Pipelines mit Laser-MSG-Hybridverfahren besser schweißen
Neues Fertigungsverfahren steigert die Zähigkeit und erhöht die Wirtschaftlichkeit.
Moderne Öl- und Gaspipelines werden zu einem erheblichen Anteil aus längsnahtgeschweißten Großrohren der API-Stahlgüten X65 und X70 hergestellt. Ständig wachsende Erdgas- und Erdölförderraten in Verbindung mit Wanddickenminimierung oder Betriebsdruckerhöhung erfordern zukünftig, sie durch moderne höherfeste Werkstoffe, wie API-X80, X100 oder X120, mit hinreichender Festigkeit und Zähigkeit zu ersetzen. Um die Wirtschaftlichkeit des chweißens zu erhöhen, soll in diesem Prozessschritt das Laserstrahl-MSG-Hybridschweißverfahren zum Einatz kommen. Für den sicheren Betrieb von Großrohren ist neben der Beachtung der Festigkeitseigenschaften vor allem die geforderte Kerbschlagzähigkeit der Schweißverbindung einzuhalten.
Abb.: Schweißprozess in PC-Position (Bild: Fosta)
Das innovative Laserstrahl-MSG-Hybridschweißverfahren ermöglicht eine deutliche Erhöhung der durchschweißbaren Steghöhe beim Rohrlängsnahtschweißen, was zu Wirtschaftlichkeitssteigerungen in der Rohrfertigung führt. Eine erhöhte Wirtschaftlichkeit beim Einsatz der Laserhybrid-Technologie wird, vor allem, in der geänderten Nahtvorbereitung gesehen. Die konstruktive Änderung der Fugenform führt zur Reduktion des Nahtvolumens, was der Reduktion des Bedarfs an Zusatzwerkstoff bei Auffüllen der Naht entspricht. Somit werden die Produktionskosten erheblich gesenkt. Werkstoffseitig besteht der positive Effekt der Laserhybrid-Technologie darin, dass der Wärmeeintrag deutlich reduziert wird und sich dadurch die mechanisch-technologischen Eigenschaften der Schweißverbindung verbessern.
Das Projekt konnte keine prinzipielle Problematik beim Laserstrahl-MSG-Hybridschweißen von DY-Längsnähten mit unterschiedlichen Steghöhen bis zu 14 mm feststellen, vorausgesetzt, die Prozessparameter sind richtig eingestellt. Die Untersuchungen der Aufmischungsverhältnisse haben gezeigt, dass die maximale Eindringtiefe des Zusatzwerkstoffes bei ca. 14 mm liegt, wobei in den Laserhybridnähten Bereiche mit unterschiedlichen Aufmischungsverhältnissen festgestellt wurden. Die eingesetzte Art des MSG-Lichtbogens hatte keinen erkennbaren Einfluss auf die Aufmischung im Laseranteil der Laserhybridnaht.
Für die Schweißversuche wurden sowohl Massivdrähte als auch Fülldrähte unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung eingesetzt und der Einfluss der verwendeten Schweißzusätze auf die mechanisch-technologischen Eigenschaften der Laserhybridnähte untersucht. Die erzielten Werte der Kerbschlagarbeit sind bei tiefen Testtemperaturen für beide untersuchten Stähle X80 und X120 ausreichend hoch, wobei sich die besten Ergebnisse aufgrund hoher Minimalwerte der Kerbschlagarbeit mit den Metallpulverdrähten ergeben. Die Festigkeitseigenschaften der Laserhybridnähte erfüllen die Anforderungen der Pipeline-Branche.
Fosta / OD
