Schweisszusatzwerkstoffe - ISO Schweisstechnik AG

Wissenswertes über nichtrostende Edelstähle
Wahl der Zusatzwerkstoffe
Faustregel: Gleiche Zusammensetzung von Schweissgut und Grundwerkstoff
bietet die beste Korrosionsbeständigkeit.
Gewöhnlich strebt man gleiche Zusammensetzung von Schweissgut und
Grundwerkstoffen an. Die Korrosionssicherheit des Ersteren soll nicht
geringer als die des Letzteren sein. In gewissen Fällen müssen jedoch
Grundwerkstoff und Schweissgut verschiedene Zusammensetzungen
aufweisen, unter anderem, um Seigerungen auszugleichen. Seigerungen
sind Variationen der chemischen Zusammensetzung, die beim Erstarren
von sehr hoch legierten Stählen entstehen. Beim Schweissen von 254
SMO (20Cr18Ni6Mo) ist somit ein bedeutend höher legiertes Schweissgut
notwendig z.B. P12 (21Cr60Ni9Mo).
Schweissverfahren, die viel Wärme entwickeln, wie z.B. Unterpulverschweissung,
verlangen Ferritgehalte bis zu 5-12 FN (Ferritnummer), da
sonst nicht mit der notwendigen Risssicherheit zu rechnen ist.
Vollständige Ferritfreiheit kann jedoch manchmal aus Gründen der Korrosionssicherheit
gefordert werden. Die besonderen Vorsichtsmassnahmen,
die hier beim Schweissen beachtet werden müssen, werden im Abschnitt
„Schweisstechnik, Risse - Handbuch von Avesta“ behandelt. Diese Unterlagen
können gerne angefordert werden.
Hochlegierte vollaustenitische Stahlsorten, beispielweise 254 SLX und
254 SMO, verlangen deshalb vorsichtigere Wärmezufuhr beim Schweissen
als Stähle vom Typ 18/8.
Schweissbarkeit - gut bis sehr gut!
Die Schweissbarkeit der aust. Cr-Ni(Mo)-Stähle kann als gut bis sehr gut
bezeichnet werden, wenn die geringere Wärmeleitfähigkeit und grössere
Wärmeausdehnung berücksichtigt werden.
A) Vorwärmung: Eine Vorwärmung ist nicht notwendig, auch nicht bei
dicken Wandstärken. Sie ist wegen der grossenWärmeausdehnung sogar
schädlich (grosser Verzug).
B) übergangszone: Durch den niedrigen C-Gehalt (0.03 - 0.12%) und
das austenitische Gefüge besteht in der übergangszone keine Aushärtungsgefahr.
C) Wärmebehandlung nach dem Schweissen: Da keine Gefügeumwandlung
stattfindet ist auch keine Wärmebehandlung nach dem Schweissen
nötig. In vielen Fällen kann sie sogar schädlich sein. Glühungen im Bereich
von 500-950°C vermindern die Korrosionsbeständigkeit und die Zähigkeit
und sind möglichst zu vermeiden.
D) Richtlinien für das Schweissen:
1. Niedrige Stromstärken verwenden
2. Niedrige Wärmezufuhr (Strichraupen schweissen)
3. Hohe Schweissgeschwindigkeit (Strichraupen schweissen)
4. Pilgerschrittschweissung (wegen Verzug)
5. Anhäufung von Schweissnähten vermeiden.
6. Rasche Abkühlung zwischen 800-500°C.
Ferrit-Nummer
Ferrit-Nummer = Delta-Ferrit-Gehalt in austenitischen Schweissgütern/
Stählen. Diese Ferrit-Nummer (FN) wird häufig als Indikator für die
Heissrissanfälligkeit von austenitischem Schweissgut herangezogen, die
darüber hinaus mit anderen chemischen und physikalischen Eigenschaften
in Wechselbeziehung steht. Bei höheren Ferritgehalten wird z.B. die
Spannungsrisskorrosions-Beständigkeit erhöht, andererseits kann bei
bestimmten Medien selektive Korrosion auftreten. Ferrit im austenitischen
Schweissgut erhöht die Festigkeit und vermindert die Duktilität. Die
nachfolgenden Stahlsorten/Schweissgüter mit ihren charakteristischen FN
haben unter folgenden Bedingungen gute Eigenschaften:
A) Vollaustenitisches Schweissgut:
FN < 0.5
Hoher korrosiver Widerstand in stark oxidierenden und reduzierenden
Säuren und chloridhaltigen Medien.
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B) Vollaustenitisches CrNiMoN-Schweissgut
FN < 0.5
Nicht magnetisierbar
C) CrNiN- und CrNiMoN-Schweissgut mit niedrigen Ferritgehalten
FN 3 – 6
Tieftemperaturanwendungen
D) Rost- und säurebeständige Stähle zum allgemeinen Gebrauch
FN 6 – 15
Korrosionsbeständigkeit gegenüber vielen Medien mit hohem Widerstand
gegen Heissrisse.
E) Austenitisch/ferritisches Schweissgut für Pufferlagen
FN 15 – 35
Nichtartgleiche Verbindungen, Pufferlagen in plattierten Stählen
F) Austenitisch/ferritisches Schweissgut:
FN 30 – 70
Hoher Widerstand gegen Loch- und Spannungsrisskorrosion/optimale
mechanische Eigenschaften und Beständigkeit im Meerwasser.
Oberflächenbehandlung nach dem Schweissen
Der nichtrostende Stahl erhöht seine gute Korrosionsbeständigkeit durch
eine Passivschicht. Diese bildet sich normalerweise von alleine wenn der
Stahl dem Sauerstoff der Luft ausgesetzt ist. Die Passivschicht ist extrem
dünn (10 3 µ=0.000001 mm). Sie wird durch das Schweissen (Schlackenresten,
Anlauffarben, Oxidniederschläge und Spritzer) beschädigt. Auch
eine mechanische Beschädigung durch Werkzeuge ist leicht möglich.
Die Wiederherstellung der Passivschicht kann durch bürsten (aus nichtrostendem
Stahl) oder strahlen (mit rost- und säurebeständigem Stahlkies,
Glas oder Quarzmehl) erfolgen. Danach muss grundsätzlich passiviert
werden. Besser ist jedoch eine Beizbehandlung mit anschliessender Passivierung.
Das Beizen kann durch Tauchen in Bäder, mit Beizpasten oder
durch Sprühbeizen erfolgen. Das Beizmittel hängt von dem zu beizenden
Stahl und seinem Verwendungszweck ab. Die Konzentration und Temperatur
der Beizlösung richtet sich auch nach der Art des Zunders, der wiederum
von der unterschiedlichen Wärmebehandlung abhängt. Kaltgeformte und
dann gekühlte Teile werden anders gebeizt als warmgeformte Teile oder
Schweissnähte. Gewöhnlich werden für austenitische Stähle wässrige,
salpetersaure Lösungen mit Beimengen von Fluss- oder Salpetersäure
verwendet, die im Handel erhältlich sind.
Nach dem Beizen muss gründlich mit reinem Wasser gespült werden. Die
schützende Oxidschicht entsteht dann in etwa 16-20 Tagen von selbst. Muss
z.B. die Schutzschicht jedoch schon früher erreicht werden, oder wenn
die Angriffsbedingungen sehr hoch sind, kann diese durch Passivierungschemikalien
in Form von Pasten oder Lösungen (meist Salpetersäure)
erreicht werden. Nach dem Passivieren muss wieder gut mit sauberen
Wasser nachgespült werden.
Als Alternative wird heute häufig der ISOJET ® Cleaner zum Reinigen von Anlauffarben, die
beim WIG/TIG-, Plasma- oder
Orbitalschweissen entstehen,
verwendet. Dies ohne zu mattieren
und ohne die Oxydhaut
zu verletzten. Dabei wird das
Elysierverfahren angewandt.