Formieren - Was ist Formieren?

Was versteht man unter FORMIEREN?

FORMIEREN ist ein Verfahren beim Elektroschweißen von nichtrostenden Metallen, das im Rohrleitungs- und Behälterbau zum Einsatz kommt.

Formieren beim SchweissenFORMIEREN bezeichnet eine Methode beim Elektroschweißen, um den der Schweißelektrode abgewandten Teil der Schweißnaht vor Oxidation und Verzundern zu schützen.

Die Verdrängung des Sauerstoffes mit Formiergas im Schweißbereich der Wurzel,
zum Schutz der Schweißnahtwurzel vor Oxidation, ist die Kernaussage des FORMIERVORGANGES.

Auf den Punkt gebracht: „Wird der für die Oxidation verantwortliche Luftsauerstoff durch ein weiteres Schutzgas (Formiergas) im Bereich der Schweißnahtwurzel verdrängt, spricht man
von FORMIEREN“

Dieses Verfahren ermöglicht von vornherein die Anlauffarbenbildung zu vermeiden bzw. stark zu verringern.

Anlauffarbenbildung während des Schweißvorganges

Anlauffarben sind die bunten Verfärbungen entlang der Schweißnaht und ihrer Umgebung,
die beim Schweißen entstehen. Eine unerwünschte Wirkung der Schweißwärme. Anlauffarben sind ein Oxidationsprodukt welches die Korrosionsbeständigkeit des nichtrostenden Stahls erheblich herabsetzt.

Die Reduktion von Sauerstoff schützt die Schweißnaht

Beim Formieren werden Voraussetzungen geschaffen, bei dem das Abschirmen des Schweißbereiches schweißnahtseitig mit dem Schutzgas (Gasdüse) geschieht, und wurzelseitig durch das Verdrängen des Luftsauerstoffs mit einem weiteren Gas (Formiergas) in sogenannten „Formierkammern“ auch „Spülkammern“ herbeigeführt wird.

Formieren beim Sdchweißen - Erklärung

Richtige Wahl des Gases

Die Auswahl des Gases für den Wurzelschutz richtet sich vorrangig nach dem zu schützendem Werkstoff.

  • Argon: universell einsetzbar für alle schmelzschweißbaren Werkstoffe
  • Argon-Wasserstoff-Gemische: für austenitische nichtrostende Stähle
  • Stickstoff: für austenitische nichtrostenden Stähle und Duplexstähle
  • Formiergase (Stickstoff-Wasserstoff-Gemische): für austenitische nichtrostende Stähle

Restsauerstoff und seine Auswirkung

Der Restsauerstoffgehalt in den Formierkammern spielt eine große Rolle beim Formieren. Schweißarbeiten sollten mit weniger als 20 ppm Restsauerstoff durchgeführt werden, da in diesem Bereich mit nur schwacher Anlauffarbenbildung zu rechnen ist. Hierzu verwendete Restsauerstoffmessgeräte dienen der Kontrolle und Dokumentation.

Restsauerstoffmessung – warum so wichtig

Da eine mögliche Anreicherung der „Spülkammer“ mit Sauerstoff durch Kriterien wie z. B. noch nicht verschweißte Schweißfugen, die spezifischen Vorgaben des Restsauerstoffgehaltes überschreiten kann, ist eine begleitende Überwachung mit Restsauersoffmessgeräten wichtig.

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Warum formieren bei hochlegierten Stählen?

Schweißungen bei hochlegierten Werkstoffen wie rostfreiem Stahl, Titan und anderen korrosionsbeständigen Materialien müssen so vorbereitet werden, um sicherzustellen, dass sie nicht oxidieren. Dies ist ein wichtiger Prozess, damit diese Materialien ihre anti-korrosiven Eigenschaften behalten können.
Die Oxidation ist die Reaktion von Metall und Sauerstoff. Wenn das gebildete Oxid kontinuierlich ist und die Legierung effektiv vor der Atmosphäre schützt, ist das Oxid im allgemeinen schützend. Der heiße Bereich jedoch, der durch den Schweißprozess entsteht, erlaubt es dem Sauerstoff, mit dem Metall in Kontakt zu treten und seine Eigenschaften zu verändern. Auf diese Weise kann das Metall seine oxidative Schutzbarriere verlieren. Um ein optimales Erscheinungsbild sowie eine lange Haltbarkeit der Schweißnahtwurzel zu gewährleisten, muss also die Oxidation des Metalls verhindert werden.

Die folgenden Materialien erfordern unter anderem die Nutzung von Formiergas, um die Passivschicht und Korrosionseigenschaften zu erhalten.
● X10CrMoVNb9-1 (1.4903)
● X10CrWMoVNb9-2 (1.4901)
● X20CrMoV11-1 (1.4922)
● X12CrCoWMoVNb12-2-2 (1.4915)
● NiCr23Co12Mo (2.4663)

Formieren Edelstahl

Spülzeiten

Das Beschickungsvolumen der Formierkammern ist stets so klein wie möglich zu wählen. Das erhöht die Schweißqualität, spart zusätzlich Gas und ermöglicht mit Spülzeiten von nur 1 – 2 Minuten auszukommen.
Spülzeit ist jene Zeit in der der Sauerstoff aus der Spülkammer gespült/verdrängt wird – vor und während des Schweißvorganges.

Welche Formiersysteme gibt es?

Je nach Anwendung und Gegebenheiten gibt es unterschiedliche Formiervorrichtungen. Im Grunde unterteilt man zwei Arten:

Formieren mit Formierstopfen für einfache Lösungen

  • Schutzgasfinger in Verwendung mit Rohrstopfen
13-rohrstopfen

Formieren mit professionellen Formiersystemen

  • Formiersysteme mit Dichtlippen
  • Formiersystem mit Formierblasen
04-Formiersystem-Universal

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Durchführung am Beispiel von Formierblasen:

Nach dem Positionieren der der Formier-Einheit (Lokalisierung der Rohrmitte durch Phosphorband am Verbindungsschlauch) und Abkleben des Bereiches zwischen den Rohren
mit einem ALU-Klebeband, werden die zwei Formier-Blasen mit Formiergas oder Luft gefüllt (ein Überdruckventil verhindert das Bersten der Formierblasen). Beim Ausgang des Überdruckes wird die Restsauerstoffmessung vorgenommen. Nach dem Schweißvorgang wird das Absperrventil geöffnet, sodann entweicht der Druck aus den Blasen und die Formier-Einheit wird entfernt.

Formieren beim Sdchweißen - Erklärung

Vorteile des Formierens:

  • Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit der Schweißnahtwurzel von hochlegierten Stählen
  • Guter Oxidationsschutz zur Vermeidung von Anlauffarbenbildung und Porenbildung
  • Festigkeit der Schweißnahtwurzel