Verzinkte Stahlrohre werden immer häufiger eingesetzt, da sie sowohl korrosionsbeständig als auch langlebig sind und relativ günstig sind. Das Vernachlässigen bestimmter Aspekte beim Schweißen kann jedoch zu unnötigen Komplikationen führen. Was ist beim Schweißen verzinkter Stahlrohre besonders zu beachten?
Schleifen ist unerlässlich
Die verzinkte Schicht an der Schweißstelle muss abgeschliffen werden, da sie Blasen, Lunker und Fehlnähte verursachen kann. Außerdem kann sie die Schweißverbindung spröde machen und ihre Festigkeit mindern.
Eigenschaften des Schweißens von verzinktem Stahl
Verzinkter Stahl besteht normalerweise aus einer Zinkschicht (etwa 20 µm dick) über kohlenstoffarmem Stahl. Zink hat einen Schmelzpunkt von 419 Grad und einen Siedepunkt von etwa 908 Grad. Beim Schweißen schmilzt Zink zu einer Flüssigkeit und schwimmt auf der Oberfläche des Schweißbades oder sammelt sich an der Schweißnahtwurzel. Zink hat eine hohe Feststofflöslichkeit in Eisen, wodurch das flüssige Zink entlang der Korngrenzen in das Schweißmetall eindringen kann, was aufgrund des niedrigen Schmelzpunkts von Zink zu einer „Flüssigmetallversprödung“ führt.
Darüber hinaus können Zink und Eisen intermetallische spröde Verbindungen bilden, die die Plastizität des Schweißmetalls verringern und unter Zugspannung Risse verursachen können. Winkelschweißnähte, insbesondere solche in T-Verbindungen, sind anfällig für Durchdringungsrisse. Die Zinkschicht auf der Nutoberfläche und den Kanten erfährt unter der Hitze des Lichtbogens Oxidation, Schmelzen, Verdampfen und setzt weißen Rauch und Dampf frei, was zur Porosität in der Schweißnaht beitragen kann.
Durch Oxidation gebildetes ZnO hat einen hohen Schmelzpunkt (über 1800 Grad). Wenn die Schweißparameter zu niedrig eingestellt sind, können ZnO-Einschlüsse auftreten. Außerdem wirkt Zink als Desoxidationsmittel, was zur Bildung von niedrig schmelzenden Oxideinschlüssen wie FeO-MnO oder FeO-MnO-SiO2 führt. Schließlich erzeugt die Verdampfung von Zink große Mengen weißen Rauchs, der den menschlichen Körper reizen und schädigen kann, was die Bedeutung des Abschleifens der verzinkten Schicht an der Schweißstelle unterstreicht.
Schweißprozesssteuerung
Die Schweißvorbereitung für verzinkten Stahl ist ähnlich wie für kohlenstoffarmen Stahl, wobei besonders auf die richtige Vorbereitung der Nutabmessungen und das Entfernen der verzinkten Schicht in der Nähe geachtet wird. Für eine vollständige Durchdringung sollte der Nutwinkel angemessen sein, im Allgemeinen 60-65 Grad, mit einem Abstand von 1,5-2,5 mm. Um das Eindringen von Zink in die Schweißnaht zu verringern, sollte die verzinkte Schicht innerhalb der Nut vor dem Schweißen entfernt werden.
Schweißtechnik: Beim Schweißen der ersten Lage einer mehrlagigen Schweißnaht sollte versucht werden, die Zinkschicht zu schmelzen und anschließend zu verdampfen, damit sie aus der Schweißnaht entweichen kann, wodurch die Rückhaltung von flüssigem Zink deutlich reduziert wird. Ebenso sollte beim Schweißen von Kehlnähten die Zinkschicht während der ersten Lage geschmolzen und verdampft werden, indem die Elektrodenspitze zunächst um etwa 5-7 mm nach vorne bewegt wird, in die ursprüngliche Position zurückkehrt, sobald die Zinkschicht geschmolzen ist, und mit dem Schweißen fortgefahren wird. Bei horizontalen und vertikalen Schweißpositionen minimiert die Verwendung von Kurzschlackenelektroden wie J427 die Unterschnitttendenz. Durch eine Pendelbewegung während des Schweißens kann außerdem eine einwandfreie Schweißqualität sichergestellt werden.
