Zu den gängigen Verfahren zum Schweißen von Stahlrohren zählen derzeit das Lichtbogenschweißen (SMAW), das Unterpulverschweißen (SAW), das Wolfram-Inertgasschweißen (GTAW), das Metall-Inertgasschweißen (GMAW), das Fülldrahtschweißen (FCAW) und das Schweißen von oben.
(1) Die Vorteile des Metall-Lichtbogenschweißens liegen in der einfachen Ausrüstung, dem geringen Gewicht und der flexiblen Handhabung. Es eignet sich zum Schweißen kurzer Nähte bei Wartungs- und Montagearbeiten, insbesondere an schwer zugänglichen Stellen. Zu den Nachteilen zählen die hohen technischen Anforderungen an die Schweißer, die hohen Ausbildungskosten, die oft schlechten Arbeitsbedingungen, die geringe Produktivität und die Ungeeignetheit für das Schweißen von Sondermetallen und dünnen Blechen. Mit den entsprechenden Elektroden kann das Metall-Lichtbogenschweißen zum Schweißen der meisten industriell verwendeten Stähle, darunter Kohlenstoffstahl, Edelstahl, Gusseisen, Kupfer, Aluminium, Nickel und deren Legierungen, eingesetzt werden.
(2) Beim Unterpulverschweißen kann mit einem höheren Strom gearbeitet werden. Unter der Einwirkung der Lichtbogenhitze schmilzt ein Teil des Flussmittels zu Schlacke und reagiert in der Flüssigmetallurgie mit dem flüssigen Metall. Der andere Teil der Schlacke schwimmt auf der Oberfläche des Schmelzbades. Dies schützt einerseits das Schweißgut, verhindert Luftverschmutzung und führt zu physikalischen und chemischen Reaktionen mit dem flüssigen Metall, wodurch die Zusammensetzung und die Eigenschaften des Schweißguts verbessert werden. Andererseits ermöglicht es auch eine langsame Abkühlung des Schweißguts, um Fehler wie Risse und Poren zu vermeiden. Im Vergleich zum Lichtbogenschweißen bietet das Unterpulverschweißen die Vorteile einer hohen Schweißnahtqualität, einer hohen Schweißgeschwindigkeit und guter Arbeitsbedingungen. Daher eignet es sich besonders für das Schweißen von geraden und umlaufenden Nähten an großen Werkstücken und wird meist maschinell eingesetzt. Der Nachteil besteht darin, dass es sich im Allgemeinen nur für das Schweißen von Flach- und Winkelnähten eignet. Schweißarbeiten in anderen Positionen erfordern spezielle Vorrichtungen, um sicherzustellen, dass das Flussmittel den Schweißbereich vollständig bedeckt und das Auslaufen des Schmelzbades verhindert wird. Die relative Position von Lichtbogen und Schweißnaht lässt sich während des Schweißens nicht direkt beobachten. Daher ist ein automatisches Schweißnahtverfolgungssystem erforderlich, um die präzise Ausrichtung des Schweißbrenners entlang der Schweißnaht ohne Abweichungen zu gewährleisten. Der Strom ist hoch, die elektrische Feldstärke des Lichtbogens entsprechend stark. Bei Strömen unter 100 A ist die Lichtbogenstabilität gering, weshalb sich das Verfahren nicht für das Schweißen dünner Bauteile mit einer Dicke von weniger als 1 mm eignet. Das Unterpulverschweißen findet breite Anwendung beim Schweißen von Kohlenstoffstahl, niedriglegiertem Baustahl und Edelstahl. Da die Schlacke die Abkühlgeschwindigkeit der Schweißverbindung verringert, können auch einige hochfeste Baustähle und hochkohlenstoffhaltige Stähle mit diesem Verfahren geschweißt werden.
(3) Das Wolfram-Inertgas-Schweißen (WIG) ist ein hervorragendes Verfahren zum Verbinden dünner Bleche mit Grundwerkstoffen, da es eine präzise Steuerung der Wärmeeinbringung ermöglicht. Es eignet sich für nahezu alle Metalle, insbesondere für das Trockenschweißen von Metallen, die hochschmelzende Oxide bilden können, wie Aluminium und Magnesium, sowie von reaktiven Metallen wie Titan und Berkelium. WIG bietet eine hohe Schweißnahtqualität, ist jedoch im Vergleich zu anderen Lichtbogenschweißverfahren langsamer, die Produktionskosten sind höher und es reagiert empfindlicher auf die Umgebungsluft, wodurch es für den Einsatz im Freien ungeeignet ist.
(4) Beim Wolfram-Inertgas-Schweißen (WIG) werden üblicherweise Argon, Helium, Kohlendioxid oder Gemische dieser Gase verwendet. Bei Verwendung von Argon oder Stickstoff als Schutzgas spricht man vom Metall-Inertgas-Schweißen (MIG-Schweißen). Wird hingegen ein Gemisch aus Inertgas und Oxidationsmittel (O₂, CO₂) oder ein Gemisch aus CO₂ und CO₂ + O₂ als Schutzgas eingesetzt, bezeichnet man das Verfahren als Metall-Aktivgas-Schweißen (MAG-Schweißen). Der Hauptvorteil des MAG-Schweißens liegt in der Möglichkeit, in verschiedenen Positionen zu schweißen. Zudem bietet es hohe Schweißgeschwindigkeiten und eine hohe Abschmelzleistung. MAG-Schweißen eignet sich für die meisten gängigen Metalle, darunter Kohlenstoffstahl und legierter Stahl. Es ist geeignet für Edelstahl, Aluminium, Magnesium, Kupfer, Titan, Zirkonium und Nickellegierungen. Dieses Verfahren kann auch zum Punktschweißen eingesetzt werden.
(5) Das Fülldrahtschweißen zählt zu den aktiven Schutzgasschweißverfahren. Der verwendete Schweißdraht ist mit einem Fülldrahtkern gefüllt, der aus verschiedenen Komponenten besteht. Während des Schweißvorgangs wird ein externes Schutzgas, hauptsächlich CO₂, zugeführt. Das Pulver zersetzt sich unter Hitzeeinwirkung oder schmilzt und trägt durch Vergasung und Schlackenbildung zum Schutz des Schmelzbades, zur Verhinderung des Eindringens in die Legierung und zur Stabilisierung des Lichtbogens bei. Wird das Fülldrahtschweißen ohne zusätzliches Schutzgas durchgeführt, spricht man von selbstschützendem Fülldrahtschweißen. Hierbei dient das durch die Pulverzersetzung entstehende Gas als Schutzgas. Die Änderung der Trockenlänge des Schweißdrahtes hat bei diesem Schweißverfahren keinen Einfluss auf die Schutzwirkung, und der Variationsbereich ist relativ groß. Das Fülldrahtschweißen bietet folgende Vorteile: gute Schweißprozesseigenschaften und eine ansprechende Schweißnahtform; hohe Abschmelzgeschwindigkeit und Produktivität; kontinuierliches automatisches und halbautomatisches Schweißen ist möglich. Das Legierungssystem ist leicht anpassbar, und die chemische Zusammensetzung des Schweißguts lässt sich über zwei Wege einstellen: die Metallhülle und den Fülldraht. Weitere Vorteile sind der geringe Energieverbrauch und die niedrigen Gesamtkosten. Zu den Nachteilen zählen die komplexe Fertigungsausrüstung, die hohen Anforderungen an die Fertigungstechnologie und die Lagerung des Fülldrahts. Außerdem ist der Draht anfällig für Feuchtigkeit. Das Fülldraht-Lichtbogenschweißen eignet sich zum Schweißen der meisten Eisenmetalle unterschiedlicher Dicke und für verschiedene Verbindungen.
(6) Das Fallnahtschweißen ist ein aus dem Ausland eingeführtes Verfahren, das sich für das Umfangsschweißen von Stahlrohren eignet. Dabei wird am oberen Ende der Schweißnaht ein Lichtbogen gezündet und nach unten geschweißt. Das Fallnahtschweißen zeichnet sich durch hohe Produktionseffizienz und gute Schweißnahtqualität aus.
Veröffentlichungsdatum: 29. Mai 2024