​Prozess und Überlegungen zum Schweißen von Edelstahlrohren

Verfahren und Überlegungen zum Schweißen von Edelstahlrohren

DerEdelstahlrohrzeichnet sich durch einen extrem niedrigen Kohlenstoff- und Stickstoffgehalt, eine typische Zusammensetzung von 17 % Cr, 5 % Ni und einen höheren Stickstoffgehalt im Vergleich zu Duplexstahl-Edelstahlrohren der ersten Generation aus. Dies erhöht die Beständigkeit gegen Spannungsriss- und Lochfraßkorrosion in sauren Medien mit hohen Chloridionenkonzentrationen. Stickstoff ist ein stark austenitbildendes Element. Sein Zusatz zu Duplex-Edelstahl verbessert nicht nur die Festigkeit, ohne die Plastizität und Zähigkeit des Stahls wesentlich zu beeinträchtigen, sondern hemmt auch die Ausfällung von Karbiden und verzögert damit verbundene Prozesse.

Mikrostruktur und Eigenschaften: Bei Raumtemperatur besteht die Mikrostruktur zu etwa gleichen Anteilen aus Austenit und Ferrit und weist die Eigenschaften einer Zweiphasenstruktur auf. Es behält die Vorteile ferritischer Edelstahlrohre bei, wie z. B. höhere Wärmeleitfähigkeit, Beständigkeit gegen Lochfraß, Spaltkorrosion und Chlorid-Spannungsrisskorrosion, und verfügt gleichzeitig über eine gute Zähigkeit, eine niedrige Übergangstemperatur von duktil zu spröde, Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion sowie günstige mechanische Eigenschaften und Schweißbarkeit.

Unter gleichen Druckbedingungen kann Material eingespart werden. Die Streckgrenze und Spannungskorrosionsbeständigkeit von Duplex-Edelstahlrohren sind fast doppelt so hoch wie die von austenitischen Edelstählen. Der lineare Ausdehnungskoeffizient ist niedriger als der von austenitischen Edelstählen und liegt näher an dem von Kohlenstoffstahl. Allerdings sind die Kaltumformeigenschaften schlechter als bei austenitischen Edelstählen.

Schweißbarkeit: Das Edelstahlrohr weist im Allgemeinen eine gute Schweißbarkeit mit geringer Empfindlichkeit gegenüber Kalt- und Warmrissen auf. Normalerweise ist vor dem Schweißen kein Vorwärmen erforderlich, und eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen ist nicht erforderlich. Aufgrund der geringen Neigung zur einphasigen Ferritbildung in der Wärmeeinflusszone (WEZ) und dem hohen Stickstoffgehalt können durch die Auswahl geeigneter Schweißmaterialien und die Steuerung des Wärmeeintrags gute Gesamteigenschaften erzielt werden.

Heißrissbildung: Die Anfälligkeit für Heißrissbildung ist deutlich geringer als bei austenitischen Edelstählen. Da der Nickelgehalt nicht übermäßig hoch ist, ist der Anteil an Verunreinigungen, die Eutektika mit niedrigem Schmelzpunkt bilden, sehr gering, wodurch die Bildung von Flüssigkeitsfilmen mit niedrigem Schmelzpunkt weniger wahrscheinlich ist. Darüber hinaus besteht bei hohen Temperaturen nicht die Gefahr eines schnellen Kornwachstums.

Versprödung der Wärmeeinflusszone (HAZ): Ein Hauptproblem beim Schweißen von Duplex-Edelstahlrohren ist die HAZ. Aufgrund der schnellen Abkühlungswirkung des thermischen Schweißzyklus behält die HAZ, die sich in einem Nichtgleichgewichtszustand befindet, beim Abkühlen häufig eine übermäßige Menge an Ferrit zurück. Dies kann die Anfälligkeit für Korrosion und wasserstoffinduzierte Rissbildung erhöhen.

Schweißmetallurgie: Beim Schweißen von Duplex-Edelstahl erfährt die Mikrostruktur des Schweißguts und der WEZ unter dem Einfluss des Wärmezyklus eine Reihe von Veränderungen. Bei hohen Temperaturen verändert sich die Mikrostruktur desEdelstahlrohrist überwiegend ferritisch, wobei beim Abkühlvorgang Austenit ausfällt. Die Menge des ausgeschiedenen Austenits wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst.