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Schweißtechnik WIG-Schweißzeiten im Behälterbau drastisch verkürzt

Redakteur: Peter Königsreuther

Der Apparatebauer AST reduziert mit EWM-Technik, wie es heißt, seine Schweißzeit fürs WIG-Schweißen im Bereich Rührwerkbehälter um bis zu 75 %.

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Überall, wo industriell etwas gerührt werden muss, werden spezielle, gekühlte Rührwerkbehälter eingesetzt. Ein Bauexperte dafür ist die AST Apparatebau GmbH in Wilnsdorf. Für das prozesssichere, produktive und möglichst vollflächige Aufschweißen des Kühlsystems rund um den Rührwerkbeshälter nutzt AST Schweißanlagen von EWM. Hier ein Brennerkopf mit mechanisierter Zuführung des Zusatzwerkstoffes, der die Abschmelzleistung im Vergleich zu anderen Geräten um 60 % erhöht, wie EWM betont.
Überall, wo industriell etwas gerührt werden muss, werden spezielle, gekühlte Rührwerkbehälter eingesetzt. Ein Bauexperte dafür ist die AST Apparatebau GmbH in Wilnsdorf. Für das prozesssichere, produktive und möglichst vollflächige Aufschweißen des Kühlsystems rund um den Rührwerkbeshälter nutzt AST Schweißanlagen von EWM. Hier ein Brennerkopf mit mechanisierter Zuführung des Zusatzwerkstoffes, der die Abschmelzleistung im Vergleich zu anderen Geräten um 60 % erhöht, wie EWM betont.
(Bild: EWM)

Die Medien in Rührwerkbehältern werden, wie es heißt, nicht nur gerührt, sondern auch erhitzt oder abgekühlt – das hängt vom jeweiligen Inhalt ab. So werden beispielsweise bei der Wachsherstellung verschiedene Medien bei unterschiedlichen Temperaturen in Rührwerkbehältern weiterverarbeitet. In der Pharmaindustrie kühlten die Mäntel den Inhalt in den Rührwerkbehältern sogar auf bis zu -80 °C ab.

Viele Meter Schweißnaht bis zum fertigen Kühlsystem

Das Erhitzen oder Abkühlen in den Rührwerksbehältern erfolgt laut EWM mithilfe einer Halbrohrschlange. Sie werde üblicherweise spiralförmig auf die Behälterwand aufgeschweißt. Der Begriff Halbrohre meint dabei längs geschnittene, also rinnenartige Rohrstücke. Die Oberseite des Behälters bildet dabei gleichzeitig die Unterseite des Rohres. In Letzterem fließt die Kühl- oder Wärmeflüssigkeit und es findet so ein direkter Wärmeaustausch zwischen der Flüssigkeit und dem Behälter statt. Damit sei die Wärmeanbindung optimal und die Wärme kann direkt über die Behälterwand zu- beziehungsweise abgeführt werden.

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Der Durchmesser eines solchen Rührwerksbehälter beträgt zwischen 80 und 2,5 m, heißt es weiter. Die zugehörigen Schweißnahtlängen können knapp 10 m betragen oder sich sogar auf mehrere hundert Meter addieren.

Qualität heißt WIG für die Wurzel, MAG für die Decklage

Die Anforderungen an diese Schweißnähte gelten als relativ hoch. Denn die Industrienormen der Großchemie schreiben spezielle Nahtvorbereitungen für die Halbrohre sowie differenzierte Ausführungen vor, wie EWM erklärt. So müssten einer Forderung gemäß die Halbrohre von innen mit einer Fase zwischen 30 und 45° versehen sein und nach unten hin spitz zulaufen. Das Schweißen der Wurzellage erfolgt danach unter Schutzgasatmosphäre zum Formieren. Von innen bildet sich dabei eine klar erkennbare, goldgelb schillernde Wurzel aus. Ob die Vorgaben erfüllt sind, wird abschließend endoskopisch überprüft, heißt es. Ein typisches Fügeverfahren für derartige Nähte ist das WIG-Schweißen für die Wurzellage und das MAG-Schweißen für die Decklage. Die veranschlagte Schweißzeit für einen Meter WIG-Schweißnaht für die Wurzellage liege bei 20 bis 25 min.

Bewegungsfreudiges Drahtfördersystem steigert Produktivität

Eine deutliche Steigerung in der Produktivität, heißt es, ergab sich für AST durch die Zusammenarbeit mit dem Schweißgerätehersteller EWM aus Mündersbach. Der zuständige Mitarbeiter, Rudolf Federrath von der Geschäftsstelle in Siegen, brachte den Schweißern in diesem Projekt ein Drahtvorschubgerät des Typs „tigspeed“ von EWM nahe.

Beim MIG/MAG-Schweißen gehören Drahtfördersysteme, wie EWM sagt, prozessbedingt zum Standard. Mit „tigspeed“ hingegen unterstützt man speziell das WIG-Schweißen: Sowohl die Kaltdrahtförderung als auch das Arbeiten mit Heißdraht sei damit möglich. Der Zusatzwerkstoff wird dazu vorgewärmt, wodurch sich die Abschmelzleistung im Vergleich zum manuellen WIG-Schweißen um bis zu 60 % erhöhen kann.

Das Besondere an „tigspeed“ ist die überlagerte Vorwärts- und Rückwärtsbewegung bei der Drahtförderung, erklärt EWM. Der Draht wird folglich nicht nur kontinuierlich gefördert, wie es vom MIG/MAG-Schweißen her bekannt ist, sondern ahmt durch die Bewegunsüberlagerung quasi den manuellen Schweißprozess beim WIG-Schweißen nach, bei dem der Schweißer den Zusatzwerkstoff immer wieder aus dem Lichtbogen herausziehen muss, erklären die EWM-Experten.

Schweißzeit um 75 % verkürzbar

Die Produktivitätssteigerung durch den Einsatz von „tigspeed“ sei enorm: Die durchschnittliche Schweißzeit für einen Meter Schweißnaht reduziert sich damit von bisher 20 bis 25 min auf nur noch 5 bis 6 min. Daraus resulitert bei kontinuierlichen Schweißnähten eine Einsparung von bis zu 75 % bei der Wurzellage bezogen auf das konventionelle WIG-Schweißen mit manueller Zuführung des Zusatzwerkstoffes, rechnet EWM vor.

Dies liege zum einen an der höheren Abschmelzleistung durch den Heißdraht und zum anderen an dem geringeren Handlingaufwand durch „tigspeed“. Weil der Zusatzwerkstoff von der Rolle kommt, entfällt laut EWM die ständige Unterbrechung des Schweißprozesses durch den Wechsel des Schweißzusatzwerkstoffes. Zum anderen sei der Umgang mit dem Brenner sehr leicht zu lernen. Außer Standard-WIG-Kalt- beziehungsweise -Heißdrahtbrennern biete EWM auch eine Variante an, bei der der WIG-Brenner in eine MAG-Griffschale integriert sei. Für diese Ausführung, bei der sich das WIG-Schweißen wie MAG-Schweißen „anfühlt“ und dementsprechend auch weitere Geschwindigkeitsvorteile genossen werden könnten, hat sich auch AST entschieden. Durch die dem kontinuierlichen Drahtvorschub überlagerte Vorwärts- und Rückwärtsbewegung, kann der Schweißer das Schweißbad dabei ebenso kontrollieren, wie es beim Schweißen mit manueller Zuführung des Zusatzwerkstoffes der Fall ist. Dabei müsse er sich jedoch nicht um die Zuführung kümmern.

Spezialrührwerke nach Kundenwunsch

Die besondere Stärke von AST ist, wie es heißt, der Sonderanlagenbau. Bei Spezialrührwerken nach Kundenvorgabe kann der Rührwerkbehälter etwa von der üblichen runden Form und der Spiralwicklung der Halbrohre abweichen. Ein Beispiel dafür ist der Rührwerkbehälter mit einer annähernd vollflächigen Belegung des Behälters mit Kühlschlangen. Um das zu schaffen, wurden die Halbrohre auf Gehrung geschnitten und an den Ecken aneinander geschweißt, erklärt AST. Der Abstand zwischen den Kühlschlangen sei auf ein Mindestmaß reduziert. So ergibt sich ein größtmöglicher Wärmeaustausch zwischen dem Medium und dem Behälter, sagen die Spezialisten. Auch dabei bietet das „tigspeed“-Verfahren, wie es weiter heißt, eine Wertvolle Unterstützung.

Halbierte Schweißzeit bei der Wurzellage

Die Gesamtlänge der Schweißnaht addiere sich in diesem Fall auf 112 m. Das WIG-Heißdrahtschweißen wird dabei lediglich an den langen Geraden eingesetzt. An den Ecken wird konventionell WIG geschweißt, mit manueller Zuführung des Zusatzwerkstoffs, so EWM. Die gesamte Schweißnahtlänge werde damit etwa im Verhältnis 1:1 auf die beiden Verfahren aufgeteilt. Obwohl nur die Hälfte der Schweißnahtlänge mit Heißdraht geschweißt wird, reduziert sich die Schweißzeit im Vergleicht zum WIG-Schweißen mit manueller Zuführung des Zusatzwerkstoffs um bis zu 40 %, sagen die Experten. Und je höher der Anteil, der mit „tigspeed“ und Heißdraht geschweißt wird werde, desto höher würde die Schweißgeschwindigkeit und desto wirtschaftlicher das Verfahren.

Besonders attraktiv ist beim WIG-Schweißen mit „tigspeed“ die Möglichkeit, die Schweißaufgabe weiter zu automatisieren, so Joachim Jung, technischer Geschäftsführer bei AST. Derzeit komme dieser Schritt für AST aber noch nicht infrage, denn der Schweißer selber müsse den Schweißprozess beeinflussen können. Beispielsweise muss er Ungänzen ausgleichen, die durch das Heften der Halbrohre auf die Behälterwand entstehen können, sagt Jung. Eine automatisiere Anlage könne das nicht.

„Der nächste Schritt wird die Einrichtung einer Stutzenschweißanlage auf der Grundlage von WIG-Heißdraht sein“, plant Jung. Denn Stutzen gebe es an jedem Rührwerksbehälter viele, die angegeschweißt werden müssten. Und auch dabei kann das WIG-Heißdrahtschweißen seine Stärke voll ausspielen, heißt es abschließend.

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