Edelstahl-Handbuch - Kontinentale
Edelstahl-Handbuch - Kontinentale
Edelstahl-Handbuch - Kontinentale
Erfolgreiche ePaper selbst erstellen
Machen Sie aus Ihren PDF Publikationen ein blätterbares Flipbook mit unserer einzigartigen Google optimierten e-Paper Software.
ichtige Schweißnahtvorbereitung von Bedeutung. Bis höchstens<br />
4mm Blechdicke kann ein Stumpfstoß als I-Naht ausgebildet sein.<br />
Der Stegabstand = halbe Blechdicke +1 mm ist in jedem Fall einzuhalten.<br />
Nur dieser scheinbar große Stegabstand erlaubt ein sicheres<br />
Durchschweißen. Beim Durchschweißen dünner Querschnitte ohne<br />
Luftspalt kann die Elektrodenschlacke die Nahtwurzel nicht abdecken.<br />
Chromoxydbildung und Korrosionserscheinungen sind dann zu<br />
erwarten.<br />
Farbige, zerklüftete, verzunderte Nahtwurzeln oder im schlimmsten<br />
Fall ein unverschweißter Spalt sind höheren Korrosionsansprüchen<br />
nicht immer gewachsen. Für Wurzelschweißungen an Rohren ist das<br />
Lichtbogenhandschweißen heute ohnehin nicht mehr Stand der Technik.<br />
Das Wolfram-Schutzgas-Schweißverfahren eignet sich dazu weit<br />
besser.<br />
Bereits das richtige Heften - z.B. einer Kehlnaht – ist schwierig. Oft<br />
wird die Stromstärke zu hoch eingestellt. Dadurch entstehen bereits<br />
an der Heftstelle Risse. Die Heftstellen sind einwandfrei, lang genug<br />
und im Pilgerschritt auszuführen.<br />
V-Nähte bei Werkstückdicken bis ca. 6 mm werden mit einem Öffnungswinkel<br />
von ca. 90° ausgeführt. Bauteile größerer Dicken erfordern<br />
zum Teil andere Nahtformen mit, relativ gesehen, großen<br />
Öffnungswinkeln von mindestens 70°. Immer muss ein einwandfreies<br />
Durchschweißen gewährleistet sein, ohne dass die Nahtwurzel oxydiert.<br />
SchutzgasschweiSSverfahren<br />
Wolfram-Inertgas-SchweiSSen (WIG, TIG)<br />
Das TIG-Schweißverfahren eignet sich gut für das wirtschaftliche<br />
Verschweißen dünner Bleche und Rohre aus nichtrostenden Stählen.<br />
Öfter werden saubere, krater- und porenfreie Wurzellagen an dickeren<br />
Bauteilen bei V-Nähten ebenfalls durch TIG-Schweißen ausgeführt.<br />
Zum Schweißen wird Gleichstrom verwendet, wobei das Werkstück<br />
am Pluspol und die Elektrode am Minuspol angeschlossen wird.<br />
Thorium-legierte Elektroden halten länger und ergeben weniger Einschlüsse.<br />
Die Elektroden werden spitz geschliffen, damit bleibt die<br />
Wärme besser konzentriert. In der Regel wird als Schutzgas normales<br />
Schweiß-Argon mit einer Reinheit von 99,99% eingesetzt.<br />
Die häufigsten Schweißfehler beim TIG-Schweißen entstehen in der<br />
Schweißpraxis durch:<br />
-fehlerhafte, verkantete Brennerhaltung<br />
-ungenügende Gaszufuhr<br />
-Turbulenzen an der Brennerdüse<br />
-Luftzug durch Absaugung oder Durchzug.<br />
Öfter als zu erwarten ist, wird beim TIG-Schweißen die Rückseite der<br />
Schweißnaht vergessen. Diese ist immer durch zweckmäßige Maßnahmen<br />
zu schützen.<br />
Üblich sind:<br />
-bei nicht zu hohen Ansprüchen: gut anliegende Kupferstreifen. Ansonsten:<br />
-Vorrichtungen für den Wurzelschutz mit Rein-Argon oder Formiergas.<br />
-Klebestreifen verschiedener Art; diese können jedoch infolge von<br />
Verbrennungsrückständen problematisch sein.<br />
Das Formiergas - ein Gas aus 80 bis 90% Stickstoff, Rest Wasserstoff<br />
– wird häufig als Innenschutzgas beim Schweißen von Rohren eingesetzt.<br />
Es muss durchströmen und am Rohrende abgefackelt werden.<br />
Wesentlich ist, dass bereits beim Heften von Rohren das Formiergas<br />
angeschlossen sein muss, da sonst bleibende oxydierte Heftstellen<br />
zurückbleiben. Diese sind später die Ursache von Korrosionen.<br />
Metall-Intergas-SchweiSSen (MIG)<br />
Größere Bauteile über ca. 5 mm Dicke eignen sich zum Verbinden<br />
durch MIG-Schweißen. Gearbeitet wird dabei mit Sprühlichtbogen.<br />
Moderne Schweißgeräte und Impulstechnik erleichtern dem Schweißer<br />
das Einstellen der erforderlichen Schweißparameter.<br />
Zur Erzielung einer besseren Nahtzeichnung ohne Spritzer wird ein Argon-/Sauerstoff-Mischgas<br />
mit 1-3% Sauerstoffanteil eingesetzt.<br />
Plasma-SchweiSSen<br />
Das Plasma-Schweißen ist eine Weiterentwicklung des Wolfram-Intergas-Schweißens.<br />
Wesentlich erhöht sind beim Plasma-schweißen<br />
die Energiedichte und Lichtbogenstabilität. Infolge des hohen gerätetechnischen<br />
Aufwandes wird die Stichlochtechnik wenig eingesetzt.<br />
Das Mikroplasma-Schweißen von Blechdicken im Zehntelmillimeterbereich<br />
und ebensolchen Drähten ist dagegen allgemein üblich.<br />
Große Handfertigkeit und umfangreiche Fixiereinrichtungen etc. sind<br />
jedoch auch hier erforderlich.<br />
WiderstandsschweiSSen<br />
Die schlechte Wärmeleitfähigkeit und die niedrige elektrische Leitfähigkeit<br />
der austenitischen Stähle ergeben eine gute Verschweißbarkeit<br />
durch z.B. Punktschweißen. Dabei ist der mögliche große Verzug<br />
oder gar das Ausbeulen der Bleche zwischen den Schweißpunkten<br />
zu beachten. Zudem können bei Überlappverbindungen leicht Spaltoder<br />
Kontaktkorrosionen auftreten.<br />
Wahl der SchweiSSverfahren<br />
Welches Schweißverfahren einzusetzen ist, hängt schließlich von verschiedenen<br />
Faktoren ab.<br />
Im Wesentlichen sind dies:<br />
-Blechdicke<br />
-Nahtlänge<br />
-Schweißposition<br />
-Werkstückzahl und Anforderungen an das Werkstück.<br />
Konstruktive und arbeitstechnische Regeln<br />
Bei sämtlichen Schweißarbeiten sind die CrNi-Stählen gegenüber<br />
Baustählen wesentlich anderen physikalischen Eigenschaften zu beachten,<br />
wie:<br />
-geringe Wärmeleitfähigkeit<br />
-hoher Ausdehnungskoeffizient<br />
-hoher elektrischer Widerstand.<br />
Die Wärmefähigkeit von CrNi-Stählen beträgt nur etwa ein Drittel höher.<br />
Dies bedeutet beim Schweißen Wärmestau, Spannungen und<br />
Verzug, aber auch Heißrissgefahr und Chromkarbid-Bildung mit Korrosionsgefahr<br />
bei unstabilisierten Stählen.<br />
Als allgemeine Regeln gelten deshalb für jeden Schweißer:<br />
-kleines Schweißnahtvolumen vorsehen<br />
-das Pendeln beim Schweißen ist zu unterlassen, d.h.<br />
-„Kalt“-schweißen mit geringer Wärmeeinbringung<br />
-Schweißen von Strichraupen.<br />
-Sind mehrere lagen zu schweißen, so kann zur Vermeidung von Heißrissen<br />
die Gegenseite direkt hinter der Schweißstelle mit Wasser oder<br />
Pressluft gekühlt werden.<br />
Heißrisse entstehen in Folge des hohen Ausdehnungskoeffizienten<br />
austenitischer Stähle. Zudem bilden Verunreinigungen, wie z.B. S mit<br />
Fe, niedrigschmelzende Phasen, die sich an den Korngrenzen ablagern.<br />
Beim erstarren entstehen hohe Schrumpfspannungen. Die Risse<br />
bilden sich alsdann ausgehend von niedrigschmelzenden Filmen in<br />
der Erstarrungszone.<br />
Bei hohen Schweißtemperaturen, wie sie auch bei Mehrlagenschweißungen<br />
auftreten, bilden sich Oxyde. Zudem kann sich Chrom mit<br />
Kohlenstoff zu Chromkarbid verbinden. Dies führt in korngrenznahen<br />
Zonen zu Chromverarmung, d.h. zu interkristalliner Korrosion. Bei<br />
Mehrlagenschweißungen ist deshalb die letzte Lage immer auf die<br />
korrosionsbeanspruchte Seite eines Bauteils zu legen.<br />
Bei korrosionsbeanspruchten Teilen ist im Weiteren jede Spannungskonzentration<br />
zu vermeiden. Ansammlungen von Schweißnähten<br />
führen zu hohen Schrumpfspannungen und damit zu Spannungsriss<br />
Korrosionsgefahr.<br />
Vorsicht ist ebenfalls beim Kaltverformen geboten. Nachträgliches<br />
Hämmern oder Richten der Schweißnaht kann zu hohen örtlichen<br />
Spannungskonzentration und unzulässigen Härten führen. Bei kaltverfestigten<br />
CrNi-Stählen sinkt die Dehnungsfähigkeit des Werkstoffes<br />
rasch auf minimale Werte.<br />
Am Beispiel einer Punktschweißverbindung sei auf die Gefährlichkeit<br />
von Anlauffarben und Spalten hingewiesen. Anlauffarben sind dünne<br />
Oxydschichten, die nicht mehr die passivierenden Eigenschaften des<br />
Grundwerkstoffes aufweisen. Nicht entfernte Anlauffarben können<br />
rasch zu lokalen Korrosionsangriffen führen.<br />
8 9<br />
Fremdrost<br />
Was viele nicht wissen…<br />
„Eisen“ ist der Feind des nichtrostenden Stahles.<br />
Unebenheiten, Fremdpartikel und ganz besonders kleine Eisenteilchen<br />
stören die submikroskopische Passivschicht des CrNi-Stahles.<br />
Bei höchsten Ansprüchen gelten deshalb auch für jeden Metallbauschlosser<br />
folgende Regeln:<br />
- Keine Schleifscheiben verwenden, mit denen vorher unlegierter<br />
Stahl geschliffen worden ist.<br />
- Schleifstaub von unlegiertem Stahl darf nicht auf die Oberfläche von<br />
CrNi-Stahl gelangen, d.h., die Arbeitsplätze für die Verarbeitung von<br />
Chrom-Nickel-Stählen sind von Arbeitsplätzen für unlegierte Stähle<br />
zu trennen.<br />
Außerdem:<br />
- Nur Bürsten aus nichtrostendem Stahl verwenden, die nicht gleichzeitig<br />
für unlegierte Stähle eingesetzt werden dürfen.<br />
- Eine stählerne Reißnadel zum Anreißen auf Chrom-Nickel-Stahl darf<br />
nicht verwendet werden.<br />
- Im Extremfall kann bereits ein über CrNi-Stahl gleitender Schraubenschlüssel<br />
oder Eisenhammer unter ungünstigen Umständen die<br />
Korrosion einleiten.<br />
Löten von CrNi-Stählen<br />
Hartlöten<br />
Hartlotverbindungen lassen sich mit niedrig schmelzenden Silberloten<br />
und zugehörigen Flussmitteln sehr gut durchführen. Es wird mit<br />
weicher Flamme gearbeitet; punktförmige Erhitzung bzw. Überhitzung<br />
ist zu vermeiden. Die zu verbindenden Flächen sind chemisch oder<br />
mechanisch auf zu rauen. Der Lötspalt soll 0,1 mm, die Überlappung<br />
mindestens 2 mm betragen.<br />
Zum Hartlöten werden Silberlote mit 35-56% Silber, vorzugsweise AG<br />
56 nach DIN 8513 mit Flussmittel F-SH 1 nach DIN 8511 eingesetzt. Bei<br />
Teilen für die Lebensmittelindustrie dürfen nur cadmiumfreie Silberlote<br />
eingesetzt werden.<br />
Die beim Hartlöten entstehenden Anlauffarben müssen durch Beizen<br />
oder Bürsten entfernt werden.<br />
Weichlöten<br />
Nichtrostende Stähle lassen sich mit Lötzinn (L-SnAG5 oder L-Sn60PB<br />
nach DIN 1707) weich löten, wenn man aggressive Flussmittel (F-SW<br />
11, S-SW 21 nach DIN 8511) benutzt.<br />
Die zu verbindenden Oberflächen müssen gereinigt und metallisch<br />
blank gemacht werden. Da die nichtrostenden Stähle Wärme schlechter<br />
leiten als Kupfer oder Eisen, sind örtliche Überhitzungen zu vermeiden.<br />
Für den Lötspalt gilt das gleiche wie beim Hartlöten. Die<br />
Überlappung soll 6 mm betragen.<br />
Für beide Verfahren gilt: Bei geschliffenem Material soll die Schleifrichtung<br />
in Flussrichtung liegen. Der Lötspalt darf sich in Flussrichtung<br />
nicht vergrößern. Er muss konstant sein oder sich leicht verengen.