Schutzgasschweißen und Formieren von hochlegierten Werkstoffen

Transcription

Schutzgasschweißen und Formieren
von hochlegierten Werkstoffen
Thomas Ammann
Linde Gas, Unterschleißheim
Inhalt
1
Definition, Einteilung und Normung der Werkstoffe
2
Eigenschaften und Wirkungen der Schutzgaskomponenten
3
Schutzgaseinfluß beim MAG - Schweißen von CrNi-Stahl
4
Schutzgaseinfluß beim WIG - Schweißen von CrNi-Stahl
5
Anlauffarben und Formieren
Ammann
ERL Fachtagung, 3.März 2004
2
Nichtrostende Stähle - Definition
Gemeinsames Merkmal:
Cr-Gehalt > ≈12% → Passivschichtbildung bei O 2-Angebot
Einteilung nach Gefügeart
• Ferritische Cr-Stähle
• Martensitische und ferritisch-martensitische Cr-Stähle
• Ferritisch-austenitische Cr-Ni-Stähle („Duplex“)
• Stabile austenitische CrNi-Stähle („Vollaustenite“)
• Metastabile austenitische CrNi-Stähle (mit Restferrit)
Ammann
3
Definition der Werkstoffnummern nach DIN EN 10027-2
Wst.-Nr.
Definition
1.40xx
ohne Mo, Nb, Ti
Ni < 2,5%
1.41xx
mit Mo, ohne Nb, Ti
Ni < 2,5%
1.43xx
ohne Mo, Nb, Ti
1.44xx
mit Mo, ohne Nb, Ti
1.45xx
mit Sonderzusätzen
1.47xx
hitzebeständig
Ni < 2,5%
1.48xx
hitzebeständig
Ni ≥ 2,5%
1.49xx
hochwarmfest
Ammann / SDS



Ni ≥ 2,5%
4
Definition der Werkstoffnummern nach DIN EN 10027-2
1.43xx
+Mo
+Ti, Nb
etc.
1.45xx
Ammann / SDS
1.44xx
+Ti, Nb
etc.
+Mo
1.45xx
5
Legierungsentwicklung und Bezeichnungsbeispiele
1.4541
X6 CrNiTi 18-10
1.4571
X6 CrNiMoTi 17-12-2
+Ti, Nb
etc.
+Ti, Nb
etc.
1.4301
X5 CrNi 18-10
+Mo
-C
-C
1.4306
X2 CrNi 19-11
+Mo
+N
1.4311
X2 CrNiN 18-10
Ammann / SDS
1.4401
X5 CrNiMo 17-12-2
1.4404
X2 CrNiMo 17-12-2
+Mo
+Ni
1.4438
X2 CrNiMo 18-15-4
+N
+Mo
+Mo
1.4406
1.4429
X2 CrNiMoN 17-11-2
X2 CrNiMoN 17-13-3
6
Vergleichstabelle EN / AISI (Auszug)
DIN EN
AISI
Beschreibung
1.4301
304
CrNi 18-10
1.4306
304L
CrNi 18-10, LC-Qualität (Low Carbon)
1.4401
316
CrNiMo 17-12-2
1.4404
316L
CrNiMo 17-12-2, LC-Qualität
1.4462
2205
Duplexstahl
1.4501
2507
Superduplexstahl
1.4541
321
CrNi-Stahl, Titan-stabilisiert
1.4571
(316Ti)
CrNiMo-Stahl, Titan-stabilisiert
Ammann / SDS
7
Was heißt Schutzgasschweißen?
Schutzgasschweißen
Abdecken einer Schmelze
gegen den Zutritt
von Luft durch ein
Schweißschutzgas
Ammann / SDS
8
...aber Schweißschutzgase können mehr !
•
•
( Schutz der Schmelze vor Luft )
physikalische Beeinflussung des Lichtbogens:
elektrisch, strömungstechnisch, thermisch, etc.
•
Bestimmen Viskosität und Oberflächenspannung,
sowohl während des Werkstoffübergangs als auch in dem Schweißbad
•
Regeln das Benetzungsverhalten
•
Reagieren metallurgisch mit Zusatz und Schmelze
•
Steuern Einbrand, Nahtgeometrie und -Oberfläche
•
Beeinflussen die Strahlung, -Wellenlänge und -Verluste
•
Werkstoffübergang und Energieverteilung im Lichtbogen
•
Beeinflussen Schadstoffemission, etc.
Ammann
EM
/ SDS
9
Einteilung der Schutzgase nach EN 439 (Auszug)
Kurzbezeichnung
Gruppe
R
I
M1
M2
M3
C
F
Komponenten in Volumen - Prozent
1)
Kennzahl
oxidierend
CO 2
inert
O2
Ar
1
2
Rest
Rest
1
2
3
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
1
2
100
1
2
He
2)
> 0 bis 5
> 0 bis 5
> 0 bis 5
> 5 bis 25
> 0 bis 5
> 5 bis 25
> 25 bis 50
> 5 bis 50
100
Rest
reaktionsträge
H2
N2
WIG, WP
Wurzelschutz
Plasmaschneiden
MIG
WIG, WP
Wurzelschutz
> 0 bis 15
> 15 bis 35
2)
Rest
reduzierend
Übliche
Anwendung
100
> 0 bis 95
> 0 bis 5
Rest
reduzierend
inert
schwach
oxidierend
> 0 bis 3
> 0 bis 3
> 3 bis 10
> 3 bis 10
> 0 bis 8
Bemerkung
2)
MAG
> 10 bis 15
> 8 bis 15
stark
oxidierend
> 0 bis 30
> 0 bis 50
100
Rest
Plasmaschneiden
Wurzelschutz
reaktionsträge
reduzierend
1) Wenn Komponenten zugemischt werden, die nicht in dieser Tabelle aufgeführt sind, so wird das Gasgemisch als Spezialgas und mit dem
Buchstaben S bezeichnet. Einzelheiten zur Bezeichnung S enthält Abschnitt 4.
2) Argon kann bis zu 95 % durch Helium ersetzt werden. Der Helium-Anteil wird mit einer zusätzlichen Kennzahl nach Tabelle 3 angegeben, siehe
Abschnitt 4.
Ammann / SDS
10
Eigenschaften der Schutzgaskomponenten - Inerte Gase
Ar
He
• inertes Gas
• schwerer als Luft
• leicht zu ionisieren
=> keine Reaktion mit dem Werkstoff
=> effizienter Schutz der Schmelze vor Lufteinfluß
=> erleichtert das Zünden des Lichtbogens
• inertes Gas
• leichter als Luft
• schwer zu ionisieren
=> keine Reaktion mit dem Werkstoff
=> höherer Volumenstrom erforderlich
=> steigender He-Anteil erschwert Lichtbogenzündung
=> höhere Schweißspannung als bei Ar erforderlich
=> verringert die Gefahr von Flankenbindefehlern
=> besserer Wärmetransfer vom Lichtbogen zum Bauteil
=> verbessert Benetzung und Einbrand, flachere Naht,
=> teilweise höhere Schweißgeschwindigkeit möglich
• breiter Lichtbogen
• hohe Wärmeleitfähigkeit
N2
• reaktionsträges Gas
• Austenitbildner
Ammann / SDS
=> reagiert bei hohen Temperaturen mit dem Metall
=> inertes Verhalten bei niedrigen Temperaturen
=> unterdrückt teilweise die Ferritphase
z. B. bei Vollaustenitischen - und Duplex - Stählen
11
Größenverhältnisse in Atomen
Argon
He
Ammann
12
Eigenschaften der Schutzgaskomponenten - Aktive Gase
CO2
• aktives Gas
• Lichtbogenstabilisierung
• hohes Ionisationspotential
• Dissoziation im Lichtbogen (endotherm)
• Rekombination (exotherm)
O2
H2
=> reagiert mit dem Werkstoff, oxidiert
=> durch Metalloxidbildung
=> höhere Schweißspannung, hoher Wärmetransport
=> z.B. CO2 ⇒ CO + ½ O2, erfordert Energie
=> Volumenanstieg, gute Abdeckung der Schmelze
=> CO + ½O 2 ⇒ CO2 an der Schmelzenoberfläche
=> Wärmefreisetzung, sicherer Einbrand
• aktives Gas
• Lichtbogenstabilisierung
• niedriges Ionisationspotential
• verringert Oberflächenspannung
=> stark oxidierende Wirkung, „Schlackebildung“
=> durch Metalloxide
=> niedrige Schweißspannung, geringer Wärmeeintrag
=> leichte Tropfenablösung, feinschuppige Nähte
=> in Zwangslagen Gefahr von Bindefehlern
durch vorlaufende Schmelze
• aktives Gas
• hohes Ionisationspotential
• höchste Wärmeleitfähigkeit
=> reduzierende Wirkung
=> höhere Schweißspannung, hoher Wärmetransport
=> gute Benetzung, verbesserter Wärmeeintrag
=> hohe Schweißgeschwindigkeit möglich
=> hohe Energiedichte, Zwangslageneignung,
=> Werkstoffbezogen, mit steigendem H2-Anteil
• Einschnüren des Lichtbogens
• Gefahr der Porenbildung
Ammann / SDS
13
Einfluss der Schutzgaskomponenten auf das Benetzungsverhalten
schlechte
gute
Benetzung
Reduktion der Oberflächenspannung und Viskosität
O2 und CO2 : durch Oxidation
He
: durch höhere Temperatur
„Vorwärmeffekt“
Dissoziation
CO2 <=> CO + ½ O2
Rekombination
? He
? Ar
a He
Wärmeübergangszahl
a Ar
Wärmeleitfähigkeit
Ammann
endotherm
exotherm
∼ 8
1
5
∼
1
14
Wärmeleitfähigkeit [W/mK]
Wärmeleitfähigkeit von Schutzgaskomponenten
16
12
Wasserstoff
8
Helium
Kohlendioxid
4
Sauerstoff
W
[]m
W
K
g
täh
k
/e
fim
ä
treiel
Argon
0
0
2000
4000
6000
8000
10000
Temperatur [°C]
Ammann / SDS
15
Dichte und Ionisierungsenergie
[kg/m 2 ] 0,0
Wasserstoff
0,2
Helium
0,4
0,6
Stickstoff
Helium
24,5
Argon
15,7
0,8
Luft
1,0
1,2
Sauerstoff
1,4
Argon
1,6
Stickstoff
14,5
Kohlendioxid
14,4
Wasserstoff
Sauerstoff
1,8
13,6
12,5
Kohlendioxid
2,0
Ionisierungsenergie [eV]
Dichte
Ionisierungsenergie
1 bar
15°C
Ammann
16
3. MAG-Schweißen von CrNi-Stahl
Schutzgase zum MAG-Schweißen von CrNi-Stählen
Name
CRONIGON® 2
EN 439
M 12
Zusammensetzung in Vol.-%
Ar
He
O2
CO2
Rest
2,5
CRONIGON® He20 M 12 (1) Rest
20
2
CRONIGON® He50 M 12 (2) Rest
50
2
CRONIGON® S1
M 13
Rest
1
CRONIGON® S3
M 13
Rest
3
Ammann / SDS
18
Einfluß der Schutzgase
Sprühlichtbogen
vZ = 9,4 m/min
vS = 60 cm/min
Kurzlichtbogen
vZ = 5,7 m/min
vS = 50 cm/min
CRONIGON® 2
5 mm
7 mm
10 mm
mm
10
(Ar + 2,5% CO2)
10
10 mm
mm
10 mm
mm
10
CRONIGON® He 20
7 mm
10 mm
(Ar + 2% CO2 + 20% He)
10 mm
10 mm
VARIGON® H 2
7 mm
10 mm
Hier nur zum Vergleich!
(Ar + 2% H2)
Ammann
10 mm
10 mm
19
Oxidationsgrad der Schutzgase /1
Argon
CRONIGON® 2
CORGON® 18
(Ar + 2,5% CO2)
(Ar + 18% CO2)
GW 1.4301, Kehlnaht Pos. PB, MAGp vollmechanisch, vD=9m/min, t=10mm
Ammann / SDS
20
CRONIGON® 2
CRONIGON® S 1
CRONIGON® S 3
(Ar + 2,5% CO2)
(Ar + 1% O2)
(Ar + 3% O2)
Ammann / SDS
21
CRONIGON® 2
CRONIGON® He20
CRONIGON® He50
(Ar + 2,5% CO2)
(Ar + 2% CO2 + 20% He)
(Ar + 2% CO2 + 50% He)
Ammann / SDS
22
CORGON® S8 Ar + 8% O 2
Ammann
CRONIGON® 2 Ar + 2,5% CO2
23
Einfluß der Brennerstellung auf die Nahtoxidation
GW:
1.4571
ZW:
1.4576
Ø 1,2mm
Schutzgas
Cronigon® 2
Ar +
2,5% CO2
Pos.:
schleppend
VW cm/min
VZ m/min
Ammann
stechend
60
9
24
IK-Schaubild eines Stahles mit 18% Cr und 8% Ni
1000
Temperatur
900
C
T
e
°m
][u
ra
p
te
r
0,08
0,062
800
0,058
0,056
700
0,052
0,042
600
0,030
0,019
500
400
0
1 min
10 min
1h
10 h
100 h
1000 h 10 000 h 100 000 h
Grenztemperatur: IK-Beständigkeit für mind. 100 000 h Einsatzdauer
Zeit
Quelle: Sandvik
Ammann
25
Kohlenstoffzubrand durch Schutzgase?
[%C]
0,07
Massivdraht Ø 1,2 mm
1.4316 (X2 CrNi 19-9)
0,065
0,06
0,05
0,039
0,04
0,03
ELC - Grenze
0,026
0,022
Drahtelektrode
0,02
0,016
0,01
EN439 - Gruppe
CO2 [%] – Gehalt
O 2 [%] - Gehalt
Ammann
∆ 0,049
∆ -0,002
∆ 0,0
0,014
0,016
M22
-/8
M13
-/1
∆ 0,006
M12
2,5
-/-
∆ 0,023
∆ 0,01
M23
5
4
M21
18
-/-
C1
100
-/26
4. WIG-Schweißen von CrNi-Stahl
Schutzgase zum WIG-Schweißen
VARIGON® H
VARIGON® He
Argon
Lichtbogentemperatur
Wärmetransfer
Schweißleistung
Ammann
28
Schutzgase zum WIG-Schweißen
Zusammensetzung in Vol.-%
Name
EN 439
Argon
I1
100
VARIGON® He 30/50/70
I3
Rest
VARIGON® H 2..15
R1
Rest
VARIGON® N 2/3
S I1 + 2N2
S I1 + 3N2
Rest
2/3
VARIGON® N H
S R1 + 2N2
Rest
2
VARIGON® N He
S I3 + 2N2
Rest
Ammann
Ar
He
N2
H2
30 / 50 / 70
2 – 15
20
1
2
29
Einfluß des Schutzgases auf den Einbrand /1
Gas
Ar
Ar + 25% He
Ar + 50% He
Ar + 75% He
100% He
U [V]
11,5
12,0
12,5
13,5
16,0
I [A]
100
vW [cm/min]
30,0
Gasmenge 10l/min, eingestellt mit Ar-Rotameter
Werkstoff 1.4301, s = 8 mm, Elektrode WT20, Ø 3,2 mm
Ammann
30
Gas
Ar
Ar + 2% H2
Ar + 6.5% H2
Ar + 10% H2
Ar + 15% H2
U [V]
11.5
11.7
12.4
13.2
15.5
I [A]
100
vW [cm/min]
30.0
Gasmenge 10l/min, eingestellt mit Ar-Rotameter
Werkstoff 1.4301, s = 8mm, Elektrode WT20, Ø 3,2 mm
Ammann
31
Argon, 12,6 cm/min
VARIGON® H 2, 15 cm/min
VARIGON® He 30, 13 cm/min
MISON®, 11,4 cm/min
Kehlnähte, GW 1.4301, Blechdicke 4,0mm, SZW 1.4316 Ø 2mm, Handschweißung
Ammann
32
Einfluß des Schutzgases auf das Nahtaussehen
Argon, 12,6 cm/min
VARIGON® He 30, 13 cm/min
MISON®, 13 cm/min
Kehlnähte, GW 1.4301, Blechdicke 4,0mm, SZW 1.4316 Ø 2mm, Handschweißung
Ammann
33
Einfluß von Wasserstoff und Helium
VARIGON ® H6 (Ar + 6%H2)
Prozeß:
WIG-Kaltdraht
VARIGON ® He70 (Ar + 70%He)
Werkstoff:
1.4301 (X5 CrNi 18-10)
Schweißzusatz:
1.4316
Blechdicke:
4,0 mm
Nahtart:
I-Stoß, ohne Luftspalt
Schweißgeschwindigkeit:
55 cm/min
Ammann
34
Anwendungsbeispiel VARIGON® N - Schutzgase /1
Werkstoff:
1.4462 (X2 CrNiMoN 22-5-3)
Werkstückabmessungen:
Rohr Ø54 x 2 mm
Schweißverfahren:
WIG-Orbital, gepulst, I-Stoß,
ohne Schweißzusatz
Schweißgeschwindigkeit.
4,5 cm/min
Pulsfrequenz: 2,2 Hz
Grundstrom / Pulsstrom:
30A / 60A
Schweißschutzgas
Argon
®
VARIGON
CRONIWIG® N 3
VARIGON® NHe
CRONIWIG
Wurzelschutzgas
Argon
Stickstoff
Stickstoff
58,4%
42,8%
48,3%
mittl. Ferritgehalt
1)
®
1) ermittelt mit einem magnetinduktiven Meßfahren
Ammann
35
Anwendungsbeispiel VARIGON® N - Schutzgase
Einfluss von stickstoffhaltigen Schutzgasen beim WIG-Schweißen von Duplexstahl
90
1,5 mm
80
75
74
70
71
70
Werkstoff:
1.4462
70 %
65
60
68
60
62
51
50
2,0 mm
60
61
50
40
30
30 %
Zulässiger Ferritgehalt
Ferritgehalt im Schweissgut [%]
Blechdicke:
20
Grundwerkstoff
Ammann
Argon
VARIGON®
N2
N3
N5
N10
36
5. Anlauffarben und Formieren
Nichtrostende Stähle - woher kommt ihre Beständigkeit?
Gemeinsames Merkmal aller nichtrostenden Stähle:
Cr-Gehalt > ≈12% → Passivschichtbildung bei O 2-Angebot
• Die Passivschicht schützt den Stahl vor Korrosion
• Die Dicke der Passivschicht beträgt unter normalen Umständen
nur wenige Nanometer (einige Atomlagen!)
• Ausreichendes O2-Angebot vorausgesetzt, ist die Schicht
"selbstheilend", d.h. sie bildet sich bei Beschädigung neu aus
Ammann
38
Korrosionsarten
• Abtragender Oberflächenangriff
• Lokalkorrosion, Lochfrass,
Lochfrass, Pitting
• Kontaktkorrosion
Durch Anlauffarben besonders begünstigt!
• Spaltkorrosion
• Spannungsrisskorrosion
• Interkristalline Korrosion
Ammann
39
Oberflächenbehandlung zur Vermeidung von Korrosion
Verfahren
Bemerkung
Bürsten
Kaum Abtrag
Geringe Korrosionsbeständigkeit
Schleifen
Körnung > 100,
gleichmäßiger Abtrag schwierig
Strahlen
Bei Glasperlenstrahlen kaum Abtrag
Beizen
Formieren
(Abdecken mit Schutzgas)
Abtrag und Passivierung
Starke Oberflächenoxidation und Schlacke muß vor
dem Beizen abgearbeitet werden
Keine bzw. geringste Oxidbildung
Kriterien sind Freiformteile und nicht ausreichend
dichte Formiervorrichtungen
Empfohlene Kombinationen: Strahlen/Beizen bzw. Formieren/Beizen
Ammann
40
Prinzip des Formierens
Schweißnaht ohne Wurzelschutz
Ammann
Schweißnaht mit Wurzelschutz
41
Ausbildung einer Wurzel ohne und mit Schutzgas
Rohr 60,3 x 2,9 mm
Werkst. 1.4571
X6 CrNiMoTi 17-12-2
Oberfläche
Standardqualität
Step-Programm
Schutzgas
Luft
Argon
Pulszeit
tP
[s]
1,0
Grundzeit
tG
[s]
1,0
Pulsstrom
IP
[A]
105
Grundstrom
IG
[A]
40
Schweißgeschw. v S
Ammann
Brennerbewegung nur während t G mit 11 cm/min
42
Entstehung von Anlauffarben
1200 ºC
700 ºC
Bildungstemperatur
250 ºC
• Verdickung der normalen Passivschicht (< 5nm) auf 30 nm (gelb) bis 300nm (grau)
• Anlauffarben bilden sich bei gleichzeitigem Vorhandensein von:
Temperaturen > 200ºC UND Sauerstoff, CO2 oder Feuchtigkeit
• Der Farbeindruck entsteht durch Lichtinterferenzen
Ammann
43
Einfluß von O2-Gehalt und Streckenenergie /1
O2 [vpm]:
120
3,0
2 mm
X 6 CrNiMoTi 17 12 2
E [kJ/cm ]
Wandstärke
Werkstoff
6,0
3 mm
X 2 CrNi 19 12
Verfahren: WIG/Ar; Rohr-Ø 60,3 mm
Ammann
44
O2 [vpm]: 60
O2 [vpm]: 30
3,0
2 mm
E [kJ/cm ]
Wandstärke
Werkstoff
6,0
3 mm
X 2 CrNi 19 12
Ammann
45
O2 [vpm]: 15
O2 [vpm]: 2
3,0
2 mm
E [kJ/cm ]
Wandstärke
Werkstoff
6,0
3 mm
X 2 CrNi 19 12
Ammann
46
Lochfraßpotential in Abhängigkeit von der Oxidschichtdicke
Ammann
47
Einteilung der Schutzgase nach EN 439 (Auszug)
Kurzbezeichnung
Gruppe
R
I
M1
M2
M3
C
F
Komponenten in Volumen - Prozent
1)
Kennzahl
oxidierend
CO 2
inert
O2
Ar
1
2
Rest
Rest
1
2
3
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
1
2
100
1
2
He
2)
> 0 bis 5
> 0 bis 5
> 0 bis 5
> 5 bis 25
> 0 bis 5
> 5 bis 25
> 25 bis 50
> 5 bis 50
100
Rest
reaktionsträge
H2
N2
WIG, WP
Wurzelschutz
Plasmaschneiden
MIG
WIG, WP
Wurzelschutz
> 0 bis 15
> 15 bis 35
2)
Rest
reduzierend
Übliche
Anwendung
100
> 0 bis 95
> 0 bis 5
Rest
reduzierend
inert
schwach
oxidierend
> 0 bis 3
> 0 bis 3
> 3 bis 10
> 3 bis 10
> 0 bis 8
Bemerkung
2)
MAG
> 10 bis 15
> 8 bis 15
stark
oxidierend
> 0 bis 30
> 0 bis 50
100
Rest
Plasmaschneiden
Wurzelschutz
reaktionsträge
reduzierend
1) Wenn Komponenten zugemischt werden, die nicht in dieser Tabelle aufgeführt sind, so wird das Gasgemisch als Spezialgas und mit dem
Buchstaben S bezeichnet. Einzelheiten zur Bezeichnung S enthält Abschnitt 4.
2) Argon kann bis zu 95 % durch Helium ersetzt werden. Der Helium-Anteil wird mit einer zusätzlichen Kennzahl nach Tabelle 3 angegeben, siehe
Abschnitt 4.
Ammann / SDS
48
Wurzelschutzgase für verschiedene Werkstoffe
Auszug aus DVS-Merkblatt 0937
Schutzgas
Argon
Argon / H 2 - Gemische
N2 / H 2 - Gemische („Formiergase“)
N2
Argon / N 2 - Gemische
Ammann
Werkstoffe
Alle Metalle,
auch gasempfindliche Werkstoffe
Austenitische CrNi(Mo)-Stähle
Nickel und Nickelbasis-Legierungen
austenitische CrNi(Mo)-Stähle ohne Titan,
unlegierte Stähle
Ausnahme: hochfeste Feinkornbaustähle
austenitische CrNi(Mo)-Stähle,
Duplex- und Superduplex-Werkstoffe
49
Schutzgaseinfluß auf die Wurzelausbildung /1
Werkstück:
Rohr Ø60,2 x 3
Werkstoff:
1.4571
X6 CrNiMoTi 17-12-2
Wurzelschutzgas
Ammann
Argon
N2
Argon + 100vpm O2
50
Schutzgaseinfluß auf die Wurzelausbildung /2
Werkstück:
Rohr Ø60,2 x 3
Werkstoff:
1.4571
X6 CrNiMoTi 17-12-2
Argon + 100vpm O 2
Wurzelschutzgas
+ 5% H2
Ammann
+ 10% H 2
+ 20% H 2
51
Relative Dichte von Wurzelschutzgasen
schwerer als Luft
1.4
1.3
Ar - Gemische
1.2
1.1
Luft
leichter als Luft
1.0
0.9
N2 - Gemische
0.8
0.7
0.8
0
Ammann
4
8
12
16
20
24
vol.-% H2
52
Zündgrenzen von Formiergasen bei Mischung mit Luft
%
%
N2/H2 Luft
%
O2
20
10
90
18
20
80
16
30
70
14
40
60
12
50
50
10
60
40
8
70
30
6
80
20
4
90
10
2
100
0
0
0
Ammann
/30
70
s
ga
ier
rm
Fo
0/20
s 8
rga
mie
For
90/10
iergas
Form
100
Zündgrenze Mindestgehalt H2
0
Zündbereich
Rei
nH
Zündgrenze Mindestgehalt O2
10
20
30
40
50
2
60
70
H2-Gehalt
80
53
Vorspülzeit bei Rohrleitungen
Ammann
54
Spülgasmengen und Spülzeiten
110s
Ammann
110s
55
Beispiele für Formiervorrichtungen /1
Ammann
56
Ammann
57
Ammann
58
Ammann
59
Ammann
60
Schutzgasschleppe zum MAG-Schweißen
Ammann
61
Werkstückvorbereitung und Sauberkeit
1.4301, WIG vollmechanisch, VARIGON® H 2, I=40A, vw=1,35m/min, mit Schleppdüse (Ar)
Schutzfolie entfernt und sofort geschweißt
Ammann
Schutzfolie entfernt, Nahtbereich mit Azeton
gereinigt und dann geschweißt
62
Beispiele für Restsauerstoffmeßgeräte
Ammann
63
Grundregeln für das Formieren
• Zu spülendes Volumen so klein wie möglich halten
(z.B. durch spezielle Vorrichtungen)
• Wurzelschutzgas langsam und großflächig ausströmen
lassen, am besten querschnittsgleich
(z.B. durch Lochblech, Stahlwolle oder Sintermetall hindurch)
• Relative Dichte des Spülgases beachten
(Besonders bei der Verdrängungsspülung)
Ammann
64
Praktische Hinweise zum Formieren
möglichst ohne Spalt
schweissen
Vermeidung der Lufteinwirbelung
zu grosse Gasmengen
vermeiden
Injektorwirkung
Feuchtigkeit durch
Anwärmen beseitigen
bessere Schutzwirkung
Formieren auch beim
Heften (!)
Vermeidung von korrodierten
Bereichen
Gasschutz bis T < 250 °C
Anlauffarben verhindern
Formieren vor dem Beizen
schont Beizbad, verkürzt Beizzeit.
Ammann
65
Zusammenfassung
• Nichtrostende Stähle erhalten ihre Korrosionsbeständigkeit durch die Passivschicht. Wird
diese geschädigt oder ganz zerstört, ist eine Beständigkeit nicht mehr gegeben.
• "Verbrannte" Bereiche auf der Nahtwurzel können auch durch Beizen nicht mehr wiederhergestellt werden.
• Formieren kann Nahtoxidation stark verringern und so den Nachbearbeitungsaufwand
minimieren.
• Gelbe Anlauffarben beeinträchtigen die Korrosionsbeständigkeit kaum (je heller, desto
besser). Rote Anlauffarben stellen dagegen einen Schwachpunkt dar.
• Ist eine Nachbearbeitung nicht möglich, müssen auch Heftstellen formiert werden, da sich
Oxide beim Überschweißen nicht auflösen.
• Wasserstoffhaltige Wurzelschutzgase bieten besseren Schutz gegen Anlauffarben als
solche ohne Wasserstoff. Es ist jedoch darauf zu achten, daß sich keine zündfähigen
Gemische bilden können.
• Die Gasströmung nur so groß wie wirklich nötig einstellen. "Viel hilft viel" gilt nicht immer.
• Der Kauf oder Selbstbau von Formiervorrichtungen kann sich schnell bezahlt machen.
Ammann
66

Schutzgasschweißen und Formieren von hochlegierten Werkstoffen

Transcription

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