1. Frage: Wie verhält sich die Anforderung an die Zugfestigkeit (R_m) für das Grundmetall Q460 im Vergleich zur Anforderung an die Zugfestigkeit für das entsprechende Schweißgut?
Antwort: Die Anforderungen an Grundwerkstoff und Schweißgut sind unterschiedlich. Für Q460-Grundmetall wird die Zugfestigkeit typischerweise mit 550–720 MPa angegeben. Für das Schweißgut ist bei Anwendung des „Matching-Prinzips“ im Allgemeinen eine Zugfestigkeit erforderlich, die mindestens der spezifizierten Mindestzugfestigkeit des Grundwerkstoffs (d. h. mindestens 550 MPa) entspricht. Um eine ausreichende Duktilität zu gewährleisten, wird sie jedoch in der Regel unter dem Maximum (720 MPa) gehalten. Einige Vorschriften besagen, dass die Streckgrenze des Schweißguts „nicht ausreichend“ sein kann, die Zugfestigkeit jedoch „übereinstimmend“ oder „übermäßig“ sein muss, um die Gesamtintegrität der Verbindung bei Zugüberlastung sicherzustellen.
2. Frage: Was sind die typischen Grenzwerte für die chemische Zusammensetzung von Mangan (Mn) in Q390 im Vergleich zu Q460, und warum ist dieser Unterschied wichtig?
Antwort: Mangan ist ein wichtiger Feststofffeststoff. Q390 hat typischerweise einen Mangangehalt von etwa 1,00-1,60 %. Q460 erfordert eine höhere Festigkeit und weist einen höheren Manganbereich auf, häufig 1,20–1,70 % oder mehr. Dieser erhöhte Mn-Gehalt ist entscheidend für die Erhöhung der Festigkeit der Ferritphase. Allerdings erhöht der höhere Mn-Gehalt in Q460 auch seine Härtbarkeit und sein Kohlenstoffäquivalent (Ceq), was es, wie bereits erwähnt, anfälliger für Schweißrisse macht. Dieser Kompromiss zwischen dem Erreichen einer höheren Festigkeit und der Aufrechterhaltung einer guten Schweißbarkeit ist der Grund, warum der Mn-Gehalt sorgfältig kontrolliert wird.
3. Frage: Wie wird bei der Herstellung von hochfrequenzinduktionsgeschweißten (HFI) Rohren aus Q420 die Qualität der Schweißnaht typischerweise zerstörungsfrei überprüft?
Antwort: Nach dem HFI-Schweißprozess wird die Schweißnaht eines Q420-Rohrs einer 100 % zerstörungsfreien Prüfung (NDT) unterzogen. Die gebräuchlichste Methode ist die Online-Ultraschallprüfung (UT) mit einem rotierenden oder Phased-Array-UT-System. Dieses System scannt die gesamte Schweißnaht auf Verbindungsfehler, Risse oder andere innere Fehler. Darüber hinaus kann die Schweißnaht mittels Wirbelstrom- oder Streuflussverfahren geprüft werden. Der Hersteller muss außerdem regelmäßig zerstörende Tests wie Abflachungstests und Querzugtests an den aus den Rohrenden geschnittenen Proben durchführen, um die Integrität der Schweißnaht zu bestätigen.
4. Frage: Warum wird generell empfohlen, für Q420 und Q460 im Vergleich zu Stählen mit geringerer Festigkeit eine geringere Schweißwärmeeinbringung zu verwenden?
Antwort: Auch wenn es kontraintuitiv erscheinen mag, trägt die Verwendung einer geringeren Wärmezufuhr für diese hochfesten Stähle dazu bei, das Kornwachstum in der Hitzeeinflusszone (HAZ) zu begrenzen. Durch eine große Wärmezufuhr wird mehr Energie deponiert, was dazu führt, dass die HAZ über längere Zeiträume bei hohen Temperaturen bleibt, wodurch die Austenitkörner übermäßig groß werden. Beim Abkühlen verwandeln sich diese großen Körner in grobe, spröde Mikrostrukturen. Eine geringere, kontrollierte Wärmezufuhr in Kombination mit einem Vorwärmen zur Vermeidung von Rissen sorgt dafür, dass die HAZ eine kürzere Zeit auf Spitzentemperatur hat, was zu einer feineren Korngröße und einer zäheren, rissbeständigeren Verbindung führt.
5. Frage: Welche spezifischen mechanischen Tests sind gemäß der Norm GB/T 13793 erforderlich, um eine Produktionscharge von Q460-geschweißten Rohren zu qualifizieren?
Antwort: Um viele Q460-geschweißte Rohre gemäß GB/T 13793 zu qualifizieren, muss ein Hersteller mehrere mechanische Tests an aus dem Rohr entnommenen Proben durchführen. Dazu gehört ein Zugversuch in Querrichtung an einer Probe, die die Schweißnaht enthält, um sicherzustellen, dass die Festigkeit der Verbindung dem angegebenen Mindestwert entspricht; ein geführter Biegetest (Fläche und Wurzel) zur Beurteilung der Duktilität der Schweißnaht; und ein Abflachungstest, bei dem ein Abschnitt des gesamten Rohrs flachgedrückt wird, um die Schweißnahtintegrität und Duktilität zu prüfen. Darüber hinaus sind für bestimmte Qualitäten und Anwendungen Schlagprüfungen (z. B. Charpy-V--Kerb bei einer bestimmten Temperatur) am Grundmetall und möglicherweise am Schweißgut und an der HAZ erforderlich.
