-
Seite 1
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Schutzgasschweißen von Edelstählen kann fast jeder – Erfahrung ist die Summe aller Misserfolge Steinmüller Bildungszentrum GmbH, 51643 Gummersbach Matthias Thume
-
Seite 2
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
• Vorstellung der Westfalen AG (Informationen zu den Geschäftsfeldern)
• Hochlegierte Werkstoffe (Norm, Bezeichnungen, Werkstoff)
• Schutzgasschweißen von hochlegierten Stählen (Gase, Anwendungen)
• Formieren (Formiergase, Eigenschaften, Formiersysteme, Anwendungen)
• Schadensfälle
-
Seite 3
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Informationen zu den Geschäftsfeldern Die Westfalen Gruppe ist in drei Geschäftsfeldern tätig:
Westfalen Gruppe
Bereich Gase
Bereich Energieversorgung
Bereich Tankstellen
-
Seite 4
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Bereich Energieversorgung Unser Produktspektrum – Energie, mit der Sie rechnen können!
Westfalengas: Propan in der Flasche und im Behälter
Technik & Service Solacept ® Autogas/LPG
-
Seite 5
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Bereich Tankstellen
Erfolgreiche Experten für Mobilität.
-
Seite 6
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Bereich Gase Westfalen liefert zahlreiche Produkte für vielfältige Anwendungen.
Lebensmittelgase Sondergase Industriegase
Kältemittel & Wärmeträger Schweiß-, Schneid- und Lasergase
-
Seite 7
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
http://images.google.de/imgres?imgurl=http://www.concona.de/image/philippi-design/Valley-Edelstahl-Schale-1.jpg&imgrefurl=http://www.concona.de/shop/accessoires/Philippi-Valley-Schale.htm&h=250&w=250&sz=10&hl=de&start=7&um=1&tbnid=FVsS8UK-MTh1LM:&tbnh=111&tbnw=111&prev=/images?q%3DeDELSTAHL%26um%3D1%26hl%3Dde%26lr%3Dlang_de%26sa%3DNhttp://www.concona.de/shop/eva-solo/14873/muelleimer-edelstahl_g04.jpghttp://www.marions-kochbuch.de/geraete/kochtoepfe/kochtopf-edelstahl.jpghttp://images.google.de/url?q=http://www.cvt-industriebedarf.de/catalog/images/Edelstahl-Stecksystem.jpg&usg=AFQjCNFks_mu2PYAdIdN_WkZTBrUIo0l0Qhttp://www.metallart.at/bilder/tueren/norm_gartentore_edelstahl.jpghttp://www.dammermann.com/images/Windspiel_Edelstahl1.jpghttp://www.derdiedas24.de/images/blomus_primo_edelstahl_seifenspender.jpghttp://www.eheringe-shop.de/images/big/edelstahl-trauring2.jpghttp://www.rdm-music.com/images/Edelstahl Logo2.jpg
-
Seite 8
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Hochlegierte Stähle Als hochlegiert bezeichnet man Stähle, bei denen mindestens ein Legierungselement einen mittleren Gehalt von 5 Massenprozent überschreitet.
Edelstahl (nach DIN EN 10020) ist eine Bezeichnung für legierte oder unlegierte Stähle mit besonderem Reinheitsgrad, zum Beispiel Stähle, deren Schwefel- und Phosphorgehalt (sogenannte Eisenbegleiter) 0,025 % nicht überschreitet.
-
Seite 9
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Bezeichnung der Stähle nach Kennbuchstaben
Zählernummer X5CrNi18-10
Stahlgruppennummer 43 = Nichtrostende Stähle ....
Werkstoffhauptgruppennummer 1 = Stahl
-
Seite 10
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Gebräuchliche hochlegierte nichtrostende Stähle
(Bezeichnung nach DIN EN 10088 Teil 1-3)
X6Cr Mo17-1 (1.4113)
X39 CrMo 17-1(1.4122)
X5CrNi18-10(1.4301)
X2CrNi 18-9 (1.4307)
X1NiCrMoCu25-20-5(1.4539)
X2CrNiMoN22-5-3 (1.4462)
ferritischer Chromstahl
martensitischer Chromstahl
austenitischer CrNi-Stahl
austenitischer CrNi-Stahl
austenitischer NiCrMo-Stahl
austenit.-ferrit. Stahl (Duplex)
-
Seite 11
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Chrom ab Konzentrationen über 12 % ist ein Stahl durch Bildung einer dichten Chromoxidschicht auf der Stahloberfläche korrosionsbeständig Nickel stabilisiert das Austenitgebiet bis unter Raumtemperatur wichtiges Legierungselement für korrosionsbeständige austenitische Stähle mindert die Anfälligkeit für Spannungsrisskorrosionen verbessert die Kaltzähigkeit Molybdän verbessert die Korrosionsbeständigkeit gegenüber reduzierenden Medien verbessert die Warmfestigkeit Titan bindet Kohlenstoff in Form von Karbiden und senkt somit die Neigung zur interkristallinen Korrosion kornfeinende Wirkung.
-
Seite 12
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Schutzgas-Schweißen
Wolfram- Schutzgasschweißen
Nichtabschmelzende
Wolframelektrode
Metall- Schutzgasschweißen
Abschmelzende
Drahtelektrode
WIG Wolfram-
Inertgasschweißen
offener
Lichtbogen
WPS Wolfram-
Plasmaschweißen
eingeschnürter
Lichtbogen
MIG Metall-
Inertgasschweißen
Inertgas-
atmosphäre
MAG Metall-
Aktivgasschweißen
CO2 und/oder O2
im Schutzgas
Einteilung der Schutzgasschweißverfahren
-
Seite 13
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Schutzgas Dissoziations-energie
Ionisation-energie(atomar)
chemischesVerhalten
[kJ/mol] [kJ/mol]
Argon - 1525 inertHelium - 2374 inertWasserstoff 436 1312 reduzierendStickstoff 946 1399 reaktionsträgeSauerstoff 498 1168 oxidierendKohlendioxid 394 1332 oxidierend
Physikalische Eigenschaften der inerten Gase
-
Seite 14
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Thermische Leitfähigkeit von Gasen
-
Seite 15
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Prinzip des WIG - Schweißen
Wolframelektrode
Zusatzwerkstoff
Schutzgas
Stromquelle
Gasdüse
Spannhülse
SG-Abdeckung
SG-Abdeckung SG-Abdeckung Lichtbogen
-
Seite 16
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Schutzgase zum WIG-Schweißen hochlegierter Stähle
Produkt Gemisch-komponenten
Gruppe nach
DIN EN Anwendung
Argon 4.6 100 % Argon I1 alle schmelzschweißbaren Werkstoffe
Tagonox 5 5% H2, 2500 ppm CO2, Rest Argon Zfür hochlegierte Werkstoffe mit
geringen Kohlenstoffgehalt
Argon/Helium Gemische
30 % He, Rest Argon 50 % He, Rest Argon 70 % He, Rest Argon
I3 Nickel- Basis Legierungen, Kupfer, Aluminium
Argon/Wasserstoff - Gemische
2-10 % H2, Rest Argon R1 hochlegierte Stähle (austenitische Stähle)
Deltatig 3 2-3% N2, Rest Argon N2 hochlegierte Stähle (Senkung des Delta-Ferrit-Gehalt)
-
Seite 17
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Einbrandintensivierung durch Argon + 5% H2
Schutzgas: Argon 4.6 Schutzgas: Argon W 5 Werkstoff: 1.4571 Werkstückdicke: 5 mm Schweißstrom: 120 A
-
Seite 18
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Einfluss von Stickstoff auf den Deltaferritgehalt
Ohne Stickstoffzusatz im Schutzgas:
Deltaferritgehalt 3 %
Mit Stickstoffzusatz im Schutzgas:
Deltaferritgehalt 0,5 %
-
Seite 19
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Gebräuchliche hochlegierte nichtrostende CrNi-Stähle
(Bezeichnung nach DIN EN 10088 Teil 1-3)
X5CrNi18-10(1.4301)
X2CrNi 18-9 (1.4307)
X2CrNiMo 17-12-2 (1.4404)
austenitischer CrNi-Stahl
austenitischer CrNi-Stahl
austenitischer CrNiMo Stahl
-
Seite 20
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Entwicklung neuer Schutzgase zum WIG Schweißen von hochlegierten Werkstoffen
-
Seite 21
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Werkstoff: 1.4307 Gas: Argon W5 Wandstärke Rohr: 4 mm
Argon + 5%H2 I: 115 U: 13,0V V: 100 mm/min
-
Seite 22
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Quelle: praktiker, Heft 10,1997
(Marangoni – Effekt) Einfluss des Schwefelgehaltes auf die Einbrandform
-
Seite 23
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Werkstoff: 1.4307 Gas: Tagonox 5 Wandstärke Rohr: 4 mm
Tagonox 5 I: 100 U: 13,0V V: 100 mm/min
-
Seite 24
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
3,2 mm Elektrode, Gold, Schutzgas Argon + 5% H2 + 0,25 % CO2
3,2 mm Wolfram Elektrode Gold WL15 (2% Lanthanoxid), Schweißzeit ca. 3 min
neu angeschliffen unter Schutzgas Argon + 5% H2
unter Schutzgas Argon+5% H2+2500 ppm CO2 (Tagonox 5)
-
Seite 25
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Prinzip des MSG-Schweißverfahrens
-
Seite 26
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Schutzgase zum MAG-Schweißen hochlegierter Stähle
1% O2, Rest Argon3% O2, Rest Argon4% O2, Rest Argon
M13M13M22
hochlegierte Stähle
2,5% CO2, Rest Argon M12 hochlegierte Stähle
30% He, 0,5% CO2,Rest Argon
M12 hochlegierte StähleSuper-Duplex!!
0,8 % CO2, 10% He, 1,2% H2 Rest Argon
M11 hochlegierte Stähle CMT Schweißen
1200ppm CO2, 30% He,2% H2 Rest Argon
Zhochlegierte Stähle
Nickel Basis
-
Seite 27
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Einfluss der Schutzgase auf den Zu- und Abbrand von C D
rah
tele
ktro
de
Schutzgaseinteilung nach DIN EN ISO 14175Gruppe M22 M13 M12 M23 M21 C1
% Argon 92 99 97,5 91 82 -
% CO2 - - 2,5 5 18 100
% O2 8 1 - 4 - -
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07 % C
0,016 0,002
0,006 0,01
0,023
0,049
ELC-Grenze
-
Seite 28
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Oxidationszone beim Schweißen von CrNi-Stählen
Durch Schweißen entstandene Oxidschicht, s 100 nm
Passivschicht, s 2 - 4 nm
Schweißnaht Grundwerkstoff chromreduzierte Zone, s 20 - 200 nm
-
Seite 29
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Schweißgutprobe Nickel Basis 2.4668 (NiCr19Fe19Nb5Mo3 mit einem 2.4607 (NiCr23Mo16Al) Ø 1,2 mm; Schutzgas Sagox® Ni
-
Seite 30
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Schweißgutprobe Nickel Basis 2.4668 (NiCr19Fe19Nb5Mo3 mit einem 2.4607 (NiCr23Mo16Al) Ø 1,2 mm; Schutzgas Sagox® Ni
-
Seite 31
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
1 3
2
4 5
6
7 8 9 10
11 12 13 14 15
16 17 18 19 20 21
22 23 24
Schweißgutprobe Nickel Basis Legierung 2.4668 (NiCr19Fe19Nb5Mo3 mit einem 2.4607 (NiCr23Mo16Al) Ø 1,2 mm; Schutzgas Sagox ® Ni
-
Seite 32
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Schweißgutprobe Nickel Basis 2.4668 (NiCr19Fe19Nb5Mo3 mit einem 2.4607 (NiCr23Mo16Al) Ø 1,2 mm; Schutzgas Sagox® Ni
I: 101-123 Amp. U: 24,0 – 28,0 V V: 30-50 cm/min VD: 4,8 – 5,6 m/min
-
Seite 33
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
-
Seite 34
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Schutzgasvergleich anhand CMT-Prozess
Schutzgas Sagox® 2K Schutzgas Sagox® HC
-
Seite 35
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Formieren
Manuell/Mechanisiert
Gasverbrauch 5-10 l/min
Einschaltdauer 20-25 %
Gasverbrauch/Anlage/Tag (8h/Tagx60xEinschaltdauerxGasverbrauch/Minute)
0,5-1 m³
Gasverbrauch/Anlage/Monat (wie vor mal 20 Arbeitstage)
10-20 m³
-
Seite 36
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Formierkammern
-
Seite 37
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Formiervorrichtungen
-
Seite 38
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Hydraulische Innenspannvorrichtung
mit schwenkbarer Kamera
• Für das Schweißen dickwandiger Rohre im Pipelinebau
• Spannen, Formieren und
Schweißen in einem Arbeitsgang
• Kein Heften
• Hohe Kraftübertragung und dadurch Ausgleich von Ovalitäten bis 15 mm Wandstärke
• Dadurch sicherer Einsatz des mechanisierten Orbitalschweißens
• Keine Nachbehandlung der Werkstücke (anlauffarbenfreie Wurzel)
• Spannbereich von DN 150 – DN 400
Formierkammer
-
Seite 39
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Empfohlene Wurzelschutzgase für verschiedene Werkstoffe
Wurzelschutzgas Werkstoffe
Argon-Wasserstoff-Gemische
austenitische CrNi-StähleNi und Ni-Basis-Werkstoffe
Stickstoff-Wasserstoff-Gemische
Stähle, mit Ausnahme hochfester Feinkornbaustähle, austenitische CrNi-Stähle
Argon austenitische CrNi-Stähle, austenitisch-ferritische Stähle (Duplex), gaseempfindliche Werkstoffe (Titan, Zirkonium, Molybdän),wasserstoffempfindliche Werkstoffe (hochfeste Feinkornbaustähle, Kupfer und Kupferlegierungen, Aluminium und Aluminiumlegierungen sowie sonstige NE-Metalle), ferritisch Cr-Stähle
Stickstoff austenitische CrNi-Stähle, austenitisch-ferritische Stähle (Duplex)
-
Seite 40
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Anlauffarben in Abhängigkeit vom Sauerstoffanteil
-
Seite 41
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Sauerstoffmessgerät
-
Seite 42
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Argon W5 (OK)!
Deltatig 2 (OK)?
Gas I 300 ppm Sauerstoff
Gas II 350 ppm Sauerstoff
Wurzel am Rohr Werkstoff 1.4571 (X6CrNiMoTi 17-12-2)
Warum gelb?
-
Seite 43
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Werkstoff 1.4571
500:1 200:1
Formieren mit Stickstoffhaltigen Gasen
-
Seite 44
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Beispiele aus der Praxis
-
Seite 45
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Projekt Mittelplate
-
Seite 46
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Projekt Mittelplate
-
Seite 47
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Projekt Mittelplate
• Eckdaten zum Projekt Mittelplate:
• Die Rohrleitung wurde von Fa. Köster gefertigt
• In der Vorfertigung werden Rohrlängen von 18 m geschweißt
• Auf der Baustelle werden diese Rohrlängen zu einem Strang verbunden, der dann in das Wattenmeer eingezogen wird
• Rohrstränge aus Duplex
• 2 mit einem Durchmesser von 168x11
• 2 mit einem Durchmesser von 273x9
• Insgesamt 700 Schweißnähte
-
Seite 48
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Projekt Mittelplate
-
Seite 49
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Projekt Mittelplate
-
Seite 50
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Projekt Mittelplate
-
Seite 51
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Innenspannvorrichtung mit Kühl- und Formiereinrichtung
Vorbereitung einer Tulpennaht
Führung der Orbitalzange
Projekt Mittelplate
-
Seite 52
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
-
Seite 53
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Anlauffarbenfreie Wurzel
Werkstoff: 1.4462
Schutzgas: Argon
Wurzelschutzgas: Argon
-
Seite 54
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Projekt Mittelplate
-
Seite 55
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Projekt Mittelplate
-
Seite 56
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Projekt Mittelplate Rohrleitung aus Duplexstahl
-
Seite 57
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Schäden durch Korrosion • 56 Transport- und Aufbewahrungsbehälter aus einem hochlegierten CrNi-
Werkstoff 1.4301
• Schäden nach Befüllen von Wasser in die Behälter
• Schaden ca. 300.000 Euro
-
Seite 58
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Schäden durch Korrosion
-
Seite 59
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
-
Seite 60
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
-
Seite 61
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Schaden • Korrodierte Rohrabschnitte im Bereich der Schweißnaht. Innerhalb von 3 Wochen traten
Undichten auf.
• Rohrwerkstoff: Bei dem hier verwendeten Rohrabschnitt handelt es sich um einen X 5CrNi 18-10 Werkstoff Nr. 1.4301. Der vorgenannte Werkstoff zeigte erhebliche Auflösungs-erscheinungen im Bereich der Schweißnaht und seiner unmittelbaren Umgebung.
• Als Zusatz wurde der X6 CrNiNb 18-10, Werkstoffnummer 1.4550 eingesetzt.
-
Seite 62
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Schweißnahtwurzel Einige Wochen später!
-
Seite 63
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
-
Seite 64
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
-
Seite 65
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
-
Seite 66
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Cl
Chlorid 136 mg/l
-
Seite 67
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Schwarz-Weiß-Verbindungen
Betriebstemperatur < 300°C
Plattierungen
Betriebstemperatur > 300°C
600°C 1.4370, 18/10/6
-
Seite 68
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Schaeffler - Diagramm
0 0
5 10 15 20 25 30 40
5
10
15
20
25
30
Chrom-Äquivalent = % Cr + % Mo + 1,5 x % Si + 0,5 x % Nb
Nic
kel-Ä
quiv
alen
t = %
Ni +
30
x %
C +
0,5
x %
Mn A
M
F + M
M + F F
Martensitische Chromstähle
Hochwarmfeste austenitische Stähle
Chemisch beständige austenitische Stähle
ferritische Chromstähle
Duplex - Stähle 50%
70% A+F A+M
A+M+F
1
4
2
3
-
Seite 69
Gase I Energieversorgung I Tankstellen
www.westfalen.com
Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit