Verwendete Schweißverfahren
Das Schweißen von Rohren und Rohrleitungen wird in der Regel mit einem von mehreren Lichtbogenschweißverfahren durchgeführt, darunter:
1. Lichtbogenhandschweißen
Lichtbogenhandschweißen, auch bekannt als E-Handschweißen oder Elektrodenschweißen von Rohren bedeutet, dass während des Schweißens kein Flussmittel oder Schutzgas benötigt wird, wodurch die Schweißausrüstung einfach und tragbar ist. Das Metall wird geschweißt, indem die Elektroden durch die von einem Lichtbogen erzeugte Hitze geschmolzen werden. Obwohl das E-Handschweißverfahren einige Vorteile hat, ist es aufgrund der langsamen Verfahrgeschwindigkeit nicht so produktiv wie andere Verfahren.
2. Schutzgasschweißen (MIG/MAG)
Schutzgasschweißen, einschließlich Metall-Inertgas (MIG)-Schweißen und Metall-Aktivgas (MAG)-Schweißen bietet eine höhere Produktivität als das E-Hand-Schweißen, erfordert jedoch eine bessere Kontrolle der Schweißvariablen, um qualitativ hochwertige und effiziente Arbeit zu leisten. Zum Orbitalschweißen wird MAG-Schweißen wird mit halb- oder vollautomatischen -Anlagen durchgeführt und bietet hohe Abschmelzraten bei geringer Rauchentwicklung.
3. Fülldrahtschweißen
Beim Fülldrahtschweißen, einschließlich selbst- und schutzgasgeschütztem Fülldrahtschweißen, werden halbautomatische Maschinen eingesetzt. Beim selbstgeschützten Fülldrahtschweißen ist kein Schutzgas erforderlich, allerdings sind die Abschmelzraten vergleichsweise gering. Schutzgasgeschütztes Fülldrahtschweißen ist eine hochproduktive Lösung für das Schweißen von Rohren, wobei allerdings windige Bedingungen das Schutzgas wegblasen und zu Porositätsfehlern führen können.
4. Unterpulverschweißen
Das Unterpulverschweißen ist ein halbautomatisches Verfahren, bei dem der Lichtbogen nicht sichtbar ist, was die Rückverfolgung erschweren kann. Es bietet jedoch die höchsten Abschmelzraten aller verschiedenen Pipeline-Schweißverfahren und liefert fehlerfreie Oberflächen.
5. Wolfram-Inertgas (WIG)-Schweißen
Das Wolfram-Inertgas-Schweißen (WIG) hat niedrige Abschmelzraten und höhere Ausrüstungskosten als die anderen Verfahren zum Rohrschweißen. Es erzeugt Schweißnähte von sehr hoher Qualität (je nach den Fähigkeiten des Schweißers) und ist daher ideal für kritische und hochpräzise Schweißarbeiten. Es kann auch automatisiert als Orbitalschweißen durchgeführt werden.
Arbeitsschritte beim Rohrschweißen
Wie bei allen Schweißarbeiten gibt es eine Reihe von Schritten, die befolgt werden sollten. Bei der Auswahl des Verfahrens müssen unter anderem folgende Faktoren berücksichtigt werden:
-
Werkstoff des Rohres
-
Rohrdurchmesser und Wandstärke
-
Ort der Schweißung
-
Eigenschaften der Schweißnaht
-
Schweißrichtung (bergauf oder bergab)
-
Erforderliche Schweißqualität
-
Wirtschaftliche Überlegungen
-
Gesundheit und Arbeitssicherheit
Sobald diese Faktoren geklärt sind, können Sie die für die Arbeit am besten geeignete Ausrüstung bestimmen, indem Sie diese bewerten:
-
Ausgangsleistung
-
Einschaltdauer
-
Tragbarkeit
-
Sicherheit
Wenn die Auswahl des Verfahrens und der Ausrüstung abgeschlossen ist, ist es an der Zeit, mit dem eigentlichen Schweißen zu beginnen, in der Regel mit den folgenden Schritten:
-
Vorbereitung der Verbindung: Die Schweißnahtvorbereitung sollte nach den entsprechenden Richtlinien der einschlägigen Norm erfolgen.
-
Reinigung der Rohrenden: Durch die Entfernung von unerwünschter Feuchtigkeit oder Beschichtungen wie Öl, Farbe, Rost oder Lacken werden Defekte und kostspielige Reparaturen oder Nachschweißungen vermieden.
-
Schweißen: Nach Auswahl der richtigen Werkstoffe (einschließlich Elektroden) und Parameter (Vorwärmanforderungen usw.) gemäß den erforderlichen Spezifikationen kann das Schweißen mit den Wurzellagen beginnen. Es folgen Warmschweißungen, bevor die Füllschweißung und die abschließenden Deckschweißungen erfolgen.
-
Reparaturen: Im Idealfall kann dieser Schritt übersprungen werden, aber es lohnt sich, die Schweißnaht zu überprüfen und eventuelle Mängel auszubessern.
Rohrschweißnähte
Für Rohrschweißungen sind mehrere verschiedene Schweißgänge erforderlich:
- Wurzelschweißungen: Diese ersten Lagen sollten den Spalt zwischen den beiden Rohrleitungsabschnitten ausfüllen.
- Heiße Lagen: Diese verbinden die Wurzelschweißnaht mit den beiden Rillenflächen.
- Fülllagen: Mit diesen Läufen wird der größte Teil der Nut ausgefüllt, bevor die Decklagen durchgeführt werden.
- Decklagen: Diese abschließenden Lagen sollten die Schweißnaht mit so wenig Überwölbung wie möglich abschließen. Diese Schicht kann bei Bedarf zurückgeschliffen werden, um die Schweißnaht zu verbessern und um Verunreinigungen vor dem Erstellen der abschließenden Decklage zu entfernen.
Positionen für das Rohrschweißen
Es gibt vier Arten von Rohrschweißpositionen: 1G, 2G, 5G und 6G. Jede Position gibt an, ob das Rohr stationär oder rotierend ist und ob das Rohr horizontal, vertikal oder in einem Winkel geneigt ist.
-
1G-Schweißung: In der Wannenposition wird das Rohr waagerecht ausgerichtet. Das Rohr kann entlang der horizontalen Achse (X) gedreht werden, wobei der Schweißer stationär bleibt. Die Schweißnaht wird an der Oberseite des Rohrs ausgeführt und ist die einfachste der Rohrschweißpositionen.
-
2G-Schweißung: Bei der Querposition wird das Rohr in vertikaler Lage aufgerichtet. Das Rohr kann entlang der vertikalen Achse (Y) gedreht werden, wobei der Schweißer stationär bleibt. Die Schweißung wird horizontal an der Seite des Rohrs durchgeführt.
-
5G-Schweißung: Bei der Steig- oder Fallposition wird das Rohr horizontal platziert, aber im Gegensatz zur 1G-Position kann das Rohr nicht gedreht werden. Stattdessen muss sich der Schweißer in vertikaler Richtung um das stehende Rohr bewegen, um die Schweißnaht zu erzeugen.
-
6G-Schweißung: Bei der geneigten Position wird das Rohr in einem 45°-Winkel geneigt, um eine schräge Oberfläche zu erzeugen. Das Rohr ist wie bei 5G fixiert, und der Schweißer muss sich um das Rohr herumbewegen. Dies ist die anspruchsvollste der vier Positionen und erfordert vom Rohrschweißer ein höheres Maß an Fachwissen und Handfertigkeit.
Die Schweißer erlernen die einzelnen Positionen nacheinander, wobei 1G am einfachsten zu beherrschen ist und 6G die schwierigste. Ein Schweißer muss sich für jede Position zertifizieren lassen, d. h. jemand, der in der Position 1G qualifiziert ist, kann nicht in der Position 2G, 5G oder 6G schweißen, aber wenn er in der Position 6G qualifiziert ist, kann er in jeder anderen Position schweißen. Diese Normen gewährleisten die Sicherheit der Arbeitsumgebung bei der Ausführung von Schweißarbeiten an Rohren.
Vorteile
Das Schweißen von Rohren hat eine Reihe von Vorteilen gegenüber anderen Verbindungstechniken, wie z. B. Verschraubungen. Zu diesen Vorteilen gehören:
1. Weniger Flansche
Beim Schweißen werden keine Flansche benötigt, um gerade Rohrabschnitte zu verbinden. Bei einem geschraubten Rohr muss zwischen jeder Verbindung ein Flansch angeschweißt werden, während beim Schweißen die Rohre nach der Endbearbeitung der zu verbindenden Teile schnell zusammengefügt werden können.
2. Niedrigere Kosten
Bei geschweißten Rohren können dünnwandigere Rohre verwendet werden als bei geschraubten Verbindungen, was bei langen Strecken und größeren Aufträgen zu erheblichen Kosteneinsparungen führt. Das Verschrauben von Rohren kann neben den höheren Kosten für die Gewindefittings selbst auch höhere Arbeitskosten erfordern.
3. Verbesserter Durchfluss
Verschraubungen erzeugen Turbulenzen und einen Strömungswiderstand im Rohr. Geschweißte Lösungen können glatte und stromlinienförmige Oberflächen schaffen, die einen besseren Durchfluss ermöglichen.
4. Leichte Reparatur
Geschweißte Systeme sind im Allgemeinen einfacher zu reparieren als geschraubte Systeme. Während ein geschweißtes Rohr oft an Ort und Stelle repariert werden kann, muss ein geschraubtes System für die Reparatur demontiert und wieder zusammengebaut werden. Dies erhöht natürlich die Arbeitskosten und die Ausfallzeiten für das Rohrsystem.
5. Weniger Lecks
Ein geschweißtes Rohr kann Vibrationen im Allgemeinen besser standhalten als ein geschraubtes System, wodurch es weniger anfällig für Lecks ist.
6. Leichtere Ummantelung
Geschweißte Rohre lassen sich leichter ummanteln, da es keine Gewindeverbindungen gibt, die schwierige Unebenheiten verursachen, die abgedeckt werden müssen.
7. Standort
Geschweißte Rohre können nahe beieinander verlegt werden, während verschraubte Rohre zusätzlichen Platz benötigen, damit Schraubenschlüssel und andere Werkzeuge verwendet werden können.
8. Arbeitsaufwand
Während der Arbeitsaufwand für das Schweißen oder Schrauben kleinerer Rohre in etwa gleich ist, sinken mit zunehmender Rohrgröße die Arbeitskosten und der Zeitaufwand für die Installation des geschweißten Rohrs, während das geschraubte Rohr zunimmt. Ein geschraubtes Rohr erfordert außerdem unterschiedliche Werkzeuge für verschiedene Rohrgrößen, während ein erfahrener Schweißer dasselbe Schweißgerät für eine Reihe von Rohrgrößen verwenden kann.
Häufige Probleme
Der beste Weg, häufige Fehler beim Rohrschweißen zu vermeiden, besteht darin, das Verfahren und die damit verbundenen Arbeitsbedingungen zu verstehen.
Zunächst müssen die zu verbindenden Rohre richtig vorbereitet werden, wobei darauf zu achten ist, dass die zu verbindenden Kanten sauber und gerade sind. Wenn dies nicht richtig gemacht wird, kann es zu Problemen kommen, wie z. B. mangelndes Schmelzen der Schweißnaht, Schlackeneinschlüsse und Wasserstoffeinschlüsse.
Abgesehen von der Vorbereitung gibt es eine Reihe von Problemen, die mit den Arbeitsbedingungen der Schweißer zusammenhängen. Das Verfahren selbst kann ein Verletzungsrisiko darstellen, wenn nicht die richtigen Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden. Zu den Risiken gehören, die von den Schweißwerkzeugen erzeugte Hitze, das vom Lichtbogen erzeugte helle Licht und die Freisetzung von Partikeln oder Gasen.
Das Schweißen von Rohren kann aufgrund der damit verbundenen Arbeitsbedingungen zusätzliche Gefahren bergen. Dazu gehört, dass man in unbequemen oder sogar gefährlichen Positionen und an Orten arbeiten muss, auch unter der Erde oder unter Wasser. Weitere Faktoren sind die Arbeit unter sehr heißen oder kalten Bedingungen, je nach Lage des Rohrs, sowie die Gefahren, die mit dem Inhalt des Rohrs verbunden sind, sei es Abwasser oder Öl.
Mit der richtigen Vorbereitung, Ausbildung und Ausrüstung lassen sich jedoch viele dieser Herausforderungen meistern.
Anwendungen und Beispiele
Da sich das Rohrschweißen auf das Verbinden von Metallrohren bezieht, gibt es eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten für diese Fertigkeit. Die Zahl der Anwendungen erhöht sich noch, da das Schweißen eine der kostengünstigsten Methoden zum Verbinden mehrerer Rohrabschnitte ist.
Daher wird das Rohrschweißen in einer Reihe von Branchen eingesetzt, z. B. beim Transport von Rohstoffen zu Ölraffinerien, durch landesweite oder internationale Pipelines und zu Mineralienverarbeitungsanlagen.
Rohrschweißer arbeiten auch in Anlagen für die chemische Industrie, die Lebensmittel- und Getränkeherstellung und die Energieerzeugung sowie für die Bereitstellung von Infrastrukturen für Wasser- und Gasversorger, die Bauindustrie und mehr.
Häufig gestellte Fragen (FAQs)
Ist das Schweißen von Rohren schwierig?
Das Schweißen von Rohren ist oft schwieriger als andere Schweißarbeiten und erfordert ein höheres Maß an schweißtechnischem Können. Dies kann sowohl auf die Arbeitsbedingungen als auch auf Faktoren wie den Bewegungswinkel der Schweißnaht, die Rohrposition und den Rohrdurchmesser zurückzuführen sein. Die Schwierigkeit nimmt zu, wenn die Position von 1G auf 6G wechselt (siehe oben "Rohrschweißpositionen").
Ist das Schweißen von Rohren gefährlich?
Das Schweißen von Rohren kann gefährlich sein, wenn nicht die richtigen Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden. Beim Schweißen sind Schweißer Dämpfen, Staub und anderen Partikeln in der Luft sowie Hitze und gefährlichen Lichtverhältnissen ausgesetzt, die ohne die richtige Sicherheitsausrüstung schädlich sein können. Die Gefahren werden durch die Bedingungen, unter denen Rohrschweißer arbeiten müssen, noch erhöht, was das Rohrschweißen potenziell gefährlich macht.
Welche Art von Schweißen ist das Rohrschweißen?
Beim Rohrschweißen kommen Lichtbogenschweißverfahren zum Einsatz, darunter das Metallschutzgasschweißen (SMAW), das Metallgasschweißen (GMAW) - einschließlich MIG- und MAG-Schweißen -, das Fülldrahtschweißen (FCAW), das Unterpulverschweißen und das Wolfram-Inertgasschweißen (WIG).
Wie lange dauert es, ein Rohr zu schweißen?
Wie lange das Schweißen eines Rohrs dauert, hängt von Faktoren wie der Größe des Rohrs, den Arbeitsbedingungen und den Fähigkeiten des Schweißers ab. Außerdem kann sich die Anzahl der erforderlichen Schweißdurchgänge je nach Auftrag ändern, und die verschiedenen Schweißtechniken haben unterschiedliche Auftragungsgeschwindigkeiten (MIG ist z. B. im Allgemeinen schneller als WIG). Als Faustregel kann man jedoch sagen, dass ein durchschnittlicher Schweißer 3,5 m pro Stunde schweißen kann. Die Zeit zum Schweißen eines Rohrs lässt sich überschlagweise berechnen, indem der Rohrumfang durch die Schweißgeschwindigkeit geteilt wird.
Was ist 5g-Rohrschweißen?
Das 5G-Rohrschweißen bezieht sich auf die Position, in der das Rohr geschweißt wird. Beim 5G-Schweißen werden die Rohre horizontal in einer festen Position platziert, und der Schweißer bewegt sich um die Rohre herum und schweißt in vertikaler Richtung.
Was ist 6G-Rohrschweißen?
Das 6G-Rohrschweißen bezieht sich auf die Position, in der das Rohr geschweißt wird. In dieser Position ist das Rohr so geneigt, dass es etwa 45° von der horizontalen (X) oder vertikalen (Y) Achse abweicht. Das Rohr ist fixiert und der Schweißer bewegt sich um das Rohr herum, um die Schweißung durchzuführen. Dies ist die am weitesten fortgeschrittene Rohrschweißposition.
Was sind Fallnahtschweißen und Steignahtschweißen?
Beim Fallnahtschweißen wird das Rohr von oben nach unten geschweißt, im Gegensatz zum Steignahtschweißen, bei dem das Rohr von unten nach oben geschweißt wird. Obwohl das Schweißen von unten nach oben als stabiler gilt und für dickere Materialien besser geeignet ist, dauert es länger und birgt ein größeres Potenzial für Durchbrand als das Schweißen oben nach unten. Bei dünneren Rohrwänden kann der Schweißer beim Abwärtsschweißen „heiß und schnell“ arbeiten, was die Produktivität erhöht, wenn die Wärmedurchdringung kein so großes Problem darstellt.
Wie wird ein Rohrschweißer genannt?
Rohrschweißer werden manchmal auch als Rohrleitungsbauer, Rohrschlosser, Vorrichter oder Anlagenmechaniker bezeichnet. Sie sind für die Montage, Installation, Wartung und Reparatur von Rohrleitungssystemen und Armaturen zuständig.
Fazit
Beim Rohrleitungsschweißen werden Metallrohre durch Lichtbogenschweißen miteinander verbunden. Obwohl manchmal zwischen Rohrschweißen und Rohrleitungsschweißen unterschieden wird, gibt es viele Ähnlichkeiten zwischen den beiden Berufen.
Rohrschweißer, manchmal auch Rohrschlosser genannt, arbeiten u. a. im Baugewerbe, in der Öl- und Gasförderung, in der Wasserwirtschaft, in Fertigungsbetrieben und in der Energieerzeugung.
Das Schweißen von Rohren kann eine schwierige Aufgabe sein, und es kann auch bedeuten, dass man an unbequemen oder potenziell gefährlichen Orten arbeitet, aber mit dem richtigen Fachwissen, den richtigen Sicherheitsmaßnahmen und den richtigen Normen ist das Schweißen anderen Rohrverbindungsmethoden oft vorzuziehen.