Schweißen und Schneiden der spiralförmigen Stahlrohrkonstruktion sind bei der Anwendung unvermeidlich.SpiralstahlrohrAufgrund der besonderen Eigenschaften von Spiralstahlrohren im Vergleich zu normalem Kohlenstoffstahl weisen deren Schweiß- und Schneidverfahren spezifische Merkmale auf. Es treten leichter verschiedene Fehler in den Schweißverbindungen und der Wärmeeinflusszone (WEZ) auf. Die Schweißleistung von Spiralstahlrohren zeigt sich hauptsächlich in Hochtemperaturrissen. Die hier erwähnten Hochtemperaturrisse sind schweißbedingte Risse. Sie lassen sich grob in Erstarrungsrisse, Mikrorisse, WEZ-Risse und Wiedererwärmungsrisse unterteilen.
Bei spiralförmigen Stahlrohren können gelegentlich Tieftemperaturrisse auftreten. Da die Hauptursache hierfür die Wasserstoffdiffusion, der Grad der Behinderung der Schweißverbindung und das darin befindliche gehärtete Gefüge sind, besteht die Lösung hauptsächlich darin, die Wasserstoffdiffusion während des Schweißprozesses zu reduzieren, eine geeignete Vorwärmung und Nachwärmebehandlung durchzuführen und den Grad der Behinderung zu verringern.
Um die Rissanfälligkeit von spiralförmigen Stahlrohren bei hohen Temperaturen zu reduzieren, wird die Zähigkeit der Schweißverbindung üblicherweise so ausgelegt, dass 5–10 % Ferrit erhalten bleiben. Das Vorhandensein dieser Ferritphasen führt jedoch zu einer Verringerung der Tieftemperaturzähigkeit.
Beim Schweißen von spiralförmigen Stahlrohren nimmt der Austenitanteil im Schweißnahtbereich ab, was die Zähigkeit beeinträchtigt. Zudem sinkt die Zähigkeit mit zunehmendem Ferritanteil deutlich. Es ist nachgewiesen, dass die signifikante Abnahme der Zähigkeit der Schweißverbindung von hochreinem ferritischem Edelstahl auf die Vermischung von Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff zurückzuführen ist.
Der erhöhte Sauerstoffgehalt in den Schweißverbindungen einiger dieser Stähle führte zur Bildung von oxidartigen Einschlüssen, die als Ausgangspunkte für Risse oder als Wege für deren Ausbreitung dienten und die Zähigkeit verringerten. Bei manchen Stählen führt der erhöhte Stickstoffgehalt im Schutzgas zur Bildung von lamellenförmigem Cr₂N auf der {100}-Fläche der Matrixspaltebene, wodurch die Matrix aushärtet und die Zähigkeit abnimmt.
σ-Phasen-Versprödung: Austenitischer Edelstahl, ferritischer Edelstahl und Dualphasenstahl neigen zur σ-Phasen-Versprödung. Durch die Ausscheidung von wenigen Prozent der α-Phase im Gefüge wird die Zähigkeit deutlich reduziert. Die α-Phase scheidet sich im Allgemeinen im Bereich von 600–900 °C aus, insbesondere bei etwa 75 °C. Sie ist die am häufigsten ausscheidungsbildende Phase. Um die Bildung der α-Phase zu verhindern, sollte der Ferritgehalt in austenitischem Edelstahl minimiert werden.
Bei längerem Halten der Fe-Cr-Legierung (370–540 °C) kommt es zu Versprödung bei 475 °C. Dabei zerfällt die Legierung in eine α-Mischkristallphase mit niedriger Chromkonzentration und eine α'-Mischkristallphase mit hoher Chromkonzentration. Übersteigt die Chromkonzentration in der α'-Mischkristallphase 75 %, ändert sich die Verformung von Gleitverformung zu Zwillingsbildung, was zur Versprödung bei 475 °C führt.
Veröffentlichungsdatum: 11. November 2022