Untersuchungen zur Schaffung der Prozesssicherheit beim WIG-Orbitalschweißen mit Kaltdrahtzuführung an Rohrstumpfnähten aus CuNi10Fe1,6Mn

Abstract

Schweißen ist das standardmäßige Fügeverfahren im Schiffbau, weil die Fertigung von Schiffsrümp-fen aus Stahlblechen mittels der Schweißtechnik gleichzeitig niedrige Kosten und gute mechanische Eigenschaften ermöglicht. Zur Verrohrung von Ballasttanks werden Kupferbasislegierungen verwen-det, deren schweißtechnische Verarbeitung sich deutlich schwieriger gestaltet als die von Stahlble-chen. Firmen des Rohr- und Anlagenbaus bietet sich hier ein Ansatzpunkt für die Etablierung im Schiffbau, wenn sie ein zuverlässiges schweißtechnisches Fügeverfahren anbieten können, dass wirt-schaftlicher als klassische Handschweißverfahren ist. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit schweißtechnischen Untersuchungen an einer Rohr-stumpfverbindung (Rohr-Rohr-Verbindung), welche mittels einer teilautomatisierten WIG-(Wolfram- Inertgas)-Orbitalschweißanlage unter Kaltdrahtzuführung erzeugt werden soll. Der Fokus liegt dabei auf der Porenbildung, insbesondere darauf wie diese verhindert oder zumindest reduziert werden kann. Die CuNi10Fe1,6Mn Legierung, aus der die zu fügenden Rohre bestehen, verfügen aus schweißtech-nischer Sicht nicht über optimale Eigenschaften. So hat der Werkstoff neben seiner großen Affinität zu Gasen, die er beim Schweißen aufnimmt, auch eine hohe Wärmeleitfähigkeit, die beim Schmelz-schweißen unvorteilhaft ist. Dennoch wird dieser Werkstoff wegen seiner guten Korrosionsbeständig-keit gegen Meer-/Salzwasser häufig im Schiffbau oder in anderen offshoretechnischen Bereichen ein-gesetzt. Diese Bachelorarbeit verfolgt das Ziel mehr Prozesssicherheit beim Orbitalschweißen dieses Werk-stoffes zu schaffen und eine höhere Sicherheit gegen die Porenbildung in der Schweißnaht zu bekom-men. Durch eine geeignete Wahl bzw. Einstellung der Prozessparameter soll ein im höchsten Maße reproduzierbares Schweißergebnis ermöglicht werden. Besonders die Wahl der Schweißgaszusam-mensetzung spielt hier eine wichtige Rolle und muss untersucht werden. In einer entsprechenden Lite-raturrecherche konnte für diese Arbeit keine verknüpfende Literatur gesichtet werden, so dass viele Zusammenhänge durch Praxisversuche und Richtlinien selbst hergeleitet werden musste. Zunächst wird der Stand der Technik sowohl zum WIG-Orbitalschweißen als auch zur schweißtechni-schen Verarbeitung von Kupferlegierungen aufgezeigt. Daraus werden die Zielsetzung der Arbeit und die Vorgehensweise bei den experimentellen Untersuchungen abgeleitet. Maßstab der Optimierung sollen die geltenden Regelwerke zur Prüfung und Abnahme von Schweißverbindungen unter techni-schen Randbedingungen sein.