21. FEBRUAR 2018

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Heißdrahtschweißen trifft MAG-Auftragschweißen


Angetrieben durch einen Druck von 250 bar strömt die schwarze Flüssigkeit durch die Rohre. Für mindestens ein Vierteljahrhundert. Tag und Nacht. Eingegraben tief in die Erde oder den Launen der Natur erbarmungslos ausgesetzt: der Hitze in den Wüsten Saudi-Arabiens ebenso wie der extremen Kälte in Sibirien.

Solange das Medium durch die Rohre strömt, geht kaum eine Gefahr von ihm aus. Doch an jeder Absperrarmatur, an jedem Kugelhahn gibt es Absätze, hinter denen die Strömung abreißt. Das Rohöl setzt sich an diesen Stellen in der Armatur ab und greift die Oberfläche an. Durch die Korrosionsprozesse werden Ionen aus dem Werkstoff ausgelöst, die das Medium noch aggressiver machen. So kann eine Armatur, die eine Lebensdauer von 25 Jahren aufweisen soll, nach einem halben Jahr zerfressen sein.

Aggressiven Medien standhalten
Das Unternehmen Itag aus dem niedersächsischen Celle ist unter anderem Hersteller von Kugelarmaturen und Absperrhähnen für den Bereich Erdgas- und Erdöllieferung. Damit ihre Armaturen der geforderten Lebensdauer mit Sicherheit standhalten, werden die Guss- und Schmiederohlinge aus Kohlenstoffstahl innen mit einer Korrosionsschutzschicht auf Nickelbasis versehen.

Besondere Anforderungen an eine besondere Schicht
NBA 625 ist eine Nickel-Basis-Legierung mit einer guten Korrosionsbeständigkeit. Sie wird per Auftragschweißen (Cladding) an den gefährdeten Stellen oder – bei besonders aggressiven Medien – auch vollflächig in der Armatur aufgetragen. Die Aufmischung an der Oberfläche ist auf einen Eisengehalt von fünf Prozent begrenzt, um die Korrosionsbeständigkeit zu erhalten. Mit den bei Itag zur Anwendung kommenden Verfahren wird diese Anforderung sicher erreicht.

Abschmelzleistung vervierfachen
Ein übliches Verfahren für das Auftragschweißen ist das WIG-Heißdrahtschweißen. Ein Drahtfördersystem transportiert mechanisiert kontinuierlich den bereits vorgewärmten Zusatzwerkstoff zum Lichtbogen. Die Abschmelzleistung ist gegenüber dem manuellen WIG-Schweißen deutlich erhöht und liegt bei 2,5 bis 3 Kilogramm pro Stunde.

Schneller geht es mit dem MAG-Auftragschweißen. Hier liegen die Abschmelzleistungen mit rund fünf Kilogramm pro Stunde etwa doppelt so hoch wie beim WIG-Schweißen. Die Anforderungen an das Auftragschweißen der Korrosionsschutzschicht waren klar: Möglichst hohe Abschmelzleistung bei möglichst geringer Aufmischung.

Itag hat sowohl Erfahrung mit dem WIG-Heißdrahtschweißen als auch mit dem MAG-Auftragschweißen. Was also lag näher, als beide Verfahren miteinander zu kombinieren: Parallel zum Drahtvorschub der MAG-Stromquelle Phoenix 551 des Schweißgeräteherstellers EWM schaltete Itag ein Heißdrahtvorschubgerät tig Speed des gleichen Herstellers.

So werden während des Auftragschweißens nicht nur zwölf Meter Inconel-Draht pro Minute vom MAG-Schweißgerät gefördert, sondern gleichzeitig zwölf Meter Heißdraht pro Minute von dem Drahtvorschubgerät tig Speed. Die Förder- und die Abschmelzleistung ist auf einen Schlag verdoppelt. „Bereits die ersten Versuche haben gute Ergebnisse geliefert“, berichtet Schweißfachingenieur Hans-Joachim Studte von Itag.

Die erzielten Abschmelzleistungen beim kombinierten EWM-MAG-Heißdrahtverfahren liegen je nach Bauteilgegebenheiten zwischen 10 und 13,8 Kilogramm pro Stunde und damit mehr als doppelt so hoch im Vergleich zum MAG-Schweißen und sogar mehr als viermal so hoch im Vergleich zum WIG-Heißdrahtschweißen.

Geringe Welligkeit – hohe Produktivität
Dicht an dicht liegen die einzelnen Schweißraupen des Auftrags. Jede von ihnen hat eine Höhe von etwa fünf Millimetern. Dabei beträgt der Höhenunterschied zwischen den einzelnen Raupen nur etwa 0,5 Millimeter. Im Vergleich: Andere Auftragschweißverfahren wie das Elektroschlacke-Verfahren führen zu Welligkeiten von 2 bis 2,5 Millimeter.

Eine zweite Auftragschicht vervollständigt das Werkstück. Abschließend wird die Oberfläche des Werkstücks maschinell spanend bearbeitet, um die geforderte Oberflächengüte zu erreichen. Dabei gilt: Je größer die Welligkeit, desto mehr des teuren Materials muss später wieder abgetragen werden.

Beim EWM-MAG-Heißdrahtschweißen ist es ausreichend, die Aufschweißung etwa einen Millimeter höher auszulegen als das spätere Endmaß der Auftragschicht. „Schnell, sauber, stabiler Prozess – einfach schön. Jetzt noch einmal überdrehen, fertig“, fasst Studte den gesamten Arbeitsprozess zusammen.

Mechanisiertes Schweißverfahren
Es sind die zentrischen Bereiche der Armatur, die Itag mit dem MAG-Heißdrahtschweißen bearbeitet. Dabei handelt es sich um ein mechanisiertes Verfahren. Die Schweißparameter werden noch manuell eingestellt, anschließend läuft das Verfahren automatisch. Dafür wird die Armatur in eine Aufnahme eingespannt, die sich kontinuierlich dreht. Der Brenner bewegt sich dann in der Längsachse und legt Schweißraupe neben Schweißraupe, bis die gesamte Fläche abgefahren ist.

Hohe Anforderungen an den Schweißprozess
Bei dieser Anwendung muss der Schweißprozess viel leisten: Er muss leistungsstark sein, um viel Zusatzwerkstoff aufzuschweißen. Er muss extrem ruhig und gleichmäßig sein, um die Aufmischung in der Schmelze minimal zu halten. Und er muss so sicher sein, dass er während des mechanisierten Prozesses eine gleichmäßige Schweißraupe über die gesamte Fläche erzeugt.

Die Geräte von EWM werden diesen Anforderungen gerecht und gewährleisten die hohe Prozesssicherheit. Da bereits kleine Parameterveränderungen die Ergebnisse des Schweißprozesses empfindlich verändern können, ist eine hohe Konstanz sämtlicher Parameter substantiell wichtig.

Neben der konstanten Leistung der Lichtbogenenergie zählt dazu ebenso die präzise und sichere Drahtförderung sowohl beim drive 4X für die MIG/MAG-Stromquelle Phoenix 551 als auch beim Heißdrahtfördersystem tig Speed Drive45. Erst die hohe Zuverlässigkeit und die großen Leistungsreserven der Geräte machen diesen empfindlichen Prozess zu einem Prozess mit hoher Reproduzierbarkeit, der zudem mechanisiert werden konnte.

Doch für Studte zählt noch etwas anderes: „Wir schätzen EWM auch wegen des exorbitant guten Service.“ Und damit meint er allen voran Siegfried Lieske von der Lieske & Zydra Schweisstechnik, einer Niederlassung von Linde Schweisstechnik. „Wir rufen beim Servicecenter an und eine halbe Stunde später ist jemand da. Das habe ich so noch nie erlebt.“

Datum:
05.02.2018
Unternehmen:
Bilder:
EWM
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