Warum kann das Argon-Lichtbogenschweißen als Grundlage für Stumpfschweißungen, insbesondere für Rohrverbindungen, sowohl Schweißqualität als auch Effizienz gewährleisten?

I. Vorteile des Argon-Lichtbogens schweißening als Basis

(1) Gute Qualität

Bei Verwendung des geeigneten Schweißdrahts, der passenden Schweißprozessparameter und einer guten Gasschutzgasversorgung lässt sich eine gute und gleichmäßige Wurzelschweißung mit glatter und sauberer Oberfläche erzielen. Fehler wie Schweißraupen, unvollständige Durchschweißung, Eindellungen, Poren und Schlackeneinschlüsse, die beim herkömmlichen Lichtbogenschweißen häufig auftreten, werden vermieden.

(2) Hohe Effizienz

Beim ersten Schweißvorgang einer Rohrleitung spricht man beim manuellen Argon-Lichtbogenschweißen von kontinuierlichem Lichtbogenschweißen. Im Gegensatz zum diskontinuierlichen Lichtbogenschweißen, bei dem das manuelle Argon-Lichtbogenschweißen angewendet wird, kann die Effizienz um das Zwei- bis Vierfache gesteigert werden. Da beim Argon-Lichtbogenschweißen keine Schweißschlacke entsteht, entfällt die Notwendigkeit, die Schlacke zu entfernen und die Schweißnaht auszubessern, was zu einer deutlichen Geschwindigkeitssteigerung führt. Beim Schweißen der zweiten Lage der Lichtbogendeckung ist eine glatte und saubere untere Lage des Argon-Lichtbogenschweißens von großem Vorteil, da sie eine gute Verschmelzung der Lagen gewährleistet, insbesondere beim Schweißen von Rohren mit kleinem Durchmesser, und somit die Effizienz erheblich steigert.

(3) Leicht zu erlernen

Das Wurzelschweißen beim manuellen Lichtbogenschweißen muss von erfahrenen und hochqualifizierten Schweißern durchgeführt werden. Auf der Grundlage des manuellen Argon-Lichtbogenschweißens können Schweißer diese Technik in der Regel nach kurzer Übung erlernen.

(4) Kleine Verformung

Die Wärmeeinflusszone ist beim Argon-Lichtbogenschweißen viel kleiner, was zu geringeren Verformungen und Eigenspannungen in der Schweißverbindung führt.

II. Prozesseinführung

(1) Schweißbeispiel

Der Economizer, das Verdampferrohrbündel, die wassergekühlte Wand und der Niedertemperatur-Überhitzer sind aus Stahl 20 # gefertigt, während die Hochtemperatur-Überhitzerrohre aus 12Cr1MoV bestehen.

(2) Vorbereitung vor dem Schweißen

Vor dem Schweißen ist eine 30°-Nut an der Rohrmündung anzubringen und die Metalloberfläche innerhalb und außerhalb des Rohrendes auf einer Länge von 15 mm zu polieren. Der Spalt zwischen den Rohrverbindungen beträgt 1–3 mm. Ist der Spalt zu groß, muss zunächst eine Übergangsschicht auf eine Seite der Nut geschweißt werden. Am Schweißort sind provisorische Schutzvorrichtungen zu errichten und die Windgeschwindigkeit streng zu kontrollieren. Bei Überschreitung eines bestimmten Windgeschwindigkeitsbereichs können sich leicht Lufteinschlüsse bilden.

(3) Betrieb

Beim manuellen Wolfram-Inertgas-Schweißen (WIG) ist das Schweißgerät mit einer Hochfrequenz-Zündvorrichtung ausgestattet, die für die Hochfrequenzzündung des Lichtbogens verwendet werden kann. Die Lichtbogenlöschung unterscheidet sich vom Metall-Schutzgasschweißen. Eine zu schnelle Lichtbogenlöschung kann leicht zu Lichtbogenrissen und -korrosion führen. Daher sollte während des Betriebs das Schmelzbad zur Kante oder zum dickeren Grundmaterial hin geführt werden, wobei das Schmelzbad allmählich verkleinert und der Lichtbogen gelöscht wird. Anschließend wird das Schutzgas abgeschaltet.

Für Stahlrohre der Größe 20 mit einer Wandstärke von 3-4 mm, DREHENAls Füllmaterial kann J50 (oder 08CrMoV für 12Cr1MoV) verwendet werden, mit einem Wolframdraht-Durchmesser von 2 mm, einem Schweißstrom von 75–100 A, einer Lichtbogenspannung von 12–14 V, einer Schutzgasdurchflussrate von 8–10 l/min und einer positiven Gleichstromversorgung.

III. Weitverbreitete Anwendung des Argon-Lichtbogenschweißens

• Vorteile:

1. Durch den Schutz mit Argon können die schädlichen Auswirkungen von Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff und anderen Gasen in der Luft auf den Lichtbogen und das Schmelzbad isoliert, der Verbrennungsverlust von Legierungselementen reduziert und dichte, spritzfreie und qualitativ hochwertige Schweißverbindungen erzielt werden;
2. Die Lichtbogenverbrennung beim Argon-Lichtbogenschweißen ist stabil, die Wärme konzentriert sich, die Temperatur der Lichtbogensäule ist hoch, die Schweißleistung ist hoch, die Wärmeeinflusszone ist schmal und die Spannungs-, Verformungs- und Rissneigung der Schweißteile ist gering;
3. Das Argon-Lichtbogenschweißen ist ein offenes Lichtbogenschweißen, das einfach zu bedienen und zu beobachten ist.
4. Der Elektrodenverlust ist gering, die Lichtbogenlänge lässt sich leicht aufrechterhalten, und es entsteht beim Schweißen kein Flussmittel oder eine Beschichtungsschicht, was die Mechanisierung und Automatisierung erleichtert;
5. Mit dem Argon-Lichtbogenschweißen lassen sich fast alle Metalle schweißen, insbesondere einige hochschmelzende und leicht oxidierbare Metalle wie Magnesium, Titan, Molybdän, Zirkonium, Aluminium und deren Legierungen;
6. Unabhängig von der Position des Schweißbauteils kann das Schweißen in voller Position durchgeführt werden.

• Nachteile:

1. Aufgrund der großen Wärmeeinflusszone führt das Lichtbogenschweißen häufig zu Verformungen, erhöhter Härte, Sandeinschlüssen, lokalem Glühen, Rissen, Poren, Verschleiß, Kratzern, Hinterschneidungen oder unzureichender Haftfestigkeit und inneren Spannungsschäden am Werkstück nach der Reparatur. Insbesondere bei der Reparatur kleiner Defekte in Präzisionsgussteilen treten diese an der Oberfläche hervor. Für die Reparatur von Defekten in Präzisionsgussteilen können Kaltschweißanlagen anstelle des Lichtbogenschweißens eingesetzt werden. Dank ihrer geringen Wärmeabgabe überwinden Kaltschweißanlagen die Nachteile des Lichtbogenschweißens und erleichtern die Reparatur von Präzisionsgussteilen.
2. Im Vergleich zum Lichtbogenschweißen birgt das Argon-Lichtbogenschweißen ein höheres Gesundheitsrisiko. Die Stromdichte ist höher, und die Lichtemission ist intensiver. Die UV-Strahlung des Lichtbogens ist etwa 5- bis 30-mal so hoch wie beim herkömmlichen Lichtbogenschweißen, die Infrarotstrahlung etwa 1- bis 1,5-mal so hoch. Auch der Ozongehalt ist beim Schweißen höher. Daher wird empfohlen, für die Arbeiten einen gut belüfteten Raum zu wählen, um erhebliche Gesundheitsschäden zu vermeiden.
3. Bei Metallen mit niedrigem Schmelzpunkt und leichter Verdampfung (wie Blei, Zinn, Zink) ist das Schweißen schwieriger.