Edelstahl ist nicht unbedingt schwer zu bearbeiten, erfordert jedoch beim Schweißen besondere Liebe zum Detail.

Edelstahl ist nicht unbedingt schwer zu bearbeiten, erfordert jedoch beim Schweißen besondere Liebe zum Detail.Im Gegensatz zu Weichstahl oder Aluminium leitet es keine Wärme ab und verliert einen Teil seiner Korrosionsbeständigkeit, wenn es zu heiß wird.Best Practices tragen dazu bei, die Korrosionsbeständigkeit aufrechtzuerhalten.Bild: Miller Electric
Die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl macht ihn zu einer attraktiven Wahl für viele wichtige Rohrleitungsanwendungen, darunter hochreine Lebensmittel und Getränke, Pharmazeutika, Druckbehälter und Petrochemie.Dieses Material leitet jedoch keine Wärme ab wie Baustahl oder Aluminium, und unsachgemäße Schweißtechniken können die 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 Verbesserung von Schweißprozessen die Produktivität steigern, ohne dass die Qualität darunter leidet.
Beim Schweißen von Edelstahl ist die Wahl des Schweißzusatzes entscheidend für die Kontrolle des Kohlenstoffgehalts.Das zum Schweißen von Edelstahlrohren verwendete Zusatzmetall muss die Schweißleistung verbessern und die Leistungsanforderungen erfüllen.
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 kohlenstoffarmer Materialien mit Standardzusatzwerkstoffen erhöht den Kohlenstoffgehalt der Schweißnaht und erhöht somit das Korrosionsrisiko.Vermeiden Sie „H“-Füllmetalle, da diese einen höheren Kohlenstoffgehalt haben und für Anwendungen gedacht sind, die eine höhere Festigkeit bei erhöhten Temperaturen erfordern.
Beim Schweißen von Edelstahl ist es außerdem wichtig, ein Schweißzusatzwerkstoff zu wählen, der wenig Spurenelemente (auch Schrott genannt) enthält.Hierbei handelt es sich um Restelemente aus den Rohstoffen, die zur Herstellung von Zusatzwerkstoffen verwendet werden, darunter Antimon, Arsen, Phosphor und Schwefel.Sie können die Korrosionsbeständigkeit des Materials erheblich beeinträchtigen.
Da Edelstahl sehr empfindlich auf Wärmeeintrag reagiert, spielen die Vorbereitung der Verbindung und die ordnungsgemäße Montage eine Schlüsselrolle beim Wärmemanagement und zur Aufrechterhaltung 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 entsteht im betroffenen Bereich ein Hitzestau, der zu einer Überhitzung des Bauteils führt.Auch eine fehlerhafte Montage kann es schwierig machen, die Lücken zu schließen und die erforderliche Durchdringung der Schweißnaht zu erreichen.Wir haben darauf geachtet, dass die Teile dem Edelstahl so nahe wie möglich kommen.
Auch die Reinheit dieses Materials ist sehr wichtig.Selbst kleinste Mengen an Verunreinigungen oder Schmutz in der Schweißnaht können zu Mängeln führen, die die Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit des Endprodukts beeinträchtigen.Um das Grundmetall vor dem Schweißen zu reinigen, verwenden Sie eine Spezialbürste für Edelstahl, die nicht für Kohlenstoffstahl oder Aluminium verwendet wurde.
Bei rostfreien Stählen ist die Sensibilisierung die Hauptursache für den Verlust der Korrosionsbeständigkeit.Dies geschieht, wenn die Schweißtemperatur und die Abkühlgeschwindigkeit zu stark schwanken, was zu einer Veränderung der Mikrostruktur des Materials führt.
Diese äußere Schweißnaht an einem Edelstahlrohr wurde mit GMAW und kontrolliertem Metallspray (RMD) geschweißt. Die Wurzelschweißnaht war nicht hinterspült und ähnelte in Aussehen und Qualität dem GTAW-Rückspülschweißen.
Ein wesentlicher Bestandteil der Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl ist Chromoxid.Ist der Kohlenstoffgehalt in der Schweißnaht jedoch zu hoch, bilden sich Chromkarbide.Sie binden Chrom und verhindern die Bildung des notwendigen Chromoxids, das Edelstahl korrosionsbeständig macht.Ohne ausreichend Chromoxid 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 Schweißzusatzwerkstoff mit niedrigem Kohlenstoffgehalt auszuwählen.Manchmal ist jedoch Kohlenstoff erforderlich, um für bestimmte Anwendungen Festigkeit zu gewährleisten.Die Wärmekontrolle ist besonders wichtig, wenn Füllmetalle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt nicht geeignet sind.
Minimieren Sie die Zeit, in der die Schweißnaht und die HAZ hohen Temperaturen ausgesetzt sind, typischerweise 950 bis 1500 Grad Fahrenheit (500 bis 800 Grad Celsius).Je weniger Zeit Sie mit dem Löten in diesem Bereich verbringen, desto weniger Wärme wird erzeugt.Überprüfen und beachten Sie stets die Zwischenlagentemperatur im verwendeten Schweißverfahren.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, Zusatzmetalle mit Legierungsbestandteilen wie Titan und Niob zu verwenden, um die Bildung von Chromkarbiden zu verhindern.Da diese Komponenten auch die Festigkeit und Zähigkeit beeinflussen, können diese Zusatzmetalle nicht in allen Anwendungen eingesetzt werden.
Das Wurzellagenschweißen mittels Wolfram-Gasschweißen (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.Bei Edelstahlrohren und -rohren werden jedoch immer häufiger Drahtschweißverfahren eingesetzt.In diesen Fällen ist es wichtig zu verstehen, wie sich unterschiedliche Schutzgase auf die Korrosionsbeständigkeit des Materials auswirken.
Beim Gaslichtbogenschweißen (GMAW) von Edelstahl werden traditionell Argon und Kohlendioxid, eine Mischung aus Argon und Sauerstoff oder eine Dreigasmischung (Helium, Argon und Kohlendioxid) verwendet.Typischerweise bestehen diese Mischungen hauptsächlich aus Argon oder Helium mit weniger als 5 % Kohlendioxid, da Kohlendioxid Kohlenstoff in das Schmelzbad einbringen und das Risiko einer Sensibilisierung erhöhen kann.Reines Argon wird für MSG-Edelstahl nicht empfohlen.
Fülldraht für Edelstahl ist für die Verwendung mit einer herkömmlichen Mischung aus 75 % Argon und 25 % Kohlendioxid konzipiert.Flussmittel enthalten Inhaltsstoffe, die eine Verunreinigung der Schweißnaht durch Kohlenstoff aus dem Schutzgas verhindern sollen.
Mit der Weiterentwicklung der GMAW-Verfahren wurde das Schweißen von Rohren und Edelstahlrohren einfacher.Während einige Anwendungen immer noch das GTAW-Verfahren erfordern, kann eine fortschrittliche Drahtverarbeitung in vielen Edelstahlanwendungen eine ähnliche Qualität und höhere Produktivität liefern.
Mit GMAW RMD hergestellte ID-Schweißnähte aus rostfreiem Stahl ähneln in Qualität und Aussehen den entsprechenden AD-Schweißnähten.
Wurzellagen mit einem modifizierten Kurzschluss-GMAW-Verfahren wie Millers Controlled Metal Deposition (RMD) verhindern die Rückspülung bei einigen Anwendungen aus austenitischem Edelstahl.Auf die RMD-Wurzellage kann ein gepulstes GMAW- oder Fülldraht-Lichtbogenschweißen folgen, um die Lage zu füllen und zu schließen. Dies ist eine Option, die im Vergleich zum GTAW mit Rückspülung Zeit und Geld spart, insbesondere bei größeren Rohren.
RMD nutzt eine präzise kontrollierte Kurzschluss-Metallübertragung, um einen ruhigen, stabilen Lichtbogen und ein Schweißbad zu erzeugen.Dadurch wird das Risiko kalter Überlappungen oder Nichtverschmelzungen verringert, Spritzer werden reduziert und die Qualität der Rohrwurzeln verbessert.Die präzise kontrollierte Metallübertragung sorgt außerdem für eine gleichmäßige Tropfenablagerung und eine einfachere Kontrolle des Schweißbades, wodurch die Wärmezufuhr und die Schweißgeschwindigkeit gesteuert werden.
Nicht-traditionelle Prozesse können die Schweißproduktivität verbessern.Bei Verwendung von RMD kann die Schweißgeschwindigkeit zwischen 6 und 12 ipm variiert werden.Da dieser Prozess die Leistung ohne zusätzliche Erwärmung des Teils verbessert, trägt er dazu bei, die Leistung und Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl aufrechtzuerhalten.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 Strahlen.Da der Prozess geschlossen ist, sind Lichtbogendrift und Schwankungen im Abstand von der Spitze zum Arbeitsplatz nahezu ausgeschlossen.Dies vereinfacht die Kontrolle des Schweißbades sowohl beim Schweißen vor Ort als auch beim Schweißen außerhalb des Arbeitsplatzes.Schließlich ermöglicht die Kombination von gepulstem GMAW für Füll- und Schließlagen mit RMD für die Wurzellage die Durchführung von Schweißvorgängen mit einem Draht und einem Gas, wodurch die Prozesswechselzeiten verkürzt werden.
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