Anwendungsgebiete vom Cladding
Beim Cladding handelt es sich um ein spezielles Schweißverfahren, durch das die Lebensdauer von industriellen Anlagen und Bauteilen verlängert werden soll. Im Deutschen auch als Auftragschweißen (übrigens richtig mit nur einem „s“ geschrieben) bezeichnet, kommt das Verfahren vor allem dann zum Einsatz, wenn die Bauteile extremen Belastungen wie Hitze, Druck oder aggressiven Substanzen ausgesetzt sind. Denn durch das Cladding entsteht eine zusätzliche Schutzschicht, die Schäden verhindern kann.
Inhalt
Cladding als wichtige Maßnahme in der Oberflächentechnik
Das Auftragschweißen ist vor allem in der Öl- und Gasindustrie von großer Bedeutung. Undichte Pipelines sind immer wieder die Ursache dafür, dass Schweröl in größeren Mengen in die Meere gelangt.
Aber auch in Gasleitungen sind Lecks gefährlich. Denn wenn leicht entzündliche Gase mit einer Zündquelle wie Sauerstoff in Kontakt kommen, können Brände und sogar Explosionen die Folge sein.
Ein trauriges Beispiel dafür ist das sogenannte Feuerauge im Golf von Mexiko. Im Jahr 2021 hatte ein Gasleck in einer Pipeline rund 150 Meter vor der Bohrinsel einer Ölförderanlage einen verheerenden Unterwasserbrand ausgelöst.
Um Pipelines und andere kritische Anlagen zu schützen, sollten alle verfügbaren Maßnahmen ergriffen werden, die den Schutz erhöhen. An dieser Stelle kommt das Cladding ins Spiel.
Die zusätzliche Schutzschicht verringert nachweislich das Risiko von Lecks und anderen potenziellen Schwachstellen. Das kann sowohl wirtschaftlichen Schäden als auch Umweltschäden vorbeugen.
Die Öl- und Gasindustrie ist aber keineswegs das einzige Anwendungsgebiet vom Cladding. Stattdessen kommt es zum Beispiel auch im Kraftwerksbau zum Einsatz, um Wände und Oberflächen vor aggressiven Schadstoffen zu schützen.
Das gilt etwa in Müllverbrennungsanlagen und Biomassekraftwerken, wo die Metallkomponenten der starken Belastung durch hohe Anteile an Schwefel und Halogen standhalten müssen.
Letztlich ist das Cladding immer dann gefragt, wenn die Eigenschaften einer Oberfläche gezielt verbessert werden sollen. Und das entweder, um die Widerstandsfähigkeit gegenüber Korrosion und Verschleiß zu erhöhen.
Oder als wirtschaftliche Lösung bei der Reparatur von einzelnen Komponenten, ohne dass gleich das ganze Bauteil ausgetauscht werden muss.
Mehr als nur eine aufgeschweißte Schicht
Mit einer Schicht, die einfach in der Hoffnung aufgeschweißt wird, dass sie schon halten wird, ist es beim Cladding nicht getan. Damit der Auftrag extremen Belastungen gewachsen ist, muss es eine stabile Verbindung zwischen den Metallschichten und dem Grundmaterial geben.
Dieser hochkomplexe Vorgang macht es notwendig, die Schweißparameter präzise einzustellen. Andernfalls könnten teure Bauteile Schaden nehmen.
In der Praxis erfolgen Auftragschweißungen in den meisten Fällen automatisiert mittels WIG-Heißdraht (WIG-HD) oder dem Cold-Metal-Transfer-Verfahren (CMT). Ein maßgeblicher Qualitätsfaktor dabei ist die sogenannte Aufmischung.
Die Aufmischung besagt, in welchem Umfang sich das Grundmaterial des Werkstücks und das aufgeschweißte Material miteinander vermischen. Das Ziel ist grundsätzlich eine geringe Aufmischung.
Denn das aufgetragene Material soll seine Eigenschaften, so zum Beispiel die besonders hohe Korrosionsbeständigkeit oder Abriebfestigkeit, behalten.
Welches Schweißverfahren eignet sich für welche Anwendung?
Cladding bedeutet im Prinzip, dass wir Volumen durch eine Deckschicht aus Schweißzusatzwerkstoffen wie Draht oder Pulver aufbauen.
Das erfolgt mithilfe von geeigneten Speziallegierungen wie Alloy 50 oder 625, CrMo 910 oder Inconel 625. Gleichzeitig wird die Oberflächenbeschichtung per Cladding dadurch sehr wirtschaftlich.
Denn wir können herkömmlichen Stahl verarbeiten und mit einer hochwertigen Legierung kombinieren.
Wegen der hohen Sicherheitsanforderungen bei kritischen Anwendungen wird beim Cladding überwiegend mit WIG-Heißdraht geschweißt. Das Laser- und das Plasma-Pulver-Auftragschweißen sind aber ebenfalls gängige Methoden.
Eine pauschale Antwort, wann welches Schweißverfahren die beste Wahl ist, ist nicht möglich. Stattdessen muss im konkreten Fall mit Blick auf das Material, die Größe des Bauteils und die Anforderungen berücksichtigt werden, welche Cladding-Technik am vorteilhaftesten ist.
Höchste Präzision mit WIG-HD
Das Schweißen mit WIG-Heißdraht ist eine Weiterentwicklung des klassischen WIG-Schweißens. Hier wird ein zusätzlicher Draht vor der Einführung in den Schmelzbereich elektrisch vorgewärmt.
Dadurch werden die Abschmelzleistung und die Effizienz des Schweißvorgangs deutlich verbessert. Das Risiko von Mängeln wie Rissen oder Verformungen ist erheblich geringer.
Im Ergebnis ist das WIG-HD-Schweißen ein vielseitig einsetzbares Verfahren, das qualitativ hochwertige Beschichtungen mit gleichmäßigen Schweißnähten ohne Spritzer ermöglicht, die auch höchsten Sicherheitsanforderungen genügen.
Ein Minuspunkt ist aber, dass das WIG-HD-Schweißen sehr zeitaufwendig ist. Vor allem bei großen Bauteilen oder in der Serienproduktion macht sich dieser Nachteil bemerkbar.
Geringer Wärmeeintrag bei CMT
In der Öl- und Gasindustrie wird hauptsächlich mit WIG-Heißdraht gearbeitet, während im Kraftwerksbau für die Beschichtung von Bauteilen oft mit MIG/MAG oder genauer dem CMT-Verfahren geschweißt wird.
Ein Vorteil des CMT-Verfahrens besteht darin, dass die digitale Prozessregelung Kurzschlüsse eigenständig erkennt. Außerdem unterstützt das Zurückziehen des Schweißdrahtes das Ablösen der Tropfen.
Die Vorwärts-Rückwärts-Bewegung bewirkt, dass der Lichtbogen nur eine kurze Brennphase hat. Dadurch fällt der Wärmeeintrag deutlich geringer aus.
Im Ergebnis entsteht eine Beschichtung in einer gleichmäßigen Dicke und mit einer besonders glatten Oberfläche, die nahezu keine Spritzer und weiche Überlappungen der Schweißnähte aufweist.
Wie du siehst, ist das Cladding ein wichtiges und nützliches Verfahren, das gefährliches Materialversagen verhindern kann. Verschiedene Cladding-Techniken sorgen dafür, dass sich für jede Anwendung eine optimale Lösung finden lässt.
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