Abstract No.:	6120
Scheduled at:	Tuesday, September 17, 2019, Saal 2 3:00 PM Stahlbau II
Title:	Legierungskonzept höherfester Schweißverbindungen und deren Kaltrissverhalten
Authors:	Thomas Schaupp* / Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Deutschland Thomas Kannengießer/ Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Deutschland
Abstract:	Höherfeste Feinkornbaustähle werden bspw. im Maschinen-, Stahl- und Kranbau mit Streckgrenzen von bis zu 960 MPa eingesetzt. Dies ist aufgrund aktueller Forderungen nach Energie- und Ressourceneffizienz im Sinne des konstruktiven Leichtbaus vielfach notwendig. Hersteller bieten hierzu zahlreiche Grund- und Schweißzusatzwerkstoffe an. Die zunehmenden Festigkeiten erfordern allerdings deutlich höhere Anforderungen an die schweißtechnische Verarbeitung. Durch unsachgemäßes Handling der höherfesten Stähle kann es bereits während der Fertigung oder im Betrieb zu Schadensfällen kommen. Vor allem stellt die wasserstoffunterstützte Kaltrissbildung eine große Gefahr dar. Diese Mikrorisse entstehen aus der kritischen Interaktion von lokalem risskritischem Gefüge, lokal erhöhter Wasserstoffkonzentration und lokal erhöhter Beanspruchung bzw. Dehnung. Aktuell gültigen Regelwerken zur schweißtechnischen Verarbeitung höherfester Feinkornbaustähle sind Anweisungen zu entnehmen, um das Risiko einer Kaltrissbildung zu minimieren. Die Weiterentwicklung der Werkstoffe (Legierungskonzepte) und neuer Lichtbogenprozesse zur Verringerung der Nahtöffnungswinkel bei gleichzeitiger Erhöhung der Abschmelzleistung (modifizierter Sprühlichtbogen) brachten jedoch auch neue Fragen hinsichtlich der Wasserstoffmenge in der Schweißverbindung nach dem Schweißen und der Kaltrissempfindlichkeit mit sich. Mikrolegierungselemente (V, Nb, Ti) bedingen bspw. eine verlangsamte Wasserstoffdiffusion. Schweißverbindungen unter reduziertem Nahtöffnungswinkel beinhalten höhere Wasserstoffkonzentrationen. Wie sich diese Faktoren auf die Kaltrissempfindlichkeit der höherfesten Stahlgüten auswirken, wurde bisher noch nicht geklärt und finden in den Regelwerken keine Berücksichtigung. Im Rahmen eines AiF-Forschungsvorhabens (IGF-Nr. 18.596 BR) wurde daher der Einfluss einer Wärmeführung während und nach dem Schweißen auf die Wasserstoffkonzentration im Schweißgut höherfester Verbindungen mit reduziertem Nahtöffnungswinkel untersucht. Die Analysen wurden von fremdbeanspruchten Implant-Tests begleitet. In diesem Vortrag werden Untersuchungen mit modifiziertem Sprühlichtbogen und reduziertem Nahtöffnungswinkel an Stumpfstoßverbindungen mit V-Naht an einem höherfesten S960QL vorgestellt. Mikrolegierte Schweißgüter weisen bei reduziertem Nahtöffnungswinkel und vermeintlich unkritischen Wasserstoffkonzentrationen Mikrorisse auf. Mittels Rasterelektronenmikroskopie wurden diese Mikrorisse einer Kaltrissbildung zugeordnet. Die Ergebnisse der Implant-Tests zeigen eine zeitverzögerte Rissbildung bei erhöhter Abschmelzleistung mit dem modifizierten Sprühlichtbogen. Ebenso wird der Nachweis erbracht, dass mikrolegierte Schweißzusätze eine zeitverzögerte Rissbildung bedingen.

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