Entwicklung einer wirtschaftlicheren Prozessführung für das UP-Schweißen ferritisch-austenitischer Legierungen unter Berücksichtigung der metallurgischen Besonderheiten

Die Zielsetzung des Forschungsvorhabens besteht in der Ermittlung einer Prozessführung für ein wirtschaftlicheres UP-Schweißen von drei industriell relevanten Vertretern ferritisch-austenitischer Legierungen mit zusätzlicher Drahtzufuhr bei Gewährleistung der im Normenwerk geforderten werkstoffspezifischen Kennwerte. Die aktuell verfügbaren Lean- und Standardduplexstähle gelten bei Beachtung der Verarbeitungshinweise allgemein als gut schweißgeeignet. Mit zunehmenden Legierungsanteilen (Superduplexstahl) und einem hohen Wärmeeinbringen (UP-Schweißen) nimmt die Gefahr der Bildung von unerwünschten intermetallischen Phasen, 475°-Versprödung und Sekundäraustenit in den Schweißnähten signifikant zu. Dies führt zu Nicht-Erreichen von geforderten Kennwerte für mechanisch-technologische Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit. Zum Erzielen dem Regelwerk konformer Gütewerte, sollen daher die metallurgischen Potentiale einer zusätzlichen Drahtzufuhr beim UP-Schweißen von ferritisch-austenitischen Stählen untersucht und genutzt werden. Die angestrebte Generierung der gefoderten Kennwerte direkt aus dem UP-Schweißprozess mit zusätzlicher Drahtzufuhr heraus, kann darüber hinaus die Einsparung von zeit- und kostenaufwendigen Wärmenachbehandlungen bei der Herstellung dickwandiger Rohre ermöglichen, was ebenso enorme Zeit- und Kostenersparnisse bringt, da der Glühprozess der geschwindigkeitsbestimmende Schritt der Fertigungskette ist. Die wirtschaftliche Bedeutung der Projektergebnisse für KMU begründet sich vor allem auf Zeit- und Kostenersparnissen bei geringem notwendigen Invest. Die Erhöhung der Abschmelzleistung führt zu schnelleren Schweißgeschwindigkeiten und/oder zu einer Verringerung der Lagenanzahl. Daraus resultieren wiederum die Reduktion der Fertigungszeiten und somit der Maschinenbelegungszeiten.

Development of a more economical submerged arc welding of ferritic-austenitic alloys taking into account the metallurgical demands

The aim of this research project is to determine a process control for more economical submerged arc welding with additional wire feed of two relevant representatives of austenitic-ferritic stainless steel while ensuring the material-specific properties required by the standards. The 22Cr DSS currently available have good weldability, provided that the processing guidelines are observed. With increasing alloy content (e.g. 25Cr DSS) and high heat input (e.g. submerged arc welding), duplex stainless steel welds are more prone to precipitation of intermetallic phases, for example chi phase or secondary austenite. This makes it possible that the desired mechanical properties and corrosion resistance cannot be obtained. Therefore, the metallurgical potentials of an additional wire feed for submerged arc welding of austenitic-ferritic stainless steels are to be investigated in order to achieve the acceptance criteria specified in international standards. Achieving the acceptance criteria in the as welded state can also lead to savings in heat treatment in the manufacture of thick-walled pipes. This also brings considerable time and cost savings, as the annealing process is the speed-determining step in the production chain. The economic significance of the project results for SMEs is primarily based on time and cost savings at low investment costs. The increase in melting rate leads to faster welding speeds and/or to a reduction in the number of weld runs. This in turn leads to a reduction in production times and thus in machine occupancy times.