Relevanz

Um dauerhafte Nähte an kleinen und mittleren Rohren aus hochlegiertem Stahl sowie Aluminium, Titan, Nickel und anderen Legierungen zu erhalten, werden Schmelzschweißverfahren eingesetzt - Lichtbogenschweißen unter Schutzgas und Plasmaschweißen. Neben den gebräuchlichsten Rohrtypen d x s = (8 + 102) x (1 + 3) mm ist das Schweißen von Rohren mit besonders dünnen Wänden (8 + 40) x (0,2 + 0,35) mm, die eine sehr genaue Einstellung der Schweißwärmebedingungen erfordern, sehr verbreitet.

Gas-Elektro-Schweißen

Zwischen einer nicht abschmelzenden Wolframelektrode und dem Rohrrohling wird ein elektrischer Lichtbogen verwendet. Die Wärme des Lichtbogens konzentriert sich auf einen kleinen Bereich in der Verbrennungszone, wodurch die Kanten recht schnell schmelzen. Das Schmelzbad wird durch eine Schutzgasschicht von der Luft abgeschirmt, die eine Oxidation des Metalls verhindert, bis die Schweißnaht entstanden ist. Die Schweißnaht kristallisiert von selbst und die Kanten werden nicht gequetscht. Mit diesem Schweißverfahren werden hochlegierte Stähle und anders legierte Rohre mit sehr guter Qualität und starken Schweißnähten ohne Sägezahnwülste hergestellt.

Die Schweißtechnik

Neben einer Wolframelektrode mit einem Durchmesser von 3-5 mm wird eine Keramikdüse für die Gaszufuhr zur Schweißstelle benötigt. Die Heizung ist am Schweißkopf angebracht, der mit Vorrichtungen für die Längs- (parallel zur Schweißnaht) und Quereinstellung ausgestattet ist. Geschweißt wird mit Wechselstrom von 180-360 Hz. Am häufigsten wird Gleichstrom verwendet. Je nach dem zu schweißenden Material kann er wegen der höheren Temperatur der Anodenpunkte des Lichtbogens unterschiedliche Polaritäten aufweisen. Wechselstrom macht den Lichtbogen stärker, aber weniger stabil.

Lichtbogen

Rohre normaler Güteklassen werden mit einem kontinuierlichen Lichtbogen bei etwa 10KV und einer Stromstärke von 100-300A geschweißt. Dieser Lichtbogen ist nicht viel länger als die Wanddicke des Produkts. Bei rostfreiem Stahl, insbesondere bei dünnwandigen Rohren, wird eine Stromstärke von 20-30 A verwendet, aber selbst bei dieser Stromstärke ist der Lichtbogen instabil und kann Durchbrennen und Kantenverformungen verursachen. Daher wird zum Schweißen dieser Rohre ein gepulster Lichtbogen verwendet. Er kombiniert einen Lichtbogen mit niedriger Stromstärke (1-1,5 A), der konstant brennt, und einen gepulsten Lichtbogen (bei 0,8-1 mm, Stromstärke 20-30 A), der periodisch brennt. Getrennte Lichtbogenstromquellen werden an eine einzige Elektrode angeschlossen. Der gepulste Lichtbogen schmilzt das Metall auf, und der Lichtbogen mit niedriger Stromstärke wird benötigt, um den gepulsten Lichtbogen anzuregen und die Krater zu schweißen.

Schweißen von extrem dünnwandigen Rohren

Ein besonderes Merkmal ist die sehr präzise Kantenverbindung. Dies wird durch den Einsatz eines Abschneiders anstelle der Stützrollen erreicht, der einen einstellbaren Bohrungsdurchmesser hat.
Der Schutz des Schweißbereichs sowie die Kühlung des Schweißbads erfolgt mit Argon, Helium oder heliumhaltigen Gemischen. Helium ist am besten geeignet - es trägt zur Stabilisierung des Lichtbogens und der Wärmeübertragung bei und verbessert so die Nahtqualität und die Schweißgeschwindigkeit. Allerdings verflüchtigt sich Helium aufgrund seiner geringen Dichte schnell. Argon ist dichter als Luft, es ist wirtschaftlicher, schützt den Schweißbereich besser und ist billiger. Argon-Lichtbogenschweißen ist weit verbreitet

Grat
Eine weitere wichtige Aufgabe besteht darin, Rohre mit einem minimalen inneren "Grat" herzustellen - dem Überstand der Schweißnaht über die Rohroberfläche. Die Schweißraupe wird durch Oberflächenspannungskräfte aufgehängt. Je größer die Dicke der Rohre und je höher das Gewicht einer solchen Schale ist, desto stärker hängt sie nach innen durch. Zur Erzeugung zusätzlicher vertikaler Kräfte und zum Schutz vor Oxidation wird Argon in den Rohrhohlraum eingeblasen. Die durch dieses Verfahren entstehenden kleinen "Perlen" ermöglichen die Verwendung der geschweißten Rohre als Knüppel für die HWP-Werke.

Nachteile

Der Hauptnachteil des Argon-Lichtbogenverfahrens ist die geringe Schweißgeschwindigkeit von 0,01-0,03 m/s. Bei sehr dünnwandigen Rohren liegt die Schweißgeschwindigkeit bei 0,01 m/s. Dies ist auf die Unterwasser-Wärmekapazitätsgrenze (aufgrund möglicher Kantenverformungen und Durchbrände) sowie auf die für die Erstarrung des geschmolzenen Metalls erforderliche Zeit zurückzuführen.

Optimierung

Um das Schweißen zu beschleunigen, werden die Kanten mit einem Hochfrequenzinduktor auf 150-200 °C vorgewärmt. Eine weitere Steigerung der Schweißgeschwindigkeit ist durch den Einsatz von Plasmatronen möglich. Sie werden für das Mikroplasmaschweißen und das Schweißen mit geschlossenem, komprimiertem Lichtbogen verwendet. Dieser Lichtbogen entsteht, nachdem die Elektroden im Brenner installiert sind und sich ein dünner Düsenkanal mit einem Lichtbogendurchmesser von bis zu 3 mm gebildet hat. Durch diese Öffnung können auch die Plasmagase entweichen. Der Lichtbogen zündet zwischen der Elektrode und der Kante (so genannter direkter Lichtbogen). Argon isoliert und komprimiert den Lichtbogen am Düsenausgang. Die Stromdichte im Lichtbogen nimmt zu, das Gas wird ionisiert und in Plasma umgewandelt. Die Temperatur im mittleren Teil eines solchen Lichtbogens beträgt t* 1500-3000°C. Da der Heizpunkt um mehr als das Zweifache verkleinert wird, beschleunigt eine Erhöhung der Stromkonzentration bei gleicher Wärmezufuhr das Schweißen praktisch um den Faktor 2. Der Argonverbrauch wird reduziert. Das Plasmaschweißen wird, wie auch das Argon-Lichtbogenschweißen, sowohl im kontinuierlichen als auch im gepulsten Modus durchgeführt.

Mikroplasma-Lichtbogenschweißen

Es wird für besonders dünnwandige 12x18N10T-Rohre eingesetzt. Aufgrund der höheren Lichtbogenverdichtung und Stromdichte bei einem minimalen Düsendurchmesser von 1 mm und einem Elektrodendurchmesser von 1 mm wird der Lichtbogen durch eine separate Schwachstromquelle gezündet. Wenn sich der Plasmastrahl gebildet hat, wird dieser Lichtbogen abgeschaltet, die Spannung auf eine Röhre geschaltet und ein direkter Plasmalichtbogen gebildet. Der kleine Heizpunkt verhindert Kantenverzug und führt zu einer schmalen Naht. Bei diesem Schweißverfahren können die ionisierten Gase aufgrund der hohen Temperatur und der Tatsache, dass das Gas durch enge Düsenkanäle strömt, nahezu Schallgeschwindigkeit erreichen. Bei kritischen Ausströmgeschwindigkeiten des Plasmas wird das Schweißen in ein Schneiden umgewandelt.

Einkauf, Preis

Die Evek GmbH hat eine große Auswahl an Edelstahlprodukten auf Lager. Wir schätzen die Zeit unserer Kunden und sind daher immer bereit, bei der optimalen Auswahl zu helfen. Unsere erfahrenen Beratungsmanager stehen Ihnen zur Verfügung. Die Qualität der Produkte wird durch die strikte Einhaltung der Produktionsnormen garantiert. Die Vorlaufzeit ist minimal. Großhändler erhalten ermäßigte Preise.