Schweißeignung von Stählen: Die Bedeutung der Kohlenstoffäquivalente

Die Rolle von Kohlenstoffäquivalenten in der Schweißtechnik

Die Schweißeignung von Stählen wird durch das Kohlenstoffäquivalent (CE) bestimmt, das die chemischen Elemente in der Stahlschmelze – wie Mangan, Nickel oder Chrom – berücksichtigt. Das Kohlenstoffäquivalent wird als Summe der Eigenschaften dieser Elemente berechnet und gibt in Warenlisten einen Richtwert an. Praktiker in der Fertigung können anhand dieses Wertes beurteilen, ob und wie das Stahlblech geschweißt oder thermisch geschnitten werden kann. Gleichzeitig dient dieser Wert Einkäufern dazu, die Anforderungen an die Schweißeignung des Stahls bei der Bestellung zu spezifizieren.

Verschiedene Methoden zur Berechnung von Kohlenstoffäquivalenten

In der Praxis haben sich je nach Anwendung und Stahlsorte verschiedene Berechnungsmethoden etabliert. Diese Methoden orientieren sich an den jeweiligen schweißtechnischen Anforderungen, Produktstandards und den Bedingungen der Verarbeitung.

CEV (oder CE)

Formel: C + Mn/6 + (Cu + Ni)/15 + (Cr + Mo + V)/5

• Ziel: Vermeidung von Rissen durch zu starke Aufhärtung des Stahls infolge schneller Abkühlung nahe der Schweißnaht.
• Normen: Für europäische Baustähle nach EN 10025 sind maximale CEV-Werte festgelegt.
• Anwendung: Die Norm EN 1011-2 definiert die Methode A, mit der die Vorwärmtemperatur in Abhängigkeit vom CEV berechnet werden kann.

CET

Formel: C + (Mn + Mo)/10 + (Cr + Cu)/20 + Ni/40

• Ziel: Vermeidung von Rissen durch Wasserstoffversprödung, die durch unzureichende Wasserstoffdiffusion im Temperaturbereich von 100 °C bis 300 °C entstehen kann.
• Normen: Auch hier gibt EN 1011-2 mit Methode B eine Orientierung für die Berechnung der sicheren Vorwärmtemperatur.

PCM

Formel: C + Si/30 + (Mn + Cu + Cr)/20 + Ni/60 + Mo/15 + V/10 + 5B

• Ziel: Spezielle Anwendung bei sehr schnellem Abkühlen, wie es beispielsweise bei Wurzelnähten auftritt.
• Normen: PCM wird in Offshore-Standards wie EN 10225 sowie im AWS D1, dem US-amerikanischen Fertigungsstandard, häufig verwendet.

Bedeutung der Kohlenstoffäquivalente

Alle Kohlenstoffäquivalente haben eines gemeinsam: Je niedriger der Wert, desto einfacher und kosteneffizienter ist die Verarbeitung des Stahls. Diese Erkenntnis hat zu bedeutenden Fortschritten in der Stahlproduktion geführt.

Anwendung in der Praxis

Die Auswahl der richtigen Methode zur Berechnung des Kohlenstoffäquivalents ist entscheidend für die Schweißtechnik. Praktiker können anhand dieser Werte die geeigneten Vorwärmtemperaturen und Verarbeitungstechniken bestimmen. Diese Präzision gewährleistet nicht nur die Sicherheit, sondern auch die Wirtschaftlichkeit bei der Verarbeitung von Stählen in verschiedenen Anwendungen – von Offshore-Plattformen bis hin zu anspruchsvollen Bauprojekten.