Wenn es um schweißtechnische Spezialitäten geht, ist Nantes - der Sitz des französischen Weltmarktführers in Sachen Orbitalschweißen, Polysoude - regelmäßig das Ziel von Schweißexperten aus aller Welt: ob aus den "High-Purity-Industrien" Lebensmittel, Pharma, Chemie oder Halbleitertechnik, der Luft und Raumfahrt, der On- und Offshore-Industrie. Am 5. und 6. November 2008 folgten wieder 50 Fachleute aus Deutschland, Österreich, der Schweiz, Russland, Ungarn sowie Tschechien der Einladung von Polysoude, diesmal zum "Expertenforum Engspaltschweißen" - ein Muss für den Kessel- und Kraftwerksbau (Abb. 1).
Heiße Umgebung - neuer Stahl - ausgeklügelte Fügeverfahren
Weltweit boomt der Kraftwerksbau - überall sind die Planungen konkret, die Aufträge für die benötigten Komponenten vielfach ausgeschrieben oder auch schon vergeben. Die neue Kraftwerksgeneration wird wirtschaftlicher und umweltfreundlicher arbeiten als bisherige. Die Ingenieure haben dazu die Verfahrenstechnik weiter optimiert und die Betriebstemperaturen der Anlagen wesentlich erhöht. Der Begriff "700-Grad-Kraftwerk" ist in aller Munde. Für den Anlagenbau bedeutet dies den Einsatz druckfesterer dickwandigerer Rohre aus hochwarmfesten Stählen, wie dem P91 und dem Nachfolger P92 (X 10 CrMoVNb 9-1, WKN 1.4903) nach ASTM-Norm (American Sciety for Testing Materials). Wesentliche Qualitätsmerkmale dieser neuen Stahlsorte sind die Werte für hohe Zeitstandsfestigkeit, die uneingeschränkt auch als Maßstab für jede Schweißnaht an diesen Rohren gelten.
Wie moderne, wirtschaftlich wie technologisch ausgefeilte automatisierte Schweißtechnik diese Aufgabe bewältigt, bekamen die Gäste im straffen Programm gleich nach Empfang und Werksbesichtigung zu Gesicht: Gefügt wurde ein P91-Rohr von 620 Millimetern Durchmesser und 180 Millimetern Wandstärke mit dem Engspalt-Schwert-Brenner im WIG-Orbital-Schweißverfahren mit Heißdrahtzusatz (Abb. 2). Kein Lichtbogen-Schweißverfahren kombiniert besser Produktivität mit Qualität. Die Fügenähte sind 100 Prozent durchgeschweißt, röntgensicher, und erfüllen höchste Anforderungen an metallurgische und mechanische Gütewerte (Abb. 3).
Theorie am Puls der Praxis
Im anschließenden theoretischen Teil gab der Gastgeber und Polysoude-CEO, Hans-Peter Mariner, einen umfassenden Einblick in Voraussetzungen, Möglichkeiten und Grenzen sowie aktuellen Stand des Engspaltschweißens. Danach verkürzt es ab Wandstärken von 60 Millimetern die Schweißzeit gegenüber dem konventionellen WIG-Prozess mit klassischer V-Naht um den Faktor Fünf bis Zehn - es müssen in Summe weniger Lagen geschweißt und dazu weitaus weniger Metallzusatz eingebracht werden; das Zuführen von bereits "vorgeheiztem Schweißzusatz" (Heißdraht) reduziert die Schweißzeit zusätzlich, ohne mehr Energie in die Schweißung einzubringen.
Die Schweißeigenschaften des Grundwerkstoffs entscheiden über das Anwenden des Engspalt-Verfahrens. Technische Finessen der Gerätetechnik wie automatische Mittenfindung, HF-freie Zündung, Nahtvorbereitung und optimierter Gasschutz erweitern die Anwendungsgrenzen. Geometrie und Spaltbreite der Schweißfuge richten sich nach den mechanischen Eigenschaften der zu verbindenden Werkstoffe (Abb.4), wobei dem Schrumpfverhalten der Naht besonderes Augenmerk gilt.
Die Wahl, Orbitalschweißen oder Schweißen am drehenden Werkstück, richtet sich nach der Aufgabenstellung. Dabei entscheiden Brennerposition und Verfahrensvariante über die Dicke der einzelnen Schweißraupen und damit über die Produktivität. Bestimmte Legierungen gestatten ausschließlich das Schweißen von Fallnähten, andere nur das von Steignähten. Die Lösung: Schweißköpfe mit symmetrischen Drahtzuführungen vor und hinter dem Brenner zum Schweißen in beide Richtungen.
Auch auf vordergründig bedeutungslose Randbedingungen ging man ein: Zugänglichkeit des Schweißbereichs; eindeutige Identifizierung von Grund- und Schweißzusatz-Werkstoffen, Kosten für Vorbereitung und Schweißversuche zur Parameterermittlung sowie Erfahrung und Qualifikation der Schweißer und die notwendige Ausrüstung.
Ein weiterer Schwerpunkt der Ausführungen war das Vorstellen der drei unterschiedlichen Engspalt-Schweißtechniken: Strichraupen mit einer Schweißraupe pro Lage und Brenner- bzw. Werkstückumlauf (Abb. 5). Oder alternativ zwei Strichraupen nebeneinander, sobald Nahtvorbereitung oder Positionierung die notwendigen engen Toleranzen von wenigen zehntel Millimetern für eine Strichraupe pro Lage überschreiten, Gleiches gilt, wenn Eigenschaften eines empfindlichen Grundwerkstoffs begrenzte Schrumpfspannungen erfordern oder die notwendige Streckenenergie bei einer Raupe zum Aufschmelzen beider Werkstückkanten zu hoch ist. Das WIG-Engspaltschweißen mit gependelter Elektrode ist ideal bei sehr großen Wandstärken von 150 bis 200 Millimetern. Insbesondere, wenn für das Fügen mit einer Strichraupe pro Lage notwendige Randbedingungen wie Genauigkeit der Nahtvorbereitung, Beherrschung des Schrumpfprozesses, Konstruktion des Brenners, nicht mit vertretbarem Aufwand erfüllt werden können.
Die dazu benötigte Gerätetechnik wird allerdings sehr viel komplexer und schwerer. Damit kann sie nur bei entsprechend groß ausgelegten Anlagen präzise positioniert werden.
Schlüsselfertige Lösungen: Jedem Kraftwerk seine Turbine
Der zweite Forumstag startete mit einem umfassenden Vortrag über "Anwendungen, Lösungen - realisierte Projekte". Im zurückliegenden Geschäftsjahr bestückte Polysoude weltweit allein den Kesselbau in Kraftwerken weltweit mit mehr als 30 auf kundenspezifische Anwendungen zugeschnittene Rundnaht-Schweißsystemen zum automatisierten WIG-Fügen und mehreren hundert Orbital-Schweißanlagen. Nach einer ausgiebigen Frage-und Antwort-Runde wurde das perfektionierte mechanisierte Schweißen am drehenden Bauteil gezeigt.
Expansiver Kraftwerksbau bedeutet, dass jedes Kraftwerk auch mit Turbinen bestückt werden muss. Welche schlüsselfertigen Lösungen Polysoude für das Fügen der Rotoren zu bieten hat, konnten die Teilnehmer zum Abschluss des Expertenforums in der Entstehung besichtigen. So wurde in der Werkshalle gerade eine Engspalt-Schweißanlage zum Herstellen von bis zu 300 Tonnen schwerer Turbinenrotoren aufgebaut. Eine schweißtechnische Systemleistung, der selbst die Insider offen ihre Anerkennung aussprachen.
Noch während der Verabschiedung der Forums-Gäste trafen die ersten Teilnehmer zur Folgeveranstaltung "Expertenforum Engspaltschweißen für den französischen Sprachraum" ein. Der Erfolg beider Veranstaltungen sprach für sich: Bereits Ende März 2009 zeigt Polysoude auch englischsprachigen Fachleuten aus aller Welt, welche Möglichkeiten sich für den Kessel- und Kraftwerksbau durch modernste Fügetechnik eröffnen.
Heiße Umgebung - neuer Stahl - ausgeklügelte Fügeverfahren
Weltweit boomt der Kraftwerksbau - überall sind die Planungen konkret, die Aufträge für die benötigten Komponenten vielfach ausgeschrieben oder auch schon vergeben. Die neue Kraftwerksgeneration wird wirtschaftlicher und umweltfreundlicher arbeiten als bisherige. Die Ingenieure haben dazu die Verfahrenstechnik weiter optimiert und die Betriebstemperaturen der Anlagen wesentlich erhöht. Der Begriff "700-Grad-Kraftwerk" ist in aller Munde. Für den Anlagenbau bedeutet dies den Einsatz druckfesterer dickwandigerer Rohre aus hochwarmfesten Stählen, wie dem P91 und dem Nachfolger P92 (X 10 CrMoVNb 9-1, WKN 1.4903) nach ASTM-Norm (American Sciety for Testing Materials). Wesentliche Qualitätsmerkmale dieser neuen Stahlsorte sind die Werte für hohe Zeitstandsfestigkeit, die uneingeschränkt auch als Maßstab für jede Schweißnaht an diesen Rohren gelten.
Wie moderne, wirtschaftlich wie technologisch ausgefeilte automatisierte Schweißtechnik diese Aufgabe bewältigt, bekamen die Gäste im straffen Programm gleich nach Empfang und Werksbesichtigung zu Gesicht: Gefügt wurde ein P91-Rohr von 620 Millimetern Durchmesser und 180 Millimetern Wandstärke mit dem Engspalt-Schwert-Brenner im WIG-Orbital-Schweißverfahren mit Heißdrahtzusatz (Abb. 2). Kein Lichtbogen-Schweißverfahren kombiniert besser Produktivität mit Qualität. Die Fügenähte sind 100 Prozent durchgeschweißt, röntgensicher, und erfüllen höchste Anforderungen an metallurgische und mechanische Gütewerte (Abb. 3).
Theorie am Puls der Praxis
Im anschließenden theoretischen Teil gab der Gastgeber und Polysoude-CEO, Hans-Peter Mariner, einen umfassenden Einblick in Voraussetzungen, Möglichkeiten und Grenzen sowie aktuellen Stand des Engspaltschweißens. Danach verkürzt es ab Wandstärken von 60 Millimetern die Schweißzeit gegenüber dem konventionellen WIG-Prozess mit klassischer V-Naht um den Faktor Fünf bis Zehn - es müssen in Summe weniger Lagen geschweißt und dazu weitaus weniger Metallzusatz eingebracht werden; das Zuführen von bereits "vorgeheiztem Schweißzusatz" (Heißdraht) reduziert die Schweißzeit zusätzlich, ohne mehr Energie in die Schweißung einzubringen.
Die Schweißeigenschaften des Grundwerkstoffs entscheiden über das Anwenden des Engspalt-Verfahrens. Technische Finessen der Gerätetechnik wie automatische Mittenfindung, HF-freie Zündung, Nahtvorbereitung und optimierter Gasschutz erweitern die Anwendungsgrenzen. Geometrie und Spaltbreite der Schweißfuge richten sich nach den mechanischen Eigenschaften der zu verbindenden Werkstoffe (Abb.4), wobei dem Schrumpfverhalten der Naht besonderes Augenmerk gilt.
Die Wahl, Orbitalschweißen oder Schweißen am drehenden Werkstück, richtet sich nach der Aufgabenstellung. Dabei entscheiden Brennerposition und Verfahrensvariante über die Dicke der einzelnen Schweißraupen und damit über die Produktivität. Bestimmte Legierungen gestatten ausschließlich das Schweißen von Fallnähten, andere nur das von Steignähten. Die Lösung: Schweißköpfe mit symmetrischen Drahtzuführungen vor und hinter dem Brenner zum Schweißen in beide Richtungen.
Auch auf vordergründig bedeutungslose Randbedingungen ging man ein: Zugänglichkeit des Schweißbereichs; eindeutige Identifizierung von Grund- und Schweißzusatz-Werkstoffen, Kosten für Vorbereitung und Schweißversuche zur Parameterermittlung sowie Erfahrung und Qualifikation der Schweißer und die notwendige Ausrüstung.
Ein weiterer Schwerpunkt der Ausführungen war das Vorstellen der drei unterschiedlichen Engspalt-Schweißtechniken: Strichraupen mit einer Schweißraupe pro Lage und Brenner- bzw. Werkstückumlauf (Abb. 5). Oder alternativ zwei Strichraupen nebeneinander, sobald Nahtvorbereitung oder Positionierung die notwendigen engen Toleranzen von wenigen zehntel Millimetern für eine Strichraupe pro Lage überschreiten, Gleiches gilt, wenn Eigenschaften eines empfindlichen Grundwerkstoffs begrenzte Schrumpfspannungen erfordern oder die notwendige Streckenenergie bei einer Raupe zum Aufschmelzen beider Werkstückkanten zu hoch ist. Das WIG-Engspaltschweißen mit gependelter Elektrode ist ideal bei sehr großen Wandstärken von 150 bis 200 Millimetern. Insbesondere, wenn für das Fügen mit einer Strichraupe pro Lage notwendige Randbedingungen wie Genauigkeit der Nahtvorbereitung, Beherrschung des Schrumpfprozesses, Konstruktion des Brenners, nicht mit vertretbarem Aufwand erfüllt werden können.
Die dazu benötigte Gerätetechnik wird allerdings sehr viel komplexer und schwerer. Damit kann sie nur bei entsprechend groß ausgelegten Anlagen präzise positioniert werden.
Schlüsselfertige Lösungen: Jedem Kraftwerk seine Turbine
Der zweite Forumstag startete mit einem umfassenden Vortrag über "Anwendungen, Lösungen - realisierte Projekte". Im zurückliegenden Geschäftsjahr bestückte Polysoude weltweit allein den Kesselbau in Kraftwerken weltweit mit mehr als 30 auf kundenspezifische Anwendungen zugeschnittene Rundnaht-Schweißsystemen zum automatisierten WIG-Fügen und mehreren hundert Orbital-Schweißanlagen. Nach einer ausgiebigen Frage-und Antwort-Runde wurde das perfektionierte mechanisierte Schweißen am drehenden Bauteil gezeigt.
Expansiver Kraftwerksbau bedeutet, dass jedes Kraftwerk auch mit Turbinen bestückt werden muss. Welche schlüsselfertigen Lösungen Polysoude für das Fügen der Rotoren zu bieten hat, konnten die Teilnehmer zum Abschluss des Expertenforums in der Entstehung besichtigen. So wurde in der Werkshalle gerade eine Engspalt-Schweißanlage zum Herstellen von bis zu 300 Tonnen schwerer Turbinenrotoren aufgebaut. Eine schweißtechnische Systemleistung, der selbst die Insider offen ihre Anerkennung aussprachen.
Noch während der Verabschiedung der Forums-Gäste trafen die ersten Teilnehmer zur Folgeveranstaltung "Expertenforum Engspaltschweißen für den französischen Sprachraum" ein. Der Erfolg beider Veranstaltungen sprach für sich: Bereits Ende März 2009 zeigt Polysoude auch englischsprachigen Fachleuten aus aller Welt, welche Möglichkeiten sich für den Kessel- und Kraftwerksbau durch modernste Fügetechnik eröffnen.
