Fluss diagnostizieren

Warum besteht eine Single-Pass-Edelstahlschweißung mittels FCAW immer wieder die Prüfung nicht? David Meyer und Rob Koltz werfen einen genaueren Blick darauf, was die Ursache für diese Fehler sein könnte. Getty Images

F: Wir reparieren schweißende Stahlabstreifer in einem Trocknersystem, das sich in einer feuchten Umgebung befindet. Unsere Schweißnähte bestehen die Prüfung aufgrund von Porosität, Hinterschneidungen und Schweißrissen nicht. Wir schweißen A514 bis A36 mit 0,045 Zoll Durchmesser, Allpositions-Flussmittelkern 309L mit 75 % Argon/25 % Kohlendioxidgas für bessere Verschleißfestigkeit.

Wir haben versucht, eine Kohlenstoffstahlelektrode zu verwenden, aber die Schweißnähte nutzen sich zu schnell ab und wir haben festgestellt, dass die Edelstahlelektrode eine bessere Leistung erbringt. Alle Schweißnähte werden flach ausgeführt und haben einen Durchmesser von 3/8 Zoll. Aufgrund extremer Zeitbeschränkungen werden alle Schweißnähte in einem einzigen Durchgang ausgeführt. Was könnte die Ursache für das Versagen unserer Schweißnähte sein?

A: Basierend auf den von Ihnen bereitgestellten Informationen sehen wir einige Bereiche, die Anlass zur Sorge geben.

Ein Unterschnitt entsteht typischerweise aufgrund von Schweißparametern, die weit außerhalb der Spezifikation liegen, einer falschen Schweißtechnik oder beidem. Zu den Schweißparametern können wir keine Angaben machen, da diese uns nicht bekannt sind. Ein Unterschnitt, der in der 1F-Position auftritt, ist normalerweise auf eine übermäßige Manipulation des Schweißbades oder eine zu schnelle oder zu langsame Fahrgeschwindigkeit zurückzuführen.

Da die Schweißer versuchen, einen 3/8-Zoll abzuscheiden. Bei der Kehlnahtschweißung in einem einzigen Durchgang mit einem Flussmittelkerndraht mit kleinem Durchmesser kann die Möglichkeit einer übermäßigen Schweißpistolenmanipulation teilweise schuld sein. Dies scheint jedoch eher auf die Verwendung des falschen Werkzeugs als auf ein technisches Problem zurückzuführen zu sein, und hier erfahren Sie, warum.

Porosität wird durch Verunreinigungen in der Schweißverbindung, Verlust oder übermäßiges Schutzgas oder übermäßige Feuchtigkeitsaufnahme im Fülldraht verursacht. Sie haben erwähnt, dass es sich um Reparaturarbeiten im Inneren eines Trockners für nasse Medien handelt. Wenn also die Schweißverbindungen nicht gründlich gereinigt werden, kann dies die Hauptursache für die Porosität sein.

Das von Ihnen verwendete Zusatzmetall ist ein All-Position-Flussmittelkerndraht, und diese Drahttypen verfügen über ein schnell erstarrendes Schlackensystem. Dies ist notwendig, um die Schweißpfütze beim Schweißen in der Vertikalen oder über Kopf abzustützen. Der Nachteil schnell erstarrender Schlacke besteht darin, dass sie erstarrt, bevor sich darunter eine geschmolzene Schweißpfütze bildet. Wenn immer noch Gase freigesetzt werden, bleiben diese oft hängen und zeigen sich später als Porosität oder Wurmspuren an der Oberfläche. Dies verstärkt sich, wenn Sie in flacher Position mit einem Draht mit kleinem Durchmesser schweißen und versuchen, eine große Schweißnaht in einem einzigen Durchgang zu erzeugen, wie in Ihrer Anwendung.

Risse in der Schweißnaht an den Anfangs- und Endpunkten Ihrer Schweißnähte können verschiedene Ursachen haben. Es ist wahrscheinlich, dass Sie an der Wurzel der Schweißnaht einen Mangel an Schmelzverbindung (LOF) feststellen, da Sie einen Draht mit kleinem Durchmesser verwenden, um eine große Schweißnaht zu verlegen. Bei hohen Schweißeigenspannungen und LOF an der Wurzel kommt es häufig zu Schweißnahtrissen.

Für diesen Drahtdurchmesser sollten Sie zwei oder drei Durchgänge durchführen, um einen 3/8-Zoll-Draht fertigzustellen. Kehlnaht, nicht eine. Sie werden möglicherweise feststellen, dass die Durchführung von drei Schweißdurchgängen ohne Fehler schneller ist als die Durchführung einer Schweißnaht in einem Durchgang mit Fehlern und anschließender Reparatur.

Das andere Problem, das möglicherweise eine größere Rolle bei der Rissbildung in der Schweißnaht spielt, ist jedoch ein falscher Ferritgehalt in der Schweißnaht, der häufig eine Hauptursache für Rissbildung ist. Der 309L-Draht wurde zum Schweißen von Edelstahl mit Kohlenstoffstahl und nicht zum Schweißen von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Stahl entwickelt. Die spezifische Schweißchemie dieses Produkts berücksichtigt auch eine gewisse Grundmetallverdünnung beider Grundmaterialien. Bei einer Edelstahl-zu-Kohlenstoffstahl-Anwendung trägt also eine gewisse Legierungsaufnahme aus dem Edelstahl dazu bei, die Chemie auszugleichen und eine akzeptable Ferritzahl zu erzeugen. Durch die Verwendung eines Füllmetalls mit etwa 50 % Ferrit, wie z. B. 312 oder 2209, wird die Möglichkeit einer Rissbildung aufgrund eines niedrigen Ferritgehalts ausgeschlossen.

Die beste Methode zur Gewährleistung einer überlegenen Verschleißfestigkeit besteht darin, die Verbindung mit einer Standardelektrode aus Kohlenstoff- oder Edelstahl zu schweißen und anschließend eine Schicht einer Auftragselektrode aufzutragen. Sie haben jedoch erwähnt, dass Sie unter sehr engen Zeitvorgaben stehen und kein Multipass-Schweißszenario möglich ist.

Versuchen Sie, auf einen Draht mit größerem Durchmesser umzusteigen, z. B. 1/16 Zoll oder größer. Die Verwendung eines gasgeschützten Flussmittelkerndrahtes ist ideal, da dieser eine bessere Schweißreinigungswirkung und einen besseren Schutz vor Luftzügen bietet als ein Draht ohne Flussmittelkern. Anstelle eines All-Position-Drahts würde jedoch ein Draht, der nur für die flache und horizontale Position vorgesehen ist, Porosität oder Schneckenverfolgung minimieren. Sie sollten auch Ihr Schweißzusatzmetall von 309L auf 312 oder 2209 umstellen.