Fachkunde für Schweißer Band 2 Zusatzausbildung im Schweißen des Stahls Hans Endter unter Mitarbeit von B. Heinze, Dr. V. Horn, H. Jahre, H. Maaß, G. Mangelsdorf, G. Thieme, F. Timmermann, R. Weiß und F. Wulff ü VEB VERLAG TECHNIK BERLIN
INHALTSVERZEICHNIS 11. Zulassung der Schweißbetriebe 15 11.1. Erfolgreiches Schweifjen ist Gemeinschaftsarbeit 15 11.2. Zulassung der Betriebe für abnahmepflichtige Schweißarbeiten... 16 11.3. Funktionsplan für Schweißverantwortliche 17 11.4. Zusammenfassung 18 12. Werkstoffe II 19 12.1. Einteilung und Bezeichnung von Eisen und Stahl 19 12.1.1. Systematik der Stahlbezeichnung 19 12.1.1.1. Kurzzeichen der Stahlbezeichnung 20 12.1.1.2. Erläuterungen der zusätzlichen Kennbuchstaben und -zahlen 22 12.1.2. Systematik der Bezeichnung für Eisen 25 12.1.3. Zusammenfassung 27 12.2. Eisen-Kohlenstoff-Gleichgewichtszustandsschaubild (FeC-Diagramm) 27 12.2.1. Thermische Analyse 29 12.2.2. Gefügebestandteile 30 12.2.2.1. Reine Elemente - Ferrit und Austenit 31 12.2.2.2. Mischkristalle - Ferrit und Austenit 31 12.2.2.3. Chemische Verbindungen - Zementit 33 12.2.2.4. Eutektika - Ledeburit 36 12.2.2.5. Eutektoide - Perlit 37 12.2.3. FeC-Diagramm 37 12.2.4. Zusammenfassung 43 12.3. Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubilder (ZTU-Schaubilder) 43 12.3.1. 7~>-a-Umwandlung bei sinkender Umwandlungstemperatur 44 12.3.2. ZTU-Schaubilder für isothermische Umwandlung 46 12.3.3. ZTU-Schaubilder für kontinuierliche Abkühlung 50 12.3.4. Zusammenfassung 53 12.4. Schweigeignung und Schweigsicherheit der unlegierten und niedriglegierten Baustähle 54 12.4.1. Verschärfte Betriebsbedingungen für Schweißkonstruktionen 55 12.4.1.1. Mehrachsige Spannungszustände 55 12.4.1.2. Niedrige Beanspruchungstemperaturen 56 12.4.1.3. Stoßartige Beanspruchungen 57 12.4.2. Begriff der Schweißbarkeit 57 12.4.2.1. Einflußfaktoren der Schweißeignung 57 12.4.2.2. Einflußfaktoren der Schweißsicherheit 67 12.4.3. Zusammenfassung 69
Inhaltsverzeichnis Werkstoffauswahl allgemeiner Baustähle für Schweißkonstruktionen 69 12.5.1. Bestimmung der Gefahrenziffer 70 12.5.2. Temperatureinfluß 73 12.5.3. Einfluß der Blechdicke : 73 12.5.4. Beispiel für die Stahlauswahl 73 12.5.5. Kaltverformung 74 12.5.6. Zusammenfassung 75 Hochfeste Baustähle 75 12.6.1. Metallurgische Wege zur Steigerung der Festigkeit 76 12.6.2. Metallurgische Wege zur Erhöhung des Rostwiderstands.. 78 12.6.3. Hochfeste Baustähle nach TGL 101-014 79 12.6.4. Korrosionsträge Stähle KTS 30/45 und ДТЭ 52 80 Betonstähle 80 12.7.1. Zum Schweißen geeignete Betonstähle 81 12.7.2. Zum Schweißen nicht vorgesehene Betonstähle 82 12.7.3. Zusammenfassung 83 Unlegierter Stahlguß 83 12.8.1. Erschmelzung und Vergießung 83 12.8.2. Gefügezustand 83 12.8.3. Standardisierung 84 12.8.4. Zusammenfassung 85 Warmfeste Stähle 86 12.9.1. Festigkeitseigenschaften bei höheren Betriebstemperaturen 86 12.9.2. Gefügezustand und Zeitdehnverhalten 89 12.9.3. Interkristalline Spannungsrißkorrosion 90 12.9.4. Druckwasserstoffbeständigkeit 92 12.9.5. Standardisierung 94 12.9.5.1. Kesselstähle 94 12.9.5.2. Warmfeste Röhrenstähle 98 12.9.5.3. Druckwasserstoffbeständige Stähle: 98 12.9.5.4. Warmfester Stahlguß 102 12.9.6. Zusammenfassung 102 Chemisch beständige Stähle.'.. 102 12.10.1. Rost- und säurebeständige Stähle 103 12.10.1.1. Einteilung nach Gefügestruktur 103 12.10.1.2. Einteilung nach Beständigkeit gegen Kornzerfall 107 12.10.2. Hitze- und zunderbeständige Stähle 111 12.10.3. Standardisierung 111 12.10.4. Eigenschaften des Cr-Ni-legierten Schweißguts 116 12.10.5. Zusammenfassung 119 Schweißelektroden II 120 Standards für Schweißelektroden 120 Kurzbezeichnungen 120 13.2.1. Elektroden für unlegierte Baustähle und niedriglegierte hochfeste Stähle 121
Inhaltsverzeichnis 9 13.2.2. Elektroden für niedriglegierte warmfeste und druckwasserstoffbeständige Stähle 121 13.2.3. Elektroden für hochlegierte warmfeste, korrosions- und hitzebeständige Stähle 122 13.2.4. Elektroden für das Auftragsschweifjen 123 13.3. Zusammenfassung 125 14. Schweifjnahtprüfung 126 14.1. Zerstörungsfreie Schweifjnahtprüfung '... 126 14.1.1. - Prüfung der Nahtoberflächen 126 14.1.1.1. Sichtprüfung 126 14.1.1.2. Anätzen der Nahtoberfläche 127 14.1.1.3. Farbdiffusionsverfahren mit ZIS~Prüfrot 127 14.1.2. Prüfung nach dem Magnetpulververfahren 128 14.1.2.1. Wirkungsweise des Verfahrens 128 14.1.2.2. Erzeugung des Magnetfelds 129 14.1.2.3. Fehleranzeige 130 14.1.2.4. Magnetprüfgeräte 130 14.1.2.5. Anwendung der Magnetpulverprüfung bei Schweifjungen.. 131 14.1.3. Prüfung mit Röntgenstrahlen 131 14.1.3.1. Prüfmethoden 131 14.1.3.2. Erzeugung der Röntgenstrahlen 132 14.1.3.3. Eigenschaften und Wirkungen der Röntgenstrahlen 132 14.1.3.4. Grundlagen der Röntgentechnik 134 14.1.3.5. Röntgenanlagen 134 14.1.3.6. Röntgenröhren 136 14.1.3.7. Röntgenfilme und Verstärkerfolien 139 14.1.3.8. Prüftechnologie 139 14.1.3.9. Strahlenschutz 142 14.1.3.10. Beurteilung der Röntgenfilme und Auswertung der Prüfergebnisse 143 14.1.4. Prüfung mit Gammastrahlen 145 14.1.4.1. Radioaktive Isotope 145 14.1.4.2. Isotopenprüfeinrichtungen 146 14.1.4.3. Prüftechnologie 146 14.1.4.4. Strahlenschutz 147 14.1.4.5. Vergleich zwischen Gammadefektoskopie und Röntgenprüfung 147 14.1.5. Prüfung mit Ultraschall 147 14.1.5.1. Prüfverfahren 148 14.1.5.2. Ultraschallprüfgeräte 148 14.1.5.3. Prinzip der Ultraschallprüfung von Schweißverbindungen 150 14.1.5.4. Prüftechnologie 151 14.1.6. Mechanisierte und automatische Schweifjnahtprüfung... 152 14.1.6.1. Magnetografische Prüfung 152 14.1.6.2. Durchleuchtung mit dem elektronischen Röntgenbildverstärker 153 14.1.6.3. Automatische Ultraschallprüfung 154 14.1.7. Zusammenfassung 155
10 Inhaltsverzeichnis 14.2. Metallografische Prüfung 157 14.2.1. Aussagemöglichkeiten über Schweißverbindungen 157 14.2.2. Herstellung metallografischer Schliffe 158 14.2.2.1. Probenahme 158 14.2.2.2. Schleifen und Polieren 158 14.2.2.3. Ätzen 160 14.2.3. Mikroskopieren 160 14.2.4. Auswertung der Makroschliffe 161 14.2.5. Auswertung der Mikroschliffe 162 14.2.6. Zusammenfassung 165 15. Plasmaschneiden 166 15.1. Arbeitsweise 166 15.2. Schneidgase 167 15.2.1. Auswahl der Schneidgase 167 15.2.2. Dissoziation 16'8 15.2.3. Ionisation 168 15.3. Zündvorgang 169 15.4. Schneidvorgang 169 15.5. Stromquellen, Geräte und Schneidbrenner 171 15.5.1. Stromquellen 171 15.5.2. Geräte 172 15.5.2.1. Grundgerät 172 15.5.2.2. Zusatzgerät 173 15.5.2.3. Meßgerät 174 15.5.2.4. Brennerträger 174 15.5.2.5. Einzweckgeräte 174 15.5.3. Schneidbrenner mit Wolframelektroden 176 15.5.4. Schneidbrenner für das Druckluftschneiden 178 15.6. Arbeitstechnik 179 15.7. Arbeits- und Brandschutz 182 15.7.1. Gefahren durch den elektrischen Strom 182 15.7.2. UV-Strahlung 183 15.7.3. Lärm 183 15.7.4. Gase und Rauche 183 15.8. Zusammenfassung 184 16. Schweißstromquellen II 185 16.1. Kenndaten 185 16.2. Zusammenfassung 191 17. Schweißanlagen 192 17.1. Einrichtungen der Schweißanlagen 192 17.1.1. Schweißteilträger 193
Inhaltsverzeichnis 11 17.1.1.1. Spannbänke 193 17.1.1.2. Wendevorrichtungen 194 17.1.1.3. Rollenböcke 195 17.1.1.4. Positioner und Manipulatoren 196 17.1.2. Geräteträger 197 17.1.2.1. Brennerhalterungen 197 17.1.2.2. Schweißportale 197 17.1.2.3. Innenschweißausleger 197 17.1.2.4. Schweißmaste 198 17.1.3. Schweißgerätebaukasten 198 17.2. Zusammenwirken der Einrichtungen 199 17.2.1. Schweißvorrichtungen 200 17.2.2. Schweißhalbautomaten 200 17.2.3. Schweißautomaten 201 17.3. Beispiele für Schweißanlagen 202 17.3.1. Programmgesteuerte Duo-Rundteilschweißanlage 202 17.3.2. Automatische Buckelschweißanlage 202 17.4. Zusammenfassung 202 18. Schweißtechnologie 204 18.1. Schweißen im Stahlbetonbau 204 18.1.1. Schweißerprüfungen 204 18.1.2. Einsatz der Schweißverfahren 205 18.1.2.1. E-Schweißen 205 18.1.2.2. SG(C0 2 )-Schweißen 205 18.1.2.3. AT-Schweißen 205 18.1.2.4. Abbrennschweißen 206 18.1.2.5. Gaspreßschweißen 206 18.1.2.6. Widerstandspunktschweißen 206 18.1.3. Zusatzwerkstoffe 206 18.1.4. Schweißnahtvorbereitung 207 18.1. 5. Schweißeignung der Betonstähle 212 18.1.6. Anordnung der Betonstähle 214 18.1.7. Heften 214 18.1.8. Schweißfolge 214 18.1.9. Schweißen 216 18.1.9.1. E-Schweißen 216 18.1.9.2. SGCCOJ-Schweißen 217 18.1.9.3. AT-Schweißen 218 18.1.9.4. Abbrennschweißen.; 218 18.1.9.5. Gaspreßschweißen 218 18.1.9.6. Widerstandspunktschweißen 218 18.1.10. Prüfen der Schweißverbindungen 219 18.1.11. Arbeits- und Brandschutz 220 18.1.12. Zusammenfassung 220 18.2. Schweißen in der Dampf- und Drucktechnik 221 18.2.1. Berechnungsgrundlagen 222 18.2.1.1. Spannungszustand am zylindrischen Rohr 223
Inhaltsverzeichnis 18.2.1.2. Berechnung der Rohrabmessungen 227 18.2.1.3. Zusammenfassung 230 18.2.2. Konstruktionsgrundlagen 230 18.2.2.1. Statische und dynamische Beanspruchung 231 18.2.2.2. Formstabile Gestaltung 232 18.2.2.3. Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit 234 18.2.2.4. Zusammenfassung 236 18.2.3. Vorschriften X 236 18.2.3.1. Übersicht... 236 18.2.3.2. Ausführungsklassen der Schweißverbindungen 238 18.2.3.3. Schweißtechnis.che Zeichnungsangaben 246 18.2.3.4. Arbeits- und Brandschutz 251 18.2.3.5. Zusammenfassung 253 18.2.4. Herstellung von Hohlkörpern 253 18.2.4.1. Kesseltrommeln 253 18.2.4.2. Druckgefäße 256 18.2.4.3. Lagerbehälter 259 18.2.4.4. Rohre 266 18.2.4.5. Zusammenfassung 271 18.2.5. Bauteilelemente 271 18.2.5.1. Böden 271 18.2.5.2. Kesseltrommelstutzen 274 18.2.5.3. Sammlerstutzen 277 18.2.5.4. Druckgefäfje- und Apparatestutzen 281 18.2.5.5. Rohrleitungsstutzen 286 18.2.5.6. Gabelrohre 290 18.2.5.7. Ebene Rohrböden 295 18.2.5.8. Flansche 301 18.2.5.9. Tragelemente 303 18.2.5.10. Zusammenfassung 307 Schweißen der chemisch beständigen Stähle 308 18.3.1. Schweißerprüfungen 309 18.3.2. Werkstätten 310 18.3.3. Schweißverfahren 310 18.3.3.1. G-Schweißen 310 18.3.3.2. E-Schweißen 311 18.3.3.3. SG(H 2 )-Schweißen 311 18.3.3.4. WIG-Schweißen 312 18.3.3.5. MIG-Schweißen 312 18.3.3.6. SG(CO,)-Schweißen 313 18.3.3.7. UP-Schweißen 313 18.3.3.8. ES-Schweißen 313 18.3.3.9. Widerstandspunktschweißen und -rollennahtschweißen.. 313 18.3.4. Zusatzwerkstoffe 314 18.3.4.1. Standardisierung 314 18.3.4.2. Umhüllte Elektroden 316 18.3.5. Formgebung 318 18.3.5.1. Kaltumformung ' 318 18.3.5.2. Warmumformung 318 18.3.6. Fugenvorbereitung 321
Inhaltsverzeichnis 13 18.3.6.1. Mechanische Fugenvorbereitung 323 18.3.6.2. Pulverbrennschneiden 323 18.3.6.3. Plasmaschneiden 324 18.3.6.4. Schneiden mit Metallelektroden 324 18.3.6.5. Lichtbogenfugenhobeln mit Kohleelektrode 324 18.3.7. Schweifjen 324 18.3.7.1. Allgemeine schweifjtechnologische Hinweise 325 18.3.7.2. Ferritische und halbferritische Chromstähle 329 18.3.7.3. Martensitische Chromstähle 332 18.3.7.4. Austenitische Chrom-Nickel-Stähle 335 18.3.7.5. Schweifjen plattierter Stähle 338 18.3.8. Nachbehandlung 342 18.3.8.1. Bürsten 343 18.3.8.2. Schleifen 343 18.3.8.3. Sandstrahlen 344 18.3.8.4. Beizen 344 18.3.9. Prüfung 345 18.3.10. Arbeits- und Brandschutz 346 18.3.11. Zusammenfassung 347 18.4. Schweifjen von Gufjeisen 347 18.4.1. Begriffe für Gufjeisen-Schweifjtechnologien 347 18.4.2. Schweifjerprüfungen 348 18.4.3. Schweifjwerkstätten 350 18.4.4. Werkstoff 350 18.4.4.1. Standardisierung 350 18.4.4.2. Festigkeitseigenschaften 351 18.4.4.3. Chemische Zusammensetzung 353 18.4.4.4. Schweifjeignung 353 18.4.5. Schweifjen mit artgleichem Zusatzwerkstoff 354 18.4.5.1. Schweifjverfahren 354 18.4.5.2. Zusatzwerkstoffe 355 18.4.5.3. Flufjmittel 357 18.4.5.4. Schweifjen 358 18.4.6. Schweifjen mit artfremdem Zusatzwerkstoff f 370 18.4.6.1. Schweifjverfahren 370 18.4.6.2. Zusatzwerkstoffe 370 18.4.6.3. Schweifjen 371 18.4.7. Arbeits- und Brandschutz 376 18.4.8. Zusammenfassung 376 Literaturverzeichnis 378 Sachwörterverzeichnis 379