossen ist, sind Lichtbogendrift und Schwankungen im Abstand zwischen Spitze und Werkstück nahezu ausgeschlossen.Dies vereinfacht die Verwaltung des Schweißbades mit und ohne Schweißen vor Ort.Schließlich ermöglicht die Kombination von gepulstem GMAW für die Füll- und Oberwalze mit RMD für die Wurzelwalze die Durchführung eines Schweißvorgangs mit einem einzigen Draht und einem einzigen Gas, wodurch die Prozessumstellungszeit verkürzt wird.
Tube & Pipe Journal seit 1990. Tube & Pipe Journal aus dem Jahr 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.Bis heute ist es die einzige Branchenpublikation in Nordamerika und die vertrauenswürdigste Informationsquelle für Rohrfachleute.
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