Alu/Edelstahl

Edelstahl und Aluminium

Wir verfügen über diverse Erfahrung im Bereich Luftfahrt, Wehr, Cryotechnik, Kraftwerk, Behälter,
Wärmetauscher und Anlagenbau.

Alle Schweißer sind erfahrene Schweißer mit gültigen Schweißprüfungen.

CrMo Schweißen

Das Schweißen des legierten Chrommolybdänstahls CrMO erfolgt mit der GTAW- oder TIG-Methode (Tungsten Inert Gas) und besteht in der Erzeugung des elektrischen Bogens anhand einer nicht abschmelzenden Wolframelektrode in der Inertgashülle. Manchmal ist (hauptsächlich in den USA) auch die Bezeichnung GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) anzutreffen.

Der zwischen der nicht abschmelzenden Elektrode und dem geschweißten Stoff auftretende Schweißbogen schmelzt die Stoffoberfläche. Beim TIG-Schweißen ist die Verwendung eines Zusatzstoffes nicht notwendig. Die zu schweißenden Elemente können durch das Durchschweißen der Schweißnut verbunden werden. Wird jedoch ein Zusatzstoff verwendet, so wird er in das Schmelzbad manuell eingeführt und nicht mit Hilfe des Schweißhalters, wie es bei der Methode MIG/MAG der Fall ist. Daher hat der Schweißhalter beim TIG-Schweißen eine ganz andere Konstruktion als der Halter, der bei der Methode MIG/MAG zur Anwendung kommt. Das Zusatzmetall ist gewöhnlich in Form eines Drahts (eines Stabes) mit einer Länge von 1m und mit einem richtig gewählten Durchmesser erhältlich.

Der Schweißprozess TIG erfolgt in der Umgebung eines chemisch inerten Schutzgases, meistens Argon oder Hel, das der Düse des Elektrodenhalters entströmt. Das Schutzgas schützt Naht und Elektrode vor Oxidation, aber es hat keinen Einfluss auf den metallurgischen Prozess.

CrNi Schweißen

Die austenitischen Chromnickelstähle weisen in einem breiten Temperaturenbereich Korrosionsbeständigkeit, Glutfestigkeit und Warmstandfestigkeit auf. Die meistverbreitete Gruppe der Chromnickelstähle sind die des Typs 18-8 (z.B. der Stahl X6CrNiTi 18-10).

Die Stähle haben eine austenitische Struktur mit Carbidausscheidungen und einer gewissen Ferritmenge an den Korngrenzen. Meistens ist man der Ansicht, dass es leicht schweißbare Stähle sind. Beim Schweißen dieser Stählte treten jedoch zahlreiche Schwierigkeiten auf:

  • die Möglichkeit einer Minderung bzw. eines Verlustes der Korrosionsbeständigkeit,
  • eine große Fälligkeit der Schweißnähte für Heißrisse,
  • eine Steigerung der Sprödigkeit der Nähte beim Betrieb in erhöhten Temperaturen,
  • eine große Neigung zur Porigkeit der Verbindungen,
  • größere Verbindungsspannungen und -verformungen als bei gewöhnlichen Stählen.

Die Schweißtechnologie der austenitischen Stähle empfiehlt die Beachtung folgender  Grundsätze:

  • in die Verbindung ist eine nach Möglichkeit kleine Wärmemenge einzuführen (man soll mit kleinen linearen Energien schweißen und schmale Schweißraupen verwenden),
  • man soll Bindestoffe anwenden, die Schweißnähte mit einer Zweiphasen-Struktur gewähren (der Ferritgehalt in den Schweißnähten soll 5-10% sein), und Bindstoffe mit einer geringen Verschmutzungsmenge (S, P, O2)
  • nach Möglichkeit ist nach dem Schweißen das Lösungsglühen oder  Stabilglühen anzuwenden.

Das Schweißen von hochlegierten Stählen erfolgt meistens mit nachfolgenden Methoden:

  • mit Mantelelektroden (Basen- und Rutilelektroden),
  • in Gashüllen (GTA, GMA),
  • mit Unterpulver (Basenflussmittel),
  • mit Mikroplasma, Plasma und Elektronenstrahl.

AlMg3 Schweißen

Aluminium ist sehr gut zum Schweißen geeignet. Es kann mit vielen Methoden geschweißt werden, aber in der Praxis überwiegen nur einige davon. Beim Schweißen des Aluminiums ist die Reaktion des Metalls mit Sauerstoff und das damals schnell entstehende Oxid zu berücksichtigen.

Die beim Schweißen von Aluminium und seinen Legierungen auftretenden Probleme sind bewirkt durch:

  • eine hohe Affinität des Aluminiums zum Sauerstoff, was zur Entstehung einer schwer schmelzbaren AL2O3 Schicht (Schmelztemperatur 2040 Grad Celsius) beiträgt. Die Schmelztemperatur der Aluminiumlegierungen ist 650-660 Grad,
  • eine große Wärmeleitfähigkeit und -ausdehnung,
  • eine niedrige Festigkeit in Temperaturen von über 500 Grad,
  • ein großes Schwindmaß (die Ursache der Schweißverformungen und -spannungen),
  • ein wesentlicher Festigkeitsrückgang in Schweißtemperaturen,
  • Verluste an Legierungselementen wie Magnesium, Zink oder Lithium.

Die grundsätzlichen und am häufigsten angewandten Schweißmethoden des Aluminiums und seiner Legierungen, sowohl der plastisch verarbeiteten als auch der Gusslegierungen, sind TIG und MIG, hauptsächlich in der Hülle des Argons und seltener der Mischungen AR + He. Das Schweißen mit dieser Methode führt man praktisch mit Wechselstrom, unter Nutzung seiner Fähigkeit zur sog. Katodenstreuung der Oxidschicht. Starke Verbindungen ist es besser mit der Methode MIG zu schweißen. Mann soll (unabhängig von der Methode) die Vorwärmung auf ca. 150 Grad und/oder Mischungen Ar (50-75%) + He anwenden, da Helium die Wärmeleistung des Bogens erhöht.

Zum Schweißen von Gusslegierungen des Aluminiums empfiehlt sich die Methode TIG und die Anwendung eines Schweißguts mit der Zusammensetzung des Gusses. Die Gusslegierungen Al-Si (Silumine) sind gut schweißbar, während solche, die Magnesium, Zink und Kupfer enthalten, schwer schweißbar sind.

Um das richtige Durchschweißen von einseitigen Stumpfnähten zu erzielen, empfiehlt es sich, formende Unterlagen anzuwenden.

In der industriellen Praxis erfolgt das Schweißen von thermisch unbearbeitbaren Aluminiumlegierungen aus der Gruppe 3xxx und 5xxx und von thermisch bearbeitbaren aus der Gruppe 6xxx und 7xxx meistens in der Hülle des reinen Argons (mit der Reinheit von 99,98%). Zum Schweißen kann man eine Abschmelzelektrode - die Methode MIG - oder eine nicht abschmelzende Elektrode – die Methode TIG - anwenden.

P91 / P92 Schweißen

Der Stahl T/P92 (ASME code case 2179, ASTM A 213 i A 335) wurde 1990 in Japan entwickelt und ist als NF616 bekannt. Im Vergleich zur chemischen Zusammensetzung des Stahls T/P91 wurde da ca. 1,8 % Wolfram eingeführt, der Molybdängehalt wurde auf ca. 0,5 % gesenkt, um die ferritbildenden und austenitbildenden Elemente auszugleichen, und es wurde ein Mikro-Zusatz von Bor eingeführt.

Die Schweißbarkeit der Stähle, die gegen erhöhte Temperaturen beständig sind, hängt von den strukturellen Veränderungen, die in der Erwärmungszone eintreten, und von der Neigung zu Heißrissen ab. Diese Erscheinungen entscheiden gemeinsam mit andern Faktoren über die Möglichkeit der Rissbildung und der Entstehung einer Verbindung mit geringer Plastizität und mit der daraus folgenden Neigung zu Brüchen. Erwägt man die strukturellen Änderungen, die in der Erwärmungszone dieser Stähle eintreten, ist es in Betracht zu ziehen, dass der Verlauf der Kurven im ZTU-Diagramm in großem Maße vom Chrom- und Molybdängehalt im Stahl abhängig ist.

P92 ist in erster Reihe als ein Stoff für fortgeschrittene Parameter der Dampfleitungen entworfen worden und wird als die Hauptverbesserung des P91 betrachtet, mit einer Erhöhung der Zerreißkraft um etwa 30% bei 600°C.

Die empfohlene Vorwärmungstemperatur ist 200°C, ungeachtet der Stärke des geschweißten Stoffes, d.h. ca. 200°C innerhalb von 24 h, und sogar mehr bei sehr starken Elementen.

Eines der Elemente in der Schweißtechnologie der Stoffe Cr-Mo ist die zusätzliche Durchwärmung, die sog. Dehydrierung des Nahtstoffes, um die Anfälligkeit für Wasserstoffversprödung in der Umgebungstemperatur zu beschränken. Theoretisch soll die Dehydrierung für den Stahl P92 in einer Temperatur geführt werden, die nicht kleiner ist als  die Temperatur der Vorwärmung, d.h. ca. 200°C innerhalb von 24 h, oder sogar in einer höheren Temperatur bei sehr starken Elementen. Damit die Dehydrierung effektiv ist, ist zuerst die volle Martensitumwandlung des Nahstoffen herbeizuführen, indem die Schweißnaht auf eine Temperatur unter 100°C abgekühlt und anschließend in einer Temperatur von ca. 200°C durchgewärmt werden, um die Wasserstoffdiffusion aus dem Nahtstoff zu ermöglichen.

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