Schweißen mit hochlegierten Fülldrahtelektroden. F. Winkler

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1 Schweißen mit hochlegierten Fülldrahtelektroden F. Winkler

2 Teil II Schweißen mit hochlegierten Fülldrähten Inhalt Vorteile hochlegierter, schlackeführender Fülldrähte Positionsschweißbare Fülldrähte Metallpulverdrähte Verarbeitungshinweise Anwendungsbeispiele

3 Schweißen mit hochlegierten Fülldrahtelektroden Erleichtern die Schweißarbeit Erhöhen die Produktivität Senken die Gesamtkosten Reduzieren das Risiko auf Schweißnahtfehler Sichern alle qualitativen Ansprüche in hervorragender Weise... angenehmes Schweißverhalten... schöne Nahtausbildung... tiefer Einbrand... geringer Nachbehandlungsaufwand

4 Vorteile für den Anwender von hochlegierten Fülldrähten 1. Einfache Handhabung (=Zeitgewinn) Einfachste Parametereinstellung z.b. gegenüber Impulsprogrammen bei Massivdraht! In den Zwangslagen: keine Parameteränderung notwendig! In der Anwendung: ein Drahtdurchmesser (1,2 mm) nahezu für alle Wanddicken (> 3 mm)! im Strombereich 125 bis 280 A! auch für Wurzelschweißungen! In der Brennerführung wesentlich unkritischer! Der Lichtbogencharakter (breit und intensiv) verzeiht viel! Der Einbrand ist sicher! Stets kurzschlussfrei, spritzerarm! Das große Parameterfenster sorgt auch stets für gut benetzte, flache,kerbfreie (nicht überwölbte) Nähte und wenig Schleifarbeit!

5 Vorteile für den Anwender von hochlegierten Fülldrähten Insgesamt dadurch hohe Prozesssicherheit! Geringere Reparaturquoten! Sehr gute Röntgensicherheit! Einfachere Schweißerqualifikation und Schulung!...und damit Sicherung der Qualität trotz geringerer Fertigungskosten! Spritzerbildung Massivdraht 1,2 mm 34 Volt (V) Fülldraht 0,9 mm Massivdraht 1,0 mm 24 Fülldraht 1,2 mm Schlechtes Nahtausfließen Ampere (A)

6 Abschmelzleistung im Vergleich

7 Wirtschaftlichkeit Hochlegierter Fülldraht (waagrecht/horizontal) ermöglicht: 3-fach höhere Produktivität im Vergleich zu Stabelektroden 1 kg Schweißgut... ca. 40 Minuten zu ca. 120 Minuten = 2/3 ZEITEINSPARUNG (28 % ED) 20 % bessere Nutzausbringung durch Wegfall der >Stummelverluste ( 88 % zu 65 %) Ca. 20 bis 30 % höhere Leistung im Vergleich zu Massivdraht 1 kg Schweißgut... ca. 40 Minuten zu ca. 50 Minuten Höhere Schweißgeschwindigkeiten Fülldraht mm (19 %) Massivdraht mm Stabelektrode mm (a-maß = 3 mm, Schweißzeit = 1 Minute)

8 Zuverlässigkeit und mehr Sicherheit im Vergleich zu Massivdraht Fülldrähte haben im Vergleich zu Massivdraht einen breiteren Lichtbogen Arbeiten dadurch mit sehr sicherem Einbrand Die Gefahr von Bindefehlern ist minimal Fülldraht Ø 1,2 mm Gas: Argon + 18 % CO2 Gutes Nahtprofil Gleichmäßiger Einbrand Massivdraht Ø 1,2 mm Gas: Argon + 2,5 % CO2 Tiefer Einbrand in der Mitte Die untere Flanke ist jedoch kaum erfasst.

9 Zuverlässigkeit und mehr Sicherheit im Vergleich zu Massivdraht Schlechte Flankenaufschmelzung und ungleichmäßiger Einbrand bereiten beim Schweißen mit Massivdraht selbst bei hoher Aufmerksamkeit geübter Schweißer durch geringe Abweichung des Brenners aus der Nahtmitte stets Probleme.

10 5. Weniger Verzug, weniger Richtarbeit Rascher schweißen bedeutet: geringere Wärmeeinbringung! geringere Wärmeausdehnung! geringere Schrumpfung! Böhler Fülldrähte der Abmessung 0,9 mm lösen daher Schweißarbeiten insbesondere im Dünnblechbereich ab 1,5 bis 3 mm ideal. Aber auch bei Wanddicken > 3 mm werden diesbezüglich mit 1,2 mm Drähten ebenso gute Resultate erzielt. 6. Geringe Nacharbeit Durch nahezu spritzerfreies Schweißen im Sprühlichtbogen! Durch die geringe Nahtoxidation der schlackegeschützten, nahezu blanken Nahtoberflächen werden von den Anwendern bis zu 30% Beizkosteneinsparungen erzielt.

11 Fülldraht Massivdraht 7. Preisgünstigere Schutzgase Fülldraht: Massivdraht: Ar % CO2 Ar + 2 % CO2 Die Kostenvorteile ergeben sich durch den geringeren Gaspreis sowie des geringeren Gasverbrauches aus der kürzeren Schweißzeit. Betriebe mit zentraler Gasversorgung haben durch Einsatz des Standardgases meist zusätzliche Kostenvorteile.

12 2. Höhere Produktivität im Vergleich zur konventionellen MAG-Schweißung Hohe Durchschnittsstromstärken möglich! z.b A. Selbst bei 280 A keine starke Nahtoxidation! Massivdraht zeigt dagegen starke Oxidbildung und entsprechend ungünstiges Fließverhalten. FD arbeitet immer rascher als Massivdraht! Begründung: Die höhere Stromdichte! Waagrecht/horizontale Schweißpositionen: Bis 50% Mehrleistung insbesondere bei Stromstärken über 250A im Vergleich mit 1,2mm Massivdraht! (siehe Tabelle) Bei geringeren Stromstärken bzw. im Vergleich mit Massivdraht 1,0 mm sind etwa % höhere Schweißgeschwindigkeiten möglich.

13 a-maß 3 mm 5 mm Böhler EAS 4M-FD 1,2 mm 235 A, 32 V, 12,5 m/min 85 cm/min +21 % 50 cm/min +25 % Massivdraht 1,0 mm 235 A, 31 V, 14 m/min 70 cm/min 40 cm/min Massivdraht 1,2 mm 235 A, 29,5 V, 9 m/min 60 cm/min 32 cm/min Böhler EAS 4M-FD 1,2 mm 275 A, 36 V, 16 m/min 54 cm/min +50 % Massivdraht 1,2 mm 275 A, 31 V, 11m/min 36 cm/min Freie Drahtlänge bei Fülldraht : mm bei Massivdraht : mm Blechdicken: 5 mm bei a 3 10 mm bei a 5 Schutzgase: Ar + 18 % CO2 bzw. Ar + 2 % CO2

14 3. Wurzelschweißungen mit keramischer Badsicherung Die Anwendung hoher Stromstärken von z.b. 160 Ampere führt zu besonders hoher Produktivität

15 4. Geringerer Schleifaufwand! Durch stets gute Benetzung und konkave Nahtausbildung mit FD! Insbesondere vorteilhaft: bei Wurzelschweißungen bei geringem Nahtöffnungswinkel bei Mehrlagenschweißungen z.b. von Duplex Stählen mit erhöhter Neigung zur intensiven Nahtoxidation bei Einsatz von nicht schlackegeschützten Schweißzusätzen. im Bereich A. Hier ist z.b. die Impulsschweißung mit Massivdraht bezüglich Benetzung und gewölbter Nahtausbildung besonders problematisch. beim Überschweißen von Heftstellen. FD ermöglicht auch ohne schleifen flache bzw. nicht überhöhte Raupen.

16 8. Sonstige Kostenvorteile des Anwenders Die Investition teurer Impulsgeräte ist nicht notwendig! Für das Verschweißen von Fülldrähten genügen konventionelle MAG-Geräte. Die gute Prozesssicherheit und hohe Nahtgüte führt zu reduzierten Reparaturquoten bezüglich Bindefehlern und Poren! Die Schweißer arbeiten gerne mit Fülldraht, zumal auch der Lärmpegel des Sprühlichtbogens im Vergleich zur Impulslichtbogentechnik deutlich geringer ist und weniger ermüdet.

17 Welche Vorteile bietet der positionsverschweißbare Fülldraht im Vergleich zum Massivdraht? kann mit höheren Stromstärken verschweißt werden erlaubt höhere Schweißgeschwindigkeit weniger Verzug bei höheren Schweißgeschwindigkeiten einfacheres Handling billigeres Gas Argon + 18 % CO2 nahezu spritzerfreies Schweißen besseres Ausfließen, flachere Nähte reine Nahtoberfläche - keine Oxide kaum Nacharbeit (Beizen, Schleifen) keine teuren Schweißanlagen erforderlich

18 Viskositätsverhalten kurze/lange Schlacken EAS 4 PW-FD EAS 4 M-FD Viskosität [mpa.s] Schlacke für Position: kurz 1000 Schlacke für waagrecht: lang 100 Vibrationsviskosimeter TU-Freiberg Temperatur [ C]

19 Zwangslagenschweißung von hochlegierten Stählen Eigenschaften der PW-Fülldrähte Einwandfreie IK-Beständigkeit bis 350 C bzw. 400 C. Ausbringung %. Schutzgas Argon % CO2 oder 100 % CO l / Minute Anwendbare Wanddicken bis 30 mm, darüberhinaus Einzelnachweis erforderlich. Duplexrohre mit CN 22/9 PW-FD bis 70 mm erfolgreich in Anwendung. In alle Positionen verschweißbar Vorsicht bei Fallnähten - Schlackeneinschlußgefahr! Eine Parametereinstellung für alle Positionen

20 MSG FD 85 cm MSG Massiv 70 cm E 28 cm Zwangslagen: Fülldraht ermöglicht eine Halbierung der Schweißzeit! Grund ist die Stützwirkung des Schweißbades durch die rasch erstarrende Schlacke. 180/190A bei doppelter Schweißgeschwindigkeit! Im Vergleich zu Maximalstromstärken von 100/120A mittels Massivdraht und Impulsschweißung.

21 Zwangslagenschweißung von Kehlnähten - Vergleich zwischen Massiv- und Fülldraht Fülldraht Ø 1,2 mm 8,2 m/min, 25 V 155 A Sprühlichtbogen Nahtbild = flach Massivdraht Ø 1,0 mm 6,4 m/min, 25 V 115 A Impulslichtbogen Nahtbild = gewölbt Pos.: senkrecht steigend Fülldraht Ø 1,2 mm 8,2 m/min, 25 V 155 A Sprühlichtbogen Nahtbild = flach Stützwirkung der Schlacke Massivdraht Ø 1,0 mm 5 m/min, 25 V 100 A Impulslichtbogen Nahtbild = flach 55 Ampere mehr Strom!

22 V-Naht senkrecht steigend 1. Fülllage

23 KOSTENVERGLEICH Kehlnaht senkrecht steigend Kostenbasis MIG/MAG Schweißung pro Stunde: ATS 700,- Einschaltdauer ED 28 % Preis für Massivdraht Ø 1,0 mm: ATS 96,-/kg Preis für Fülldraht Ø 1,2 mm: ATS 160,-/kg Gaspreis Argon + 18 % CO2: ATS 46,-/m³ Gaspreis Argon + 2 % CO2: ATS 69,-/m³

24 Schweißparameter PW-Fülldraht Sprühlichtbogen Ø 1,2 mm 160 A 26 V 8,0 m/min Massivdraht Impulsschweißen Ø 1,0 mm 125 A 23 V 6,5 m/min

25 Hochlegierte Böhler Fülldrahtelektroden Ø 0,9 mm Eigenschaften der PW-Fülldrähte Rutile-Schlackencharakteristik, mittelrasch erstarrend (P-Typ gemäß EN) Eignung für alle Schweißpositionen Für Wanddicken ab 1,5 mm (Kehlnähte, horizontal) ab 5,0 mm (senkrecht steigend) Großes Parameterfenster für spritzerfreies Schweißen im Sprühlichtbogen (9 m/min, V, 110 A bis 160 A 16 m/min, V)

26 Hochlegierte Böhler Fülldrahtelektroden Ø 0,9 mm Eigenschaften der PW-Fülldrähte Hohe Schweißgeschwindigkeiten... kleine Nahtquerschnitte!... wenig Verzug! Flache gut benetzte Nahtausbildung Sehr schwierig mit Massivdraht Ø 0,8 mm, auch die Bindefehlergefahr ist höher. Gütewerte, Korrosionsbeständigkeit wie bei Ø 1,2 und 1,6 mm Verschiedene Schweißverbindungen an 2 mm dicken Blechen. Stumpfnaht Kehlnaht Überlappungsstoß Eckstoß

27 Mindestblechdicken für das Schweißen mit RSH-Fülldrähten Nahtform Schweißposition Kehlnaht Kehlnaht Kehlnaht Stumpfnaht Stumpfnaht Stumpfnaht PB (horizontal) PG (fallend) PF (steigend) PA (waagrecht) PG (fallend) PF (steigend) min. Wanddicke (mm) Ø 0,9 mm Ø 1,2 mm 1,5 3,0 1,5 3,0 5,0 5,0* 1,5 3,0 2,0 3,0 5,0 5,0* * Für positionsverschweißbare Fülldrähte Die Verwendung von Fülldrähten mit Ø 1,6 mm ist aus anwendungstechnischer und wirtschaftlicher Sicht erst ab ca. 280 A und Wanddicken von ca. 12 mm bei Kehlnähten und ca. 15 mm bei Stumpfnähten sinnvoll.

28 Vollständige Umhüllung des Tropfens mit Rutilschlacke Teilweise abgelöste Schlacke nach Abkühlung

29 Fülldrahtaufbau und Herstellprozess Querschnitt Fülldraht

30 Qualitätssicherung Einsatz hochlegierter, austenitischer Präszisionsbänder mit exakter Analysenvorgabe für Haupt- und Spurenelemente Anlieferung in Coils Verschweißung mittels Plasma

31 Qualitätssicherung Verwendung agglomerierter Füllpulver (keine Einzelkomponenten), sowie deren gleichmäßige, kontrollierte Befüllung mit speziellem Überwachungssystem Agglomeriertes Füllpulver für Fülldraht E 308LT-1 Fertigung gemäß den Kriterien nach ISO/DIN 9001 Kontrollprüfungen jedes Fertigungsloses auf Förderbarkeit, Schweißeigenschaften, Analyse

32 Einfluss der Schutzgase auf den C-Zubrand niedriggekohlter CrNi-Drahtelektroden Kohlenstoff - Zu- und Abbrand bei unterschiedlichen Schutzgasen niedriggekohlter Drahtelektroden BÖHLER EAS 2-IG (Si)

33 Lagerrichtlinie für hochlegierte Fülldrahtelektroden Lagerung soll in Lagerräumen erfolgen, in denen kontrollierbare Bedingungen hinsichtlich Temperatur und Feuchtigkeit herrschen. - anzustreben max. 60 % rel. Luftfeuchtigkeit und mind. 15 C um Taupunktunterschreitung zu vermeiden sollen Drähte nicht unter 10 C gelagert werden. - Gefahr von Kondenswasserbildung auf der Drahtoberfläche nach dem Öffnen der Verpackung. es sollte nur mit akklimatisierten Drähten geschweißt werden. Fülldrähte sind so zu lagern, daß Beschädigungen der Vakuum-verpackung vermieden wird.

34 Rücktrocknung, falls erforderlich Bei Entnahme aus der Originalverpackung können Fülldrähte ohne Rücktrocknung verschweißt werden. Drähte sollten nach Möglichkeit innerhalb von 2 Tagen verarbeitet werden. besteht die Möglichkeit nicht, soll der restliche Draht wieder in die Originalverpackung zurückgegeben werden wurden Poren festgestellt, kann der Draht bei 150 C / 24h rückge-trocknet werden.

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38 Bauteilschweißung mit Fülldrahtelektrode; schöne, glatte, kerbfreie Nähte mit guter Benetzung

39 Anwendung BEZEICHNUNG, ANWENDUNG RÜHRWERKSBEHÄLTER (BEHEIZBAR) /CHEMIE-LINZ GRUNDWERKSTOFF(E) WANDDICKE(N) MEDIUM MANTEL UND BÖDEN AUSSENHALBSCHLANGEN SCHWEISSZUSÄTZE BÖHLER FOX SAS 4-A BÖHLER SAS 4-IG BÖHLER EAS 4 M-IG BÖHLER EAS 4 M-FD KUNDE/LAND APPARATEBAU KAPFENBERG AUSTRIA

40 Anwendung BEZEICHNUNG, ANWENDUNG Vorfertigung des Rohrsystems für Löschwasser einer Offshore Plattform GRUNDWERKSTOFF(E) WANDDICKE(N) UNS S 31803/ mm SCHWEISSZUSÄTZE MEDIUM Meerwasser KUNDE/LAND Wurzel: Frank Mohn Flat y A.S. Böhler CN 22/9 N-IG, Ø 2,0 mm Norway 2. Lage: Böhler CN 22/9 N-IG, Ø 2,0 mm Füllagen: Böhler CN 22/9 N-FD, Ø 1,2 mm Position 2G/PC

41 Anwendung BEZEICHNUNG, ANWENDUNG LAGERTANK (BEHEIZBAR) / BASF-LUDWIGSHAFEN GRUNDWERKSTOFF(E) WANDDICKE(N) MEDIUM MANTEL t = 5 mm BÖDEN UND ROHRE Ø 4000 x mm SCHWEISSZUSÄTZE BÖHLER EAS 2-IG BÖHLER EAS 2-FD KUNDE/LAND APPARATEBAU, KAPFENBERG ÖSTERREICH

42 Schweißplattierung Fülldraht CN 23/12 Mo-FD, Ø 1,2 mm Fülldraht EAS 4 M-FD, Ø 1,2 mm Schweißfolge 1. Lage 2. & 3. Lage Grundwerkstoff: 13 CrMo 44 Planschliff 1. Lage 2. Lage 3. Lage Ferritgehalt nach Förster Meßpunkt 1 Meßpunkt 2 Meßpunkt Meßpunkt

43 Anwendung BEZEICHNUNG, ANWENDUNG KOMPONENTE EINER ZELLSTOFFAUFBEREITUNGSANLAGE GRUNDWERKSTOFF(E) WANDDICKE(N) > 10 mm / AISI 304 L MEDIUM SCHWEISSZUSÄTZE KUNDE/LAND BÖHLER EAS 2-FD APPARATEBAU SCHWEISSTECHNIK KAPFENBERG, ÖSTERREICH

44 Anwendung BEZEICHNUNG, ANWENDUNG Fabrication of dished ends GRUNDWERKSTOFF(E) WANDDICKE(N) MEDIUM Ø 4800 mm x 38 mm SCHWEISSZUSÄTZE KUNDE/LAND Böhler EAS 4 PW-FD ANTONIUS VESSEL HEADS NL Ø 1,2 mm

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46 Dünnblechschweißung mit Roboter Y-Naht Blech: , Wanddicke 0,8 mm Zusatz T 19 9 L MM 1 nach EN Ø 1,2 mm MAG-Puls, Position PA Schutzgas: Argon + 2,5 % CO2 Schweißgeschwindigk. > 1 m/min

47 FRANCIS-Laufrad/HYATT POWER PLANT/USA Gewicht: Gwst.: 33 Tonnen, Ø: ~ 4000 mm ASTM A 743 Gr CF 3 MN (Ring) A 240 Gr 316 LN (Schaufeln) Zusatz: Böhler EAS 4M-FD Ø 1,2 mm Wanddicke: max. 100 mm Hersteller: MCE VOEST Linz/Austria

48 Anwendung BEZEICHNUNG, ANWENDUNG Support for the double screen press Stuhlung für Doppelsiebpresse GRUNDWERKSTOFF(E) WANDDICKE(N) MEDIUM AISI 316 Ti /fine grained steel pulp & paper /Feinkornbaustahl Papierindustrie SCHWEISSZUSÄTZE BÖHLER CN 23/12 Mo-FD (E 309 LMoT0-4) KUNDE/LAND Andritz AG Austria

49 Anwendung BEZEICHNUNG, ANWENDUNG Filter trough / Filtertrog GRUNDWERKSTOFF(E) WANDDICKE(N) AISI 316 Ti / MEDIUM Papierindustrie SCHWEISSZUSÄTZE KUNDE/LAND Andritz AG BÖHLER EAS 4M-FD (E 316 LT0-4) Austria BÖHLER CN 23/12 Mo-FD (E 309 L MoT0-4)

50 Produktpalette für hochlegierte Böhler Fülldrahtelektroden Für waagrechte/horizontale Schweißpositionen Bezeichnung EN AWS A 5.22 Abmessungen in mm Böhler EAS 2-FD EN T 19 9 LRM (C) 3 AWS E 308 LT 0-4 (1) Böhler SAS 2-FD EN T 19 9 Nb RM (C) 3 AWS E 347 T 0-4 (1) Böhler EAS 4M-FD EN T LRM (C) 3 AWS E 316 LT 0-4 (1) Böhler E 317 L-FD EN TZ LRM (C) 3 AWS E 317 LT 0-4 (1) - 1,2 - Böhler CN 22/9 N-FD EN T N LRM (C) 3 AWS E 2209 T 0-4 (1) - 1,2 - Böhler CN 23/12-FD EN T LRM (C) 3 AWS E 309 LMoT 0-4 (1) 0,9* 1,2 1,6 Böhler CN 23/12 Mo-FD EN T LRM (C) 3 AWS E 2209 T 0-4 (1) Böhler A7-FD EN T 18 8 Mn RM (C) 3 AWS E 307 T 0-4 (1) Böhler E 308 H-FD EN T Z 19 9 H R M (C) 3 AWS E 308 H-T 0-4 (1) Böhler SAS 4-FD EN T Nb RM (C) 3-0,9* 1,2 1,6-1,2-0,9* 1,2 1,6 0,9* 1,2 1,6-1, ,2 Für die Zwangslagenschweißung Bezeichnung Böhler EAS 2 PW-FD Böhler SAS 2 PW-FD Böhler EAS 4 PW-FD Böhler CN 22/9 PW-FD Böhler CN 23/12 PW-FD Böhler CN 23/12 Mo PW-FD Böhler E 308 H PW-FD Böhler SAS 4 PW-FD EN AWS A 5.22 EN T 19 9 LPM (C) 3 AWS E 308 LT 1-4 (1) EN T 19 9 Nb PM (C) 1 AWS E 347 T 1-4 (1) EN T LPM (C) 3 AWS E 316 LT 1-4 (1) EN T N LPM (C) 1 AWS E 2209 T 1-4 (1) EN T LPM (C) 1 AWS E 309 LT 1-4 (1) EN T LPM (C) 1 AWS E 309 LMoT 1-4 (1) -EN T Z 19 9 PM (C) 1 AWS E 308 HT 1-4 (1) EN T Nb PM (C) 1 - Abmessung in mm 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2