Rohrschweißen

 

Schweißen gehört zur Gruppe der thermischen Fügeverfahren. Dabei werden zwei oder mehr Fügepartner stoffschlüssig, unlösbar miteinander verbunden. Die Deutsche Industrienorm (DIN) 8580 klassifiziert Fertigungsverfahren. In ihrer Hauptgruppe 4, Teil 6 wird dieses Verfahren beschrieben.

 

Schweißen

 

Schweißen an Rohren sowie Rohrleitungen zu schweißen ist insbesondere im Anlagenbau und Apparatebau von großer Bedeutung. In der chemischen Industrie, beim Rohr schweißen im Chemieanlagenbau, der Automobilindustrie aber auch beim Innenausbau ist es nicht wegzudenken. Werkstoff und Dimension der Fügepartner sowie der Schweißort sind für die Wahl des Fügeverfahrens maßgeblich. Stahlrohrleitungen für Trassen und Pipelines werden in der Regel mittels Handlichtbogenschweißen verbunden. Mithilfe zelluloseumhüllter Stab-Elektroden werden die Fügepartner unter Anwendung der Fallnaht-Technik verbunden. Nach dem Wurzelschweißen an Rohren erfolgt das Zwischenlagen Schweißen an Rohren und abschließend das Decklagen Schweißen an Rohren gesetzt. Bei höherfesten Rohrstählen kommen basisch umhüllte Stab-Elektroden zum Einsatz. Für Rohre mit größerem Durchmesser, deren Bewegung eingeschränkt oder nicht gegeben ist, bietet sich das Orbital-Schweißverfahren an. Dabei bewegt sich der Schweißkopf entlang der Fügenaht um das Rohr.

 

Stahlrohrschweißen

 

Bestimmender Parameter für die Schweißeignung von Werkstoffen aus unlegierten oder niedrig legierten Stählen ist der Kohlenstoffgehalt. Beträgt dieser weniger als 0,22 Prozent, ist der Stahl üblicherweise sehr gut schweißbar. Die Schweißeignung von Stählen mit einem Kohlenstoffgehalt bis zu 0,3 Prozent ist gut, bedarf jedoch der Vorbereitung der Fügeteile in Form von Vorwärmen oder Spannungsarmglühen.

 

Sonderstahlrohr Schweißen

 

Das Zulegieren weiterer Elemente wie Chrom, Molybdän, Vanadium und Wolfram verbessert die Warmfestigkeit des Stahls erheblich. Abhängig vom Kohlenstoffgehalt kann die Eignung warmfester Rohre zum Schweißen sehr gut sein. Mit Blick auf die chemische Zusammensetzung des Werkstoffes ist dennoch Sorgfalt bei der schweißtechnischen Verarbeitung geboten. Dies bezieht sich neben der Wahl geeigneter Zusatzwerkstoffe und definierter Schweißfolgen an Rohrleitungen auf die Wärmeführung vor, während und nach dem Schweißvorgang. So trägt das Vorwärmen der Komponenten der Rohrleitung zur Verringerung der Restfeuchte auf der Oberfläche bei und sorgt im Weiteren für eine reduzierte Abkühlgeschwindigkeit nach dem Fügeprozess. Um ein warmfestes Rohr zu schweißen, können mehrere Schweißlagen erforderlich sein. Ungewollte Gefügeumwandlungen lassen sich verhindern, indem auf die Temperatur der Zwischenlagen geachtet wird. Durch geführtes Abkühlen nach dem Fügen werden gewünschte Gefügeumwandlungen in Wärmeeinflusszone und Schweißgut hervorgerufen.

 

Verfahren für das Stahlrohr Schweißen

 

Rohre MSG Schweißen

 

Das Rohr Schweißen mit Schutzgasverfahren (MSG) erfolgt unter Einsatz inerter Gase, dem Metall-Inertgas-Schweißen oder aktiver Gase, dem Metall-Aktivgas-Schweißen. Die Vorteile der Metall-Schutzgas-Schweißverfahren liegen in der Einsatzmöglichkeit für das Stahlrohre Schweißen und Edelstahlrohre Schweißen bereits geringer Wanddicken sowie ihrer hohen Abschmelzleistung.

 

Rohre WIG Schweißen

 

Das Wolfram-Inertgas-Schweißen (WIG) ist ein Schmelzschweißverfahren und wird für das Rohr Schutzgas Schweißen mit inerten Gasen eingesetzt. Kennzeichen des WIG-Schweißens an Rohren sind hohe Nahtqualitäten sowie die nahezu universelle Anwendbarkeit im Metallbereich. Zwischen der nicht abschmelzenden Wolfram-Elektrode und dem Werkstück bildet sich ein elektrischer Lichtbogen. Dieser sorgt für das Aufschmelzen von Grund- und Zusatzwerkstoff. Als Schutzgas wird Argon eingesetzt. Es schirmt Lichtbogen und Fügestelle gegen den schädlichen Einfluss des Luftsauerstoffes ab. Alternativ kommen Helium oder Argon-Helium-Gemische zum Einsatz. Üblicherweise wird das Stahlrohr WIG Schweißen für das Fügen dünnwandiger Teile oder beim dünne Rohre schweißen sowie für Wurzellagen beim dickwandige Rohre Schweißen eingesetzt. Im Bereich des Rohrleitungs- und Apparatebaus, der chemischen Industrie, beim Rohr Schweißen in der Lebensmittelindustrie und dem Rohr Schweißen in der Getränkeindustrie, beim Rohr Schweißen im Kraftwerk und Rohr Schweißen im Anlagenbau ist das Edelstahlrohr WIG Schweißen sehr verbreitet.

 

Rohr Schweißen mit dem MIG-Schweißverfahren

 

Im Unterschied zum WIG-Verfahren 141 bildet beim Metall-Inertgas-Schweißen (MIG) der Zusatzwerkstoff, in Form eines kontinuierlich zugeführten, massiven Drahtes, die Elektrode. Der elektrische Lichtbogen entsteht direkt zwischen abschmelzendem Zusatzwerkstoff und Fügeteil. An dickwandigen Rohren werden mit dem MIG Verfahren häufig Zwischen- und Decklage ausgeführt.

 

Rohr schweißen mit dem MAG Schweißverfahren

 

Ebenso wie beim MIG Schweißverfahren entsteht auch beim Metall-Aktivgas-Schweißen (MAG) der elektrische Lichtbogen direkt zwischen abschmelzender Drahtelektrode und Fügeteil. Das Verfahren gestattet hohe Schweißgeschwindigkeiten und eignet sich gut für die automatisierte, industrielle Anwendung.

 

Rohr Elektrode Schweißen

 

Beim Stahlrohr Elektrode Schweißen entsteht ein elektrischer Lichtbogen zwischen Stab-Elektrode und Werkstück. Der abschmelzende Kerndraht der Stab-Elektrode liefert den Zusatzwerkstoff. Die abbrennende Umhüllung erzeugt eine Schutzgas-Glocke und hält den Luftsauerstoff von der Fügestelle fern. Auf der Rohrschweißnaht entsteht eine schützende Schlacke, die nach dem Fügevorgang entfernt wird. Das Elektroden-Schweißen ist auch unter den Bezeichnungen Lichtbogen-Handschweißen oder E-Handschweißen bekannt. Mit dem Elektroden-Schweißen lassen sich fast alle Materialien fügen. Das Verfahren ist sehr flexibel einsetzbar. Das Realisieren von Steignähten ist ebenso möglich wie das Rohr Schweißen einer Fallnaht mit der Cellulose Elektrode. Es ermöglicht die Arbeit im Freien und benötigt keine weiteren Schutzgase. Große Verbreitung findet das Elektrode Schweißen an Rohren beim Rohr Schweißen im Trassenbau, beim Rohr Schweißen im Pipeline Bau, beim Rohr Schweißen in der Fernwärme sowie im Bereich des Metallhandwerkes.

 

Autogen Rohr Schweißen

 

Beim Gas-Schmelz-Schweißen oder Autogen-Schweißen werden die Fügeteile mittels offener Flamme erhitzt. Die Flamme entsteht aus der Verbrennung von Acetylen und Sauerstoff. Der Zusatzwerkstoff wird manuell in Form eines Drahtes zugegeben. Das Autogen-Schweißen wird in schlecht zugänglichen Baustellenbereichen, beispielsweise beim Rohr Schweißen in der Gebäudetechnik eingesetzt, in denen das Fügeverfahren mit Stab-Elektrode nicht möglich ist.

 

Rohr schweißen mit dem Orbital Schweißverfahren

 

Das Orbital-Schweißen ist ein vollmechanisches Schutzgas-Schweißverfahren. Maschinell geführt, wandert der Lichtbogen 360 Grad ohne Unterbrechung um das Rohr. Die Fügeteile bleiben dabei unbewegt. Das Orbital-Schweißverfahren gestattet die Herstellung hochwertiger Schweißnähte in gut reproduzierbarer Qualität. Die Nutzung von CNC-Steuerungen für die Bewegung des Schweißkopfes macht das Eingreifen eines Schweißers bei einmal eingestellten Schweißparametern kaum erforderlich. Bevorzugter Einsatzbereich dieses Verfahrens sind Rohr-zu-Rohr-Verbindungen beim dicke Rohre Schweißen im Bereich des Trassenbaus. Für Schweiß-Verbindungen, die eine hohe Präzision erfordern, beispielsweise bei Flüssigkeits- und Gassystemen ist das Orbital-Schweißen prädestiniert.

 

Rohr Schweißen mit dem UP Schweißverfahren

 

Beim Unterpulver-Schweißen (UP) bildet sich ein elektrischer Lichtbogen zwischen abschmelzender Elektrode und Werkstück. Die Elektrode ist zugleich Zusatzwerkstoff und wird maschinell kontinuierlich zugeführt. Das über der Fügestelle liegende körnige Pulver schirmt diese gegen Luftsauerstoff ab. Durch die Temperatur des Lichtbogens schmilzt das Pulver ebenfalls und bildet auf der Schweißnaht eine schützende Schlacke, die nach dem Fügen entfernt wird. Die Pulverabdeckung führt zu einem hohen thermischen Wirkungsgrad und ermöglicht sehr hohe Abschmelzleistungen. Das UP Schweißverfahren gilt als Hochleistungs-Schweißverfahren. Anwendungsbereiche finden sich beim Rohr Schweißen im Schiffbau, dem Brücken- und Stahlbau sowie der Behälterfertigung.

 

Vorbereitung für das Rohr Schweißen

 

Fachgerechte Vorbereitungen für das Rohr Schweißen sind Voraussetzung für die fachgerechte Ausführung der Verbindung. Sie beinhalten das Reinigen der Fügeteile von Verschmutzung sowie die Ausformung der Fügekanten. Letzteres dient der exakten Ausrichtung der Fügeteile zueinander sowie einer guten Erreichbarkeit der Fügestelle.

Üblicherweise ist die Fügestelle beim Schweißen von Rohren lediglich von einer Seite zugänglich. Um bei größeren Wanddicken die Wurzellage an der Innenseite der Verbindung herzustellen, werden die Fügepartner mit einer Fase versehen. Wird nur eine Lage benötigt, ermöglicht die Fase das vollständige Aufschmelzen der Fügepartner sowie das vollständige Durchdringen der Fügestelle mit Zusatzwerkstoff. Um dünnwandige Rohre zu schweißen, bis zu 3 Millimeter Wanddicke, ist ein Anfasen der Fügeteile nicht erforderlich. Für Rohre mit Wanddicken zwischen 3 Millimeter und 20 Millimeter bilden die Fasen eine V-Form, je nach anzuwendender Norm im Winkel von 60 Grad oder 75 Grad. Für das Orbital-Schweißen sind U-Nähte gebräuchlich. Rohre mit Wanddicken über 20 Millimeter werden ebenfalls winklig gefast. Die V-Form wird dort jedoch so ausgeführt, dass ein reduziertes Gesamtvolumen entsteht. Erreicht wird dies mit Ausformung einer Doppelwinkel V-Fase. Bei dieser ist der Öffnungswinkel im Bereich der Wurzellage etwas größer und verringert sich in Richtung Decklage.

Hilfreich zu den Vorbereitungen und Schweißarbeiten ist auch das Thema Schweißnahtsymbole, speziell an Rohren.

 

Qualifizierungen für das Rohr Schweißen

 

Die Anforderungen der Prüfung als Schweißer für das Schmelzschweißen von Stählen sind im Dokument des Deutschen Institutes für Normung DIN EN ISO 9606-1 definiert. Ziel der Prüfung ist die Qualitätssicherung beim manuellen Schweißen. Rohr Schweißen Prüfungen weisen nach, dass der Schweißer für die Herstellung stoffschlüssiger Verbindungen an Rohren qualifiziert ist. Das Bestehen der Prüfung setzt eine relevante Ausbildung sowie schweißtechnische Praxis, beispielsweise Erfahrungen beim Rohr Schweißen, voraus. Zunächst ist also das Rohr Schweißen zu lernen und die handwerkliche Fertigkeit durch Rohr Schweißen üben zu entwickeln.