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Vorwärmen vor dem Schweißen – Methode zur Vermeidung von Schweißrissen
Vorwärmen vor dem Schweißen - Methode zur Vermeidung von Schweißrissen
Beim Vorwärmen vor dem Schweißen werden die lokalen und gesamten Teile des Werkstücks vor dem Schweißen angemessen erwärmt. Ziel ist es, die Abkühlrate der Schweißverbindung zu verringern, die Bildung gehärteter Strukturen zu vermeiden und Schweißspannungen und Verformungen zu minimieren. Es ist eine wirksame Methode, um Schweißrisse zu vermeiden.
Zu den Vorwärmmethoden gehören hauptsächlich Flammenheizung, Ofenheizung und Ferninfrarotheizung. Während des Vorwärmens sollten Oberflächenkontakttemperaturmessgeräte verwendet werden, um die Temperatur in einem Bereich von 30 bis 50 mm auf beiden Seiten des Schweißbereichs zu messen.
Schweißen ist eine der thermischen Verarbeitungsmethoden für Metalle. Insbesondere beim Schweißen von gewöhnlichem niedriglegiertem Baustahl und dicken Platten mit höherem Kohlenstoffgehalt erfährt das lokale Metall aufgrund des Einflusses des Schweißwärmezyklus aus Hochtemperaturerwärmung und -abkühlung verschiedene Strukturveränderungen, die sich direkt auf die mechanischen Eigenschaften der Schweißverbindung auswirken. Darüber hinaus wirken sich aufgrund der metallurgischen Bedingungen beim Schweißen und des Einflusses unterschiedlicher Heiz- und Abkühlraten die Ungleichmäßigkeit der Schweißnaht und die Struktur der Wärmeeinflusszonen indirekt und direkt auf die mechanischen Eigenschaften der Schweißverbindung aus.
Daher ist es beim Vorschweißen, bei Schweißvorgängen und bei der Nachschweißung unerlässlich, die mechanischen Eigenschaften der Schweißverbindung durch lokales oder vollständiges Erhitzen, Isolieren und Steuern der Abkühlgeschwindigkeit des Werkstücks zu verändern oder zu verbessern.
Funktionen des Vorwärmens vor dem Schweißen:
1) Vorwärmen ist eine wirksame Maßnahme, um Kaltrisse, Heißrisse und die Bildung von gehärteten Strukturen in der Wärmeeinflusszone zu verhindern. Beim Schweißen von hochkohlenstoffhaltigem Stahl, niedriglegiertem Stahl, hitzebeständigem Stahl und Bauteilen mit hoher Steifigkeit aus gewöhnlichem kohlenstoffarmem Stahl kann eine schnelle Abkühlung der Schweißnaht leicht zur Bildung von gehärteten Strukturen in der Schweißnaht und der Wärmeeinflusszone führen und so Risse verursachen. Daher ist ein Vorwärmen des Werkstücks erforderlich. Durch das Vorwärmen wird die Abkühlgeschwindigkeit verlangsamt, wodurch Risse in der Schweißnaht verhindert werden.
2) Beim Schweißen von Schweißverbindungen mit großen Einschränkungen kann schnelles Erhitzen und Abkühlen Schrumpfspannungen im Verbindungsbereich erzeugen, die zu Rissen führen. Das Vorwärmen des Verbindungsbereichs vor dem Schweißen kann die Schrumpfspannung verringern und Rissbildung verhindern.
3) Beim Schweißen in Niedertemperaturbereichen ist ein Vorwärmen erforderlich, um Rissbildung zu vermeiden, selbst wenn die Dicke des kohlenstoffarmen Stahls 20 mm überschreitet.
4) Durch das Vorwärmen können zudem Faktoren wie Ölflecken und Feuchtigkeit entfernt werden, die die Qualität der Schweißnaht beeinträchtigen und das Entweichen von Wasserstoff aus der Schweißnaht fördern, wodurch die Entstehung von Defekten wie Poren und Rissen verhindert wird.
Methoden zum Vorwärmen vor dem Schweißen:
Es gibt viele Methoden zum Vorwärmen, wie Flammenheizung, Mittelfrequenz-Induktionsheizung, Ferninfrarotheizung und Ofenheizung. Je nach Heizbereich sollten unterschiedliche Vorwärmmethoden gewählt werden. Derzeit werden Ferninfrarotheizungen aufgrund ihrer hervorragenden Heizwirkung und großen Heizreichweite häufig verwendet. Im Allgemeinen sollte beim Vorwärmen von Teilen die Heizbreite auf jeder Seite der Schweißverbindung nicht weniger als das Fünffache der Plattendicke betragen und auf beiden Seiten der Nut eine gleichmäßige Heizzone von 75 bis 100 mm eingehalten werden.
Bestimmung der Vorwärmtemperatur vor dem Schweißen:
Beim Vorwärmen wird der Stahl im Allgemeinen in einem Bereich von 75 bis 100 mm auf beiden Seiten der Nut auf die erforderliche Vorwärmtemperatur erhitzt. Dies kann durch Flammenheizung, mittelfrequente Induktionsheizung, Infrarotheizung usw. erfolgen. Die Vorwärmtemperatur für kohlenstoffarmen Stahl und gewöhnlichen niedriglegierten Stahl beträgt 100 bis 200 °C. Bei der Bestimmung der Vorwärmtemperatur sollten folgende Punkte berücksichtigt werden:
1) Die Schweißbarkeit des Werkstücks wird hauptsächlich durch den Kohlenstoffgehalt und den Gehalt an Legierungselementen bestimmt.
2) Die Dicke des Werkstücks, die Art der Schweißverbindung und der Grad der strukturellen Einschränkung.
3) Der Wasserstoffgehalt im Schweißmaterial.
4) Umgebungstemperatur.
Die Vorwärmtemperatur für häufig verwendete Stähle finden Sie in NB/T 47015-2011 „Schweißverfahrensspezifikation für Druckbehälter“.
Vorsichtsmaßnahmen beim Vorwärmen vor dem Schweißen:
1) Bei Stahlplatten mit schlechter Schweißbarkeit und großer Dicke ist im Allgemeinen ein Vorwärmen vor dem Schweißen erforderlich, wenn die Verbindung stark beansprucht wird und herkömmliche Schweißmaterialien mit einem nicht niedrigen Wasserstoffgehalt verwendet werden.
2) Bei Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit (wie Kupfer, Aluminium und deren Legierungen) ist ein Vorwärmen vor dem Schweißen erforderlich, um die Verschmelzung zwischen dem Schweißgut und dem Grundmetall sicherzustellen.
3) Bei Kohlenstoff-Baustählen und niedriglegierten Baustählen mit guter Schweißbarkeit ist ein Vorwärmen im Allgemeinen nicht erforderlich, wenn die Plattendicke gering ist, die Einschränkung nicht signifikant ist und wasserstoffarme Schweißmaterialien verwendet werden.
Es ist zu beachten, dass das Vorwärmen vor dem Schweißen den Energieverbrauch erhöht und die Schweißbedingungen verschlechtert. Daher sollte, wann immer möglich, ohne Vorwärmen oder mit Niedertemperatur-Vorwärmen geschweißt werden.
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