Grundsätze für die Auswahl von Schweißmaterialien

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Prinzipien bei der Auswahl von Schweizmaterialien Schweizmaterialien Die Konstruktionspläne für Druckgeräte legen die Anforderungen an die Eigenschaften der Schweißverbindungen fest. Im Allgemeinen muss die Leistung der Schweißverbindungen mindestens der des Grundmaterials entsprechen – oder sie müssen den in den Plänen festgelegten technischen Anforderungen genügen. Der Schweißnahtbereich umfasst den Schweißfugenbereich, den Verschmelzungsbereich und den Wärmebeeinflussten Bereich. Das Schweißnahtgebiet besteht aus dem durch das Schweizematerial zugeführten Metall sowie dem geschmolzenen Grundmetall. Die Eigenschaften der Schweißmaterialien beziehen sich auf die Eigenschaften des durch das Schweißmaterial entstehenden Metalls – ohne Berücksichtigung des Grundmetalls. Sie geben daher keine Auskunft über die Eigenschaften der Schweißnaht selbst. Zwischen dem Schweißmetall und der Wärmebehandlungszone wirkt während des Schweißvorgangs, abgesehen von der Kohlenstoffmigration, kein Schweißmaterial auf die Wärmebehandlungszone ein, um deren Eigenschaften zu verändern. Bei der Auswahl von Schweißmaterialien wird in erster Linie auf die Eigenschaften des Schweißstoffs geachtet. Um die Leistungsfähigkeit der Schweißverbindungen zu gewährleisten, ist eine geeignete Schweißtechnik erforderlich – insbesondere eine nach dem Schweißen durchgeführte Wärmebehandlung sowie eine angemessene Energiezufuhr beim Schweißen. Grundprinzipien: Das grundlegende Prinzip bei der Auswahl von Schweißmaterialien ist, dass die Eigenschaften des geschweißten Metalls mindestens dem unteren Grenzwert der für das jeweilige Grundmaterial festgelegten Standards entsprechen müssen – oder zumindest den in den Spezifikationen vorgegebenen technischen Anforderungen genügen. Die Wahl des Schweißmaterials sollte unter Berücksichtigung der chemischen Zusammensetzung, der mechanischen Eigenschaften sowie der Schweißeigenschaften des Grundmaterials erfolgen. Zudem müssen die strukturellen Eigenschaften der druckbelasteten Anlagen, die Einsatzbedingungen sowie die Schweißverfahren mit einbezogen werden. Bei Bedarf muss das Material durch Tests bestimmt werden. Schweißmetall bei der Verbindung von Stählen derselben Sorte: ① Das Schweißmetall aus Kohlenstahl und niedriglegierten Stählen muss über geeignete mechanische Eigenschaften verfügen. Zudem darf seine Zugfestigkeit den oberen Grenzwert, der in den Spezifikationen des Grundmaterials festgelegt ist, um 30 MPa nicht überschreiten. Das Schweißmetall von hitzebeständigem Niedriglegierungsstahl muss außerdem eine bestimmte chemische Zusammensetzung aufweisen. ②Das Schweißmetall von Hochlegierungsstählen muss mechanische Eigenschaften sowie Korrosionsbeständigkeit aufweisen. ③Das Schweißmetall der Basis aus Verbundstahl aus Edelstahl muss mechanische Eigenschaften aufweisen, wobei seine Zugfestigkeit nicht über den von den Standards für das Grundmaterial vorgeschriebenen Wert plus 30 MPa hinausgehen darf. Das Schweißmetall der Verkleidungsschicht muss korrosionsbeständig sein; falls auch mechanische Eigenschaften erforderlich sind, müssen diese ebenfalls gewährleistet werden. An den Schnittpunkten zwischen den Mehrschichtnahtstellen und den Grundnahtstellen sowie zwischen den Mehrschichtnahtstellen und den darunterliegenden Stahlplatten sollten Übergangsnähte verwendet werden. Schweißmetall bei der Verbindung verschiedener Stahlsorten: Das Schweißmetall zwischen Kohlenstahl- und niedriglegierten Stählen mit unterschiedlichen Festigkeitswerten muss über geeignete mechanische Eigenschaften verfügen. Zudem darf seine Zugfestigkeit den in den Spezifikationen des stärkeren Grundmaterials vorgegebenen Obergrenzwert nicht überschreiten. Das Schweißmetall zwischen austenitischem Hochlegierungsstahl und Kohlenstoffstahl oder Niedriglegierungsstahl muss eine gute Rissbeständigkeit sowie mechanische Eigenschaften aufweisen. Es sollten Schweißmaterialien verwendet werden, deren Chrom-Nickel-Gehalt höher ist als der des austenitischen Legierungsstahls. Zwei Probleme: Die Abstimmung der Festigkeit des Schweißmetalls mit der Festigkeit des Grundmaterials. Für Druckgeräte sind die mechanischen Eigenschaften der Schweißverbindungen von grundlegender Bedeutung. Bei Kohlenstoffstählen und Niedriglegierungsstählen ist die Abstimmung der Festigkeit des Schweißmetalls mit der Festigkeit des Grundmaterials ein wichtiges Thema in der Branche der Druckgeräte sowie in der Schweißtechnik. Es gibt dazu viele Forschungsdebatten. Bei der Abstimmung der mechanischen Eigenschaften des Schweißmetalls mit denen des Grundmaterials müssen Stärke, Zähigkeit und Biegefestigkeit berücksichtigt werden. Für Stahlbauteile mit hoher Festigkeit werden bei der Auswahl des Schweißmaterials das Prinzip der „gleichen Festigkeit“ angewandt. Dadurch können die Schweißverbindungen über ausreichende Zähigkeit verfügen. Ein gewisser „Übermaß an Festigkeit“ ist außerdem tatsächlich vorteilhaft, um die Bruchfestigkeit der Verbindungen zu verbessern. Wenn als Grundmaterial Stahl mit einer Festigkeitsklasse von 700 MPa bis 800 MPa verwendet wird und dazu Schweißelektroden mit unterschiedlichen Festigkeitsklassen eingesetzt werden, dann zeigen die Ergebnisse der Fallhammerprüfung sowie der Zugversuche an Platten mit tiefen Rissen, dass sowohl ein übermäßig hoher als auch ein übermäßig niedriger Festigkeitsgrad des Schweißmetalls zu brüchigem Versagen führen kann. Am idealsten sind Verbindungen, bei denen die Festigkeiten nahe beieinander liegen. Die geringe Festigkeitsanpassung der Schweißnaht ermöglicht es außerdem, die Vorheiztemperatur zu senken und so die Anfälligkeit für Kaltrisse zu verringern. In der Regel werden die Schweißmaterialien anhand des nominellen Wertes des verschweißten Metalls ausgewählt. Doch die tatsächliche Festigkeit des verschweißten Metalls übertrifft oft diesen nominalen Wert um ein Vielfaches. Wenn man außerdem die metallurgischen Faktoren sowie den Zusammenhang zwischen den Materialien berücksichtigt, dann liegt die tatsächliche Festigkeit des verschweißten Metalls noch deutlich höher als der nominelle Wert des Schweißmaterials. Der Wunsch ist eine „niedrige Stärke“-Übereinstimmung, die Realität könnte eine „gleiche Stärke“ sein” ； Der Wunsch ist „stark“, die Realität könnte „sehr stark“ sein, daher sollte das Abstimmungsproblem anhand des tatsächlichen Stärkelevels des Schweißmetalls analysiert werden. Bei der Verwendung von Metallen für Sondernahtverbindungen werden mittel- und hochlegierte hitzebeständige Stähle, martensitische sowie ferritische Edelstähle eingesetzt. Ihre Schweißeigenschaften sind schlecht. Um Kaltrisse zu vermeiden, ist eine hohe Vorwärmetemperatur erforderlich. Zudem muss die Temperatur zwischen den Schichten streng kontrolliert werden. Nach dem Schweißen ist außerdem eine Wärmebehandlung notwendig. Die Anforderungen an die Schweißbedingungen sind daher sehr streng. Bei der tatsächlichen Verarbeitung wird zur Vermeidung von Vor- und Nacherwärmung auch austenitisches Schweißmaterial verwendet, um die Dehnfähigkeit der Schweißverbindungen zu erhöhen und das Entstehen von Schweißrissen zu verhindern. Da das Schweißmetall in Bezug auf seine chemische Zusammensetzung, seine mikroskopische Struktur sowie seine physikalischen und mechanischen Eigenschaften erhebliche Unterschiede zum Grundmaterial aufweist, sind Schweißrestspannungen unvermeidlich. Diese können die Einsatzeigenschaften der geschweißten Verbindungen negativ beeinflussen.