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.
Die Einhaltung einiger der besten Schweißverfahren für Edelstahl kann dazu beitragen, die Ergebnisse zu verbessern und sicherzustellen, dass die Korrosionsbeständigkeit des Metalls erhalten 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 Zusatzmetalle 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 die Hauptursache 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, die die Schweißnaht und die von der Hitze betroffene Zone erhöhten Temperaturen ausgesetzt bleiben, 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 mit Wolframlichtbogen (GTAW) ist eine traditionelle Methode zum Schweißen von Edelstahlrohren.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 möglicherweise immer noch GTAW-Prozesse erforderlich sind, 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.Dem RMD-Wurzelschweißen kann sich ein gepulstes GMAW- oder Fülldraht-Lichtbogenschweißen anschließen, was im Vergleich zum Backflush-GTAW-Schweißen Zeit und Geld spart, insbesondere bei Rohren mit größerem Durchmesser.
RMD nutzt eine präzise kontrollierte Kurzschluss-Metallübertragung, um einen ruhigen, stabilen Lichtbogen und ein Schweißbad zu erzeugen.Dies verringert die Wahrscheinlichkeit eines Kalteinlaufs oder Nichtschmelzens, weniger Spritzer und eine bessere 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 kürzere Lichtbogenlängen, schmalere Lichtbogenkegel und weniger Wärmeeintrag als herkömmliche gepulste Sprühübertragung.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 eines gepulsten GMAW zum Füllen und einer Oberwalze mit einem RMD für die Wurzelwalze die Durchführung eines Schweißvorgangs mit einem einzigen Draht und einem einzigen Gas, wodurch die Prozesswechselzeiten verkürzt werden.
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