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Edelstahl-Handbuch - Kontinentale

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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.

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