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

IGF-Vorhaben-Nr.: 19.936 BR

Laufzeit: 01.02.2018 - 31.01.2021

Forschungseinrichtungen:

Institut für Werkstoffe, Technologien u. Mechanik (IWTM)/ Lehrstuhl Fügetechn.

Fachgebiete:

MB Fertigungstechnik, auch: Umformtechnik, Fügetechnik, Oberflächentechnik,
MA Produktionstechnologien, auch: Konstruktion

KB Werkstoffe, Materialien,
EA Energietechnik, auch: rationelle Energieumwandlung, Energieeffizienz

Wirtschaftszweige:

24 Metallerzeugung und -bearbeitung, 28 Maschinenbau

6 Gewinnung von Erdöl und Erdgas, 20 Herstellung von chemischen Erzeugnissen

Vorhabenbeschreibung:

Die Zielsetzung des Forschungsvorhabens besteht in der Ermittlung einer Prozessführung für ein wirtschaftliches UP-Schweißen mit zusätzlicher Drahtzufuhr von vier industriell relevanten Vertretern ferritisch-austenitischer Legierungen 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 Mo-Seigerungen in den Schweißnähten signifikant zu. Dies führt zum Nicht-Erreichen von geforderten Kennwerten 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 geforderten Kennwerte direkt aus dem UP-Schweißprozess mit zusätzlicher Drahtzufuhr heraus ermöglicht darüber hinaus die Einsparung von zeit- und kostenaufwendigen Wärmenachbehandlungen bei der Herstellung dickwandiger Rohre, da der Glühprozess der geschwindigkeitsbestimmende Schritt der Fertigungskette ist. Da die Anlagentechnik für das UP-Schweißen in den meisten Firmen bereits vorhanden ist, sind nur geringe Investitionskosten zur Beschaffung der Kalt-/Heißdrahttechnik notwendig. Daher ist mit einer schnellen Umsetzung der Ergebnisse in KMU zu rechnen. Anhand der im Projekt durchgeführten Wirtschaftlichkeitsbetrachtung können Firmen notwendige Investitionskosten direkt mit den Einsparpotentialen gegenüberstellen und die für ihr Produkt effizienteste Technik wählen. Damit verbunden sind signifikante Kosteneinsparungen. Anhand der im Projekt durchgeführten Wirtschaftlichkeitsbetrachtung können KMU notwendige Investitionskosten für die jeweilige Verfahrensvariante direkt den möglichen Einsparpotentialen gegenüberstellen und die für ihr Produkt effizienteste Technik wählen. Gerade für KMU besteht somit die Möglichkeit, ihren technologischen Vorsprung gegenüber dem internationalen Wettbewerb weiter auszubauen.