S960QL ist ein hochfester Baustahl mit einer Mindeststreckgrenze von 960 MPa, hergestellt durch Vergüten (Quenching & Tempering — QT). Er wird nach EN 10025-6 gefertigt und in Militärfahrzeugen, schweren Baumaschinen, Mobilkranen und tragenden Stahlkonstruktionen eingesetzt.
Das Schweißen dieses Stahls ist technisch sehr anspruchsvoll: Falsche Parameter können sowohl zu Festigkeitsverlusten in der Wärmeeinflusszone (HAZ-Erweichung) als auch zu Kaltrissrisiken (wasserstoffinduzierte verzögerte Risse) führen.
Grundregel: Es gibt keine universelle WPS für S960QL. Eine nach EN ISO 15614-1 für S960QL-Werkstoff genehmigte WPS ist zwingend erforderlich.
Metallurgische Eigenschaften von S960QL
Die mechanischen Eigenschaften, die Oberflächenkernhärteverteilung und die HAZ-Zähigkeit von S960QL stammen größtenteils aus der QT-Wärmebehandlung. Schweißwärme kann diese Struktur nachteilig beeinflussen:
- HAZ-Erweichung: Bei hoher Wärmeeinbringung normalisiert sich das Gefüge in der Wärmeeinflusszone (HAZ) und die Streckgrenze fällt unter 960 MPa.
- Kaltriss: Entsteht im Dreieck aus diffusiblem Wasserstoff + hoher Zugspannung + empfindlichem Gefüge; kann noch Stunden nach Abschluss des Schweißens auftreten.
Kritische Schweißparameter
| Parameter | Wert / Regel | Normreferenz |
|---|---|---|
| Wärmeeinbringung | Maximal 1,5 kJ/mm (0,5–1,5 kJ/mm je Herstellerempfehlung) | EN ISO 1011-2 Methode B |
| Vorwärmung | Abhängig von CEV, Dicke und Umgebungstemperatur; typisch ≥75°C – 150°C | EN ISO 1011-2 Methode B |
| Zwischenlagentemperatur | Maximal 220°C (≤200°C von den meisten Herstellern empfohlen) | Muss in WPS angegeben werden |
| Diffusibler Wasserstoff | Klasse H5 oder niedriger (≤5 ml/100g Schweißgut) | EN ISO 3690 |
| PWHT | Im Allgemeinen nicht empfohlen — Anlasstemperatur darf nicht überschritten werden | Technisches Herstellerdokument |
CEV-Berechnung und Vorwärmen
Die Vorwärmtemperatur basiert auf dem Kohlenstoffäquivalent (CEV), das aus der chemischen Zusammensetzung des Stahls berechnet wird. EN ISO 1011-2 Methode B Formel:
CEV = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15
Der typische CEV-Bereich für S960QL liegt bei 0,65–0,82. Dieser Wert zeigt an, dass Vorwärmen obligatorisch ist. Die tatsächliche Vorwärmtemperatur wird zusätzlich unter Berücksichtigung des Kombinationsparameters Cp, des diffusiblen Wasserstoffs (HD) und der Wanddicke berechnet.
Praktischer Hinweis: Wenn die Umgebungstemperatur unter +5°C liegt, muss der berechnete Vorwärmwert gemäß EN ISO 1011-2 automatisch erhöht werden.
Schweißzusatzwerkstoffauswahl: H5-Anforderung
Die Begrenzung des diffusiblen Wasserstoffs ist der kritischste Schritt zur Vermeidung von Kaltrissen beim Schweißen von S960QL. Daher:
- Alle Schweißzusatzwerkstoffe (Draht, Elektrode, Pulver) müssen der Klasse H5 oder niedriger entsprechen.
- Feuchtigkeit aufgenommene Zusatzwerkstoffe dürfen nicht verwendet werden; Fülldrahtelektroden müssen in beheizten Vorratsbehältern gelagert werden.
- Für MAG-Schweißen wird Ar-CO₂-Schutzgasgemisch bevorzugt (typisch 80% Ar + 20% CO₂ oder gemäß Herstellerempfehlung).
- Auch die Zugfestigkeitsanpassung muss bei der Zusatzwerkstoffauswahl sichergestellt werden (Über- und Unteranpassung vermeiden).
WPS-Anforderungen (Schweißanweisung)
Beim Schweißen von S960QL muss die WPS durch ein WPQR (Schweißverfahrensprüfung) nach EN ISO 15614-1 unterstützt und genehmigt werden. Zerstörende Prüfungen für die WPQR-Genehmigung:
- Zugversuch (EN ISO 4136)
- Biegeversuch (EN ISO 5173)
- Kerbschlagbiegeversuch (EN ISO 9016) — aus HAZ und Schweißgut, typisch bei −40°C
- Härteprüfung (EN ISO 9015-1) — kritisch für die HAZ-Erweichungskontrolle
- Makrountersuchung (EN ISO 17639)
Wichtig: Der Geltungsbereich der genehmigten WPS für S960QL — Dicke, Wärmeeinbringung, Vorwärmung, Schweißzusatzwerkstoffgruppe — muss genau mit dem Produktionsteil übereinstimmen. Die Verwendung von Parametern außerhalb des WPS-Geltungsbereichs macht die CE-Zertifizierung und die EN 1090-Konformität ungültig.
Vergleich mit S700MC
S700MC, häufig mit ähnlichen Festigkeitsklassen verwechselt, ist ein TMCP-Stahl (thermomechanisch kontrolliert gewalzt) und zeigt ein grundlegend anderes Schweißverhalten als der QT-Stahl S960QL:
- S700MC hat ein niedriges CEV (≤0,39); Vorwärmen ist in der Regel nicht erforderlich.
- Der Wärmeeinbringungsgrenzwert für S700MC ist strenger: maximal 1,5 kJ/mm (bei einigen Herstellern 1,0 kJ/mm).
- PWHT wird für S960QL nicht empfohlen und auch für S700MC nicht empfohlen — jedoch aus unterschiedlichen Gründen.
Für jeden Werkstoff sind separate WPS-Dokumente erforderlich; die Verwendung derselben WPS für beide Stähle ist technisch unzulässig.
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