Schweisszusätze für den Stahlbau - Böhler Welding

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Schweißtechnische Richtlinien Schweißtechnische Richtlinien für unlegierte Konstruktionswerkstoffe Eine Festigkeitssteigerung bei unlegierten Stählen erfolgt in erster Linie über die Erhöhung des Kohlenstoffgehaltes. Ab etwa 0,2 % C-Gehalt wird die Grenze einer guten Schweißeignung erreicht. Zur groben Abschätzung der Schweißeignung kann das Kohlenstoffäquivalent herangezogen werden. Aus dem, aus der chemischen Zusammensetzung des Stahles ermittelten K-Wert, kann eine eventuell notwendige Vorwärmung ermittelt werden. K-Wert Empfohlene Vorwärmung °C Bis 0,45 < 100 0,45 … 0,60 100 … 250 Über 0,60 250 … 350 (ggf. noch höher) Für eine Aufhärtung sind die folgenden wichtigen Einflussgrößen nicht berücksichtigt: ■ Stahl-Herstellungsverfahren ■ Gefügekorngröße ■ Werkstückabmessungen (Querschnitt) ■ Werkstücktemperatur ■ Schweißnahtform und -dicke ■ Schweißverfahren ■ Elektrodendurchmesser ■ Umhüllungstyp Schutzgasschweißen unlegierter Stähle Das MAG-Schweißen mit Massivdrähten stellt heute das wichtigste Verfahren bei der Verarbeitung unlegierter Stähle dar. Als Schutzgas hat sich für herkömmliche Anwendungen reines Kohlendioxyd (CO2) als beste Kompromisslösung in Bezug auf Schweißverhalten, mechanische Gütewerte und Wirtschaftlichkeit etabliert. Bei höheren Anforderungen an die Schweißgutzähigkeit empfiehlt sich der Einsatz von Mischgasen (z. B. 82 % Argon + 18 % CO2). Die WIG-Schweißung wird primär für Wurzelnähte und Dünnbleche angewendet. Das MAG-Schweißen mit Füll- oder Metallpulverdrähten kommt auf Grund der höheren Schweißleistung, vor allem in Zwangspositionen verstärkt zum Einsatz. 16 K = C + Mn 6 (vereinfachte Formel, nur für unlegierte Stähle) Unterpulverschweißen unlegierter Stähle Beim UP-Schweißen unlegierter Werkstoffe gelten in Bezug auf die Auswahl der Schweißpulver ähnliche Kriterien wie bei umhüllten Stabelektroden. Saure Pulver verhalten sich, bezüglich Schweißverhalten und den mechanischen Gütewerten des Schweißgutes, ähnlich den Rutiltypen. Basische Pulver haben die gleichen Vor- und Nachteile wie basisch umhüllte Stabelektroden. Schweißtechnologie für unlegierte Stähle ■ Schweißzusätze sind nach den Mindestanforderungen an die mechanischen Gütewerte des Grundwerkstoffes auszuwählen. ■ Stähle mit „gewährleisteter Schweißeignung“ ab Wanddicken von 20-30 mm (je nach Grundwerkstoff) 150 °C vorwärmen und basische Schweißzusätze verwenden. ■ Stähle mit „bedingter Schweißeignung“ entsprechend dem K-Wert (C-Äquivalent) vorwärmen. Nur basische, rückgetrocknete Schweißzusätze einsetzen. ■ Bei unberuhigten Stählen Seigerungszonen möglichst nicht anschmelzen und ebenfalls basische Schweißzusätze verwenden. Mischverbindungen www.boehler-welding.com Unlegiert – Unlegiert (z. B. S235 mit S355) Schweißzusatz wird festigkeitsmässig auf den weicheren Grundwerkstoffpartner abgestimmt. Bei Festlegung des Hüllen-, Füllungs- oder Pulvertyps sind Wanddicke und Bauteilsteifigkeit zu berücksichtigen. Unlegiert – Hochfest (z. B. S275 mit S690) Schweißzusatz wird üblicherweise auf den weicheren Grundwerkstoff abgestimmt. Im Falle stark unterschiedlicher Festigkeitseigenschaften der Werkstoffpartner ist ein Schweißzusatz, dessen Festigkeit zwischen den Werten der beiden Werkstoffe liegt, in Betracht zu ziehen. Unlegiert – Vergütungsstähle (z. B. S275 mit 25CrMo4) Vergütungsstähle sind nur bedingt schweißgeeignet. Typen mit höheren Kohlenstoffgehalten sollten nicht für Schweißkonstruktionen eingesetzt werden. Sie bedürfen einer speziellen Wärmeführung beim Schweißen und einer Wärmenachbehandlung. Je nach Werkstoffpaarung sind un- oder niedriglegierte Schweißzusätze in Betracht zu ziehen, deren Schweißgut durch Aufkohlung aus dem Grundwerkstoff eine Festigkeitserhöhung erfahren. Auf geringe Aufmischung ist zu achten. Teilweise werden auch Nickelbasis-Schweißzusätze verwendet. In Ausnahmefällen, wenn eine nachträgliche Wärmebehandlung nicht möglich ist, kann der Einsatz von austenitischen CrNi-Schweißzusätzen vorteilhaft sein.
Verarbeitungshinweise für umhüllte Stabelektroden Umhüllte Stabelektroden für unlegierte Konstruktionswerkstoffe VORTEILE ■ Sehr gute Zünd- und Wiederzündeigenschaften ■ Einfache Handhabung bei stabilem Lichtbogen ■ Ausgezeichnete Schweißeigenschaften auf Gleich- und Wechselstrom ■ Geeignet für Positionsschweißungen ■ Leichte Schlackenentfernbarkeit ■ Geringe Spritzerbildung ■ Gute Spaltüberbrückbarkeit (Wurzelschweißung) ■ Elastische Umhüllung ■ Hohe Sicherheit gegen Porosität VORTEILE ■ Hohe Kerbschlagarbeit bei niedrigen Temperaturen z.B.: FOX EV 50 -50 °C FOX EV 60 -60 °C FOX 2,5 Ni -80 °C ■ Hohe Reinheit des Schweißgutes (O2, N2, S, P) ■ Allgemein sehr zäh und risssicher ■ Niedrige Wasserstoffwerte (< 5 ml/100 g) ■ Geeignet für dickwandige Konstruktionen ■ Geeignet für Stähle mit höherem Kohlenstoffgehalt (C > 0,2 %) oder Vergütungsstähle bei richtiger Schweißtechnologie (un- und niedriglegierte Typen) ■ Geeignet für Feinkornbaustähle VORTEILE ■ Eignung für die Wurzelschweißung ■ Fallnahtschweißung ■ Stabiler Lichtbogen ■ Porenfreie Nähte ■ Hohe Stromstärken und Schweißgeschwindigkeiten BÖHLER WELDING Schweißzusätze für den Stahlbau Rutilumhüllte Stabelektroden Basischumhüllte Stabelektroden Zelluloseumhüllte Stabelektroden NACHTEILE ■ Nicht empfehlenswert bei dickwandigen Bauteilen (> 25-30 mm) ■ Niedrige Kerbschlagarbeitswerte bei niedrigen Temperaturen ■ Zähigkeitswerte bei un- und niedriglegierten Typen nur bis ±0 °C (-10 °C) ■ Wasserstoffgehalt ist hoch (~ 25 ml/100 g) ■ Nicht empfehlenswert für Kohlenstoffstähle mit C > 0,2 % ■ Nicht empfehlenswert für Feinkornbaustähle NACHTEILE ■ Schwieriger zu schweißen (trainierte Schweißer!) ■ Hochbasischer Typ, nur Gleichstrom +Pol ■ Grobschuppige Nahtoberfläche ■ Ungünstigere Schlackenentfernbarkeit ■ Fallnahtschweißung nur mit speziellen Typen möglich (z.B. FOX BVD 85) ■ Sprödere Umhüllung (Hochtemperaturtrocknung) ■ Empfindlich gegen Porosität im Falle von feuchten Elektroden NACHTEILE ■ Hoher Wasserstoffgehalt ■ Vorwärmen erforderlich www.boehler-welding.com 17
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