Das Autogenschweißen

1. Das Autogenschweißen

2. Inhalt • Autogenschweißen in der Versorgungstechnik • Was ist Autogenschweißen? • Der Brenner • Der Flaschendruckminderer • Schweißgasflaschen und Schläuche • Sauerstoff und Acetylen • Brennereinstellungen und Arbeitsweise beim Schweißen • Vorbereitung der Schweißstelle • Zusatzwerkstoffe • Schweißfehler • Zusatz-Fragen und Lösungen

3. Autogenschweißen in der Versorgungstechnik • Es gibt heute noch zahlreiche versorgungstechnische Rohrleitungen aus Stahl und verzinktem Stahl die leider oft durch Korrosion undicht oder gar unbrauchbar geworden sind. Es ist meist die Aufgabe des Anlagenmechanikers im SHK Handwerk diese Rohrleitungen instand zu setzen oder zu erneuern, was ein gewisses handwerkliches Geschick verlangt und voraussetzt. Leider geht der Gebrauch des Autogenschweißen in vielen Betrieben zurück, da es mittlerweile neue Verbindungstechniken gibt und der Aufwand sowie die Kosten des Schweißens relativ hoch sind.

4. Was ist Autogenschweißen? • Das Autogenschweißen, auch Gasschmelzschweißen genannt, ist ein Schweißverfahren. Es eignet sich gut für unlegierte Baustähle mit geringen Kohlenstoffgehalt. Als Wärmequelle dient eine Acetylen-Sauerstoff-Flamme. Bei der Verbrennung beider Gase können sehr hohe Temperaturen bis ca. 3200°C erreicht werden. Die Gase werden unter Druck in Stahlflaschen gespeichert. Auf dem Weg zum Brenner durchströmen die Gase der Reihe nach das Flaschenventil, den Druckminderer sowie die Sicherheitseinrichtung, welche vor Flammendurchschlag bzw. Flammenrückschlag und Gasrücktritt schützt. Das Schweißgasgemisch wird an den Brennerventilen eingestellt. Das ausströmenden Acetylen-Sauerstoff-Gasgemisch wird vor dem Mundstück gezündet und verbrannt.

5. Der Brenner • Beim Gasschmelzschweißen werden üblicherweise Saugbrenner (Injektorbrenner) verwendet. Ihre Funktion beruht auf der Injektorwirkung. Die Schweißgase werden bis zum Injektor getrennt zugeführt, durch die Querschnittsverengung in der Druckdüse kommt es zu einer Erhöhung der Geschwindigkeit des Sauerstoffes. Das ausströmen des Sauerstoffes durch diese Düse erzeugt dadurch einen Sog, durch welchen das Acetylen, dessen Arbeitsdruck viel geringer ist, mitgerissen wird.

6. Der Flaschendruckminderer • Ein Druckminderer senkt den vom Inhalt abhängigen Druck der Gasflaschen auf einen konstanten Arbeitsdruck. Der Arbeitsdruck soll für Sauerstoff ca. 2,5 bar und für Acetylen 0,25-0,5 bar betragen. • Die Druckminderer können bei unsachgemäßer Behandlung sehr leicht beschädigt werden. Geschieht dies, dürfen diese nicht mehr weiter benutzt werden. • Bei Beschädigungen von Druckminderen darf die Reparatur nur von Fachleuten durchgeführt werden.

7. Schweißgasflaschen und Schläuche • Damit die Anschlüsse der Gasflaschen und Schläuche nicht vertauscht werden können, sind sie unterschiedlich ausgeführt. • Beim Sauerstoff ist die Flaschenfarbe weiß, blau oder grau und der Schlauch hat die Farbe blau. • Beim Acetylen ist die Flaschenfarbe kastanienbraun, schwarz oder gelb und der Schlauch hat die Farbe rot.

8. Sauerstoff und Acetylen • Sauerstoff wird unter Druck in Stahlflaschen abgefüllt und gespeichert. Das Volumen der Sauerstoffflaschen beträgt in den meisten Fällen 40 oder 50 Liter. Wenn beim Befüllen der Flaschendruck verdoppelt wird, so verdoppelt sich auch der Inhalt in der Sauerstoffflasche. • Acetylen ist im Gegensatz zu Sauerstoff nicht einfach zu komprimieren, denn beim Verdichten von Acetylen über 2 bar besteht höchste Explosionsgefahr. Darum muss Acetylen ganz anders als Sauerstoff gespeichert werden. Im inneren einer Acetylengasflasche befindet sich eine poröse Masse (Kieselgur, Bimsstein) die mit flüssigem Aceton getränkt ist. Die poröse Masse gleicht einem Schwamm. Ist die Flasche gefüllt, ist das Acetylen im Aceton gelöst. Jeder Liter Aceton löst bei 1 bar Druck 25 Liter Acetylengas. Gelöst in Aceton kann der Fülldruck der Acetylengasflasche gefahrlos bis auf 18 bar angehoben werden. Wenn das Flaschenventil geöffnet wird, strömt Acetylen aus. Bei einem Getränk in einer Flasche oder Dose mit Kohlensäure ist es ähnlich. Acetylen darf üblicherweise nur aus stehenden oder schräg liegenden Flaschen entnommen werden da sonst auch Aceton entweichen kann. Bei Acetylenflaschen, die mit rotem Halsring gekennzeichnet sind, darf die Gasentnahme auch in liegender Position erfolgen.

9. Brennereinstellungen • Das zu schweißende Material soll durch die Einwirkung der Flamme möglichst wenig im Gefüge verändert werden. Bei falscher Brennereinstellung besteht die Gefahr, dass das Metall mit den Schweißgasen reagiert. Acetylen im Überschuss bewirkt eine Aufkohlung des Grundwerkstoffes, Sauerstoff hingegen bildet bei Überschuss Metalloxide, welche den Werkstoff verspröden. Eine neutrale Flamme erkennt man an einem scharf umrissenen, weiß leuchtenden Flammenkegel direkt vor der Schweißdüse. Beim Schweißen mit neutraler Flamme schützt die Flamme die Schweißnaht.

10. Vorbereitung der Schweißstelle • Die zu schweißenden Stellen sollten möglichst sauber und frei von Verunreinigungen wie Farbe, Öl, Fett, Wachs und Rost sein. Aus gesundheitlichen Gründen ist darauf zu achten, dass schwermetallhaltige Schutzanstriche, metallische Schutzschichten oder Kunststoffbeschichtungen vor dem Schweißen entfernt werden. Bei Materialien die verzinkt sind, ist die Verzinkung an der zu schweißenden Stelle zu entfernen, da sonst eine Erkrankung an Zinkfiber ausgelöst werden kann. Nach der Schweißarbeit ist die Schutzschicht mit Zinkfarbe wieder herzustellen.

11. Zusatzwerkstoffe • Zum Füllen der Schweißfugen dienen Schweißstäbe, in der Umgangssprache auch Schweißdraht oder auch Tüdeldraht genannt. Die Schweißstäbe sollten etwa die gleiche Zusammensetzung wie der Grundwerkstoff haben. Als Korrosionsschutz werden die Schweißstäbe verkupfert vom Hersteller geliefert.

12. Schweißfehler • Bei Arbeiten an der Gasschweißanlage können schnell Probleme und Fehler auftreten, dessen Ursachen meist auf mangelnde Wartung und falsche Brennereinstellung zurückzuführen sind. Auch wenn Schweißnähte an Rohrleitungen dicht erscheinen, müssen diese aber nicht fehlerfrei sein. Auch bei langjährigem Betrieb muss die Betriebssicherheit gewährleistet sein. In der Versorgungstechnik reicht meist eine Sichtprüfung der Schweißarbeit aus. In Kernkraftwerken oder im Schiffsbau werden die Schweißnähte zumeist einer Röntgenprüfung unterzogen.

13. Zusatz-FragenBitte erst beantworten, dann weiter zur Lösung !! 1. Welche Temperatur kann die Flamme erreichen ? 2. Welchen Arbeitsdruck sollte Acetylen beim Schweißen haben ? 3. Wie wird Sauerstoff gespeichert ? 4. Wofür sind Zusatzwerkstoffe geeignet ? 5. Wer darf die Reparatur an einem Druckminderer durchführen ? 6. Welche Flaschenfarbe hat die Sauerstoffflasche ?

14. Lösungen 1. Die Flamme kann eine Temperatur von 3200 C° erreichen. 2. Der Arbeitsdruck sollte etwa 0,25 bis 0,5 bar betragen. 3. Sauerstoff wird unter Druck in Flaschen gespeichert. 4. Zusatzwerkstoffe dienen zum Füllen der Schweißfugen. 5. Die Reparatur darf nur ein Fachmann durchführen. 6. Sauerstoff hat die Flaschenfarbe blau, weiß oder grau.