SehweiSen Eisen-, Stahl- und Nickelwerkstoffen

Transkript

1 Schuster SehweiSen von Eisen-, Stahl- und Nickelwerkstoffen leitfaden für die schweißmetallurgische Praxis

2 Inhaltsverzeichnis Ziel und Umfang dieses Leitfadens - ein Vorwort Uniegierte Baustäble 9 Werkstoffilbersicht - Grundwerkstoffe 9 Schweißtechnische Verarbeitung der unlegierten Stähle 10 Mischverbindungen mit unlegierten Baustählen 12 Höber- und bocbfeste Feinkornbaustäble 15 Werkstoffilbersicht - Grundwerkstoffe 15 Schweißtechnische Verarbeitung der höher- und hochfesten Feinkombaustähle 15 Mischverbindungen mit hochfesten Stählen 19 Nickellegierte, kaltzäbe Baustäble 21 Werkstoffilbersicht - Grundwerkstoffe 21 Schweißtechnische Verarbeitung der nickellegierten, kaltzllhen Baustähle 22 Mischverbindungen mit nickellegierten, kaltzllhen Baustählen 25 Warmfeste (und druckwasserstoffbeständige) Stäble 27 Werkstoffilbersicht - Grundwerkstoffe 27 Schweißen der warmfesten (und druckwasserstoflbeständigen) Stähle 29 Mischverbindungen mit warmfesten Stählen 31 Wetterfeste Stäble 3 3 Werkstoffilbersicht - Grundwerkstoffe 33 Schweißen der wetterfesten Stähle : 34 Hocbfeste Sonderbaustäble mit erböbtem Verscbleißwiderstand 37 Werkstoffilbersicht - Grundwerkstoffe 37 Schweißtechnische Verarbeitung verschleißfester Sonderbaustähle 38 Betonstabi.43 Werkstoffilbersicht - Grundwerkstoffe 43 Schweißtechnische Verarbeitung von Betonstllhlen 45 Hartmanganstabl 47 Werkstoffilbersicht - Grundwerkstoffe 47 Schweißtechnische Verarbeitung von Hartmanganstahl 47 Mischverbindungen mit Hartmanganstllhlen 48 Eisengußwerkstoffe 50 Werkstoffilbersicht - Grundwerkstoffe 50 Schweißen von Eisengußwerkstoffen 51 Mischverbindungen mit Eisengußwerkstoffen 53 Cbromstäble 55 Ferritischer Chromstahl 55 Werkstoffilbersicht - Grundwerkstoffe 55

3 SchweiBtechnische Verarbeitung der ferritischen Chromstähle 55 Martensitischer ChromstahL 57 Werkstoffiibersicht - GrundwerkstoiIe 57 SchweiBtechnische Verarbeitung der martensitischen Chromstähle 58 Weichmartensitische Chrom-Nickel-Stähle 59 Werkstoffiibersicht - GrundwerkstoiIe 59 SchweiBtechnische Verarbeitung der weichmartensitischen Chrom-Nickel-Stähle 59 Hitzebeständiger Chromstahl 60 Werkstoffiibersicht - GrundwerkstoiIe 60 SchweiBtechnische Verarbeitung der hitzebeständigen Chromstähle 61 Mischverbindungen mit Chromstählen 62 Chrom-Nickel-(Molybdän- )Stähle 64 Austenitische Chrom- Nickel-(Molybdän- )Stähle 64 Werkstoffiibersicht - GrundwerkstoiIe 64 SchweiBtechnische Verarbeitung der Chrom- Nickel-Stähle 65 Unstabilisierte austenitische Stähle 67 Werkstoffiibersicht - GrundwerkstoiIe 67 SchweiBtechnische Verarbeitung 68 Stabilisierte austenitische Stähle 69 Werkstoffiibersicht - GrundwerkstoiIe 69 Schweißtechnische Verarbeitung 69 Austenitische Stähle mit erhöhtem Molybdängehalt 70 Werkstoffiibersicht - GrundwerkstoiIe 70 Schweißtechnische Verarbeitung 71 Hitze- und zunderbeständige austenitische Stähle 72 Werkstoffiibersicht - GrundwerkstoiIe 72 Schweißtechnische Verarbeitung 73 Zweiphasige Chrom- Nickel-Stähle (Duplexstähle ) 73 Werkstoffiibersicht - GrundwerkstoiIe 73 SchweiBtechnische Verarbeitung 75 Mischverbindungen mit Chrom- N ickel-(molybdän- )Stählen 77 SchweiOtechnische Verarbeitung artfremder Stähle 80 Allgemeine Hinweise 80 SchweiBtechnische Verarbeitung, Anforderungen an Mischverbindungen 81 Anforderungen an Mischverbindungen ; 82 Schweißtechnologische Hinweise 83 Anforderungen an SchweiBzusatzwerkstoiIe für Mischverbindungen 84 Vermischung beim artfremden Schweißen 84 Nickel und Nickellegierungen 94 Allgemeines 94 Werkstoftkundliche Grundlagen 95 Erzeugung von Nickel 95 Physikalische Eigenschaften 95 Chemische Eigenschaften und Korrosionsverhalten 98 Nickel und Nickellegierungen 99 Reinnickel 99 Nickellegierungen 100 Übersicht über Nickellegierungen 100 Nickel-Kupfer-Legierungen 100

4 Nickel-Eisen-(Eisen-Nickel- )Legierungen 101 Nickel-Chrom-(Eisen- )Legierungen 101 Nickel-Chrom-(Kobalt- )Legierungen 101 Nickel-( Chrom- )Molybdän-Legierungen 101 Eigenschaften ausgewählter Nickellegierungen 102 Chemische Zusammensetzung wichtiger Nickellegierungen nach ISO 104 Art der Legierungsbildung ausgewählter Nickellegierungen 106 Schweißtechnische Verarbeitung 107 Grundregeln 107 Besonderheiten beim Schweißen von Nickel und Nickellegierungen 107 Porenbildung in Schweißverbindungen aus Nickellegierungen 107 Vorbereitung zum Schweißen 108 Wärmebehandlung und Wärmebehandlungszustand 108 Nahtvorbereitung beim Schweißen von Nickel und Nickellegierungen 109 Schweißtechnologische Hinweise 110 Lichtbogenhandschweißen 110 WIG-Schweißen 111 MIG-IMAG-Schweißen 111 UP-Schweißen 111 Schweißen plattierter Werkstoffe 112 Hemdauskleidung (Wallpapering) 112 Normung von Nickel und Nickellegierungen 114 DIN-Normen rur Nickel und Nickellegierungen 114 ISO-Normen rur Nickel und Nickellegierungen 115 Mischverbindungen mit Nickellegierungen Übersicht über ausgewählte schweiß metallurgische Probleme 119 Korrosion von metallischen Werkstoffen 119 Vorbetrachtungen 119 Grundvorgang der elektrolytischen Korrosion 120 Übersicht über ausgewählte Korrosionsarten 121 Übersicht über wichtige Korrosionsprodukte 121 Ausgewählte Probleme zu speziellen Korrosionsarten 122 Gleichmäßige Flächenkorrosion 122 Mechanismus der interkristallinen Korrosion (IK) 123 Mechanismus der Messerlinienkorrosion (MIK) 124 Mechanismus der Spannungsrißkorrosion (SpK) 125 Mechanismus der Loch( fraß)korrosion (LK) 127 Mechanismus der Spaltkorrosion (SK) 128 Mechanismus der Kontaktkorrosion (KK) 129 Maßnahmen zur Beseitigung bzw. Verminderung der Korrosionsgefahr 130 Untersuchung von Korrosionsvorgängen 130 Werkstoffbedingte Schweißfehler 133 Kaltrisse 133 Definition des Begriffes "Kaltriß" 133 Einflußgrößen auf die Kaltrißbildung 133 Aufhärtungsrisse 133 Wasserstoffinduzierte Risse 134 Lamellarrissigkeit, Terrassenbruch 136 Allgemeingültige Maßnahmen zur Vermeidung von Kaltrissen 137 Kaltrißprüfung 137 Allgemeines zur Kaltrißprüfung 137

5 Selbstbeanspruchte Kaltrißprüfung 138 Fremdbeanspruchte Kaltrißprüfung 139 Heißrisse 140 Definition des Begriffes "Heißriß" 140 Voraussetzungen rur die Heißrißbildung 140 Mechanismus der Heißrißbildung 141 Erstarrungsrisse (solidification cracks) 141 Wiederaufschmelzrisse (liquation cracks) 142 Risse durch Verformbarkeitsabfall, DDC 142 Möglichkeiten zur Heißrißvermeidung 144 Metallurgische Möglichkeiten 145 Technologische Möglichkeiten 145 Heißrißbildung und Deltaferrit 146 Heißrißprüfung 146 Selbstbeanspruchte Heißrißprüfverfahren 146 Fremdbeanspruchte Heißrißprüfverfahren 147 Hohlräume 150 Definition des Begriffes "Hohlraum" 150 Lunker 150 Poren 151 Einschlüsse 152 Deltaferrit in Schweißverbindungen hochlegierter Stähle 153 Allgemeines 153 Wirkungen des DeItaferrits in austenitischen Stählen und Schweißgütem 153 Bildungsmechanismus und Morphologie des Ferrits in austenitischen Cr-Ni-Stählen 153 Die Bestimmung von Ferrit 155 Zum Problem der Ferritmessung 155 Das Ferritzahl-System 157 Zustandsdiagramme 158 Die Ferritzahlmessung 159 Wirkungen der Schweißbedingungen auf den Ferritanteil im Schweißgut Wirkungen von Wärmebehandlungen auf den Ferritanteil im Schweißgut 161 Spezifikation von Ferrit 161 Allgemeines 161 Ferritfreies oder -armes Schweißgut (0 bis 0,5 FN) 162 Ferritanteil< 0,1 FN 162 Ferritanteil< 0,5 FN 162 Schweißgut mit niedrigen bis mittleren Ferritanteilen (3 bis 15 FN) 163 Schweißgut mit hohem Ferritanteil (> 15 FN) 163 Einflüsse auf den gemessenen Ferritanteil 164 Hinweise zur Wärmebehandlung von Stählen und Schweißverbindungen 167 Empfehlungen zum Vorwärmen 167 Allgemeines 167 Vorwärmung von Stählen der Festigkeitsklasse S355 (St 52) nach DVS Vorwärmung von Feinkornbaustählen nach SEW 088 (tswkonzept) 169 Vorwärmung beim Lichtbogenhandschweißen (Tabelle von MROSKO) 170 Die Wärmebehandlung von Grundwerkstoffen 173 Normalglühen (Normalisieren) 173 Grobkomglühen 174 Weichglühen 174 Perlitglühen 175

6 D.:,!.:) :spannungsannglühen 176 Diffusionsglühen 177 Härten und Anlassen 178 Vergüten 180 Praktische Hinweise tur die Wärmebehandlung von Grundwerkstoffen 180 Abschätzen der Höhe der Glühtempemtur 180 Richtwerte tur das Autheizen und Abkühlen von Stahlwerkstoffen 181 Autheizgeschwindigkeit von Stahlguß 181 Haltezeit beim Spannungsann- bzw. Normalglühen 182 Zeitwerte tur die Wärmebehandlung von Schweißkonstruktionen Die Europäische Normung von Stählen, Schweißzusätzen und Hilfsstoffen Die Normung von Stählen Allgemeines Der Aufbau des ssystems Hauptsymbole Zusatzsymbole zur zur von Stahlwerkstoffen von Stahlwerkstoffen sbeispiele tur Stähle nach Europäischer Normung entsprechend der mechanischen Eigenschaften Niedriglegierte Hochlegierte entsprechend Stähle Stähle der chemischen Zusammensetzung Die von umhüllten Stabelektroden Allgemeines tur das Lichtbogenhandschweißen Der Grundaufbau einer Kurzbezeichnung tur umhüllte Stabelektroden Verbindlicher Teil Nicht verbindlicher Teil en und Anforderungen sbeispiele sbeispiel sbeispiel sbeispiel sbeispiel nach EN 499 (unlegiert) nach EN 757 (hochfest) nach EN 1599 (wannfest) nach EN 1600 (rostbeständig) Die von Drähten und Schweißgütern beim Schutzgasschweißen Grundaufbau en einer Schweißgutbezeichnung und Anforderungen nach EN sbeispiel tur Schweißdrähte nach EN eines Schweißgutes einer Drahtelektrode tur das Schutzgasschweißen Die von Drähten und Schweißgütern beim UP-Schweißen Grundaufbau einer Schweißgutbezeichnung nach EN en und Anforderungen sbeispiel tur Schweißdrähte nach EN einer Draht-Pulver-Kombination einer Draht-Pulver-Kombination tur das Mehrlagen-UP-Schweißen tur das Lage/Gegenlage-UP-Schweißen einer Drahtelektrode zum UP-Schweißen Die von Gasen zum Schutzgasschweißen und zum Schneiden Einteilung der Schutzgase nach EN sbeispiele nach EN Die von Pulvern tur das Unterpulverschweißen Definition des Begriffes "Schweißpulver" Der Grundaufbau einer Kurzbezeichnung tur Schweißpulver 211

7 Verbindlicher Teil 212 Nicht verbindlicher Teil 212 en und Anforderungen 213 sbeispiel nach EN Beschreibung der Schweißpulvertypen nach EN Mangan-Silikat-Typ (MS) 216 Calcium-Silikat- Typ (CS) 21 7 Zirkon-Silikat- Typ (ZS) 217 Rutil-Silikat- Typ (RS) 217 Aluminat-Rutil- Typ (AR) 21 7 Aluminat-basischer Typ (AB) 218 Aluminat-Silikat-Typ (AS) 218 Aluminat-Fluorid-basischer Typ (AF) 218 Fluorid-basischer Typ (FB) 219 Typen mit anderen Zusammensetzungen (Z) 219 Anhang 221 Glossar - Begriffsdefinitionen 221 Anschriften ausgewählter Zusatzwerkstoflhersteller 243 Werkstoffvergleich - Grundwerkstoffe 244 Unlegierte Baustähle 244 Höher- und hochfeste Baustähle 245 Warmfeste Stähle 246 Kaltzähe, nickellegierte Baustähle 247 Druckwasserstoftbeständige Stähle 247 Wetterfeste Stähle 247 Chromstähle 248 Ferritische Chromstähle 248 Martensitische und ausscheidungshärtbare Chromstähle 249 Chrom-Nickel-Stähle 250 Weiterfiihrende Literaturhinweise 251 Fachliteratur 251 Hinweise in Produkthandbüchern 257 Tabellenverzeichnis 258 Abbildungsverzeichnis 260 Sachwortverzeichnis 262