Erhöhung der Beständigkeit gegenüber Porenbildung beim MSG- und UP-Schweißen von Superduplexstahl$dSchlussbericht der Forschungsstelle(n) Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Institut für Werkstoff- und Fügetechnik (IWF) zu dem ... geförderten Vorhaben 18.390 BR : (Bewilligungszeitraum: 01.10.2014-31.03.2017)

Abstract

Das Ziel des Forschungsvorhabens bestand primär in der Analyse der Ursachen und Zusam-menhänge der ausgeprägten metallurgischen Porenbildung beim MSG- und UP-Schweißen von dickwandigem Superduplexstahl. Hierzu wurde zunächst fünf-lagiges Auftragschweißgut hergestellt und der prozentuale Porenanteil in Abhängigkeit von der verwendeten Grundwerk-stoff-Zusatzwerkstoff-Hilfsstoff-Kombination ermittelt. Für das MSG-Schweißen standen vier Chargen des Grundwerkstoffes 1.4501 und sechs Chargen des Zusatzwerkstoffes S 25 9 4 N L (Ø = 1,2 mm) zur Verfügung. Für das UP-Schweißen wurden drei Chargen des Grundwerkstof-fes 1.4410 und fünf Chargen des Zusatzwerkstoffes G 25 9 4 N L (Ø = 2,4 bzw. 2,0 mm) genutzt. Als Hilfsstoffe kamen sieben Schutzgasgemische auf Argon-Helium-Basis und drei fluorid-basische Pulvergemische zur Anwendung. Mit den Ergebnissen zum Einfluss der Draht-Hilfsstoff-Kombination wurde ein Vorhersagemo-dell entwickelt, welches in Abhängigkeit von der chemischen Zusammensetzung des Schweißdrahtes und des Schutzgasgemisches eine Abschätzung des im Schweißgut zu erwartenden Porenanteils ermöglicht. Im weiteren Projektverlauf wurden Möglichkeiten zur Reduzierung der Porenbildung durch Änderung der Erstarrungsbedingungen erforscht. Hierzu wurden die Schweißgeschwindigkeit, die Lichtbogenart (nur MSG), der Drahtdurchmesser (nur UP) und die Zwischen-lagentemperatur variiert. Zur Gewährleistung der Erfüllung bestehender Anforderungen an Superduplex-Schweißgut wurde ferner die Gefügeausbildung anhand von Schliffbildern, Ferritmessungen und Härtemes-sungen beurteilt. Die wichtigsten Ergebnisse des Forschungsprojektes sind: - Die Auswirkungen verschiedener Maßnahmen zur Reduzierung des Porenanteils im Schweißgut müssen in Abhängigkeit vom Schweißprozess betrachtet werden, da sich MSG- und UP-Prozess wesentlich in der Wärmeeinbringung und somit auch in den Er-starrungsbedingungen unterscheiden. - Beim MSG-Schweißen sollte der CO2-Anteil im Schutzgasgemisch auf weniger als 0,5 % begrenzt werden. Höhere CO2-Anteile führen zu einer Erhöhung der Porenanzahl und zu einer Volumenzunahme der Poren. Ab einem CO2-Anteil von 2 % muss mit einer Überschreitung des maximal zulässigen Grenzwertes für die gleichmäßig verteilte Poro-sität nach DIN EN ISO 5817 (Bewertungsgruppe B) gerechnet werden. - Erhöhte Anteile an Mangan, Silizium und Aluminium im Schweißdraht führen zu redu-zierten Porenanteilen im MSG-Schweißgut, da sie als Desoxidationsmittel den Sauerstoff abbinden. - Die Porosität des UP-Schweißgutes ist vergleichsweise gering. Infolge der höheren Wärmeeinbringung erstarrt das UP-Schweißgut langsamer als das MSG-Schweißgut und hat somit mehr Zeit für die Entgasung. Eine Erhöhung der Streckenenergie fördert die Entgasung. Maximale Streckenenergien sind aufgrund von Heißrissigkeit jedoch zwingend einzuhalten. Die Ziele des Vorhabens wurden erreicht.