WIG-Stichlochschweißen von Duplexstählen

In Duplexstählen wird die Korrosionsbeständigkeit konventioneller, „hochlegierter Cr-Ni Stähle“ mit höheren mechanischen Eigenschaften bei einem geringeren Gehalt an kostenintensiven Legierungselementen kombiniert.

Der Einsatz der austenitisch-ferritischen Duplex-Stähle hat, aufgrund der stetig steigenden Rohstoffpreise, zunehmend an Bedeutung gewonnen, weil diese weniger Nickel als die austenitischen Stähle enthalten. In den letzten Jahren ist die Nachfrage für Duplex-, Superduplex- und Leanduplexstähle in den Bereichen Öl- und Gasindustrie (On- und Offshore), petrochemische Industrie, chloridbehaftete Prozessindustrie, Chemiekalientanker, Klärwerksbau, Papier- und Zellstoffindustrie, Meerwasserentsalzungsanlagen stetig gestiegen.

Seitens der Industrie besteht ein erhöhter Bedarf an effizienteren Fügeverfahren zum stoffschlüssigen Verbinden unter Beibehaltung der Werkstoffeigenschaften speziell in der Fügezone. Beim WIG-Stichlochschweißen bestehen Vorteile und Einsparungsmöglichkeiten hinsichtlich der Schweißnahtvorbereitung ab einer Blechdicke von d = 3 mm und der Anzahl der zu schweißenden Lagen im Vergleich zu MSG-Schweißprozessen, konventioneller WIG-Schweißtechnik, Laser- und Plasmaschweißen. Das Schweißen der einlagigen Stumpfstoßverbindungen erfolgt dabei ohne kosten- und zeitintensive Schweißnahtvorbereitung.

Im Forschungsvorhaben sollen die Prozessrandbedingungen und / -parameter für das Schweißen der Duplexstähle mit Keyhole unter Beibehaltung der Grundwerkstoffeigenschaften, auch in der Fügezone, durch wissenschaftlich abgesicherte Untersuchungen qualifiziert werden. Dafür werden Stumpfverbindungen an Halbzeugen aus verschiedenen Duplexgüten mit unterschiedlichen Wanddicken (3 – 15 mm) hergestellt und mittels zerstörungsfreier und zerstörender Werkstoffprüfung untersucht. In den einzelnen Arbeitspaketen wird unter anderem auch der Einfluss verschiedener Schutzgaszusammensetzungen auf den Schweißprozess und das resultierende Gefüge untersucht. Für den Fügeprozess werden die Strom-Spannung-Zeitverläufe und die sich ergebenden Temperatur-Zeit-Zyklen (t12/8-Zeit) dokumentiert.

Die erzeugten Verbindungen sollen in Bezug auf die mechanisch-technologische Verbindungseigenschaften dem Grundwerkstoff nicht nachstehen sowie eine hohe chemische Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion in chloridhaltigen Medien aufweisen. Hierzu werden spezifische Korrosionsuntersuchungen entsprechend den normativen Vorgaben nach ASTM G48 durchgeführt. Die gestellten Anforderungen sollen unter Beachtung verschiedener Randbedingungen realisiert werden und nach Abschluss des Vorhabens zu einem wirtschaftlichen Fügeprozess führen.

Untersuchungsschwerpunkte WIG-Stichlochschweißen an Duplexstähle:

Werkstoffe: 1.4462; 1.4362; Superduplex
Blechdicken: 3-15 mm (Blech)
Zusatzwerkstoffe:
artgleiche und artfremde Massiv- und Fülldrähte
Schutzgase:
Argon reiche Mischgase mit Anteilen an N2, He, H2
Einstellung:
t12/8-Zeit, Schweißgeschwindigkeit, Strom, Spannung, Vorwärmtemperatur, Drahtvorschubgeschwindigkeit
Dipl.-Ing. IWE (FH) Thomas Ebersbach
Günter-Köhler-Institut für Fügetechnik und Werkstoffprüfung GmbH, Jena
Abteilung Fügetechnik
Telefon: 03641/204146
E-Mail: tebersbach@ifw-jena.de