Warum fallen einlagige Edelstahlschweißungen, die mit dem Fülldrahtschweißverfahren (FCAW) hergestellt wurden, bei Prüfungen immer wieder durch? David Meyer und Rob Koltz untersuchen die Gründe für diese Mängel genauer. (Getty Images)
F: Wir reparieren geschweißte Stahlschaber in einer Trockenanlage in feuchter Umgebung. Unsere Schweißnähte fielen bei den Prüfungen aufgrund von Porosität, Hinterschneidungen und Rissen durch. Wir schweißen A514 an A36 mit 0,045″-Drahtkernen (309L, Fülldraht) in allen Positionen unter Verwendung eines 75%igen Argon-Kohlendioxid-Gemischs (75% Argon/25% Kohlendioxid) für eine bessere Verschleißfestigkeit.
Wir haben es mit Kohlenstoffstahlelektroden versucht, aber die Schweißnähte verschlissen zu schnell. Edelstahl erwies sich als besser geeignet. Alle Schweißnähte wurden flach (3/8 Zoll) ausgeführt. Aus Zeitgründen wurden alle Schweißnähte gleichzeitig durchgeführt. Woran könnten die Schweißnähte mangelhaft sein?
Hinterschneidungen entstehen üblicherweise durch nicht spezifikationsgemäße Schweißparameter, eine unsachgemäße Schweißtechnik oder beides. Zu den Schweißparametern können wir keine Aussage treffen, da sie uns nicht bekannt sind. Hinterschneidungen bei 1F resultieren in der Regel aus übermäßigem Schmelzbadbetrieb oder einer zu hohen bzw. zu niedrigen Schweißgeschwindigkeit.
Da der Schweißer versucht, 3/8″ aufzutragen, könnte eine zu unsachgemäße Handhabung des Brenners teilweise für das einlagige Kehlnahtschweißen mit Fülldraht kleinen Durchmessers verantwortlich sein. Es scheint sich jedoch eher um die Verwendung des falschen Werkzeugs als um ein technisches Problem zu handeln.
Porosität entsteht durch Verunreinigungen in der Schweißnaht, Verlust oder Überschuss an Schutzgas oder übermäßige Feuchtigkeitsaufnahme des Fülldrahts. Sie erwähnen, dass es sich um eine Reparatur an feuchten Medien im Inneren des Trockners handelt. Wenn die Schweißnähte also nicht gründlich gereinigt wurden, könnte dies die Hauptursache für die Hohlräume sein.
Der von Ihnen verwendete Fülldraht ist ein Allpositions-Fülldraht. Diese Drahtarten verfügen über ein schnell erstarrendes Schlackensystem. Dies ist notwendig, um das Schmelzbad beim Überkopfschweißen zu stützen. Der Nachteil der schnell erstarrenden Schlacke besteht darin, dass sie vor dem darunter liegenden Schmelzbad erstarrt. Werden dabei noch Gase freigesetzt, werden diese eingeschlossen und treten später in Form von Poren oder Oberflächenraupen auf. Dieser Effekt verstärkt sich beim Schweißen in Flachlage mit einem Draht mit kleinem Durchmesser und dem Versuch, eine große Schweißnaht in einem Arbeitsgang aufzutragen, wie es in Ihrem Fall der Fall ist.
Risse im Schweißnahtanfang und -ende können verschiedene Ursachen haben. Da beim Schweißen mit einem dünnen Draht eine dicke Raupe gezogen wird, ist eine unzureichende Verschmelzung (LOF) an der Wurzel wahrscheinlich. Risse im Schweißnahtgewebe sind aufgrund der hohen Eigenspannungen und der unzureichenden Verschmelzung an der Wurzel ein häufiges Phänomen.
Bei diesem Drahtdurchmesser benötigen Sie zwei bis drei Schweißdurchgänge für 3/8 Zoll. Kehlnähte sind nicht nötig. Es kann schneller gehen, drei fehlerfreie Schweißnähte zu erzeugen, als eine fehlerhafte Schweißnaht zu machen und diese anschließend auszubessern.
Ein weiterer Faktor, der bei der Rissbildung in Schweißnähten eine größere Rolle spielen kann, ist der falsche Ferritgehalt, der häufig die Hauptursache für Risse ist. 309L-Draht wurde für das Schweißen von Edelstahl mit Kohlenstoffstahl und nicht von Kohlenstoffstahl mit Kohlenstoffstahl entwickelt. Die spezifische Schweißnahtchemie dieses Produkts berücksichtigt zudem eine gewisse Grundmetallverdünnung für beide Grundwerkstoffe. Daher tragen bei Verbindungen von Edelstahl mit Kohlenstoffstahl einige aus Edelstahl gewonnene Legierungen dazu bei, die chemische Zusammensetzung auszugleichen und akzeptable Ferritmengen zu erzeugen. Die Verwendung eines Schweißzusatzwerkstoffs mit ca. 50 % Ferrit, wie z. B. 312 oder 2209, schließt die Möglichkeit von Rissen aufgrund eines zu geringen Ferritgehalts aus.
Die beste Methode, um eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit zu erzielen, ist das Schweißen der Verbindung mit einer Standard-Kohlenstoff- oder Edelstahlelektrode und das anschließende Aufbringen einer Auftragschweißschicht. Sie erwähnten jedoch, dass Sie unter sehr engem Zeitdruck stehen und Mehrlagenschweißen daher nicht in Frage kommt.
Versuchen Sie, einen Draht mit größerem Durchmesser, z. B. 1/16 Zoll oder größer, zu verwenden. Ein gasgeschützter Fülldraht ist ideal, da er eine bessere Schweißnahtreinigung und einen besseren Luftstromschutz als Fülldrähte bietet. Anstelle eines Allpositionsdrahtes kann jedoch nur ein Flach- und Horizontalpositionsdraht Poren und Kriechströme minimieren. Wechseln Sie außerdem das Schweißzusatzwerkstoff von 309L zu 312 oder 2209.
WELDER, ehemals Practical Welding Today, stellt die Menschen vor, die die Produkte herstellen, die wir täglich verwenden und mit denen wir arbeiten. Dieses Magazin dient der Schweißergemeinschaft in Nordamerika seit über 20 Jahren.
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