Schweißen an duktilen Gussrohren
Beim Schweißen von duktilen Gussrohren unterscheidet man in Konstruktionsschweißen (Zusammenschweißen von Gussbauteilen, Anschweißen von Flanschen und Abzweigen auf Rohre), Fertigungsschweißen (Aufbringen eines Schweißwulstes an Einsteckenden von längskraftschlüssigen Rohrverbindungen) und Instandsetzungsschweißen (Schweißausbesserungen und Auftragsschweißungen).
Schweißverfahren
Beim Schweißen von duktilem Gusseisen kommen verschiedene Verfahren zur Anwendung. Lichtbogenhandschweißen (E), Metallschutzgasschweißen (MIG/MAG) und Metalllichtbogenschweißen mit Fülldrahtelektroden (MF). Die Technologie für Gusseisenschweißverbindungen behandelt das Merkblatt DVS 0602.
Schweißnahtvorbereitung
Zur Schweißnahtvorbereitung sind die Gussoberflächen von Ölen, Fetten, Farbresten, Rost und Sand zu reinigen. Sie müssen metallisch blank sowie trocken und zinkfrei sein. In der Praxis haben sich V- und Kehlnahtverbindungen bewährt, die mit und ohne Pufferlage ausgeführt werden können. Heftstellen sind vor dem Überschweißen auszuschleifen, um Bindefehler oder Schlackeeinschlüsse zu vermeiden.
Schweißzusätze
DIN EN ISO 1071 unterteilt das Schweißen von Gusseisen in artgleiche und artfremde Schweißzusätze. Die artgleichen Schweißzusätze stehen als umhüllte Stabelektroden aus Gusseisen oder als Fülldrahtelektroden zur Verfügung. Nach dem Schweißen soll das Gussstück möglichst langsam abkühlen, um Eigenspannungen weitestgehend abzubauen (siehe Merkblatt DVS 0602). Als artfremde Zusätze für das Schweißen von duktilem Gusseisen kommen Nickel-Eisen-Legierungen in Frage. Sie haben den Vorteil, eine niedrige Wärmeausdehnung zu besitzen und nicht zur Versprödung zu neigen. Da der über die Löslichkeitsgrenze hinausgehende Kohlenstoff als Kugelgraphit ausgeschieden wird, ist bei duktilem Gusseisen keine Wärmenachbehandlung erforderlich und ermöglicht daher auch baustellengerechte Schweißungen.
Schweißen an Rohren aus duktilem Gusseisen
Schweißtechnische Grundsätze zum Schweißungen an Rohren aus duktilem Gusseisen sind die Richtlinien DVS 1502-1 und DVS 1502-2. Umfangreiche Versuche bei der Überarbeitung der Richtlinie DVS 1502-1 führte zu dem Ergebnis, dass das Schweißen an Rohren aus duktilem Gusseisen mit entsprechend qualifiziertem Fachpersonal möglich ist. Das gilt insbesondere beim Lichtbogenhandschweißen mit Nickel-Eisen-Stabelektroden für den Bereich der Gas- und Wasserversorgung. Im Falle von duktilen Gussrohren mit Zementmörtel-Auskleidung ist kein negativer Einfluss des Schweißprozesses auf die Zementmörtelschicht und somit auf die Ausbildung der Wärmeeinflusszone festzustellen. Eine thermische Nachbehandlung von Schweißverbindungen oder geschweißten Teilen ist nicht erforderlich. Das Schweißen an duktilen Gussrohren darf nicht durchgeführt werden, wenn es sich um wasserdurchflossene Rohre ohne Zementmörtel-Auskleidung handelt. Für die Prüfung von Schweißern gilt die Prüfrichtlinie DVS 1148.
Anschweißen von Flanschen an duktile Gussrohre
Flanschenrohre bestehen aus Rohrabschnitten mit angeschweißten Flanschen aus duktilem Gusseisen. Sie werden je nach Nennweite von PN 10 bis PN 40 hergestellt, jedoch für Gasleitungen nur bis 4 bar. Die Baulängen können 200 bis 5.900 mm betragen. Für das Anschweißen der Flansche kommt das Metall-Inertgas-Schweißen, meist mit Argon-Schutzgas (MIG-Verfahren), zum Einsatz. Die Flansche werden vorgewärmt und über die mechanisch bearbeiteten Rohrenden gezogen. Nach dem Abkühlen der Flansche entsteht eine reibschlüssige Verbindung zwischen Rohr und Flansch. Um die Dichtheit sicherzustellen, werden die Flanschenden mit Kehlnähten an den Rohrschaft angeschweißt. Eine thermische Nachbehandlung der Schweißverbindung ist nicht erforderlich, weil im Nahtbereich ein ähnliches Gefüge entsteht wie im Grundgefüge
Anschweißen von Stutzen
Anschweißstutzen aus duktilem Gusseisen in den Nennweiten DN 25 bis DN 80 können an Wasserleitungen bis 40 bar und an Gasleitungen bis 4 bar angeschweißt werden. Nach entsprechender Schweißnahtvorbereitung wird der Stutzen mit Kehlnähten angeschweißt. Das Schweißen kann an der mit Wasser gefüllten, jedoch nicht durchströmten Leitung vorgenommen werden.
Anschweißen von Abgängen
Mit zunehmendem Rohrdurchmesser gewinnt das Anschweißen von Abgängen aus duktilem Gusseisen an Bedeutung. Hierdurch wird das gängige Programm der Formstücke aus duktilem Gusseisen ergänzt. Die Nennweite der Abgänge von DN 80 bis DN 300 darf bei Druckleitungen höchstens dem halben Außendurchmesser des Hauptrohres entsprechen. Zum Anschweißen der Abgänge haben sich Kehlnähte als geeignet erwiesen.
Anschweißen von Mauerflanschen
Für das Einbinden in Bauwerke wird der Mauerflansch mit Kehlnähten auf das Rohr geschweißt. Die Mauerflansche aus duktilem Gusseisen sollen eng am Rohr anliegen. Selbst bei großen Rohrdimensionen ist eine Vorwärmung nicht erforderlich, da segmentweise geschweißt wird. Für die Herstellung formschlüssiger Verbindungen hat sich in der Praxis die am Einsteckende aufgetragene umlaufende Schweißraupe bewährt
Prüfung von Schweißverbindungen bei Gusseisen
Die Schweißnähte sind einer Sichtprüfung zu unterziehen und falls erforderlich mittels Ultraschall oder dem Farbeindringverfahren auf Naht- bzw. Oberflächenfehler zu prüfen. Nicht auf Dichtheit beanspruchte Teile, beispielsweise Mauerflansche, werden stichprobenweise auf Oberflächenfehler geprüft. Rohre mit geschweißten Flanschen werden unabhängig vom Schweißverfahren nach dem Schweißen einer Wasserdruckprüfung mit 1,5-fachem Nenndruck unterzogen.
Der Beitrag wurde von der Redaktion gekürzt. Den kompletten Beitag Schweißen an duktilen Gussrohren mit diversen Abbildungen finden Sie als PDF im Downloadbereich unter kap-18-schweissen.pdf.