Die hervorragende Schweißbarkeit der A572-Stähle 50 und 60 ist einer ihrer entscheidenden Vorteile gegenüber älteren hochfesten Stählen. Dies ist eine direkte Folge ihres niedrigen Kohlenstoffgehalts und Kohlenstoffäquivalents (CE). Unter Schweißbarkeit versteht man die Leichtigkeit, mit der ein Metall geschweißt werden kann, ohne dass Defekte wie Risse entstehen, während dennoch die erforderlichen mechanischen Eigenschaften in der Schweißnaht und der Wärmeeinflusszone (HAZ) erreicht werden.
Kohlenstoffäquivalent (CE): Dies ist ein berechneter Wert, der die Härtbarkeit und Rissanfälligkeit der WEZ vorhersagt. Die gebräuchlichste Formel (IIW) lautet: CE=C + (Mn/6) + ((Cr+Mo+V)/5) + ((Ni+Cu)/15). Für A572 Grade 50/60 liegen typische CE-Werte zwischen 0,38 und 0,45. Gemäß AWS D1.1 Structural Welding Code erfordern Stähle mit einem CE-Wert kleiner oder gleich 0,45 im Allgemeinen keine Vorwärmung für Dicken bis zu etwa 1 Zoll (25 mm), wenn herkömmliche Prozesse mit niedrigem Wasserstoffgehalt verwendet werden. Dies ist ein großer praktischer Vorteil.
Schweißverfahren: Alle gängigen Lichtbogenschweißverfahren sind geeignet:
Schutzgasschweißen (SMAW): Verwenden Sie wasserstoffarme Elektroden (E7018, E8018-C3).
Flussmittel--Fülllichtbogenschweißen (FCAW): Sehr häufig in Fertigungsbetrieben (E71T-1, E81T1-K2). Gas-geschützt (FCAW-G) oder selbstgeschützt (FCAW-S).
Gas-Metalllichtbogenschweißen (GMAW): Mit Massivdraht (ER70S-6) und Argon/CO2-Schutzgas.
Unterpulverschweißen (SAW): Zum automatisierten Schweißen von Verbindungen in Trägern oder langen Nähten.
Mögliche Herausforderungen und Best Practices:
Vorwärmen für dicke Abschnitte: Obwohl dies für dünnes Material nicht erforderlich ist, schreibt AWS D1.1 ein Vorheizen für dickere Abschnitte vor, um die Abkühlgeschwindigkeit zu verlangsamen und wasserstoffinduzierte Kaltrisse zu verhindern. Beispielsweise kann eine 2 Zoll dicke A572 Gr60-Verbindung eine Vorwärmung von 125 Grad F (50 Grad) erfordern. Die spezifische Vorwärmtemperatur wird immer durch den CE-Wert, die Dicke und den Wasserstoffgehalt des Verbrauchsmaterials gemäß den geltenden Vorschriften bestimmt.
Kontrolle des Wärmeeintrags: Übermäßiger Wärmeeintrag kann zu einer Über{0}}Verhärtung oder Körnung- führen, wodurch die HAZ vergröbert wird und möglicherweise die Zähigkeit verringert wird. Verfahren geben einen maximalen Wärmeeintrag (in kJ/Zoll) an.
Auswahl des Zusatzwerkstoffs: Die Stärke des Zusatzwerkstoffs sollte mit der des Grundmetalls übereinstimmen oder diese leicht übertreffen. Für A572 Gr50 verwenden Sie 70-ksi-Füller (z. B. E70XX, ER70S-X). Für A572 Gr60 ist oft ein 70-ksi-Füller akzeptabel und bietet eine gute Duktilität, für eine vollständige Anpassung kann jedoch ein 80-ksi-Füller (E80XX) spezifiziert werden, insbesondere bei kritischen, stark beanspruchten Verbindungen.
Nahtvorbereitung und Sauberkeit: Das Entfernen von Walzzunder, Rost, Feuchtigkeit und Verunreinigungen (Öl, Farbe) aus der Schweißzone ist wichtig, um Porosität und Rissbildung zu verhindern.
Post-Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT): Im Allgemeinen nicht erforderlich für A572. Für außergewöhnlich dicke, stark eingespannte Schweißnähte in kritischen Anwendungen kann jedoch ein Spannungsarmglühen vorgeschrieben werden, um Restspannungen zu reduzieren.
Schweißverfahrensspezifikation (WPS): Alle Schweißarbeiten müssen gemäß einer qualifizierten WPS durchgeführt werden. Dieses durch Tests qualifizierte Dokument spezifiziert alle Variablen: Prozess, Grund-/Füllmetalle, Vorwärm-/Zwischendurchgangstemperatur, Stromstärke, Spannung, Verfahrgeschwindigkeit usw. Der Hersteller ist für die Entwicklung und Prüfung seiner WPS verantwortlich.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Schweißen von A572 für erfahrene Verarbeiter als unkompliziert gilt. Der Schlüssel besteht darin, qualifizierte Verfahren und die geltenden Vorschriften (AWS D1.1 oder D1.5 für Brücken) zu befolgen, dabei besonders auf die Vorwärmanforderungen für dickeres Material zu achten und konsequent wasserstoffarme Verfahren anzuwenden.