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Schweissen Von Edelstählen

TECH. INFO.

SCHWEISSEN VON EDELSTÄHLEN

Nichtrostende und hitzebeständige Stähle können mit einigen Einschränkungen mit den Schmelz- und Preßschweißverfahren gefügt werden, die für un- und niedriglegierte Stähle üblich sind. Die schweißtechnische Verarbeitung erfolgt unter dem Gesichtspunkt, dass die Schweißverbindung die Anforderungen an die zu fügenden Grundwerkstoffe - wie Korrosions- bzw. Hitzebeständigkeit - erfüllt. Die Schweißzusätze sind artgleich oder für Sonderfälle höher legiert zu wählen.

Wichtige Hinweise

  • Stabilisierte Edelstähle und stabilisiertes Schweißgut sind nicht hochglanzpolierbar;
  • Stabilisierte Edelstähle können sowohl mit artgleichem Schweißzusätzen als auch mit Schweißzusätze mit besonders niedrigem Kohlenstoffgehalt geschweißt werden;
  • Edelstähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt werden möglichst nur mit Schweißzusätzen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt geschweißt;
  • Stickstofflegierte (N) Edelstähle werden mit normalem Schweißzusatz (N-nicht legiert) geschweißt, dessen mechanischen Eigenschaften ausreichend hoch sind; Aufmischung mit dem Grundmetall möglichst gering halten;
  • Höherer Wärmeausdehnungskoeffizient führt zu größerem Verzug, deshalb in engeren Abständen heften;
  • Die geringere Wärmeleitfähigkeit führt zu Wärmestau im Nahtbereich, deshalb sollte die Wärmeeinbringung begrenzt werden;
  • Um eine metallisch sauber
  • Oberfläche zu erzielen, auf der sich eine fehlerfreie Passivschicht bilden kann ist eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen notwendig.


SCHAEFFLER DIAGRAMM

A1 - Schweißen von standardaustenitischen Edelstählen

  • Das Schweißgut enthält 4 bis 12 % (5 bis 15 FN) Deltaferrit, dadurch besteht Beständigkeit gegen Heißrisse.
  • Für Anforderungen, wie z.B. unmagnetische Schweißnaht, erhöhte Korrosionsbeständigkeit oder Tieftemperaturzähigkeit, ist ein vollaustenitischer Schweißzusatz zu wählen
  • Aufmischung mit den Grundwerkstoffen möglichst unter 40 % und Stickstoffaufnahme während des Schweißens möglichst gering halten, damit Gehalt an Deltaferrit nicht zu stark vermindert wird.
  • Kein Vorwärmen, Zwischenlagentemperatur max. 150 °C.
  • Lichtbogen nur innerhalb der Schweißfuge zünden.
  • Deltaferrit ist magnetisch.
  • Cr-Ni-Austenite können auch mit Cr-Ni-Mo-Schweißzusätzen gefügt werden, im Hinblick auf das Korrosionsverhalten ist artgleicher Schweißzusatz vorzuziehen.


A2 - Schweißen von vollaustenitischen Edelstählen

  • Die starke Neigung des vollaustenitischen Schweißgutes zu Heißrissen ist bei der schweißtechnischen Verarbeitung zu

berücksichtigen Vor allem sind folgende Punkte zu beachten:

  • Höchste Sauberkeit im Nahtbereich, damit heißrissauslösende Elemente, vor allem Schwefel u. Ä. Stoffe nicht ins Schweißbad

gelangen.

  • Endkrater gut füllen, gegebenenfalls ausschleifen
  • Wurzel mit ausreichend großem Querschnitt ausführen, um Spannungsriss in Längsrichtung vermeiden.
  • Örtliche Spannungskonzentrationen und große Wanddicken konstruktiv vermeiden.
  • Großes, überhitztes Schweißbad vermeiden, um Korngröße und Schweißeigenspannungen in der Naht möglichst klein

zu halten. Das bedeutet:

- begrenzte Streckenenergie (max. ca 10 -15 kJ/cm).
- Strichraupen oder allenfalls leichtes Pendeln,
- keinVorwärmen, Zwischenlagentemperatur max. 130 (150)°C .

F - A - Schweißen der ferritisch-austenitischen (Duplex-) Edelstähle

  • Diese Art von Stähle, die zweiphasig sind und zwar aus delta-ferrit und austenit nennt man Dublex Edelstähle. Sie sind gut schmelzschweißgeeignet Höchstzulässige Betriebstemperatur für Schweißkonstruktionen beträgt 250 °C. Aufgrund Versprödung und Bildung von spröden intermetallischen Phasen bei 475 °C, erfolgt im Temperaturbereich von 250 bis 900 °C Zähigkeitsabnahme.
  • Weitgehend artgleicher stickstofflegierter Schweißzusatz, dessen Nickel-Gehalt (N) zur Begrenzung des Deltaferritanteiles im Schweißgut leicht angehoben ist. Die Vermischung mit dem nickelärmeren Edelstahl sollte 40 % nicht überschreiten. Schweißen ohne Schweißzusatz nur mit nachfolgendem Lösungsglühen und Abschrecken mit Wasser möglich.
  • Schweißen ohne Vorwärmung, Zwischenlagentemperatur max. 250 °C (Stähle mit ca. 23 % Cr) bzw. max. 150 °C (Stähle mit ca. 25 % Cr).
  • Die Wärmeeinbringung wird etwas höher gewählt als beim Schweißen austenitischer Stähle. Abhängig von Schweißverfahren und Werkstückdicke wird mit 5 - 25 kJ/cm (Stähle mit ca. 23 % Cr) bzw. 2 -15 kJ (Stähle mit ca. 25 % Cr) Wärmeeinbringung gearbeitet.
  • Bei hohen Gehalten an Deltaferrit sind die Stähle empfindlich gegenüber wasserstoffinduzierten Rissen. Deshalb ist die Wasserstoffaufnahme beim Schweißen möglichst gering zu halten (z. B. Stabelektroden vor Einsatz trocknen und kein wasserstoffhaltiges Schutzgas anwenden).


F1 - Schweißen der halbferritischen Chromstähle

  • In artgleichem Schweißgut und in der Wärmeeinflusszone liegt ein Gefüge aus Martensit bzw. Anlaßgefüge vor.
  • Vorwärm- und Zwischenlagentemperatur beträgt 200 bis 300 °C.
  • Glühen bei 700 - 800 °C nach dem Schweißen bewirkt Anlassen des Martensits, Erhöhen der Zähigkeit durch Koagulation der Chromkarbide und Wiederherstellen der interkristallinen Korrosions-Beständigkeit.
  • Wegen der Neigung zu Kaltrissen ist die Wasserstoffaufnahme beim Schweißen möglichst gering zu halten (z. B. Stabelektroden vor Einsatz trocknen und kein

wasserstoffhaltiges Schutzgas anwenden).

  • Wenn Farbgleichheit zum Grundmetall und gleicher thermischer Ausdehnungskoeffizient angefragt ist, artgleichen und nickelfreien Schweißzusatz verwenden.
  • Wenn ein zähes Schweißgut angefragt und keine Wärmebehandlung nach dem Schweißen möglich ist, artfremden Schweißzusatz verwenden (z. B. austenitisches Edelstahl oder Ni-Cr-Legierung),


F2 - Schweißen der vollferritischen Chromstähle

  • Das rein ferritische Gefüge neigt bei Temperaturen über ca. 950°C zu Kornvergröberung. Grobes Korn führt zu Zähigkeitsverlust und ist durch keine Wärmebehandlung rückgängig zu machen.
  • Deshalb Schweißen mit niedriger Streckenenergie (niedrige Stromstärke, kleiner Durchmesser des Schweißzusatzes, Strichraupen oder allenfalls leichtes Pendeln).
  • Beim Ferrit liegt die im Kerbschlagbiegeversuch ermittelte Übergangstemperatur vom Verformungsbruch zum Trennbruch im Bereich der Raumtemperatur. Um in der Wärmeeinflusszone Risse beim Schweißen zu vermeiden und um Schweißeigenspannungen möglichst niedrig zu halten, ist Vorwärm- und Zwischenlagentemperatur von 200 bis 300 °C zu wählen.
  • Wegen der Neigung zu Kaltrissen ist die Wasserstoffaufnahme beim Schweißen möglichst gering zu halten (z. B. Stabelektroden vor Einsatz trocknen und kein

wasserstoffhaltiges Schutzgas anwenden).

  • Mehrlagenschweißungen werden bevorzugt mit artfremdem zähem Schweißzusatz (Austenit oder Nickel-Chrom-Legierung) hergestellt. Wenn Farbgleichheit zum Stahl oder nickelarmes Schweißgut angefragt ist, wird Decklage mit artgleichem Schweißzusatz geschweißt.
  • Glühen bis 700 bis 800°C nach dem Schweißen verbessert die Zähigkeit in der Wärmeeinflusszone und artgleichem Schweißgut, reduziert Schweißeigenspannungen und stellt interkristallinen Korrosions-Beständigkeit wieder her.


M - Schweißen der martensitischen Cr-Edelstählen

  • Die Stähle sind Lufthärter und deshalb nur bedingt schmelzschweißgeeignet. Um Aufhärtung in der Wärmeeinflusszone möglichst gering zu halten, sollten Vorwärm- und Zwischenlagentemperatur von 200 bis 300 °C ausgewählt werden.
  • Stähle mit Kohlenstoffgehalt über 0,2 % sind nicht für Schweißkonstruktionen geeignet.
  • Anlassen bei 700°C sofort nach dem Schweißen erhöht die Zähigkeit der Schweißverbindung und vermindert die Schweißeigenspannungen.
  • Wegen der Neigung zu Kaltrissen ist die Wasserstoffaufnahme beim Schweißen möglichst gering zu halten (z. B. Stabelektroden vor Einsatz trocknen und kein

wasserstoffhaltiges Schutzgas anwenden).

  • wenn Farbgleichheit mit Stahl oder nickelarmes Schweißgut erforderlich ist, kann dies mit artgleichem Schweißzusatz mit Decklagen durchgeführt werden.
  • Für Stähle mit höherem Kohlenstoffgehalt werden gemäß DIN 8556 artfremde austenitische Schweißzusätze oder gemäß DIN 1736 Ni-Cr-Schweißzusätze verwendet.


Weichmartensitischer nichtrostender Cr-Ni-Stahl

  • Auf max. 0,05 % begrenzter Kohlenstoffgehalt führt in Wärmeeinflusszone und artgleichem Schweißgut zu zähem Martensit.
  • Dickwandige Werkstücke auf 100°C vorwärmen, Zwischenlagentemperatur 100 bis 150 °C.
  • Wegen der Neigung zu Kaltrissen ist die Wasserstoffaufnahme beim Schweißen möglichst gering zu halten (z. B. Stabelektroden vor Einsatz trocknen und kein

wasserstoffhaltiges Schutzgas anwenden).

  • Artgleicher Schweißzusatz mit dem Grundmetall ergibt Schweißgut mit max. 0,04 % Kohlenstoff und max. 5 % Deltaferrit.
  • Anlassen nach dem Schweißen bei 580 bis 620°C für erhöhte Zähigkeit.



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