Dienstag den Barleben. Themen: Schweißen von hochlegierten Stählen

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1 Fachveranstaltung Fachveranstaltung Schweißtechnik Dienstag den Barleben Themen: Flammrichten an Stahl und Aluminiumkonstruktionen Schweißen von hochlegierten Stählen MSS Magdeburger Schweißtechnik GmbH An der Sülze 6, Barleben Tel Fax

2 Fachveranstaltung Flammrichten an Stahl und Aluminiumkonstruktionen Dipl.Ing. Jürgen Pohl Westfalen AG MSS Magdeburger Schweißtechnik GmbH An der Sülze 6, Barleben Tel Fax

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21 Fachveranstaltung Schweißen von hochlegierten Stählen Dipl.Ing.Ulf Jenter Westfalen AG MSS Magdeburger Schweißtechnik GmbH An der Sülze 6, Barleben Tel Fax

22 Schaeffler - Diagramm Nickel-Äquivalent = % Ni + 30 x % C + 0,5 x % Mn F + M M A Martensitische Chromstähle Hochwarmfeste austenitische Stähle M + F Chrom-Äquivalent = % Cr + % Mo + 1,5 x % Si + 0,5 x % Nb 0 % F 5 % F 10 % F Chemisch beständige austenitische Stähle Duplex - Stähle 20 % F 40 % F 80 % F 100 % F ferritische Chromstähle F

23 Gebräuchliche CrNi-Stähle Nummer Zusammensetzung X 5 Cr Ni X 6 Cr Ni Ti X 2 Cr Ni X 2 Cr Ni Mo X 6 Cr Ni Mo Ti X 2 Cr Ni Mo N X 1 Ni Cr Mo Cu

24 Unterschiedliche Korrosionsarten Interkristalline Korrosion Chromverarmung an den Korngrenzen durch Chromcarbid-Bildung Lochfraßkorrosion lokaler Durchbruch der Passivschicht durch Halogenidionen Spaltkorrosion fehlende Passivierung in Spalten Spannungsrißkorrosion zusätzliche Zuspannungen Schwingungsrißkorrosion mechanische Wechselbeanspruchung

25 Korrosionsvorgänge unter einem Wasserstropfen

26 Verarbeitungshinweise für CrNi-Stähle Zusatzwerkstoff artgleich bzw. etwas höher legiert Zusatzwerkstoff nur mit Nb stabilisiert, Nb steigert die Empfindlichkeit gegen Heißrisse unstabilisierter ZSW besitzt ruhigeren Lichtbogen, geringere Spritzerbildung Nahtvorbereitung Fugenflanken spanend vorbereiten Stegabstand größer als beim unlegierten Stahl Sauberkeit Spannelemente, Bürsten etc. aus CrNi-Stahl schmutz-, fett-, ölfrei getrennte Fertigung

27 Einteilung der Schutzgasschweißverfahren Schutzgas-Schweißen Wolfram- Schutzgasschweißen Nichtabschmelzende Wolframelektrode Metall- Schutzgasschweißen Abschmelzende Drahtelektrode WIG Wolfram- Inertgasschweißen WPS Wolfram- Plasmaschweißen MIG Metall- Inertgasschweißen MAG Metall- Aktivtgasschweißen offener Lichtbogen eingeschnürter Lichtbogen Inertgasatmosphäre CO 2 und/oder O 2 im Schutzgas

28 Physikalische Eigenschaften der inerten Gase Ar e He e - Argon Helium Ionisations- energie [kj/mol] chemisches Verhalten inert inert

29 Schutzgase zum WIG-Schweißen Schutzgas Gemischkomponenten Argon % Argon Ar/He - Gemische 30 % Helium Rest Ar 50 % Helium Rest Ar 70 % Helium Rest Ar Ar/H 2 - Gemische 2-7,5 % H 2, Rest Ar Ar/N 2 - Gemische 2-5 % N 2, Rest Ar

30 Einbrandintensivierung durch Argon W 5 Schutzgas: Argon Schutzgas: Argon W 5 Werkstoff: Werkstückdicke: : 5 mm Schweißstrom: 120 A

31 Einfluss des Schwefelgehaltes auf die Einbrandform Quelle: praktiker, Heft 10,1997

32 Einbrandveränderung durch Chargenwechsel beim Charge 1 Charge 2 Werkstoff: Verfahren: WIG Schweißstrom: 80 A

33 Prinzip des MSG-Schweißverfahrens

34 Vorteile der Impulstechnik beim MAG-Schweißen nahezu kurzschlußfreier Werkstoffübergang Vermeidung des Mischlichtbogens geringe Spritzerbildung gezielte Wärmeeinbringung geringer Verzug

35 Schutzgase zum MAG-Schweißen hochlegierter Stähle Produkt Gemischkomponenten Gruppe nach DIN EN 439 Anwendung Argon S-Gemische 1% O 2, Rest Argon 3% O 2, Rest Argon 4% O 2, Rest Argon M13 M13 M22 hochlegierte Stähle Sagox 2K 2,5% CO 2, Rest Argon M12 hochlegierte Stähle Sagox 3K 30% He, 0,5% CO 2, Rest Argon M12 hochlegierte Stähle Mehrlagenschweißung

36 Einfluß der Schutzgase auf den Zu- und Abbrand von C % C 0,07 0,06 0,049 Drahtelektrode 0,05 0,04 0,03 ELC-Grenze 0,006 0,01 0,023 0,016 0,02 0,01 0,002 Schutzgaseinteilung nach DIN EN 439 Gruppe M22 M13 M12 M23 M21 C1 % Argon , % CO , % O

37 Oxidationszone beim Schweißen von CrNi-Stählen Durch Schweißen entstandene Oxidschicht, s 100 nm Passivschicht, s 2-4 nm Schweißnaht chromreduzierte Zone, s nm Grundwerkstoff

38 Empfohlene Wurzelschutzgase für verschiedene Werkstoffe Wurzelschutzgas Argon-Wasserstoff- Gemische Stickstoff-Wasserstoff- Gemische austenitische CrNi-Stähle Ni und Ni-Basis-Werkstoffe Werkstoffe Stähle, mit Ausnahme hochfester Feinkornbaustähle, austenitische CrNi-Stähle Argon Stickstoff austenitische CrNi-Stähle, austenitisch-ferritische Stähle (Duplex), gaseempfindliche Werkstoffe (Titan, Zirkonium, Molybdän), wasserstoffempfindliche Werkstoffe (hochfeste Feinkornbaustähle, Kupfer und Kupferlegierungen, Aluminium und Aluminiumlegierungen sowie sonstige NE-Metalle), ferritisch Cr-Stähle austenitische CrNi-Stähle, austenitisch-ferritische Stähle (Duplex)

39 Innenspannvorrichtung für Flansch-Bogen-Verbindung

40 Innenspannvorrichtung mit Formiergaszuführung

41 Dichteverhältnis der Wurzelschutzgase zu Luft Relative Dichte zu Luft ( = 1 ) 1,5 1,4 1,3 1,2 1, ,9 0,8 0,7 Ar / H 2 - Gemische N 2 / H 2 - Gemische Volumen - % H 2

42 Zündgrenzen von N 2 / H 2 -Gemischen in Luft Zündgrenze Mindestgehalt O 2 30 Formiergas 70/30 Zündbereich H 2 - Gehalt [ % ] Formiergas 80/20 Formiergas 90/10 Formiergas 92/8 0 Zündgrenze Mindestgehalt H % O 2 % Luft % N 2 /H 2

43 Formieren von Behältern N 2 /H 2 - Gemisch Schweißstelle Schweißstelle Ar/H 2 - Gemisch

44 Möglichkeiten der Beseitigung von Anlauffarben Bürsten CrNi-Stahlbürsten zum schnellen Entfernen Schleifen Zugspannungen in der Oberfläche Gefahr von Spannungsrißkorrosion Strahlen Glaskorund Druckspannungen in der Oberfläche Beizen Badbeizen (Überbeizen möglich) Beizpasten (Temperaturempfindlich, C)