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Schweißen von nichtrostenden Stählen
Was sind nichtrostende Stähle?
A.2
Anwendungstechnische Hinweise
In nichtrostenden Stählen ist Chrom das wichtigste Legierungselement. Ab einem hohen Chromgehalt werden Stahlsorten korrosions- und
hitzebeständig. Es kann sich an der Oberfl äche eine sehr dünne Chromoxydschicht bilden, wodurch das darunterliegende Material nicht angegriffen
wird. Nichtrostender Stahl muss, damit er rostfrei wird, mind. 12 bis 14 % Chrom enthalten, eine glatte Oberfl äche ist dabei jedoch notwendig.
Bei höherem Chromgehalt nimmt die Korrosionsbeständigkeit weiter zu. Der Chromgehalt variiert von 12 bis ca. 30 %. Um bessere mechanische
Eigenschaften und eine noch bessere Korrosionsbeständigkeit zu bekommen, werden andere Legierungselemente zulegiert wie Nickel, Molybdän,
Titan und Niob. Nickel bis ca. 20% und Molybdän bis ca. 5%. Die Zugfestigkeit und die Dehnung ist bei den nichtrostenden Stählen im kaltgewalzten
Zustand höher als bei vergleichbaren unlegierten Stählen, die Streckgrenzen sind ungefähr gleich.
Einteilung der nichtrostenden Stähle
Ein ferritischer Chromstahl enthält mehr als 12 % Chrom und einen niedrigen Kohlenstoffgehalt (weniger als 0,15 %), ist magnetisch, nicht
aufhärtend, aber anfällig für Kornwachstum. Im Zusammenhang mit der Gefahr des Kornwachstums sind diese Legierungen nicht einfach zu
verschweißen.
Ein martensitischer Chromstahl enthält meistens minimal 12 bis 14 % Chrom und hat einen verhältnismäßig hohen Kohlenstoffgehalt (mehr als
0,10 %), ist magnetisch und gehärtet. Wegen der Härte sind die martensitischen Chromstähle schwieriger zu verschweißen. Für Ofenteile wird
oft 1.4006, X10Cr13 angewendet. Dies ist ein 13 %iger Chromstahl. Ein bekannter Typ ferritischen Chromstahls ist der 1.4016 (X6Cr17), AISI 430
(enthält 17 % Cr), der in der Erdölindustrie bei hohen Betriebstemperaturen eingesetzt wird.
Ein austenitischer Chrom-Nickel-Stahl enthält mehr als 17 % Chrom und 8 % Nickel und hat einen niedrigen Kohlenstoffgehalt. Er ist nicht
magnetisch, nicht aufhärtend, unempfi ndlich für Kornwachstum und sehr gut zu schweißen. Die Wärmeausdehnung ist bei diesen Stählen um
etwa 50 % höher als bei unlegierten Stählen, während die Wärmeleitfähigkeit nur etwa 1/3 beträgt. Die Gruppe der austenitischen Stähle hat die
weitaus größte Bedeutung.
Ein ferritisch-austenitischer Chrom-Nickel-Stahl, auch bekannt als Duplex- und Superduplex enthält 22 bis 25 % Chrom und 5 bis 7 % Nickel
sowie Molybdän, Wolfram, Kupfer und Stickstoff. Diese Stahlsorten haben eine hohe allgemeine Korrosionsbeständigkeit und besitzen hohen
Widerstand gegen Spaltkorrosion. Der bekannteste Vertreter ist der 1.4462.
Die am meisten vorkommenden Stahlsorten sind der 1.4306 (X2CrNi19-11), AISI 304L, bekannt als 18/8-rostfreier Stahl und der 1.4571
(X6CrNiMoTi17-12-2), AISI 316L.
Behandlung nichtrostender Stähle
Nichtrostende Stähle werden üblicherweise in einwandfreiem Zustand mit einer gut geschlossenen Chromoxydschicht geliefert. Um diesen
Zustand so beizubehalten darf die Oberfl äche während des Transports, der Lagerung und der Bearbeitung nicht beschädigt oder verschmutzt
werden. Schleifstaub, Abdrücke von Gummisohlen, Späne, Flüssigkeiten und andere Oberfl ächenkontaminierungen sind tunlichst zu vermeiden.
Werkzeuge und Vorrichtungen
Hilfswerkzeuge wie Klammern, Schablonen, Spannvorrichtungen etc. müssen aus nichtrostendem Stahl hergestellt oder mit Kontaktfl ächen aus
diesem Werkstoff versehen sein um das Eindrücken von Fremdmaterial zu verhindern.
Für das Entfernen von Schlackenresten und Schweißspritzern dürfen nur rostfreie Pickhämmer verwendet werden. Masseklemmen müssen fest
sitzen – lose Anschlüsse sind absolut verboten, da dadurch an den Stromübergängen hohe Temperaturen, somit Spannungen entstehen und die
Oberfl äche beschädigt wird.
Bei der Vor- und Nachbearbeitung von nichtrostenden Stählen mittels Schleifen muss folgendes beachtet werden
• ausschließlich Schleifscheiben benutzen welche vom Hersteller für Edelstahl frei gegeben werden
• die verwendeten Schleifscheiben nur für Edelstahl einsetzen
• die Schleifbewegungen längs zur Schweißfuge ausführen (bei Schleifriefen in Querrichtung können beim nachfolgenden Schweißen Bindefehler
entstehen)
• die Verschmutzung der umliegenden Blechoberfl äche mit Schleifstaub vermeiden (Abdecken der Oberfl ächen)
• Schruppscheiben sind mit der Körnung 36-46, Fiberscheiben und Schleifmopteller mit Körnung 90, Schleifband mit Körnung 129 und
Fiberscheiben zum Feinschleifen mit Körnung 160 bis 220 einzusetzen
• eine Erwärmung der Oberfl äche von mehr als 300° darf nicht erfolgen
Tipps zum Heftschweißen
Heftschweißungen sollen nicht kleiner als die spezifi zierte Wurzelnaht sein und den gleichen Qualitätsstandards derselben entsprechen. Die
Länge der Heftnaht soll nicht kleiner als das Vierfache der größeren Blechdicke sein und bei Blechdicken von mehr als 50 mm ist eine noch
stärkere Ausführung in Betracht zu ziehen. Dies kann auch eine zweilagige Schweißung beinhalten. Beim Einsatz niederfester Schweißzusätze für
höherfeste Grundwerkstoffe ist ebenfalls eine besondere Betrachtung notwendig.
Beim automatischen oder mechanisierten Schweißen ist die Aufnahme des Heftschweißens in der Schweißanweisung notwendig. Wenn eine
Heftnaht in der fertigen Schweißnaht verbleibt ist diese entsprechend auszuführen und durch einen qualifi zierten Schweißer vorzunehmen. Die