P-1227P-1227

P 1227 – Fügen von Duplexstählen mittels Laserstrahl-UP-Hybridschweißen

30,00 zzgl. MwSt

ISBN: 978-3-96780-140-8 Kategorien: ,

Beschreibung

P 1227 – Fügen von Duplexstählen mittels Laserstrahl-UP-Hybridschweißen

Duplexstähle kommen aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften für korrosionsbeanspruchte Anwendungen aus der Öl- und Gasindustrie sowie dem Schiff- und Brückenbau zum Einsatz. Neben der Korrosionsbeständigkeit zeichnen sich derartige Stähle durch eine hohe Festigkeit und Zähigkeit aus, welche auf ein Deltaferrit-Austenit-Gefügeverhältnis mit mindestens 30 % Austenit zurückzuführen ist. Beim Schweißen kann dieses Gefügeverhältnis durch eine ungünstige Wärmeführung verloren gehen. Für das Schweißen von Duplexstählen haben sich in der Praxis Lichtbogenschweißverfahren, wie z. B. UP-Schweißen und MSG-Schweißen, etabliert. Mit diesen Schweißverfahren können zwar Verbindungen mit dem geforderten Gefügeverhältnis hergestellt werden, jedoch unter dem Kompromiss einer geringen Produktivität. Die Strahlschweißverfahren Laserstrahlschweißen oder Elektronenstrahlschweißen weisen dagegen eine hohe Produktivität auf, können jedoch keine Schweißverbindungen mit dem geforderten Gefügeverhältnis erzeugen. Das Laserstrahl-UP-Hybridschweißen vereint die Vorteile beider Schweißverfahren und kann eine gute Alternative mit hoher Produktivität sein.
Ziel des Forschungsvorhabens war es, Schweißnähte am Duplexstahl 1.4462 (bis zu 30 mm) mit hoher Schweißnahtgüte bezüglich der mechanisch-technologischen Eigenschaften und der Korrosionsbeständigkeit mittels Laserstrahl-UP Hybridschweißen prozesssicher und effizient herstellen zu können. Im Zuge der Schweißprozessentwicklungen wurden Schweißverbindungen aus dem Duplexstahl 1.4462 unter Variation von Prozessparametern, wie z. B. Laserstrahlleistung, Vorschubgeschwindigkeit und Pendelamplitude, erzeugt und anhand von Normen bzw. Regularien hinsichtlich der metallurgischen und mechanischen Eigenschaften evaluiert. Zur Schweißnahtqualifizierung kamen Querschliffe, EDX-Analysen, Gefügeanalysen, Kerbschlagbiegeprüfungen, Zugprüfungen und Korrosionsuntersuchungen zum Einsatz. Als wesentliches Ergebnis konnten effiziente Hochleistungsschweißprozesse mit einer Laserstrahlleistung von bis zu PL = 16 kW und einer UP-Leistung von PUP = 15 kW bei einer Schweißgeschwindigkeit von bis zu vS = 1,0 m/min erzielt werden. Die erzeugten Schweißverbindungen weisen keine kritischen Unregelmäßigkeiten auf und erreichen größtenteils den geforderten Austenitgehalt von 30 %, die geforderte Kerbschlagarbeit von KV-min = 40 J bei einer Prüftemperatur von −40 °C und eine anforderungsgerechte Korrosionsbeständigkeit auf. Basierend auf diesen Ergebnissen hat sich das Laserstrahl-UP-Hybridschweißen als ein prozesssicheres Schweißverfahren mit hoher Produktivität gezeigt, welches in Zukunft für die schweißtechnische Fertigung von Bauteilen aus Duplexstählen eine wichtige Rolle spielen kann.

Veröffentlichung:
Juli 2022

Autoren:
Dipl.-Ing. M. Puschmann, P. Urbanek, Dr.-Ing. F. Riedel, Prof. Dr.-Ing. St. Kaierle, Dr.-Ing. R. Lahdo, Dr.-Ing. S. Nothdurft, Dr.-Ing. J. Hermsdorf