CheMin Spezifikation von Auftragschweißungen

Symposium der Uhlig Rohrbogen GmbH, Goslar, 12. und 13. Februar 2015 1

Mit Spec(k) fängt man(n) gutes Cladding

Good bait catches fine fish

• Cladding als Schutz gegen Korrosion

• Was ist in den üblichen Spezifikationen enthalten?

• Was sollte man außerdem beachten?

Thomas Herzog und Ghita von Trotha

www.chemin.de

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Einleitung

• Definition „Spezifikation“ laut Duden (2007): (Technik) Gesamtheit von Vorgaben, nach

denen etwas produziert werden soll.

• Die Gesamtheit von Vorgaben kann aber in einer Vortragszeit von 30 Minuten (inkl.

Diskussion) nicht behandelt werden, aber wir stehen gerne für eine Beratung zur Verfügung.

• Dieser Vortrag beschränkt sich auf die Gebrauchstauglichkeit von Auftragschweißungen als

Korrosionsschutz im 1. Zug (Rohrwände und Einzelrohre):

• Anforderungen aufgrund von Korrosion

• Nahtbild

• Metallurgie

• Nicht in diesem Vortrag sind unter anderem:

• Grundwerkstoff (Auswahl, Bestellung, Fertigung, Kontrolle der Fertigung,

Eingangskontrolle vor Cladding, Nahtvorbereitung, Schrumpfung etc.)

• Komplexität der Spezifikation (vom gecladdeten Brett bis zur kompletten Wand)

• Vorgabe und Ausführung der WPS

• Kontrolle und, sofern nötig, Nachbesserung nach 1. Reisezeit

Rahmen des Vortrags:

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Korrosion: Anforderung an die Auftragschweißung

Cladding Im Kessel in 1996

Ca. 20-30% Überlappung

Ca. 5-12 wt.-% Eisen

Verdampfer 40 bar/ 250°C

Foto im Jahr 2011

Warum folgt die Korrosion den Schweißgefügen?

Einlagig MIG-Puls (Ar)

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Korrosion: Anforderung an die Auftragschweißung

Weniger Korrosion an

der dickeren

Schichtdicke auf den

Schweißraupen

Schichtdicke 3,0 mm

Mehr Korrosion an

den geringen

Schichtdicken

entlang der

Überlappungen

Schichtdicke 1,5 mm

275°C 270°C

FEM-Modell:

Überlappung: Ca. 14% mehr Wärmestromdichte

50 kW/m2 57 kW/m2

Vergleichbare Oberflächentemperaturen

Korrosion folgt den Schweißgefügen

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Korrosion: Anforderung an die Auftragschweißung

WEZ

50 kW/m2 57 kW/m2

Wärmestrom leitet den Stoffstrom:

...mit der Wärme werden flüchtige Salze

(Chloride) zu den Überlappungen gelenkt,

schroffe Nahtübergänge sind gefährdet

Q .

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... alles mit der üblichen Spezifikation bestellt (WPS, Eisengehalt, Schichtdicke),

aber ohne Angaben zum Nahtbild

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... alles mit der üblichen Spezifikation bestellt (WPS, Eisengehalt, Schichtdicke),

aber ohne Angaben zum Nahtbild

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Übliche Spezifikation vs. Anforderung durch Korrosion

• Schweißfolge: Einlagig mit >50% Überlappung oder zwei voneinandergetrennte Lagen

• Eisenaufmischung max. 5 Gew.-%

• Schichtdicke min. 2 mm

Bisher sind in den üblichen Spezifikationen enthalten:

• Feinkörniges dendritisches Gefüge auch in den Wärmeeinflusszonen unter den Überlappungen Herzog & von Trotha (2013): Schweißen am Limit. Uhlig Rohrbogen Symposium, auf www.chemin.de

Bisher sind in den üblichen Spezifikationen noch nicht enthalten: Fein

Grob

• Sauberes Nahtbild, dass nicht nur gleichmäßig ist, sondern auch keine schroffen Nahtübergänge hat

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Spezifikation der Oberfläche mittels DIN EN ISO

Nahtübergangswinkel

(hier: groß)

Nahtübergangswinkel

(hier: klein)

Nahtübergang Nahtübergangslinie*

Raupenbreitendifferenz

(hier: kleiner)

Raupenbreitendifferenz

(hier: größer)

Nahtüberhöhung (hier: kleiner)

Nahtüberhöhung (hier: größer)

*: Die Summe aller Nahtübergänge bildet die Nahtübergangslinie.

Konrad Gerner (2014): Spezifikation der Gebrauchstauglichkeit von Auftragschweißungen auf

Kesselrohren, TU Dresden

Nahtübergangswinkel

(hier: klein)

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Schroffes Cladding muss nicht sein

Vergleich der früheren und der modernen Schweißtechnik

MIG-Puls MAG-CMT

2 mm 2 mm

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Zusammenfassung

Fein

Grob

Gute Mikroskopische

Eigenschaften:

• Geringe Aufmischung

aus GW (Fe, Si, C) und

geringe Entmischung

des Alloy 625

• Feinkörniges Gefüge

Unveränderter Grundwerkstoff:

• Geringer Einbrand

• Gleichmäßige Schmelzlinie zum GW

• Geringe Wärmeeinflusszone

• Geringer Verzug (Ovalität)

Gleichmäßige Schichtdicke:

• Weiches Nahtbild an der

Wurzel

• Weiches Nahtbild an der

Oberfläche

• Ohne Bindefehler und Poren

(durchgehende und an

Oberfläche)

Schroffe Nahtübergänge

entstehen durch:

• Kleine

Nahtübergangswinkel

• Große Nahtüberhöhung

• Große Raupenbreiten-

differenz

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Mit einer maßgeschneiderten Spec fängt man gutes Cladding

Auf die Anforderung zugeschnittene Spezifikation:

• Zustand nach 18 Monaten, Originalgefüge vorhanden

• Keine Reparaturen nötig

Mit der üblichen Spec bestellt:

• Zustand nach 12 Monaten, Rippung teilweise weg

• Reparaturen nötig

Beide Beispiele: 40 bar Verdampfer, ca. 1 m über Feuerfest

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit,

bitte schenken Sie diese auch Ihrem Cladding