TY - JOUR A1 - Rhode, Michael A1 - Schaupp, Thomas A1 - Münster, C. A1 - Mente, Tobias A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Böllinghaus, Thomas T1 - Hydrogen determination in welded specimens by carrier gas hot extraction - a review on the main parameters and their effects on hydrogen measurement N2 - Carrier gas hot extraction (CGHE) is a commonly applied technique for determination of hydrogen in weld joints using a thermal conductivity detector (TCD) for hydrogen measurement. The CGHE is based on the accelerated hydrogen effusion due to thermal activation at elevated temperatures. The ISO 3690 standard suggests different specimen geometries as well as necessary minimum extraction time vs. temperature. They have the biggest influence on precise hydrogen determination. The present study summarizes the results and experience of numerous test runs with different specimen temperatures, geometries (ISO 3690 type B and small cylindrical samples), and factors that additionally influence hydrogen determination. They are namely specimen surface (polished/as-welded), limited TCD sensitivity vs. specimen volume, temperature measurement vs. effects of PI-furnace controller, as well as errors due to insufficient data assessment. Summarized, the temperature is the driving force of the CGHE. Two different methods are suggested to increase the heating rate up to the desired extraction temperature without changing the experimental equipment. Suggestions are made to improve the reliability of hydrogen determination depended on the hydrogen signal stability during extraction accompanied by Evaluation of the recorded data. Generally, independent temperature measurement with dummy specimens is useful for further data analysis, especially if this data is used for calculation of trapping kinetics by thermal desorption analysis (TDA). KW - Hydrogen KW - Carrier gas hot extraction KW - Experimental design KW - Thermal conductivity device PY - 2019 U6 - https://doi.org/10.1007/s40194-018-0664-9 SN - 0043-2288 VL - 63 IS - 2 SP - 511 EP - 526 PB - Springer CY - Berlin, Heidelberg AN - OPUS4-47603 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Florian, Wolfgang A1 - Böllinghaus, Thomas T1 - Einfluss des Einspanngrades auf die Beanspruchung beim Schweißen eingespannter Bauteile T2 - 18. Tagung Werkstoffprüfung 2000 ; 18. Vortrags- und Diskussionstagung Werkstoffprüfung 2000 CY - Bad Nauheim, Deutschland DA - 2000-12-07 PY - 2000 SP - 95 EP - 102 PB - Dt. Verband für Materialforschung CY - Berlin AN - OPUS4-980 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Mc Inerney, T. A1 - Florian, Wolfgang A1 - Böllinghaus, Thomas A1 - Cross, C.E. ED - Cerjak, H. T1 - The influence of local weld deformation on hot cracking susceptibility T2 - 6th International Seminar on the Numerical Analysis of Weldability CY - Seggauberg, Austria DA - 2001-10-01 PY - 2002 SN - 1-902653-56-4 N1 - Serientitel: Books of IOM3 – Series title: Books of IOM3 IS - 784 SP - 803 EP - 818 PB - Maney CY - London AN - OPUS4-1793 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Böllinghaus, Thomas A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Jochum, C. A1 - Stiebe-Springer, I. T1 - Effect of filler material selection on stress strain build up and stress corrosion cracking resistance of welded supermartensitic stainless steel pipes T2 - Corrosion 2002 CY - Denver, CO, USA DA - 2002-04-07 KW - Supermartensitic stainless steel KW - Filler material KW - Orbital TIG welding KW - Duplex stainless steel KW - Hydrogen assisted cracking KW - Stress strain distribution KW - Shrinkage restraint KW - Formation water PY - 2002 SP - Paper 02061, 1 EP - 20 PB - NACE International CY - Houston, Tex. AN - OPUS4-1794 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Böllinghaus, Thomas A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Steps to more conclusive testing of welded supermartensitic stainless steel pipes T2 - 2nd International Conference Supermartensitic Stainless Steels 2002 CY - Brussels, Belgium DA - 2002-10-03 KW - Component testing KW - Conclusive test sequences KW - Hydrogen assisted cracking KW - Supermartensitic stainless steels KW - Martensite transformation KW - Welded pipelines PY - 2002 SP - 71 EP - 76 PB - KCI Publ. CY - Zutphen AN - OPUS4-2301 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Böllinghaus, Thomas A1 - Zimmer, Peter T1 - Investigations of Cold Cracking by the CTS-Test at Various Cooling Conditions T2 - 56th IIW International Conference Welded Construction for Urban Infrastructure CY - Bucharest, Romania DA - 2003-07-10 KW - Kaltrisstests KW - Schweißsicherheit PY - 2003 SN - 0043-2288 SN - 1878-6669 VL - 47 SP - 1(?) EP - 12(?) PB - Springer CY - Oxford AN - OPUS4-2630 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Böllinghaus, Thomas A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Schobbert, Helmut T1 - Neue werkstofftechnische Erkenntnisse und Ergebnisse aus der BAM PY - 2003 SN - 0935-0292 VL - 18.2004 SP - 80 EP - 90 PB - Verl. für Schweißen u. Verwandte Verfahren DVS-Verl. CY - Düsseldorf AN - OPUS4-2656 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Seeger, D.M. A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Böllinghaus, Thomas T1 - Risssicherheit von Schweißnähten an Pipelines der Offshore-Industrie aus supermartensitischem Stahl T2 - Schweißen und Schneiden 2005 CY - Essen, Deutschland DA - 2005-09-12 KW - Supermartensit KW - Risssicherheit KW - Geschlossene Prüfkette PY - 2005 SN - 3-87155-695-5 N1 - Serientitel: DVS-Berichte – Series title: DVS-Berichte IS - 237 SP - 85 EP - 91 PB - DVS-Verl. CY - Düsseldorf AN - OPUS4-11083 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Zimmer, Peter A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Böllinghaus, Thomas T1 - Kaltrissprüfverfahren nach der DVS Richtlinie 1006 T2 - Schweißen und Schneiden 2005 CY - Essen, Deutschland DA - 2005-09-12 KW - Kaltriss KW - Kaltrissprüfung KW - DVS-Richtlinie 1006 PY - 2005 SN - 3-87155-695-5 N1 - Serientitel: DVS-Berichte – Series title: DVS-Berichte IS - 237 SP - 275 EP - 280 PB - DVS-Verl. CY - Düsseldorf AN - OPUS4-11084 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Stelling, Karen A1 - Schobbert, Helmut A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Böllinghaus, Thomas T1 - Vertical-up and -down laser plasma powder hybrid welding of a high nitrogen austenitic stainless steel KW - Laser welding KW - Photon beam welding KW - Radiation welding KW - Plasma welding KW - Arc Welding KW - Gas shielded arc welding KW - Vertical down KW - Vertical position KW - Welding position KW - Vertical up KW - Process parameters KW - Process conditions KW - Speed KW - Austenitic stainless steels KW - Stainless steels KW - Steels PY - 2005 SN - 0043-2288 SN - 1878-6669 VL - 49 IS - 5/6 SP - 45 EP - 49 PB - Springer CY - Oxford AN - OPUS4-11885 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Zimmer, Peter A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Florian, Wolfgang A1 - Böllinghaus, Thomas T1 - Kaltrissprüfungen für hochfeste Feinkornbaustähle T2 - Große Schweißtechnische Tagung "Schweißen und Schneiden" 2004 CY - Magdeburg, Deutschland DA - 2004-09-22 PY - 2004 SN - 3-87155-689-0 SN - 0418-9639 N1 - Serientitel: DVS-Berichte – Series title: DVS-Berichte IS - 232 SP - 207 EP - 214 PB - DVS-Verl. CY - Düsseldorf AN - OPUS4-4634 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Neuhaus, Mathias A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Böllinghaus, Thomas A1 - Herold, H. A1 - Hoffmeister, H. T1 - Beurteilung der Kaltrisssicherheit von Schweißverbindungen in realen Konstruktionen mit der Finite-Elemente-Methode T2 - Große Schweißtechnische Tagung "Schweißen und Schneiden" 2004 CY - Magdeburg, Deutschland DA - 2004-09-22 PY - 2004 SN - 3-87155-689-0 SN - 0418-9639 N1 - Serientitel: DVS-Berichte – Series title: DVS-Berichte IS - 232 SP - 195 EP - 200 PB - DVS-Verl. CY - Düsseldorf AN - OPUS4-4635 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Böllinghaus, Thomas A1 - Neuhaus, M. T1 - Effects of the load history on the residual stress distribution in welded components KW - Loading KW - Residual stresses KW - Stress distribution KW - Influencing factors KW - Practical investigations KW - Measurement KW - Cooling KW - Hardness KW - Mechanical properties KW - Temperature distribution KW - Heat affected zone KW - Weld zone KW - Yield strength KW - Strength KW - Parent material KW - Restraint PY - 2006 SN - 0043-2288 SN - 1878-6669 VL - 50 IS - 7/8 SP - 11 EP - 17 PB - Springer CY - Oxford AN - OPUS4-12516 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Florian, Wolfgang A1 - Böllinghaus, Thomas A1 - Herold, H. ED - Miannay, D. P. T1 - Analysis of welding reaction stresses and welding reaction moments in component tests - Stress characteristics dependent on the intensity of restraint N2 - Up to the present, the thermomechanical loads during welding and subsequent cooling under design-specific shrinkage restraint resulting from the interaction between the materials and the structure have often not been taken into consideration approperiately for weldability assessment of components. As compared to previous investigations using small specimens this report presents component weld tests under varying intensities of restraint. Online records of the reaction forces and moments demonstrate in which way the intensity of restraint affects the reaction stresses and moments and their meaning for the evaluation of the load level in welded components. T2 - EUROMAT Topical 2000 CY - Tours, France DA - 07.11.2000 PY - 2000 SN - 0-08-042815-0 VL - 1 SP - 145 EP - 150 PB - Elsevier CY - Amsterdam AN - OPUS4-11847 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Böllinghaus, Thomas A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Neuhaus, Mathias ED - Cerjak, H. ED - Bhadeshia, H. K. D. H. T1 - Effects of the structural restraint intensity on the stress strain build up in butt joints T2 - 7th International Seminar on Numerical Analysis of Weldability CY - Graz, Austria DA - 2003-09-29 PY - 2005 SN - 3-901351-99-X SP - 651 EP - 669 PB - Techn. Univ., TUG CY - Graz AN - OPUS4-11850 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Zimmer, Peter A1 - Böllinghaus, Thomas A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Effects of hydrogen on weld microstructure mechanical properties of the high strength steels S 690Q and S 1100QL PY - 2004 UR - http://www.china-weldnet.com/English/information/II-1525-04.htm IS - II-1525-04 SP - 1 EP - 16 PB - International Institute of Welding CY - Paris AN - OPUS4-11851 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Böllinghaus, Thomas A1 - Florian, Wolfgang A1 - Herold, H. T1 - Effect of weld metal strength and welding conditions on reaction forces and stress distribution of restrained components N2 - Düring the past decades, weldability studies have predominantly been concentrated on the material and the welding process. In order to achieve a closer insight into the structural effects, component weldability tests have been performed by online monitoring of the reaction forces and moments. As a particular item, the effects of different strengths of the base and filier material on the reaction force and stress build up transverse to the welding direction have been studied at a specific structural restraint. As a most relevant result for practical welding it is demonstrated that the final reaction force and also the reaction stress level in the multilayer butt welds decreases with overmatch of the weld metal. PY - 2000 IS - IX-1971-00 SP - 1 EP - 18 PB - International Institute of Welding CY - Paris AN - OPUS4-11842 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Dabah, Eitan A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Eliezer, D. A1 - Böllinghaus, Thomas T1 - In situ synchrotron X-ray radiation analysis of hydrogen behavior in stainless steel subjected to continuous heating N2 - Hydrogen generally causes lattice distortions and phase transformations when introduced into a metallic crystal lattice. For the investigations reported in this contribution, hydrogen thermal desorption analysis has been carried out to observe the influence of hydrogen desorption on the lattice of super martensitic stainless steel during continuous heating. The lattice expansion parameter and the phase transformations have been monitored during the thermal desorption process, and the influence of hydrogen on such characteristics has been evaluated. It was found that hydrogen has a significant influence on both the lattice parameter and on the thermal expansion. However, hydrogen has no influence on phase transformation during thermal desorption. The hydrogen's desorption behavior in this process was also observed and it turned out that hydrogen desorbs in two stages, i.e., firstly diffusible hydrogen and trapped hydrogen afterward. KW - Synchrotron radiation KW - In situ KW - Hydrogen PY - 2012 U6 - https://doi.org/10.1007/s10853-012-6489-9 SN - 0022-2461 SN - 1573-4803 VL - 47 IS - 15 SP - 5879 EP - 5885 PB - Springer Science + Business Media B.V. CY - Norwell, Mass. AN - OPUS4-26179 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Lausch, Thomas A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Schmitz-Niederau, M. T1 - Multi-axial load analysis of thick-walled component welds made of 13CrMoV9-10 N2 - A 20 mm thick heat resistant 13CrMoV9-10 steel was welded using a multi-pass submerged arc tandem setup on a 3-D testing facility designed to prevent shrinkage both during the welding and the subsequent cooling to room temperature. The effects of variations in pre-heating and interpass temperatures on the local stresses were monitored by in situ measurement of reaction forces and bending moments during welding and the subsequent dehydrogenation heat treatment. The austenite to bainite transformation and its effects on the overall loads were monitored through the use of a high sampling rate. Increasing the pre-heating and interpass temperatures led to a rise in reaction forces and bending moments. The bending moments originated from the eccentric force transmission over the backing, with a concomitant risk of fracture, especially in the critical root zone. Although the pre-heating and interpass temperatures had a strong effect on the reaction forces, their effect on the bending moments upon cooling to room temperature was negligible. KW - Component welding KW - Clamping KW - Submerged arc welding KW - Heat input KW - Reaction force KW - Reaction moment PY - 2013 U6 - https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2013.01.008 SN - 0924-0136 SN - 1873-4774 VL - 213 IS - 7 SP - 1234 EP - 1240 PB - Elsevier B.V. CY - Amsterdam AN - OPUS4-27953 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Wolf, Martin A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Böllinghaus, Thomas ED - Carl E. Cross, ED - John C. Lippold, ED - Böllinghaus, T. ED - Herold, H. T1 - Determination of critical strain rate for solidification cracking by numerical simulation PY - 2008 SN - 978-3-540-78627-6 IS - Part I SP - 77 EP - 92 PB - Springer CY - Berlin AN - OPUS4-24488 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Böllinghaus, Thomas T1 - Cold cracking tests - an overview of present technologies and applications N2 - This study provides an in-depth survey of current technologies and applications for assessing the cold cracking susceptibility of welded joints. From the large variety of existent cold cracking test procedures, the most important and internationally established tests are presented and evaluated in terms of their usefulness and application limits. According to the type of loading, the test procedures are classified into self-restraint and externally loaded tests. Apart from the merely metallurgical weldability tests for determining the cracking susceptibility of base materials, filler materials and weld metals, advanced test methods are presented for evaluating the cold cracking susceptibility of welded components. A salient point brought out in this respect is the fact that the level of external loading in such component weld tests can be applied independently of the welding parameters, reproducing as realistically as possible the practical application case, i.e. the level of the restraint intensity. This study includes a summarized comparison of the cold cracking procedures. It is emphasized that highly accurate consideration and reproduction of the design-specific stiffness conditions is essential in the tests for assessing the cold cracking behaviour of welded joints. Therefore, various numerical analyses are presented in a final chapter for calculating the restraint intensity as a definitive factor affecting cold cracking. KW - Cold cracking KW - Weldability tests KW - Testing KW - Restraint PY - 2013 U6 - https://doi.org/10.1007/s40194-012-0001-7 SN - 0043-2288 SN - 1878-6669 VL - 57 IS - 1 SP - 3 EP - 37 PB - Springer CY - Oxford AN - OPUS4-27634 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Lausch, Thomas T1 - Diffusible hydrogen content depending on welding and cooling parameters KW - MAG welding KW - Hydrogen KW - Measurement KW - Cold cracking KW - Hydrogen embrittlement KW - Cooling rate PY - 2012 SN - 0043-2288 SN - 1878-6669 VL - 56 IS - 11/12 SP - 26 EP - 33 PB - Springer CY - Oxford AN - OPUS4-27677 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Böllinghaus, Thomas A1 - Florian, Wolfgang A1 - Herold, H. T1 - Effect of weld metal strength and welding conditions on reaction forces and stress distribution of restrained components PY - 2001 SN - 0043-2288 SN - 1878-6669 VL - 45 IS - 1-2 SP - 18 EP - 26 PB - Springer CY - Oxford AN - OPUS4-16544 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Pettersson, C.O. A1 - Böllinghaus, Thomas A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Corrosion testing of welds, a review of methods KW - Austenitic stainless steels KW - Carbon steels KW - Corrosion KW - Corrosion tests KW - Crevice corrosion KW - Duplex stainless steels KW - Fatigue strength KW - Galvanic corrosion KW - Intergranular corrosion KW - Low alloy steels KW - Mechanical properties KW - Nickel alloys KW - Pitting corrosion KW - Stress corrosion KW - Stainless steels KW - Steels KW - Unalloyed steels KW - Welded joints KW - Weld metal PY - 2007 SN - 0043-2288 SN - 1878-6669 VL - 51 IS - 7/8 SP - 79 EP - 106 PB - Springer CY - Oxford AN - OPUS4-15727 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Böllinghaus, Thomas A1 - Kannengießer, Thomas T1 - An overview on cold cracking tests - Part 1: Externally loaded tests KW - Cold cracking KW - Hydrogen Induced Cracking KW - Tests KW - Weldability KW - Trinca a Frio KW - Trinca Induzida por Hidrogenio KW - Ensaios KW - Soldabilidade PY - 2007 SN - 0104-9224 SN - 1980-6973 VL - 12 IS - 2 SP - 160 EP - 166 PB - Associação Brasileira de Soldagem, ABS CY - Rio de Janeiro AN - OPUS4-15728 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Böllinghaus, Thomas A1 - Kannengießer, Thomas ED - Uwe Reisgen, T1 - Prüfen Sie noch oder bewerten Sie schon - Entwicklungen in der Untersuchung geschweißter Bauteile / Are You Still Testing or Already Evaluating - Developments in the investigation of Welded Components PY - 2007 SN - 978-3-8322-6644-8 SN - 0943-9358 SP - 41 EP - 57 PB - Shaker CY - Aachen AN - OPUS4-16270 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Eliezer, Dan A1 - Tal-Gutelmacher, E. A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Cross, Carl Edward A1 - Böllinghaus, Thomas T1 - The effects of high fugacity and internal hydrogen on beta-21S titanium alloy T2 - EUROCORR 2005 CY - Lisbon, Portugal DA - 2005-09-04 KW - Titanium alloys KW - Beta-21S KW - Hydrogen desorption KW - Thermal Desorption Spectroscopy (TDS) PY - 2005 SP - 1 EP - 9 PB - Fundação para a Ciência e a Tecnologia CY - Lisbon AN - OPUS4-14451 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Böllinghaus, Thomas A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Cold Cracking Tests - Overview KW - High strength steel KW - Multi-pass weld KW - Numerical simulation KW - Intensity of restraint KW - IRc-Test KW - Preheating KW - Interpass temperature KW - Hydrogen assisted cold cracking PY - 2007 IS - II-1635-07 SP - 1 EP - 22 PB - International Institute of Welding CY - Paris AN - OPUS4-15755 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Böllinghaus, Thomas A1 - Kannengießer, Thomas T1 - An overview on cold cracking tests - Part 2: Self-restraint tests KW - Cold Cracking KW - Hydrogen induced cracking KW - Tests KW - Weldability PY - 2007 SN - 0104-9224 SN - 1980-6973 VL - 12 IS - 3 SP - 244 EP - 260 PB - Associação Brasileira de Soldagem, ABS CY - Rio de Janeiro AN - OPUS4-16415 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Böllinghaus, Thomas A1 - Neuhaus, Mathias T1 - Effects of the load history on the residual stress distribution in welded components KW - Loading KW - Residual stresses KW - Stress distribution KW - Influencing factors KW - Practical investigations KW - Measurement KW - Cooling KW - Hardness KW - Mechanical properties KW - Temperature distribution KW - Heat affected zone KW - Weld zone KW - Yield strength KW - Strength KW - Parent material KW - Restraint PY - 2008 SN - 0043-2318 VL - 54 IS - 1 SP - 1 EP - 7 PB - Welding Research Council CY - New York, NY AN - OPUS4-17333 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Wongpanya, Pornwasa A1 - Böllinghaus, Thomas A1 - Lothongkum, G. A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Effects of Preheating and Interpass Temperature on Stresses in S 1100 QL Multi-Pass Butt-Welds KW - Cold cracking KW - Cracking KW - Defects KW - Heat treatment KW - High stength steels KW - Mathematical models KW - Multirun welding KW - Preheating KW - Residual stresses KW - Restraint KW - Steels KW - Structural steels KW - Temperature KW - Weldability tests PY - 2008 SN - 0043-2288 SN - 1878-6669 VL - 52 IS - 3/4 SP - 79 EP - 92 PB - Springer CY - Oxford AN - OPUS4-17334 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Böllinghaus, Thomas A1 - Kannengießer, Thomas ED - David, S. A. T1 - Effect of filler material selection and shrinkage restraint on stress strain build up in component welds T2 - 6th International Conference on Trends in Welding Research (TWR) CY - Pine Mountain, GA, USA DA - 2002-04-15 PY - 2003 SN - 0-87170-780-2 SP - 906 EP - 911 PB - ASM international CY - Materials Park, Ohio AN - OPUS4-22082 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Lausch, Thomas A1 - Kromm, Arne T1 - Effects of heat control on the stress build up during high-strength steel welding under defined restraint conditions T2 - 62nd IIW Annual assembly and conference CY - Singapore DA - 2010-07-12 KW - Welding KW - Heat control KW - Stress build up KW - High-strength steel KW - Restraint intensity PY - 2009 IS - IIW Doc IX-2316-09 (IX-L-1055-09) SP - 1 EP - 8 AN - OPUS4-22316 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Lausch, Thomas A1 - Kromm, Arne T1 - Effects of heat control on the stress build up during high strength steel welding under defined restraint conditions T2 - International Conference on high strength steels for hydropower plants CY - Takasaki, Japan DA - 2009-07-20 KW - Welding KW - Heat control KW - Stress build up KW - High-strength steel KW - Restraint intensity PY - 2009 UR - http://www-it.jwes.or.jp/proceedings/en/3-10.pdf SP - 10-1 - 10-8 AN - OPUS4-22317 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Dabah, Eitan A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Eliezer, D. A1 - Böllinghaus, Thomas T1 - In situ analysis of hydrogen behaviour in stainless steels by high energy synchrotron radiation N2 - Hydrogen generally causes lattice distortions and phase transformations when introduced into a metal matrix. The present contribution provides a report of first in situ investigations of hydrogen effects on the lattice of the austenite and the martensite phase in a supermartensitic stainless steel using hard synchrotron radiation for respective energy dispersion diffraction measurements. Lattice distortions, such as the planar spacing expansion, have been monitored during the complete hydrogen effusion process over 24 h and are directly correlated to the dissolved hydrogen in the metal matrix. Among other results, it turned out that hydrogen at the introduced concentration level causes a reversible lattice expansion and after hydrogen effusion the lattice nearly regained its original dimensions. Hydrogen much more significantly affects the austenite phase with respect to lattice expansion than the martensite phase, but no phase transformations occur during the hydrogen desorption process. KW - Hydrogen diffusion KW - Solubility KW - Lattice distortions KW - Energy dispersive X-ray diffraction PY - 2011 U6 - https://doi.org/10.1016/j.msea.2010.10.090 SN - 0921-5093 SN - 1873-4936 VL - 528 IS - 3 SP - 1608 EP - 1614 PB - Elsevier B.V. CY - Amsterdam AN - OPUS4-22849 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Dabah, Eitan A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Eliezer, D. A1 - Böllinghaus, Thomas T1 - Hydrogen interaction with residual stresses in steel studied by synchrotron X-ray diffraction N2 - The residual stress state in a material has an important role in the mechanism of cracking, induced or assisted by hydrogen. In this contribution, the beamline EDDI in BESSY II instrument in Berlin was used in order to investigate the influence of hydrogen upon the residual stresses state existing in a Supermartensitic stainless steel sample. The method used for investigating the residual stresses is the “sinus square ψ” method. This method involves the usage of high energy X-ray diffraction in order to measure the residual stress state and magnitude. It was found that hydrogen presence has a significant influence upon the magnitude of the residual stresses, as its value decreases with high hydrogen content. This effect is reversible, as hydrogen desorbs from the sample the residual stress magnitude gains its initial value before hydrogen charging. KW - Energy dispersive diffraction KW - Hydrogen embrittlement KW - Residual Stress KW - Supermartensitic Steel PY - 2014 U6 - https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.772.91 SN - 0255-5476 VL - 772 SP - 91 EP - 95 PB - Trans Tech Publications CY - Aedermannsdorf, Switzerland AN - OPUS4-29673 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lausch, Thomas A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Bohse, Jürgen A1 - Schmitz-Niederau, M. T1 - Schallemissionsmessung an Bauteilschweißungen aus 13CrMoV9-10 zum Nachweis von Spannungsrelaxationsrissen N2 - In einer speziellen 3D-Prüfanlage zur wirklichkeitsnahen Simulation von komplexen Verhältnissen an Großproben wurden UP-Mehrlagenschweißungen am warmfesten Stahl 13CrMoV9-10 durchgeführt. Während der schweißtechnischen Fertigung und der Abkühlung auf Raumtemperatur wurden die Proben an der freien Ausdehnung und Schrumpfung gehindert. Die daraus resultierenden Reaktionsspannungen führten während der Wärmenachbehandlung zu Relaxationsrissen in der Wärmeeinflusszone. Das Spannungsarmglühen wurde bei einer Temperatur von 705°C und einer Haltezeit von 8 h durchgeführt. Während der Aufheiz- und Abkühlphasen wurde die thermische Ausdehnung der Probe über die 3D-Prüfanlage kompensiert und damit das Spannungsniveau bis zum Erreichen der maximalen Glühtemperatur aufrechterhalten. Nach Erreichen der Glühtemperatur konnte die Probe relaxieren. Der Einsatz der Schallemissionsmessung ermöglichte es die Entstehung von Spannungsrelaxationsrisse, erstmalig online, nachzuweisen. Durch Synchronisierung der Schallemissionsereignisse mit den Messdaten der 3D – Prüfanlage wurde der kritische Temperaturbereich für das Auftreten von Spannungsrelaxationsrissen bestimmt. Die Rissinitiierung findet im Temperaturbereich zwischen 350°C - 500°C statt. Aussagen über das Risswachstum können auf Grund der ungünstigen Versuchsbedingungen, mit Emission von Störgeräuchen, nicht getroffen werden. T2 - 19. Kolloquium Schallemission - Statusberichte zur Entwicklung und Anwendung der Schallemissionsanalyse CY - Augsburg, Germany DA - 12.09.2013 KW - Spannungsrelaxationsrisse KW - SRC KW - Schallemission KW - 13CrMoV9-10 KW - Schrumpfbehinderung PY - 2013 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-291616 SN - 978-3-940283-51-1 N1 - Serientitel: DGZfP-Berichtsband – Series title: DGZfP-Berichtsband IS - 142 SP - 1 EP - 19 (Beitrag 14) PB - Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung CY - Berlin AN - OPUS4-29161 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kromm, Arne A1 - Thomas, Maximilian A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Gibmeier, J. A1 - Vollert, F. T1 - Assessment of the Solidification Cracking Susceptibility of Welding Consumables in the Varestraint Test by Means of an Extended Evaluation Methodology N2 - Various test methods are available for assessing the susceptibility of materials to solidification cracking during welding. In the widely used Varestraint test, the crack length is selected as a criterion as a function of the applied bending strain. Unfortunately, the crack length does not characterize the material behavior alone but depends to varying degrees on the individual test parameters used, which makes the interpretation of the results difficult. In addition, the crack length is not comparable under different test conditions. To overcome these disadvantages, we have developed a novel evaluation methodology that decouples the machine influence from the material behavior. The measured crack length is related to the maximum possible value specified by welding speed and deformation time. This relative crack length is calculated numerically, considering the orientation of the cracks. Experiments on two high-alloy martensitic welding consumables show that, in contrast to the conventional evaluation, a comparison of different welding parameters becomes possible. Furthermore, the strain rate proved to be a suitable crack criterion in agreement with Prokhorov's hot cracking model. KW - Welding KW - Solidification cracking KW - Varestraint test PY - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-545780 SN - 1438-1656 SP - 2101650 PB - Wiley online library AN - OPUS4-54578 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Laquai, René A1 - Schaupp, Thomas A1 - Griesche, Axel A1 - Müller, Bernd R. A1 - Kupsch, Andreas A1 - Hannemann, Andreas A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Bruno, Giovanni T1 - Quantitative analysis of hydrogen-assisted microcracking in duplex stainless steel through X-ray refraction 3D imaging N2 - While the problem of the identification of mechanisms of hydrogen assisted damage has and is being thoroughly studied, the quantitative analysis of such damage still lacks suitable tools. In fact, while, for instance, electron microscopy yields excellent characterization, the quantitative analysis of damage requires at the same time large field-of-views and high spatial resolution. Synchrotron X-ray refraction techniques do possess both features. In this work, we show how synchrotron X-ray refraction computed tomography (SXRCT) can quantify damage induced by hydrogen embrittlement in a lean duplex steel, yielding results that overperform even those achievable by synchrotron X-ray absorption computed tomography. As already reported in literature, but this time using a non-destructive technique, we show that the hydrogen charge does not penetrate to the center of tensile specimens. By the comparison between virgin and hydrogen-charged specimens, we deduce that cracks in the specimen bulk are due to the rolling process rather than hydrogen-assisted. We show that (micro)cracks propagate from the surface of tensile specimens to the interior with increasing applied strain, and we deduce that a significant crack propagation can only be observed short before rupture. KW - 2101 duplex stainless steel KW - Hydrogen embrittlement KW - Synchrotron radiation KW - X-ray refraction KW - Computed tomography KW - Microcracking PY - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-542811 SN - 1438-1656 SP - 1 EP - 10 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim AN - OPUS4-54281 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rhode, Michael A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Schaupp, Thomas ED - Brockmann, S. ED - Krupp, U. T1 - Wasserstoffunterstützte Kaltrissbildung in Schweißnähten hochfester Stahlgüten - Anforderungen an die Prüfung N2 - Wasserstoff kann eine Rissbildung u.U. auch noch nach Tagen in der Schweißnaht bewirken. Dabei stellen höherfeste Stähle etablierte Kaltrissprüftests vor Herausforderungen. Generell nimmt die zur Rissvermeidung tolerierbare Wasserstoffkonzentration mit zunehmender Festigkeit der Werkstoffe ab. Zudem verändern weiterentwickelte Schweißverfahren die Nahtgeometrie und Wärmeeinbringung und die Ausbildung risskritischer Mikrostrukturen (z.B. Wärmeeinflusszone). Am Beispiel des Implant- und Tekken-Tests werden die Einsatz- u. Anwendungsgrenzen bewertet. Zu berücksichtigen ist, dass beim Schweißen eine äußere mechan. Beanspruchung durch bauteilspezifische Steifigkeitsverhältnisse wirksam ist. Zusätzlich werden weiterführende Prüfverfahren zur Bestimmung der Wasserstoffkonzentration und -diffusion in Schweißnähten vorgestellt, wie die Trägergasheißextraktion (TGHE) für die Ermittlung der Wasserstoffkonzentration (ISO 3690) oder Hochtemperaturdiffusionskoeffizienten. Diese Werte sind für die schweißtechnische Praxis von großer Bedeutung, um Haltezeiten z.B. für das Wasserstoffarmglühen abzuleiten. T2 - Tagung Werkstoffprüfung 2021 CY - Online meeting DA - 02.12.2021 KW - Wasserstoff KW - Kaltrissprüfung KW - Schweißen KW - Stahl KW - Hochfest PY - 2021 SN - 978-3-941269-98-9 SP - 15 EP - 20 PB - Stahlinstitut VDEh CY - Düsseldorf AN - OPUS4-53900 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Kromm, Arne A1 - Lausch, Thomas A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Rhode, Michael A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Correction to: Influence of welding stresses on relief cracking during heat treatment of a creep‑resistant 13CrMoV steel: Part I - Effect of heat control on welding stresses and stress relief cracking N2 - The article "Influence of welding stresses on relief cracking during heat treatment of a creep-resistant 13CrMoV steel: Part I - Effect of heat control on welding stresses and stress relief cracking" was originally published in the journal "Welding in the world" Online First without Open Access. After publication in volume 64, issue 5, page 807-817 the authors decided to opt for Open Choice and to make the article an Open Access publication. Therefore, the copyright of the article has been changed to The Author(s) 2020 and the article is forthwith distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Attribution 4. 0 International License. PY - 2021 U6 - https://doi.org/10.1007/s40194-021-01166-4 SN - 1878-6669 SP - 1 PB - Springer CY - Berlin AN - OPUS4-53421 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Kromm, Arne A1 - Lausch, Thomas A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Rhode, Michael A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Correction to: Influence of welding stresses on relief cracking during heat treatment of a creep‑resistant 13CrMoV steel: Part II - Mechanisms of stress relief cracking during post weld heat treatment N2 - The article "Influence of welding stresses on relief cracking during heat treatment of a creep-resistant 13CrMoV steel: Part II - Mechanisms of stress relief cracking during post weld heat treatment" was originally published in the journal "Welding in the world" Online First without Open Access. After publication in volume 64, issue 5, page 819-829 the authors decided to opt for Open Choice and to make the article an Open Access publication. Therefore, the copyright of the article has been changed to The Author(s) 2020 and the article is forthwith distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Attribution 4. 0 International License. PY - 2021 U6 - https://doi.org/10.1007/s40194-021-01164-6 SN - 1878-6669 SP - 1 PB - Springer CY - Berlin AN - OPUS4-53423 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schaupp, Thomas A1 - Schröder, Nina A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Hydrogen-Assisted Cracking in GMA Welding of High-Strength Structural Steel—A New Look into This Issue at Narrow Groove N2 - Modern arc processes, such as the modified spray arc (Mod. SA), have been developed for gas metal arc welding of high-strength structural steels with which even narrow weld seams can be welded. High-strength joints are subjected to increasingly stringent requirements in terms of welding processing and the resulting component performance. In the present work, this challenge is to be met by clarifying the influences on hydrogen-assisted cracking (HAC) in a high-strength structural steel S960QL. Adapted samples analogous to the self-restraint TEKKEN test are used and analyzed with respect to crack formation, microstructure, diffusible hydrogen concentration and residual stresses. The variation of the seam opening angle of the test seams is between 30° and 60°. To prevent HAC, the effectiveness of a dehydrogenation heat treatment (DHT) from the welding heat is investigated. As a result, the weld metals produced at reduced weld opening angle show slightly higher hydrogen concentrations on average. In addition, increased micro- as well as macro-crack formation can be observed on these weld metal samples. On all samples without DHT, cracks in the root notch occur due to HAC, which can be prevented by DHT immediately after welding. KW - High-strength structural steel KW - Gas metal arc welding KW - Diffusible hydrogen KW - Hydrogen-assisted cracking KW - TEKKEN KW - Residual stresses KW - Weld metal cracking PY - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-527260 VL - 11 IS - 6 SP - 904 PB - MDPI CY - Basel AN - OPUS4-52726 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Becker, Amadeus A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Michael, Thomas T1 - Konstruktive Einflüsse bei der beanspruchungsgerechten Reparatur geschweißter Bauteile aus hochfesten Feinkornbaustählen N2 - Für eine nachhaltige und ressourceneffiziente Fertigung von Windkraftanlagen ist der Einsatz moderner hochfester Feinkornbaustähle vielfach notwendig. Bei der Montage hochfester Stahlkonstruktionen kommt es trotz anforderungsgerechter schweißtechnischer Fertigung vereinzelt zur Detektion von unzulässigen Unregelmäßigkeiten im Schweißbereich. Derzeitige Normen und Verarbeitungsrichtlinien geben hierbei kaum Informationen zu adäquaten Reparaturkonzepten, insbesondere für hochfeste Stähle. Vor diesem Hintergrund werden an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) bauteilrelevante Untersuchungen zu den schweißbedingten Beanspruchungen und Gefügeveränderungen bei der schweißtechnischen Reparatur durch lokales thermisches Ausfugen und erneutes Schweißen durchgeführt. Hierzu werden einige wesentliche Ergebnisse an Beispielen des Ingenieurbaus, mit Blick auf die mechanisch-technologischen Eigenschaften und Eigenspannungen erörtert. In einem aktuellen Vorhaben (FOSTA P1311, IGF 20162N) sind darauf aufbauend die Einflüsse durch die Schrumpfbehinderung und Wärmeführung beim Reparaturschweißen hochfester Feinkornbaustähle (S500MLO, S960QL) sowie die Reparaturzyklenanzahl Fokus systematischer Untersuchungen. Mittels strukturmechanischer Berechnungen ließen sich hierzu selbstbeanspruchende Probenformen identifizieren, die unterschiedliche definierte Steifigkeitsverhältnisse von Reparaturschweißnähten realer Bauteile abbilden. Schweißnähte an diesen bauteilähnlichen Proben weisen signifikant erhöhte schweißbedingte Beanspruchungen mit zunehmenden (Biege-)Einspanngraden auf. Im Vergleich mit bisherigen Erkenntnissen wird gezeigt, dass eine sichere Reparatur solcher Schweißnähte nur mittels optimaler Reparaturkonzepte und Wärmeführung gelingt, um diesen hohen Beanspruchungen und auch den speziellen Gefügen hochfester Stähle Rechnung zu tragen. Ziel der Untersuchungen ist es letztlich, Empfehlungen für beanspruchungs- und werkstoffgerechte Reparaturkonzepte gerade für KMU abzuleiten, um Schäden und zumeist teure Nacharbeiten zu vermeiden. T2 - 4. Niedersächsisches Symposium Materialtechnik CY - Online meeting DA - 25.02.2021 KW - Eigenspannungen KW - Gefügedegradation KW - Hochfester Feinkornbaustahl KW - Reparatur KW - Schweißen PY - 2021 SN - 978-3-8440-8021-6 SN - 2364-0804 VL - 10 SP - 488 EP - 501 PB - Shaker Verlag CY - Düren AN - OPUS4-53315 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Zhang, Lei A1 - Pittner, Andreas A1 - Michael, Thomas A1 - Rhode, Michael A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Effect of cooling rate on microstructure and properties of microalloyed HSLA steel weld metals N2 - Two high strength Nb/Ti microalloyed S690QL steels were welded with identical filler material, varying welding parameters to obtain three cooling rates: slow, medium and fast cooling. As cooling rate increased, the predominantly acicular ferrite in Nb weld metal (WM) is substituted by bainite, with a consequence of obvious hardness increase, but in Ti WM, no great variation of acicular ferrite at all cooling rates contributed to little increment of hardness. The transition between bainite and acicular ferrite has been analysed from the point view of inclusions characteristics, chemical composition and cooling rate. Excellent Charpy toughness at 233 K was obtained with acicular ferrite as predominantly microstructure. Even with bainite weld of high hardness, the toughness was nearly enough to fulfill the minimal requirements. WM for Ti steel showed to be markedly less sensitive to the variations of cooling rate than that for Nb steel. KW - High strength steel KW - Weld metal KW - Cooling rate KW - Charpy toughness KW - Acicular ferrite PY - 2015 U6 - https://doi.org/10.1179/1362171815Y.0000000026 SN - 1362-1718 VL - 20 IS - 5 SP - 371 EP - 377 PB - Taylor and Francis CY - London, UK AN - OPUS4-36518 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Lausch, Thomas T1 - Untersuchungen zum Einfluss der Wärmeführung auf die Eigenspannungsausbildung und Gesamtbeanspruchung in Schweißverbindungen aus hochfestem Feinkornbaustahl N2 - In modernen Schweißkonstruktionen des Stahl- und Ingenieurbaus werden zunehmend hochfeste Feinkornbaustähle eingesetzt. Grundsätzlich sind während der schweißtechnischen Verarbeitung hochfester Stahlgüten aufgrund ihres speziellen Gefüges und wegen ihres vergleichweise hohen Streckgrenzenverhältnisses engere Verfahrensgrenzen einzuhalten, als bei Stählen mit niedrigerer Festigkeit. Die Sicherheit von hochfesten Schweißverbindungen erfordert präzise Kenntnisse über die Höhe und Verteilung der schweißbedingten Beanspruchungen, da sie die erreichbare Tragfähigkeit unmittelbar beeinflussen. In den Untersuchungen wurde der Einfluss der Wärmeführung in Form der Zwischenlagentemperatur und Streckenenergie auf die Eigenspannungsausbildung und Gesamtbeanspruchung in hochfesten Schweißverbindungen ermittelt. Zur Berücksichtigung einer äußeren Bauteilsteifigkeit wurden die Proben in Nahtquerrichtung unter einem definierten Einspanngrad in einer speziellen Prüfanlage (CTW-Test) mehrlagig geschweißt. Es zeigte sich beispielsweise, dass insbesondere die Zwischenlagentemperatur einen direkten Einfluss auf die globalen Reaktionsspannungen hat. Ferner bedingt die Erhöhung der Wärmeführung ein deutliches Anheben der Zugeigenspannungen im Bereich des Schweißgutes. T2 - DVS Congress 2013 - Große Schweißtechnische Tagung CY - Essen, Germany DA - 16.09.2013 KW - Eigenspannungen KW - MAG-Schweißen KW - Einspanngrad KW - Hochfeste Feinkornbaustähle KW - Wärmeführung KW - Schweißparameter PY - 2013 SN - 978-3-87155-614-2 VL - 296 SP - 339 EP - 344 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-30687 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lausch, Thomas A1 - Steger, Jörg A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Schmitz-Niederau, M. T1 - Multiaxiale Belastungsanalyse an dickwandigen Bauteilschweißungen aus 13CrMoV9-10 N2 - Große Materialstärken und komplexe Strukturen bewirken eine erhebliche Schrumpfbehinderung der Schweißnaht. Die aus dem Schweißprozess resultierenden multiaxialen Belastungen tragen maßgeblich zur Gesamteigenbeanspruchung einer Schweißkonstruktion bei und lassen sich nur unter realen Fertigungsbedingungen analysieren. Zur wirklichkeitsnahen Simulation der komplexen Steifigkeitsverhältnisse realer Bauteile wurden hierzu in einer speziellen 3D-Prüfanlage UP-Mehrlagenschweißungen am warmfesten Stahl 13CrMoV9-10 durchgeführt. Während der schweißtechnischen Fertigung sowie der Abkühlung auf Raumtemperatur wurden die Proben an der freien Ausdehnung und Schrumpfung gehindert. Der Einfluss der Wärmeführung, d.h. Streckenenergie (E) und Vorwärm-/Zwischenlagentemperatur (T(Pli>), auf die resultierende Bauteilbeanspruchung wurde durch in-situ Messungen der Reaktionskräfte (Fy) und Biegemomente (Mx) während des Schweißens und der anschließenden Wasserstoffarmglühung untersucht. Sowohl die Reaktionskräfte als auch die Biegemomente steigen mit zunehmender Vorwärmtemperatur an und somit erhöht sich die Beanspruchung des Wurzelbereiches. Während die Vorwärm-/Zwischenlagentemperatur einen signifikanten Einfluss auf die resultierenden Reaktionskräfte hat, ist der Einfluss auf die Biegemomente nach Abkühlung auf Raumtemperatur vernachlässigbar. Eine Erhöhung der Streckenenergie wirkt sich nur geringfügig auf die Höhe der Endreaktionskraft aus, beeinflusst aber signifikant das resultierende Biegemoment nach erfolgter Abkühlung auf Raumtemperatur. T2 - DVS Congress 2014 - Große Schweißtechnische Tagung CY - Berlin, Germany DA - 15.09.2014 KW - Schrumpfbehinderung KW - 13CrMoV9-10 KW - Reaktionskräfte KW - Biegemoment KW - Wärmeführung PY - 2014 SN - 978-3-945023-03-7 N1 - Serientitel: DVS-Berichte – Series title: DVS-Berichte VL - 306 SP - 42 EP - 48 AN - OPUS4-31523 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Böllinghaus, Thomas T1 - Hot cracking tests - an overview of present technologies and applications N2 - Hot crack prevention in materials production and processing is an essential prerequisite for welded component safety. The causes of hot cracking can ultimately be attributed to the occurrence of metallurgical effects and to structural loads. More than 140 hot cracking test procedures have hitherto been developed for determining the hot cracking resistance. In principle, they are divided in self-restraint and externally loaded hot cracking tests with diverse process variants. Only some of the hot cracking tests are international standardized. Although various factors are known that encourage or prevent hot cracking, it is often not possible even with defined welding conditions to draw immediate conclusions about the hot cracking resistance of a welded component alone from a metallurgical composition of the base and filler materials. Based on an evaluation of the existing theories relating to hot cracking susceptibility assessment, this study summarizes the major hot cracking test procedures and highlights the application limits of the test procedures by presenting overviews along with explanations. It shows that weld hot cracking tests can generally be used to rank materials, welding consumables, and welding conditions. The evaluation of hot cracking test results and of their transferability among one another and to real components always requires consideration of the close relationships between metallurgy, welding process, and parameters, respectively, and prevailing restraint conditions. KW - Arc welding KW - Quality control KW - Weldability tests KW - Cracking KW - Hot cracking KW - Solidification cracking PY - 2014 U6 - https://doi.org/10.1007/s40194-014-0126-y SN - 0043-2288 SN - 1878-6669 VL - 58 IS - 3 SP - 397 EP - 421 PB - Springer CY - Oxford AN - OPUS4-30611 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schaupp, Thomas A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Welding residual stress distribution of quenched and tempered and thermo-mechanically hot rolled high strength steels N2 - Beside quenched and tempered (QT) high strength steels advanced technologies in steel manufacturing provide steels produced by the thermo-mechanical controlled process (TMCP) with yield strength of 960 MPa. These steels differ in the carbon and micro-alloying element content. With variation of heat control TIG-welded dummy seams on both steel types were performed. Analyses concerning microstructure and residual stress evolution due to welding showed typical stress distributions according to common concepts. Yet, the TMCP-steel shows higher residual stresses than the QT-steel. KW - Mill Scale KW - Quenched KW - Residual Stress KW - Tempered High Strength Steel KW - Thermo-Mechanical Controlled Process KW - Welding PY - 2014 U6 - https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.996.457 SN - 1022-6680 SN - 1662-8985 VL - 996 SP - 457 EP - 462 PB - Trans Tech Publ. CY - Zurich AN - OPUS4-31443 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Cross, Carl Edward A1 - Böllinghaus, Thomas ED - Karl-Heinrich Grote, ED - Erik K. Antonsson, T1 - Modern Joining Technology - Weld Simulation PY - 2009 SN - 978-3-540-49131-6 IS - Part B / 7.4.8 SP - 706 EP - 723 PB - Springer AN - OPUS4-19047 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Lorenz, Stephan A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Michael, Thomas A1 - Gumenyuk, Andrey A1 - Rethmeier, Michael A1 - Posch, G. T1 - Laserstrahl-MSG-Hybridschweißen mit hochlegierten Massiv- und Fülldrahtelektroden T2 - Die Verbindungs Spezialisten 2009 - Große Schweißtechnische Tagung CY - Essen, Deutschland DA - 2009-09-14 KW - Laserstrahl-MSG-Hybridschweißen KW - Hochlegiert KW - 1.4306 KW - AISI 304L KW - Positionsschweißen KW - Metastabiler austenitischer Chrom-Nickel-Stahl KW - Metallurgie PY - 2009 SN - 978-3-87155-584-8 VL - 258 SP - 75 EP - 80 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-20107 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Lausch, Thomas A1 - Kromm, Arne T1 - Effects of heat control on the stress build-up during high-strength steel welding under defined restraint conditions N2 - Realization and safe operation of modern welded structures are progressively requiring for base and filler materials to cope with continually increasing loads, Analyses with a view to crack prevention therefore need to accommodate particularly the structural design (restraint intensity) and the thermomechanical effects in terms of stresses introduced during welding, Against this background, multi-run welding experiments were carried out in an IRC - (Instrumented Restraint Cracking) Test under defined restraint intensity in order to examine the influence of heat control (preheating and interpass temperatures) on the weldinq-specific forces and stresses, The experiments revealed significant rises in the reaction force and stress after welding with increasing preheating and interpass temperature, Furthermore, various concepts for calculating the preheating temperature are discussed, It is demonstrated that the hitherto existing concepts for high-strength finegrained structural steels can lead to divergent results. KW - Cracking KW - Heat KW - High strength steels KW - Restraint KW - Stress KW - Testing PY - 2011 SN - 0043-2288 SN - 1878-6669 VL - 55 IS - 07/08 SP - 58 EP - 65 PB - Springer CY - Oxford AN - OPUS4-24294 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Laquai, René A1 - Schaupp, Thomas A1 - Müller, Bernd R. A1 - Griesche, Axel A1 - Bruno, Giovanni A1 - Kannengießer, Thomas T1 - 3D imaging of hydrogen assisted cracking using analyser-based imaging N2 - To better understand the mechanism of hydrogen assisted cracking (HAC), it is important to investigate the 3D structure of the cracks non-destructively. Since, cracks introduced by HAC are usually very small, conventional x-ray imaging methods often lack the required spatial resolution. However, the detection of those cracks can be enhanced by taking advantage of refraction at interfaces within the sample. To image this refractive deflection we employ analyser based imaging (ABI). In this work we aim at proving the enhanced crack detection of ABI by investigating an alluminum alloy weld. T2 - BESSY User Meeting 2015 CY - Berlin, Germany DA - 09.12.2015 KW - X-ray refraction KW - Synchrotron KW - Analyser-based imaging KW - Hydrogen assisted cracking KW - Welding PY - 2015 AN - OPUS4-38278 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Laquai, René A1 - Schaupp, Thomas A1 - Müller, Bernd R. A1 - Griesche, Axel A1 - Bruno, Giovanni A1 - Kannengießer, Thomas T1 - 3D imaging of hydrogen assisted cracking in metals using refraction enhanced synchrotron CT N2 - Hydrogen in metals can cause a degradation of the mechanical properties with possible subsequent hydrogen assisted cracking (HAC). Though, the mechanism of HAC is not completely understood yet and thus suitable methods for in situ investigations to characterise the crack formation are needed. X-ray computed tomography (CT) is a well-known tool for analysing these properties. However, the effective resolution of the detector system limits the detection of small defects by CT. Analyser based imaging (ABI) takes advantage of x-ray refraction at interfaces between volumes of different density, i.e. of cracks, pores, inclusions, etc., within the sample to detect defects smaller than the resolution of the detector system. In this study, measurements on an aluminium alloy weld showed that ABI allows us to resolve the 3D structure of cracks undetected by absorption based CT. Prospective investigations will analyse HAC in steels. T2 - NDT-CE 2015 - International symposium non-destructive testing in civil engineering CY - Berlin, Germany DA - 2015-09-15 KW - Wasserstoffversprödung KW - Wasserstoffunterstützte Rissbildung KW - Röntgenrefraktion KW - CT KW - Hydrogen embrittlement (HE) KW - Hydrogen assisted cracking (HAC) KW - Aluminium alloy KW - X-ray refraction KW - Analyser based imaging KW - Computed tomography (CT) KW - Synchrotron radiation PY - 2015 SN - 1435-4934 SP - 1217 EP - 1224 AN - OPUS4-34287 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Laquai, René A1 - Schaupp, Thomas A1 - Müller, Bernd R. A1 - Griesche, Axel A1 - Kupsch, Andreas A1 - Lange, Axel A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Bruno, Giovanni T1 - 3D Crack analysis in hydrogen charged lean duplex stainless steel with synchrotron refraction CT N2 - Hydrogen in metals can cause a degradation of the mechanical properties, the so-called hydrogen embrittlement. In combination with internal stresses, hydrogen assisted cracking (HAC) can occur. This phenomenon is not completely understood yet. To better characterise the cracking behaviour, it is important to gain information about the evolution of the 3D crack network. For this purpose samples of lean duplex stainless steel were loaded with hydrogen by means of electrochemical charging and investigated by means of synchrotron refraction CT and SEM fractography after uniaxial tensile loading. Synchrotron refraction CT is an analyser-based imaging (ABI) technique. It uses a Si (111) single crystal as analyser, which is placed into the beam path between sample and detector. According to Bragg’s law only incident x-rays within a narrow range around the Bragg-angle are diffracted from the analyser into the detector. Hence, the analyser acts as an angular filter for the transmitted beam. This filtering allows to turn the refraction and scattering of x-rays into image contrast. Refraction occurs at all interfaces, where the density of the material changes and is more sensitive to density changes than the attenuation. Therefore, it is possible to detect smaller cracks than with classical x-ray imaging techniques, like CT, with comparable spacial resolution. It also visualises the 3D structure of the cracks and gains quantitative information about their morphology and distribution. Since cracks introduced by HAC are usually very small and have a small opening displacement, synchrotron refraction CT is expected to be well suited for imaging this cracking mechanism and can be a valuable tool to characterise the formation and the evolution of a 3D crack network. T2 - WCNDT 2016 CY - München, Germany DA - 13.06.2016 KW - X-ray refraction KW - Computed tomography KW - Hydrogen assisted cracking KW - Duplex stainless steel PY - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-366481 SN - 978-3-940283-78-8 VL - BB 158 SP - Tu.4.B.3, 1 EP - 9 AN - OPUS4-36648 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schaupp, Thomas A1 - Rhode, Michael A1 - Kannengießer, Thomas ED - Lippold, J. ED - Boellinghaus, Thomas ED - Richardson, I. T1 - Influence of welding parameters on diffusible hydrogen content in high-strength steel welds using modified spray arc process N2 - In order to satisfy the growing requirements towards lightweight design and resource efficiency in modern steel constructions, e.g., mobile cranes and bridges, high-strength steels with typical yield strength ≥ 690 MPa are coming into use to an increasing extent. However, these steels require special treatment in welding. The susceptibility for degradation of the mechanical properties in the presence of hydrogen increases significantly with increasing yield strength. In case of missing knowledge about how and the amount of hydrogen that is uptaken during welding, hydrogen-assisted cracking (HAC) can be a negative consequence. Moreover, modern weld technology like the modified spray arc process enables welding of narrower weld seams. In this context, a reduced number of weld beads, volume, and total heat input are technical and economical benefits. This work presents the influence of welding parameters on the diffusible hydrogen content in both (1) single-pass and (2) multi-layer welds. Different hydrogen concentrations were detected by varied contact tube distance, wire feed speed, arc length, and varied arc type (transitional arc and modified spray arc). The results show that all welding parameters have significant influence on the diffusible hydrogen concentration in the single-pass welds. By increasing the number of weld beads in case of multi-layer welding, the hydrogen concentration has been reduced. Whereby, differences in hydrogen concentrations between both arc types are present. KW - Hydrogen KW - MAG welding KW - High-strength steels KW - Process parameters PY - 2018 U6 - https://doi.org/10.1007/s40194-017-0535-9 SN - 0043-2288 SN - 1878-6669 VL - 62 IS - 1 SP - 9 EP - 18 PB - Springer CY - Berlin Heidelberg AN - OPUS4-43864 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schaupp, Thomas A1 - Rhode, Michael A1 - Yahyaoui, Hamza A1 - Kannengießer, Thomas ED - Duprez, Lode T1 - Hydrogen distribution in multi-layer welds of steel S960QL N2 - High-strength low-alloyed (HSLA) steels with yield strength ≥ 690 MPa have increasing importance in steel construction and civil engineering. However, weld processing of those steels is a major challenge. The susceptibility for degradation of mechanical properties of weld joints significantly increases in presence of hydrogen and can result in hydrogen assisted cracking (HAC). Generally, risk for HAC increases with increasing yield strength of HSLA steels. To minimize the incidence of HAC, it is essential to gain knowledge about both the (1) absorbed hydrogen amount and its distribution in the weld seam and (2) options to lower the amount of introduced hydrogen. Existing standards recommend heat treatment procedures (interpass temperature or post weld heat treatment) to reduce the diffusible hydrogen concentration in weldments. In this context, different weld seam geometries should be considered. For HSLA steel fabrication weld processing with seam opening angles of 45° to 60° is typical. Modern weld technologies allow welding with seam opening angles of 30° - reduced welding time and costs. In the present study, the hydrogen distribution in multi-layer welds of a 960 MPa HSLA steel was analysed. Influence of different seam opening angles as well as heat input, interpass temperature and post weld heat treatments were investigated. The welded samples were quenched in ice water immediately after welding and subsequently stored in liquid nitrogen. After defined warming up, small specimens were machined from the weld seam by water jet cutting. The diffusible hydrogen concentration was measured by carrier gas hot extraction with coupled mass spectrometer. The results showed, that low heat input and post weld heat treatment procedures can lower hydrogen concentrations in welds. Furthermore, a gradient of the hydrogen concentration was identified with increasing weld pool depth. By varying the seam opening angles different hydrogen concentrations were measured. T2 - Third International Conference on Metals & Hydrogen CY - Ghent, Belgium DA - 29.05.2018 KW - Hydrogen concentration KW - Welding KW - High-strength steel KW - Heat treatment KW - carrier gas hot extraction PY - 2018 SN - 978-9-08179-422-0 SP - P44 AN - OPUS4-45358 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schaupp, Thomas A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Heißriss-Forschung an der BAM - Ein kleiner Überblick N2 - Die Vermeidung von Heißrissen beim Schweißen ist für die Sicherheit geschweißter Komponenten unerlässlich. Die Entstehung von Heißrissen wird durch die komplexe Interaktion von Schweißprozess, Metallurgie und der konstruktiven Umgebung beschrieben. Bislang wurden mehr als 140 Heißrisstests entwickelt, um die Neigung gegenüber einer Rissbildung festzulegen. Grundsätzlich werden diese in selbstbeanspruchende und fremdbeanspruchte Heißrisstests eingeteilt. Der Vortrag gibt einen Überblick über Forschungsthemen der BAM, welche sich in den letzten Jahren hauptsächlich mit den metallurgischen als auch mit den konstruktiven Einflüssen auf die Rissbildung beschäftigt haben. Von austenitischen und ferritischen Werkstoffen, über neuentwickelte LTT-Legierungen bis hin zur in-situ Radiographie zur Überwachung des Risswachstums während des Schweißens wird ein breites Forschungsspektrum aufgezeigt. Zum Abschluss ist ein Ausblick für zukünftige Forschungsfelder gegeben. Diese Arbeiten konzentrieren sich auf die zwei- und dreidimensionale bildliche Charakterisierung von (Mikro-)Heißrissen in innovativen Werkstoffen zur Erweiterung bestehender Modellvorstellungen zum Rissphänomen. T2 - Forschungsseminar CY - Technische Universität Clausthal, Clausthal, Germany DA - 31.01.2018 KW - Heißriss KW - Austenit KW - Ferrit KW - LTT-Legierung KW - Prüfverfahren PY - 2018 AN - OPUS4-44019 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schaupp, Thomas A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Burger, S. A1 - Zinke, M. A1 - Jüttner, S. T1 - Einfluss der Wärmeführung auf die Wasserstoffkonzentration in geschweißten höherfesten Feinkornbaustählen beim Einsatz modifizierter Sprühlichtbogenprozesse N2 - Um den wachsenden Anforderungen an den stofflichen und konstruktiven Leichtbau sowie den Forderungen nach Ressourceneffizienz Rechnung zu tragen, werden in vielen Industriebranchen zunehmend höherfeste Feinkornbaustähle mit Streckgrenzen über 690 MPa eingesetzt. Allerdings werden mit zunehmender Festigkeit deutlich höhere Anforderungen an deren schweißtechnische Verarbeitung gestellt, da die Sensibilität gegenüber einer Herabsetzung der mechanischen Eigenschaften durch den beim Schweißen aufgenommenen diffusiblen Wasserstoff mit steigender Festigkeit zunehmen kann. In den vergleichenden Untersuchungen von konventionellem Übergangslichtbogen und modifiziertem Sprühlichtbogen bei reduziertem Nahtöffnungswinkel konnte gezeigt werden, dass die Schweißprozessparameter die in das Schweißgut eingebrachte Wasserstoffkonzentration beeinflussen. Grundsätzlich ist den erarbeiteten Ergebnissen zu entnehmen, dass im Schweißgut von Stumpfstoßverbindungen mit reduziertem Nahtöffnungswinkel erhöhte mittlere Wasserstoffkonzentrationen vorliegen. Diese können mit geeigneten Wärmeführungen signifikant reduziert werden. Dabei erwies sich eine Nachwärmprozedur aus der Schweißwärme heraus als zielführend. KW - Hochfester Stahl KW - Schutzgasschweißen KW - Wärmeführung KW - Wasserstoff KW - Rissbildung PY - 2018 VL - 70 IS - 5 SP - 290 EP - 297 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-45109 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schaupp, Thomas A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Schröder, Nina A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Einfluss von Konstruktion und Wasserstoff auf die Kaltrissbildung hochfester Feinkornbaustähle N2 - Der konstruktive Leichtbau erfordert den zunehmenden Einsatz hochfester Feinkornbaustähle mit Streckgrenzen ≥ 690 MPa. Neben den durch die Wandstärkenreduzierung erreichbaren Einsparungen an Ressourcen und Fertigungszeit lässt sich eine weitere Minimierung der Schweißzeit und -kosten mittels abgesenkter Schweißnahtvolumina erreichen. Hierzu wurden moderne Lichtbogenprozesse, wie bspw. der modifizierte Sprühlichtbogen (Mod.SLB), mit erhöhter Abschmelzleistung entwickelt, mit denen auch enge Nahtspalte bzw. Nahtöffnungswinkel geschweißt werden können. Hochfeste Verbindungen unterliegen zunehmend erhöhten Anforderungen in Bezug auf die schweißtechnische Verarbeitung und der resultierenden Bauteilperformance und sicherheit. Dies gilt insbesondere beim Bauteilschweißen mittels solcher Hochleistungsverfahren in Verbindung mit engen Nahtspalten. In der vorliegenden Arbeit soll dieser Herausforderung durch Klärung der Einflüsse auf die Kaltrissbildung bei einem hochfesten Feinkornbau-stahl S960QL Rechnung getragen werden. Für die Kaltrissprüfung werden entsprechende adaptierte Proben analog dem selbstbeanspruchenden TEKKEN-Test verwendet und hinsichtlich Rissbildung, Gefüge, Gehalt an diffusiblem Wasserstoff und Eigenspannungen analysiert. Die Variation der Nahtöffnungswinkel der Prüfnähte erfolgt zwischen 30° und 60°. Zur Vermeidung wasserstoffunterstützter Kaltrissbildung wird die Wirksamkeit einer Nachwärmprozedur aus der Schweißwärme heraus untersucht. Als Ergebnis zeigen die Schweißgüter, die an reduziertem Nahtöffnungswinkel erzeugt wurden, im Mittel etwas höhere Wasserstoffkonzentrationen. Zudem ist an diesen Schweißgütern eine vermehrte Mikro- als auch Makrorissbildung festzustellen. An allen Proben, die nicht nachgewärmt wurden, treten Kerbrisse aufgrund von Kaltrissbildung auf, deren Vermeidung sich durch ein Nachwärmen unmittelbar nach dem Schweißen als besonders effektiv darstellte. T2 - DVS Congress 2020 - Große Schweißtechnische Tagung CY - Online meeting DA - 14.09.2020 KW - Hochfester Feinkornbaustahl KW - MAG-Schweißen KW - Kaltriss KW - Wasserstoff KW - TEKKEN PY - 2020 SN - 978-3-96144-098-6 VL - 365 SP - 564 EP - 570 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-51259 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schaupp, Thomas A1 - Ernst, W. A1 - Spindler, H. A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Hydrogen-assisted cracking of GMA welded 960 MPa grade high-strength steels N2 - High-strength steels with yield strength of 960 MPa are susceptible to hydrogen-assisted cracking (HAC) during welding processing. In the present paper, the implant test is used to study HAC in a quenched and tempered steel S960QL and a high-strength steel produced by thermo-mechanical controlled process S960MC. Welding is performed using the gas metal arc welding process. Furthermore, diffusible hydrogen concentration (HD) in arc weld metal is determined. Based on the implant test results, lower critical stress (LCS) for complete fracture, critical implant stress for crack initiation, and embrittlement index (EI) are determined. At HD of 1.66 ml/100 g, LCS is 605 MPa and 817 MPa for S960QL and S960MC, respectively. EI is 0.30 and 0.46 for S960QL and S960MC, respectively. Fracture surfaces of S960QL show higher degradation with reduced deformation. Both, higher EI of S960MC and fractography show better resistance to HAC in the HAZ of S960MC compared to S960QL. KW - High-strength steel KW - Welding KW - Diffusible hydrogen KW - Hydrogen-assisted cracking KW - Heat-affected zone KW - Implant test PY - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-510307 SN - 0360-3199 VL - 45 IS - 38 SP - 20080 EP - 20093 PB - Elsevier Ltd CY - Amsterdam, NL AN - OPUS4-51030 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Rhode, Michael A1 - Steger, Jörg A1 - Böllinghaus, Thomas A1 - Kannengießer, Thomas ED - Lippold, J. ED - Böllinghaus, Thomas ED - Richardson, I. M. T1 - Hydrogen degradation effects on mechanical properties in T24 weld microstructures N2 - Spectacular failure cases of fossil power stations in the recent years exhibited severe cracking in T24 welds. The results show that hydrogen-assisted cracking up to 200 °C cannot be excluded. Hence, it is important to gain a basic understanding on how hydrogen might affect the basic material properties in the respective weld microstructures. The present study focuses on hydrogen degradation of the respective weld microstructures, i.e., the weld metal and the coarse grained heat affected zone, where actually cracking appeared in practice. Tensile tests were carried out for coarse grain heataffected zone (CGHAZ) and the weld metal in uncharged and electrochemically hydrogen-charged condition. It turned out that both microstructures show distinct tendency for gradual degradation of mechanical properties in the presence of increasing hydrogen concentration. Already for a hydrogen concentration about and above 2 ml/100 g Fe, a significant ductility reduction has been observed. SEM investigations revealed that the fracture topography changes from ductile topography in uncharged condition to intergranular topography for the CGHAZ and to ductile-brittle mix for the weld metal (WM) in hydrogen charged condition. Ti-rich inclusions were identified as central regions of quasi-cleavage fracture areas in the WM. An approximation procedure is applied to quantify the degradation intensity. KW - Low alloy steels KW - Hydrogen embrittlement KW - Heat affected zone KW - Microstructure KW - Creep resisting materials PY - 2016 UR - http://link.springer.com/article/10.1007/s40194-015-0285-5 U6 - https://doi.org/10.1007/s40194-015-0285-5 SN - 0043-2288 VL - 60 IS - 2 SP - 201 EP - 216 PB - Springer-Verlag GmbH CY - Heidelberg AN - OPUS4-35390 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Thomas, Maximilian A1 - Vollert, F. A1 - Weidemann, Jens A1 - Gibmeier, J. A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Surface- and volume-based investigation on influences of different Varestraint testing parameters and chemical compositions on solidification cracking in LTT filler metals N2 - The subject of this study is how, and to what extent, Varestraint/Transvarestraint test results are influenced by both testing parameters and characteristics of evaluation methods. Several different high-alloyed martensitic LTT (low Transformation temperature) filler materials, CrNi and CrMn type, were selected for examination due to their rather distinctive solidification cracking behaviour, which aroused interest after previous studies. First, the effects of different process parameter sets on the solidification cracking response were measured using standard approaches. Subsequently, microfocus X-ray computer tomography (μCT) scans were performed on the specimens. The results consistently show sub-surface cracking to significant yet varying extents. Different primary solidification types were found using wavelength dispersive X-ray (WDX) analysis conducted on filler metals with varying Cr/Ni equivalent ratios. This aspect is regarded as the main difference between the CrNiand CrMn-type materials in matters of cracking characteristics. Results show that when it comes to testing of modern highperformance alloys, one set of standard Varestraint testing parameters might not be equally suitable for all materials. Also, to properly accommodate different solidification types, sub-surface cracking has to be taken into account. KW - Solidification cracking KW - Varestraint testing KW - MVT KW - LTT filler metal KW - Microfocus X-ray computer tomography (μCT) PY - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-506039 VL - 64 SP - 913 EP - 923 PB - Springer Nature CY - Heidelberg, New York AN - OPUS4-50603 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kromm, Arne A1 - Lausch, Thomas A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Rhode, Michael A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Influence of welding stresses on relief cracking during heat treatment of a creep-resistant 13CrMoV steel: Part I - Effect of heat control on welding stresses and stress relief cracking N2 - The avoidance of failures during the fabrication or operation of petrochemical reactors made of creep-resistant, low-alloy steels as 13CrMoV9-10 requires still research despite over 60 years of international investigations in the field of stress relief cracking. The quality of modern base materials and filler metals leads to the fact that previously known crack causes, such as impurities of S or P, recede into the background. Rather, the causes are increasingly to be found in the fabrication process. Investigations on the influence of heat control on the stresses in welded components and thus on the stress relief cracking sensitivity under realistic manufacturing conditions are not yet available. This work is subdivided in two parts. Part 1 of this study focused on the effect of heat control during submerged arc welding on the stresses. For this purpose, a testing facility was applied, which allows to observe the forces and moments accumulating during welding or heat treatment in a component-like specimen under shrinkage restraint. The stress acting in the specimen increases with higher preheat/interpass temperatures and higher heat input. During the heat treatment, the stresses are relieved. Nevertheless, cracks are formed already during heating. The total crack length correlates with the heat input. KW - Welding KW - Creep-resistant steel KW - Post weld heat treatment KW - Stress relief cracking PY - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-506271 SN - 1878-6669 VL - 64 IS - 5 SP - 807 EP - 817 PB - Springer CY - Berlin AN - OPUS4-50627 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kromm, Arne A1 - Lausch, Thomas A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Rhode, Michael A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Influence of welding stresses on relief cracking during heat treatment of a creep-resistant 13CrMoV steel: Part II - Mechanisms of stress relief cracking during post weld heat treatment N2 - Welding of 13CrMoV9-10 vanadium steel requires care due to an increased susceptibility to stress relief cracking during post weld heat treatment. Previous research into the crack formation in creep-resistant steels has focused on thermal and metallurgical factors; however, little knowledge has been gathered regarding the crack formation during post weld heat treatment considering real-life restraint conditions. This work is subdivided in two parts. Part I showed that an increasing heat input during submerged arc welding under restraint led to an increasing stress level in the joint prior to the post weld heat treatment. The magnitude of stress relief cracking observed in the heat-affected zone after the post weld heat treatment is affected by the heat input. In Part II of this work, the cracks and the associated microstructure which occurred under restraint were studied. The application of a Special acoustic emission analysis indicated that the cracks formed in a temperature range between 300 and 500 °C during the post weld heat treatment. The toughness in the heat-affected zone of the restrained welds was affected by the welding heat input. Microstructural analyses of all specimens revealed accelerated aging due to precipitation of carbides during post weld heat treatment under restraint. KW - Welding KW - Creep-resistant steel KW - Post weld heat treatment KW - Stress relief cracking PY - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-506283 SN - 1878-6669 VL - 64 SP - 819 EP - 829 PB - Springer CY - Berlin AN - OPUS4-50628 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schaupp, Thomas A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Legierungskonzept höherfester Schweißverbindungen und deren Kaltrissverhalten N2 - Höherfeste Feinkornbaustähle mit Streckgrenzen ≥ 690 MPa neigen bei der schweißtechnischen Fertigung zur Bildung von wasserstoffunterstützten Kaltrissen. Diese Mikrorisse entstehen aus der kritischen Interaktion von lokalem risskritischem Gefüge, lokal erhöhter Wasserstoffkonzentration und lokal erhöhter Beanspruchung bzw. Dehnung. Aktuell gültigen Regelwerken zur schweißtechnischen Verarbeitung höherfester Feinkornbaustähle sind Anweisungen zu entnehmen, um das Risiko einer Kaltrissbildung zu minimieren. Die Weiterentwicklung der Werkstoffe (Legierungskonzepte) und neuer Lichtbogenprozesse zur Verringerung der Nahtöffnungswinkel bei gleichzeitiger Erhöhung der Abschmelzleistung (modifizierter Sprühlichtbogen) brachten jedoch auch neue Fragen hinsichtlich der Wasserstoffmenge in der Schweißverbindung nach dem Schweißen und der Kaltrissempfindlichkeit mit sich. Mikrolegierungselemente (V, Nb und Ti) bedingen bspw. eine verlangsamte Wasserstoffdiffusion. Schweißverbindungen unter reduziertem Nahtöffnungswinkel beinhalten höhere Wasserstoffkonzentrationen. Dieser Beitrag zeigt den Einfluss von Einbrandprofil (höhere Abschmelzleistung) auf die Kaltrissempfindlichkeit an einem höherfesten Feinkornbaustahl mit artähnlichem mikrolegierten Schweißzusatzwerkstoff anhand des fremdbeanspruchten Implant-Tests. T2 - DVS Congress 2019 - Große Schweißtechnische Tagung CY - Rostock, Germany DA - 16.09.2019 KW - Höherfester Feinkornbaustahl KW - Kaltrisse KW - Wasserstoff KW - Implant-Test PY - 2019 SN - 978-3-96144-066-5 VL - 355 SP - 327 EP - 332 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-49007 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schaupp, Thomas A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Vermeidung von Kaltrissen beim Mehrlagenschweißen mit modifizierten Sprühlichtbogenprozessen - Welchen Einfluss haben Nahtgeometrie und Wärmeführung? N2 - Das Schweißen hochfester Feinkornbaustähle mit modifizierten Sprühlichtbögen bietet die Möglichkeit, kleinere Nahtöffnungswinkel zu schweißen. Allerdings findet der modifizierte Sprühlichtbogen in den Regelwerken zur schweißtechnischen Verarbeitung hochfester Feinkornbaustähle unter Vermeidung von Kaltrissbildung bisher keine Berücksichtigung. Dieser Beitrag betrachtet die Wechselwirkungen der Haupteinflussgrößen auf die Kaltrissbildung beim Schweißen mit kleineren Nahtöffnungswinkeln am Beispiel des hochfesten Stahls S960QL. KW - Hochfeste Feinkornbaustähle KW - Kaltrisse KW - Wärmeführung KW - Nahtgeometrie KW - Wasserstoff KW - Eigenspannungen PY - 2019 SN - 0554-9965 VL - 71 IS - 7 SP - 342 EP - 347 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-48491 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schaupp, Thomas A1 - Rhode, Michael A1 - Yahyaoui, Hamza A1 - Kannengießer, Thomas ED - Lippold, J. ED - Boellinghaus, Thomas ED - Norrish, J. ED - Scotti, A. T1 - Hydrogen-assisted cracking in GMA welding of high-strength structural steels using the modified spray arc process N2 - High-strength structural steels are used in machine, steel, and crane construction with yield strength up to 960 MPa. However, welding of these steels requires profound knowledge of three factors in terms of avoidance of hydrogen-assisted cracking (HAC): the interaction of microstructure, local stress/strain, and local hydrogen concentration. In addition to the three main factors, the used arc process is also important for the performance of the welded joint. In the past, the conventional transitional arc process (Conv. A) was mainly used for welding of high-strength steel grades. In the past decade, the so-called modified spray arc process (Mod. SA) has been increasingly used for welding production. This modified process enables reduced seam opening angles with increased deposition rates compared with the Conv. A. Economic benefits of using this arc type are a reduction of necessary weld beads and required filler material. In the present study, the susceptibility to HAC in the heat-affected zone (HAZ) of the high-strength structural steel S960QL was investigated with the externally loaded implant test. For that purpose, both Conv. A and Mod. SA were used with same heat input at different deposition rates. Both conducted test series showed same embrittlement index “EI” of 0.21 at diffusible hydrogen concentrations of 1.3 to 1.6 ml/100 g of arc weld metal. The fracture occurred in the HAZ or in the weld metal (WM). However, the test series withMod. SA showed a significant extension of the time to failure of several hours compared with tests carried out with Conv. A. KW - High-strength steel KW - GMA welding KW - Diffusible hydrogen KW - Implant test KW - Fractography PY - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-515330 SN - 1878-6669 SN - 0043-2288 VL - 64 IS - 12 SP - 1997 EP - 2009 PB - Springer CY - Berlin Heidelberg AN - OPUS4-51533 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schaupp, Thomas A1 - Yahyaoui, Hamza A1 - Schröder, Nina A1 - Kannengießer, Thomas ED - Christ, H.-J. T1 - Kaltrissprüfung hochfester Feinkornbaustähle beim Schweißen mit modifiziertem Sprühlichtbogen N2 - Der konstruktive Leichtbau erfordert den zunehmenden Einsatz hochfester Feinkornbaustähle mit Streckgrenzen bis zu 1300 MPa. Um darüber hinaus Schweißzeit, Schweißnahtvolumina und Schweißkosten zu minimieren, kam es zur Entwicklung moderner Lichtbogenprozesse mit erhöhter Abschmelzleistung, wie bspw. dem modifizierten Sprühlichtbogen (mod. SLB). Dieser Beitrag zeigt Kaltrissuntersuchungen beim Einsatz des mod. SLB unter reduziertem Nahtöffnungswinkel eines Hochfesten S960QL. Mit Hilfe des fremdbeanspruchten Implant-Tests konnte dargelegt werden, dass durch die erhöhte Abschmelzleistung ein tieferes Einbrandprofil entsteht und es dadurch zu einer zeitverzögerten Rissbildung kommt. Ergebnisse des selbstbeanspruchenden TEKKEN-Tests zeigen eine deutliche Rissbildung im Schweißgut unter reduziertem Nahtöffnungswinkel. Durch eine Nachwärmung unmittelbar nach dem Schweißen kann diese Rissbildung minimiert werden. T2 - Tagung Werkstoffprüfung CY - Neu-Ulm, Germany DA - 03.12.2019 KW - Hochfester Feinkornbaustahl KW - Kaltrissprüfung KW - TEKKEN-Test KW - Implant-Test KW - Eigenspannungen PY - 2019 SN - 978-3-88355-418-1 SP - 231 EP - 236 PB - INVENTUM GmbH CY - Sankt Augustin AN - OPUS4-49923 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Kromm, Arne A1 - Lausch, Thomas A1 - Schroepfer, Dirk A1 - Hannemann, Andreas T1 - In-situ Observation of Stress Evolution and Cracking during High Strength Steel Welding N2 - Residual stresses are crucial when assessing the performance of welded components. The present work deals with the possibilities of transferring the real-life boundary conditions of welding, which influence the residual stress, into the laboratory. The possibilities of a test system with a load capacity of 2 MN specifically developed for online monitoring of stress formation and cracking are shown. Due to the structural design, global process, geometry and material-dependent stresses are induced, which can be quantified in-situ during welding and post weld heat treatment. Examples are presented how the conditions to be found during production are simulated in the laboratory. It is shown how welding residual stresses in high-strength steels are affected by the heat control. Elevated working temperatures significantly increase the tensile residual stresses in the heat affected zone (HAZ). The effect of mechanical stresses resulting from welding on stress relief cracking is demonstrated by the example of a creep resistant steel. Reheat cracks were monitored online during post weld heat treatment. T2 - Visual-JW 2019 & WSE 2019 The 5th International Symposium on Visualization in Joining & Welding Science through Advanced Measurements and Simulation & The 8th International Conference of Welding Science and Engineering CY - Osaka, Japan DA - 21.11.2019 KW - Residual stress KW - Restraint KW - Welding KW - Large-scale test KW - Reheat cracking PY - 2019 SP - 83 EP - 84 PB - SEIEI Printing Co., Ltd CY - Osaka, Japan AN - OPUS4-49773 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kromm, Arne A1 - Dixneit, Jonny A1 - Lausch, Thomas A1 - Hannemann, Andreas A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Von der Anwendung ins Prüflabor: Maßstabsgetreues Bewerten von Spannungen in geschweißten Bauteilen N2 - Eigenspannungen sind von zentraler Bedeutung für die Performance geschweißter Bauteile. Die Bewertung schweißbedingter Beanspruchungen im Labormaßstab ist oft nicht zielführend. Reale Bauteilschweißungen weisen geometrisch und konstruktiv bedingt meist divergente Wärmeableitungs- und Einspannbedingungen auf. Dadurch lassen sich häufig nur eingeschränkt Aussagen über Eigenspannungshöhen, -verteilungen und die wesentlichen Einflussfaktoren treffen. Dies führt oftmals zur eher konservativen Konstruktionsauslegung und damit zu einer geringerenRessourcen- und Energieeffizienz. Dieser Beitrag widmet sich den Bestrebungen, reale Randbedingungen beim Bauteilschweißen in das Labor zu übertragen. Es werden die Möglichkeiten eines speziell für diesen Zweck an der BAM entwickelten Prüfsystems mit einer maximalen Tragkraft von 2 MN aufgezeigt. Durch die konstruktive Gestaltung der Anlage lassen sich in Schweißversuchen schweißbedingte Beanspruchungen nachbilden und die komplexen Einflüsse und Wechselwirkungen durch Schweißprozess, Bauteilgeometrie und -konstruktion sowie durch die eingesetzten Grund- und Zusatzwerkstoffe quantifizieren. Darüber hinaus können mittels Röntgenbeugung die resultierenden lokalen Eigenspannungen präzise und mit hoher Ortsauflösung bestimmt werden. Anhand von Beispielen wird die Nachbildung realer Produktionsbedingungen im Labor erörtert und gezeigt, wie die Spannungen beim Schweißen hochfester Baustähle von konstruktiven, werkstoff- und prozessseitigen Randbedingungen abhängen. So wurde geklärt, wie erhöhte Arbeitstemperaturen zum signifikanten Anstieg der Beanspruchungen führen. T2 - DVS Congress 2019 Große Schweißtechnische Tagung CY - Rostock, Germany DA - 16.09.2019 KW - Schweißen KW - Eigenspannungen KW - Bauteilprüfung PY - 2019 SN - 978-3-96144-066-5 VL - 355 SP - 280 EP - 286 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-50279 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kromm, Arne A1 - Lausch, Thomas A1 - Rhode, Michael A1 - Wimpory, R. C. A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Influence of welding stresses on relief cracking during heat treatment of a creep-resistant 13CrMoV steel: Part III - Assessment of residual stresses from small-scale to real component welds N2 - For higher operational temperatures and pressures required in petrochemical plants, the modified 13CrMoV9-10 steel was developed providing high resistance against creep and compressed hydrogen. Extreme care during the welding procedure is necessary for this steel, attributed to low toughness, high strength in as-welded state, and increased susceptibility to stress relief cracking (SRC) during post-weld heat treatment (PWHT). Previous research of SRC in creep-resistant steels discussed mainly thermal and metallurgical factors. Few previous findings addressed the influences of welding procedure on crack formation during PWHT considering real-life manufacturing conditions. These investigations focus on effects of welding heat control on stresses during welding and subsequent PWHT operations close to realistic restraint and heat dissipation conditions using a special 3D testing facility, which was presented in parts I and II of this contribution. Part III addresses investigations on residual stress evolution affecting crack formation and discusses the transferability of results from large-scale testing to laboratory-scale. Experiments with test set-ups at different scales under diverse rigidity conditions and an assessment of the residual stresses of the weld-specimens using X-ray (surface near) and neutron diffraction analysis (bulk) were performed. This study aims to provide a way of investigating the SRC behaviour considering component-specific residual stresses via small-scale testing concepts instead of expensive weld mock-ups. KW - Welding KW - Creep-resistant steel KW - Residual stresses KW - Post-weld heat treatment KW - Stress relief cracking PY - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-524403 SN - 1878-6669 VL - 65 SP - 1671 EP - 1685 PB - Springer CY - Berlin AN - OPUS4-52440 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schaupp, Thomas A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Welding residual stresses in 960 MPa grade QT and TMCP high-strength steels N2 - High-strength steels with yield strengths ≥ 690 MPa are becoming increasingly significant for modern steel constructions. Both quenched and tempered (QT) high-strength steels and steels produced by the thermo-mechanically controlled process (TMCP) are currently available. TMCP-steels are usually provided with a typical mill scale. Apart from the manufacturing process these steels differ also in their chemical composition. The influence of these differences are investigated here with focus on the residual stresses formed during TIG welding. Bead on plate welds have shown characteristic residual stress distributions depending on the type of steel as well as on the heat input and preheat temperature. The following work demonstrates that the fluid flow, induced by the elements present in the mill scale, leads to a deeper penetration of the material. This can also lead to increased residual stresses in the surface of the weld and the HAZ. Furthermore, higher heat input and preheat temperature can induce higher tensile residual stresses − which are evident in the present study. KW - Residual stresses KW - High-strength steel KW - Welding KW - Mill scale KW - Phase transformation PY - 2017 U6 - https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2017.05.006 SN - 1526-6125 VL - 27 SP - 226 EP - 232 PB - ELSEVIER AN - OPUS4-40312 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Böllinghaus, Thomas A1 - Holler, K. A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Schobbert, H. T1 - Nd: YAG laser plasma powder hybrid welding of austenitic stainless steels N2 - As an approach towards more rough industrial laser welding applications, the Nd:YAG laser welding process has been coupled to the plasma powder welding process for the first time. Process stabilities have been achieved by such hybrid welding which are even better than those known from previous coupling of the laser process with gas metal arc welding (GMAW), for instance. The present contribution focuses on the technology and potentials of the novel laser hybrid welding technique and addresses the realisation and the perspectives for practical applications. The experimental results demonstrate that the new process coupling enables welding of austenitic stainless steels in the thickness range between 3 mm and 8 mm at various weld geometries and joint configurations and at welding speeds exceeding 2 m/min. In addition it has been proven that the laser plasma powder arc welding (LPPAW) technique can also be applied to out-of-position conditions. Continuous advancement of the welding equipment ensures a high gap bridging ability and levelling of misalignment due to higher powder feeding rates. The recent development of a new plasma powder torch even provides a higher efficiency of powder feeding and guarantees smoth weld surfaces. Up to the present, the investigations demonstrated that the novel laser plasma powder hybrid welding technique offers all perspectives for application in pipe fabrication, ship building and offshore as well as transportation industry. T2 - Seminar in Mechanical and Metallurgical Approaches to New Joining Process CY - Awaji Island, Japan DA - 20.07.2004 KW - Nd:YAG KW - Laser plasma KW - Powder KW - Hybrid KW - Welding KW - Austenitic stainless steels PY - 2004 SP - 140 EP - 145 CY - Japan AN - OPUS4-39261 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kromm, Arne A1 - Lausch, Thomas A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Dixneit, Jonny A1 - Hannemann, Andreas A1 - Kannengießer, Thomas ED - Neu, Richard W. ED - Totten, George E. T1 - From the field to the lab: Real scale assessment of stresses in welded components N2 - Residual stresses are crucial when assessing the performance of welded components. The present work deals with the possibilities of transferring the real-life boundary conditions of welding, which influence the residual stress, into the laboratory. The possibilities of a test system specifically developed for this purpose with a maximum capacity of 2 MN are shown. Due to the structural design, global process, geometry and material-dependent stresses are induced, which can be simulated and quantified within the system. Additionally, X-ray diffraction can be applied to determine the resulting local residual stress distribution precisely with high spatial resolution. Two examples are presented how the conditions to be found during production are simulated in the laboratory. It is shown how welding residual stresses in high-strength steels are affected by the heat control. It was possible to clarify why elevated working temperatures significantly increase the bending stresses in the welded joint and therefore the tensile residual stresses in the heat affected zone (HAZ). The effect of a heat treatment applied under mechanical stress resulting from welding is demonstrated by the example of a creep resistant steel. Reheat cracking is significantly increased in this case compared to small scale laboratory based tests. KW - Residual stress KW - Welding KW - Large-scale test KW - Creep resistant steel KW - High strength steel PY - 2018 U6 - https://doi.org/10.1520/MPC20170111 SN - 2379-1365 VL - 7 IS - 4 SP - 574 EP - 593 PB - ASTM International CY - West Conchohocken AN - OPUS4-46662 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Schaupp, Thomas A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Burger, S. A1 - Zinke, M. A1 - Jüttner, S. T1 - Ermittlung geeigneter Wärmeführungen zur Vermeidung wasserstoffunterstützter Kaltrisse beim Schweißen höherfester Feinkornbaustähle mit modifiziertem Sprühlichtbogen N2 - Um den wachsenden Anforderungen an den stofflichen und konstruktiven Leichtbau sowie den Forderungen nach Ressourceneffizienz Rechnung zu tragen, werden in vielen Industriebranchen zunehmend höherfeste Feinkornbaustähle mit Streckgrenzen ≥ 690 MPa eingesetzt. Allerdings werden mit zunehmender Festigkeit deutlich höhere Anforderungen an deren schweißtechnische Verarbeitung gestellt. Weil gerade die Sensibilität gegenüber einer Degradation der mechanischen Eigenschaften der höherfesten Feinkornbaustähle durch den beim Schweißen aufgenommenen Wasserstoff mit steigender Festigkeit zunimmt, ist auf eine geeignete Wärmeführung zu achten. Für konventionelle MAG-Schweißprozesse liegen bereits Erfahrungen und Regelwerke zur Wärmeführung und entsprechende Wasserstoffgrenzwerte vor. Moderne Invertertechnik ermöglichte die Entwicklung modifizierter Sprühlichtbögen (mod. SLB). Im Vergleich zu konventionellen Lichtbogenprozessen wird ein äußerst kurzer und richtungsstabiler Lichtbogen, eine höhere Abschmelzleistung, ein größerer Kontaktrohrabstand und ein tieferer Einbrand realisiert. Neben den bekannten Vorteilen lassen außerdem reduzierte mögliche Nahtöffnungswinkel einen anderen Lagenaufbau und unterschiedliche Geometrien der einzelnen Schweißraupen erwarten. Jedoch fehlen hierzu Aussagen über den schweißverfahrensspezifisch eingetragenen Wasserstoff und die damit einhergehende Kaltrissgefahr. Hierzu lagen in der Industrie, besonders bei den KMU, kaum Kenntnisse vor und sollten deshalb als Ziel dieses Forschungsprojektes erarbeitet werden. Die vergleichenden Untersuchungen mit konventionellem Übergangslichtbogen und mod. SLB mit angepasster Nahtkonfiguration erfolgten an freischrumpfenden Stumpfstoßverbindungen sowohl mit Massivdraht als auch Metallpulverfülldraht. Zur Durchführung der Untersuchungen wurde eine Methodik entwickelt, die es ermöglicht, im Schweißgut realer Verbindungsschweißungen die Wasserstoffkonzentration reproduzierbar zu bestimmen. Anhand der Analysen konnte gezeigt werden, dass die Schweißprozessparameter die in das Schweißgut eingebrachte Wasserstoffkonzentration in Einlagenschweißungen beeinflussen. Auch beim Mehrlagenschweißen gestaltet sich der Wasserstoffeintrag abhängig von den Schweißprozessparametern und ist auf den unterschiedlichen Lagenaufbau zurückzuführen. Grundsätzlich ist den erarbeiteten Ergebnissen zu entnehmen, dass im Schweißgut von Stumpfstoßverbindungen mit abgesenktem Nahtöffnungswinkel erhöhte mittlere Wasserstoffkonzentrationen existieren. Außerdem beinhalten Schweißgüter aus Metallpulverfülldraht höhere Wasserstoffmengen als Massivdrahtschweißungen. Geeignete Wärmeführungen führten zu einer signifikanten Reduzierung der Wasserstoffkonzentration bei dem Einsatz der Nahtkonfiguration mit abgesenktem Nahtöffnungswinkel. Dabei erwies sich eine Nachwärmprozedur aus der Schweißwärme heraus als zielführend. Die Vorstellung von Zwischenergebnissen in Normungsgremien erfolgten, um mittelfristig vor allem den KMU eine sichere Verarbeitung höherfester Feinkornbaustähle zu ermöglichen. Die dargestellten Ergebnisse stellen einen wichtigen Beitrag zur sicheren Auslegung von Schweißkonstruktionen aus höherfestem Feinkornbaustahl dar und ermöglichen den KMU die technischen und wirtschaftlichen Vorteile der mod. SLB-Prozesse auszunutzen sowie unter Berücksichtigung der wasserstoffunterstützten Kaltrissbildung kostenintensive Nacharbeiten zu reduzieren. KW - Wasserstoff KW - MAG-Schweißen KW - Höherfester Feinkornbaustahl KW - Schweißprozessparameter KW - Wärmeführung KW - Kaltrissprüfung PY - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-425946 SP - 1 EP - 94 AN - OPUS4-42594 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Griesche, Axel A1 - Pfretzschner, Beate A1 - Schaupp, Thomas A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Kardjilov, N. ED - Somerday, B. P. ED - Sofronis, P. T1 - Measurement of hydrogen distributions in metals by neutron radiography and tomography N2 - Neutron imaging has become a valuable tool for measuring hydrogen distributions qualitatively and quantitatively in metals. Hydrogen mass flow can be measured inside cm thick Steel samples with 10 s temporal resolution. Hydrogen accumulations around craclcs in embrittled iron samples can be visualized three-dimensionally. The gas pressure of hydrogen in crack cavities has been measured to be in the ränge of 5 MPa to 15 MPa. This quality of information allows new insights for the analysis of damage mechanisms on a micrometer scale, e.g., of hydrogen blistering. Further, this method is nondestructive and provides local information in situ and in three dimensions with a spatial resolution of 20 µm - 30 µm. T2 - International Hydrogen Conference 2016 CY - Jackson Lake Lodge, Wyoming, USA DA - 11.09.2017 KW - Hydrogen KW - Neutron imaging KW - Neutron radiography KW - Neutron tomography PY - 2017 SN - 978-0-7918-6138-7 U6 - https://doi.org/10.1115/1.861387_ch46 SP - 416 EP - 422 AN - OPUS4-42505 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schaupp, Thomas A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Kaltrissbildung in Mehrlagenschweißungen - Einflussanalyse von Nahtgeometrie und Wärmeführung beim Einsatz modifizierter Sprühlichtbögen N2 - Ausgehend vom derzeit vorrangigen Einsatz in Mobilkranen, kommen höherfeste Feinkornbaustähle mit Streckgrenzen ab 960 MPa zunehmend auch in anderen modernen Stahlkonstruktionen zur Anwendung. Dies ist aufgrund aktueller Forderungen nach Energie- und Ressourceneffizienz im Sinne des konstruktiven Leichtbaus vielfach notwendig. Die Verwendung höherfester Stähle sowie deren schweißtechnische Verarbeitung, insbesondere in sicherheitsrelevanten Tragstrukturen, erfordert ein tiefgreifendes Verständnis der Zusammenhänge zwischen Schweißverfahren, Wärmeeinbringung, Abkühlbedingungen sowie den daraus resultierenden metallurgischen Vorgängen in der Schweißnaht und den nahtnahen Bereichen. Vorwiegend werden höherfeste Güten mittels MAG-Prozess geschweißt. Bedeutende Fortschritte in der Regelungstechnik führten unter den Herstellern von Schweißstromquellen in den letzten Jahren zur Entwicklung zahlreicher modifizierter Sprühlichtbogenprozesse (mod. SLB). Diese Prozesse ähneln sich in ihren Eigenschaften und ermöglichen die bekannten positiven Aspekte, wie Einsparung an Schweißzusatz sowie Schweiß- und Rüstzeit aufgrund der Möglichkeit reduzierter Nahtöffnungswinkel. Der mod. SLB bedingt zusammen mit einer anderen Nahtgeometrie veränderte Naht- und Schweißraupenquerschnitte sowie einen abweichenden Lagenaufbau. Diese wirtschaftlich-technisch attraktive Möglichkeit reduzierter Nahtöffnungswinkel findet in den Regelwerken zur schweißtechnischen Verarbeitung höherfester Feinkornbaustähle unter Vermeidung von Kaltrissbildung bisher keine Berücksichtigung. Dabei gilt es, gerade die Interaktion der Haupteinflussgrößen auf die Kaltrissbildung unter reduziertem Nahtöffnungswinkel zu betrachten. Im Rahmen zweier AiF-Forschungsvorhaben (IGF-Nr. 17.978 N, 18.596 BR) wurde daher der Einfluss der Wärmeführung anhand vergleichender Mehrlagenschweißungen mittels konventionellem Übergangslichtbogen und mod. SLB mit angepasster Nahtkonfiguration auf schweißbedingte Beanspruchungen sowie auf die Wasserstoffkonzentration im Schweißgut untersucht. T2 - DVS Congress 2018 - Große Schweißtechnische Tagung CY - Friedrichshafen, Germany DA - 17.09.2018 KW - Kaltriss KW - Hochfester Feinkornbaustahl KW - MAG-Schweißen PY - 2018 SN - 978-3-96144-036-8 VL - 344 SP - 73 EP - 78 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-45977 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Schaupp, Thomas A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Kaltrissvermeidung in Schweißverbindungen aus hochfesten Feinkornbaustählen bei engen Nahtspalten und fokussiertem Lichtbogen N2 - Heute werden in Stahlkonstruktionen zunehmend hochfeste Baustähle (Streckgrenze ≥ 960 MPa) eingesetzt. Daher sind auch in Schweißnähten solche hohen Festigkeiten gefordert. Jedoch können hohe Eigenspannungen aufgrund geringerer plastischer Dehnungsreserven in diesen Schweißnähten die Sicherheit der Bauteile vermindern. Diese sind insbesondere im Zusammenhang mit Wasserstoff und Härtegefügen risskritisch. Niedrige Bauteilbeanspruchungen und Kosteneinsparungen lassen sich heutzutage mit modernen fokussierten Lichtbogenvarianten und engeren Nahtspalten erreichen. Die vorliegende Studie zeigt allerdings, dass diese modernen Schweißprozesse und die angepasste Nahtgeometrie höhere Wasserstoffkonzentrationen und signifikant gesteigerte oberflächennahe Zugeigenspannungsniveaus bedingen. Anhand mehrlagiger Schweißversuche an S960QL unter Variation von Wärmeführung, Lichtbogenvariante und Nahtöffnungswinkel wurden die Effekte und Wechselwirkungen unter Zuhilfenahme von Eigenspannungsanalytik mittels Röntgendiffraktometrie und Wasserstoffanalytik mittels Trägergasheißextraktion systematisch untersucht. Das Schweißgefüge führte unter kritischer mechanischer Beanspruchung und erhöhtem Gehalt an diffusiblem Wasserstoff insbesondere bei geringem Nahtöffnungswinkel und fokussiertem Lichtbogen zu einer deutlichen Ausbildung von Mikrorissen. Die Mikrorisse führten teils zu einer makroskopischen Ausprägung. Durch Analysen zur Nachwärmung aus der Schweißwärme heraus konnten suffiziente Wärmeführungsparameter für eine effektive Prävention solcher Risse erarbeitet werden. Die vorliegende Arbeit zeigt anhand des Interaktionssystems bei der wasserstoffunterstützten Kaltrissbildung Gefüge-Beanspruchung-Wasserstoff, welche Wärmeführungs- und Schweißparameter sich für die hochfesten Feinkornbaustähle zur Kaltrissvermeidung eignen. T2 - 3. Niedersächsisches Symposium Materialtechnik CY - Clausthal-Zellerfeld, Germany DA - 14.02.2019 KW - Hochfeste Feinkornbaustähle KW - Kaltrisse KW - MAG-Schweißen KW - Eigenspannungen KW - Wasserstoff KW - Wärmeführung PY - 2019 SN - 978-3-8440-6471-1 SN - 2364-0804 VL - 7 SP - 377 EP - 389 PB - Shaker Verlag CY - Aachen AN - OPUS4-47497 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schaupp, Thomas A1 - Rhode, Michael A1 - Yahyaoui, Hamza A1 - Kannengießer, Thomas ED - Lippold, J. ED - Boellinghaus, Thomas ED - Richardson, I. T1 - Influence of heat control on hydrogen distribution in high-strength multi-layer welds with narrow groove N2 - High-strength low-alloyed (HSLA) steels with yield strength ≥ 690 MPa are gaining popularity in civil engineering and construction of heavy vehicles. With increasing yield strength, the susceptibility for degradation of the mechanical properties in the presence of diffusible hydrogen, i.e., hydrogen-assisted cracking (HAC), generally increases. HAC is a result of the critical interaction between local microstructure, mechanical load, and hydrogen concentration. In existing standards for welding of HSLA-steels, recommendations including working temperatures and dehydrogenation heat treatment (DHT) are given to Limit the amount of introduced hydrogen during welding. These recommendations are based on investigations into conventional arc welding processes. In the past decade, modern weld technologies were developed to enable welding of narrower weld seams with V-grooves of 30°, e.g., the modified spray arc process. In that connection, a reduced number of weld runs and weld volume are important technical and, economic benefits. In the present study, the hydrogen distribution in S960QL multi-layer welds with thickness of 20 mm was analyzed. The influence of different weld seam opening angles, heat input, working temperature and DHT were investigated. The results show that weldments with narrow grooves contained an increased amount of diffusible hydrogen. Hydrogen concentration has been reduced by decreasing both the heat input and working temperature. Hydrogen-free weldments were only achieved via subsequent DHT after welding. Furthermore, hydrogen distribution was experimentally determined across the weld seam thickness in HSLA gas metal arc welded multi-layer welds for the first time. KW - Hydrogen KW - GMAW KW - High-strength steels KW - Heat control KW - Heat treatment PY - 2019 U6 - https://doi.org/10.1007/s40194-018-00682-0 SN - 0043-2288 SN - 1878-6669 VL - 63 IS - 3 SP - 607 EP - 616 PB - Springer CY - Berlin Heidelberg AN - OPUS4-47878 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kromm, Arne A1 - Schaupp, Thomas A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Welding stress control in high-strength steel components using adapted heat control concepts N2 - High-strength steels are increasingly applied in modern steel constructions to meet today’s lightweight requirements. Welding of these steels demands a profound knowledge of the interactions between the welding process, cooling conditions, heat input, and the resulting metallurgical occurrences in the weld and its vicinity. Additionally, welding stresses may be detrimental for the safety and performance of high-strength steel component welds during fabrication and service, especially due to the high yield ratio. For a development of strategies to adjust welding heat control, all these effects should be considered, to reach a complete exploitation of the high-strength steel potential. In recent researches at BAM, multilayer GMAW experiments were performed with high-strength steels, in which cooling conditions and resulting microstructure were analyzed for varied heat control parameters. The application of a unique 3d-operating testing facility and X-ray diffraction measurements allowed the analysis of local stresses in the weld while welding and cooling under component relevant shrinkage restraints. As a result, correlations between material behavior, welding, and cooling condition and the arising multi-axial stresses and forces were found. Based on this study, statements for the development of adapted heat control concepts were derived, which are presented by means of specific analysis examples. KW - Residual stresses KW - GMA welding KW - Restraint KW - High-strength steels KW - Process parameters PY - 2019 U6 - https://doi.org/10.1007/s40194-018-00691-z SN - 0043-2288 VL - 63 IS - 3 SP - 647 EP - 661 PB - Springer AN - OPUS4-48006 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kromm, Arne A1 - Thomas, Maximilian A1 - Liepold, Philipp A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Schröpfer, Dirk T1 - Einfluss der Schweiß- und Prüfparameter bei der Heißrissbewertung hochfester Schweißzusatzwerkstoffe N2 - Die Heißrissneigung beim Schweißen kann mittels einer ganzen Reihe von Prüfverfahren ermittelt werden. Eine etablierte Methode ist die sogenannte Varestraint-Prüfung, welche auch an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) als modifizierter Varestraint/Transvarestraint-Test (MVT) zum Einsatz kommt. Die Ergebnisse von Varestraint-Prüfungen hängen jedoch stets in unter-schiedlichem Maße von der individuellen Prüfmaschinenauslegung und den verwendeten Prüfparametern ab. Dies kann zu einer uneinheitlichen Bewertung des Rissverhaltens führen, wenn die Risslänge konventionell als Kriterium für die Rissneigung herangezogen wird. Scheinbare Abhängigkeiten von Prozessparametern erschweren dann die Interpretation der Ergebnisse. Eine neuartige Bewertungsmethodik entkoppelt den Maschineneinfluss vom Materialverhalten und verwendet die Dehnrate als Risskriterium. T2 - 5. Symposium Materialtechnik CY - Clausthal-Zellerfeld, Germany DA - 23.02.2023 KW - Heißrisse KW - Varestraint-Test PY - 2023 SN - 978-3-8440-9105-2 SN - 2364-0804 VL - 12 SP - 357 EP - 365 PB - Shaker CY - Düren AN - OPUS4-57993 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kromm, Arne A1 - Thomas, Maximilian A1 - Kannengiesser, Thomas A1 - Gibmeier, Jens T1 - On the interpretation of Varestraint and Transvarestraint hot cracking test results N2 - The Varestraint test and its variant Transvarestraint are one of the most widely used techniques for evaluating a material solidification cracking sensitivity during welding. The result of such tests is a crack length which is proportional to the material’s cracking susceptibility. Nevertheless, the welding and load parameters can unintentionally influence the crack length, which in some cases can distort the material evaluation. An approach is described as to how these effects can be assessed with the aid of a digital crack analysis. The crack lengths are compared position-dependently with their possible propagation due to the weld pool movement during continuous loading. The index derived from this can be used by the operator to evaluate his test parameters. In addition, a comparison of the results of different Varestraint setups is made possible. Alongside experimental results, a numerical sensitivity analysis is presented on how individual welding and loading parameters can affect the crack lengths. KW - Varestraint test KW - Solidification cracking KW - Weldability PY - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-595089 SN - 0043-2288 SP - 1 EP - 13 PB - Springer Science and Business Media LLC AN - OPUS4-59508 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Giese, Marcel A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Müller, Thomas A1 - Treutler, Kai A1 - Wesling, Volker T1 - Legierungsmodifikation und Einsatz hybrider Fräsprozesse zur Optimierung der Zerspanungssituation Ni-basierter Verschleißschutzauftragschweißungen mit definierten Oberflächen N2 - Die Bestrebungen zur Verringerung der CO2-Emissionen erfordern hochbelastbare und effiziente Komponenten aus Stahl in der Anlagen-, Verfahrens- und Kraftwerkstechnik. Hierfür sind in zunehmendem Maße auf den Anwendungsfall und Stahlwerkstoff abgestimmte Verschleißschutzschich-ten und definierte, zerspante Oberflächen notwendig. Die hohen Härten dieser Schichten und der Einsatz konventioneller Co-basierter Verschleißwerkstoffe führen oftmals zu unwirtschaftlichen Bauteilen, gerade aufgrund hohen Werkzeugverschleißes bei der Zerspanung mit geometrisch bestimmter Schneide. Er-kenntnisse über den Einsatz Ni-basierter Verschleißwerkstoffe und die Optimierung der Zerspanbarkeit mittels Legierungsmodifikationen und moderner hybrider Fräsprozesse ohne Verschlechterung der Ver-schleißschutzeigenschaften sind deshalb für die Anwender und Verarbeiter zur wirtschaftlichen Fertigung hochbelasteter Stahlbauteile wesentlich. Der vorliegende Beitrag stellt die Untersuchungsmethodik eines aktuell laufenden Vorhabens der TU Clausthal und BAM, Berlin, vor. Fokus liegt hierbei auf den hochin-strumentierten Fräsexperimenten, die eine reproduzierbare Analyse und Korrelation zwischen den mik-rostrukturellen Eigenschaften der auftraggeschweißten Legierungen, dem Zerspanprozess und der Zer-spanbarkeit, insbesondere der resultierenden Oberflächenintegrität, ermöglichen sollen. T2 - Tagung Werkstoffprüfung 2022 CY - Dresden, Germany DA - 27.10.2022 KW - Werkzeugverschleiß KW - Oberflächenintegrität KW - Ultraschallunterstütztes Fräsen KW - Zerspankräfte PY - 2022 SP - 368 EP - 374 AN - OPUS4-59211 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Zerstörende Prüfung von Schweißnähten nach der europäischen Normung PY - 2003 SN - 3-87155-682-3 N1 - Serientitel: DVS-Berichte – Series title: DVS-Berichte IS - 224 SP - 87 EP - 93 PB - DVS-Verl. CY - Düsseldorf AN - OPUS4-2837 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Methode for taking samples for delta ferrite measurment (EN ISO 17655) T2 - IIW-Intermediale Meeting CII/CIX CY - Vienna, Austria DA - 2003-03-03 PY - 2003 AN - OPUS4-3995 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Zerstörende Prüfung von Schweißnähten nach der europäischen Normung T2 - DVS Sondertagung: Sicherung der Güte von Schweißverbindungen CY - Hanover, Germany DA - 2003-05-16 PY - 2003 AN - OPUS4-3996 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Investigations of cold cracking by the CTS-Test at various conditions T2 - IIW Annual Assembly 2003 CY - Bucharest, Romania DA - 2003-07-10 PY - 2003 AN - OPUS4-3997 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Metastable Primary Solidification Modes in the Fe-Cr-Ni System During Laser Welding T2 - Euromat 2003 CY - Lausanne, Switzerland DA - 2003-09-03 PY - 2003 AN - OPUS4-3998 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Recent Developments in Nickel Base Material Welding Considering the Influence of Shielding Gas on the Hot Cracking Resistance N2 - Nickel base alloys are frequently applied in safety-relevant fields such as chemical plant construction or power plant engineering. Particularly on account of their cubic face-centered solidification characteristic, these materials are frequently susceptible to metallurgy-specific hot cracking during fusion welding. A classification of these materials according to their hot cracking resistance in the MVT-Test (Modified Varestraint Transvarestraint Test) is carried out by the example of a series of base and welding filler materials. Moreover, it has been proven by the MVT Test that the hot cracking resistance of nickel base alloy (Alloy 602 CA) can be improved by selecting appropriate shielding gases. T2 - Stainless Steel World America 2004, Conference CY - Houston, TX, USA DA - 2004-10-20 PY - 2004 AN - OPUS4-4479 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas T1 - To the revision of ISO 3690 regarding the acceptance of the carrier gas hot extraction method T2 - IIW Meeting C-II 2004 CY - Houston, TX, USA DA - 2004-10-18 PY - 2004 AN - OPUS4-5244 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Improving HAZ Toughness of High Heat Input Welded Joints by Using Boron Diffusion from Weld Metal T2 - IIW Meeting C-II 2004 CY - Houston, TX, USA DA - 2004-10-18 PY - 2004 AN - OPUS4-5245 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Acicular Ferrite Transformation Behavior and Modelling in 490 MPa Grade Steel Weld Metals T2 - IIW Meeting C-II 2004 CY - Houston, TX, USA DA - 2004-10-18 PY - 2004 AN - OPUS4-5246 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Effects of Hydrogen on Weld Microstructure Mechanical Properties of the High Strength Steels S690Q and S1100QL T2 - IIW Annual Assembly CY - Osaka, Japan DA - 2004-07-12 PY - 2004 AN - OPUS4-5237 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Wolf, Martin A1 - Schobbert, Helmut T1 - Recent developments in nickel base material welding considering the influence of shielding gas on the hot cracking resistance T2 - Stainless Steel World America 2004 Conference & Expo CY - Houston, TX, USA DA - 2004-10-20 KW - Nickel base material KW - Welding KW - Shielding gas KW - Hot cracking resistance PY - 2004 SN - 90-73168-23-6 SP - 156 EP - 167 PB - KCI Publ. BV CY - Zutphen AN - OPUS4-4581 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Gollnow, Christian A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Analyse lokaler Verformungsfelder mittels DIC-Technik während der Heißrissbildung beim Schweißen N2 - Für die Gewährleistung der Bauteilsicherheit ist während des Fertigungsprozesses das Vermeiden von Imperfektionen maßgeblich. Zu diesen Imperfektionen zählen auch beim Schweißen auftretende Heißrisse, die insbesondere die Bauteileigenschaft beeinflussen und demzufolge ausgeschlossen werden müssen. Aufgrund der hohen Komplexität, hervorgerufen durch das Zusammenwirken zahlreicher Einflussgrößen, existieren überwiegend vereinfachte Werkstoffmodelle, die das Heißrissphänomen nur unzureichend beschreiben. Da bislang eine Charakterisierung dieser Heißrissentstehung überwiegend auf spannungs- und dehnungsbasierten Modellen erfolgt, wurde in diesem Fall speziell geprüft, in wie weit vereinfachend eine Quantifizierung des Heißrissverhaltens anhand von Verschiebungen bzw. Verschiebungsraten möglich ist. Die Tatsache, dass Heißrisse in Werkstoffen auftreten, die aus metallurgischer Sicht als heißrissunkritisch eingestuft werden können, zeigt, dass weitere Faktoren, wie der konstruktive Einfluss, betrachtet werden müssen. In der vorliegenden Arbeit wurde dieser Aspekt unter Nutzung des Controlled-Tensile- Weldability(CTW)-Tests untersucht. Hierfür wurde die Digital-Image-Correlation( DIC)-Technik erfolgreich zur In-situ-Analyse der lokalen Querverschiebungen dy und Querverschiebungsraten dy/dt in direkter Schmelzbadnähe während des Schweißens eingesetzt.----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- In order to guarantee the component safety, it is essential to avoid imperfections during the production process. These imperfections also include hot cracks which arise during welding, exert an influence on the component property in particular and must consequently be excluded. Due to the high complexity caused by the interaction of a large number of influencing variables, there are mostly simplified material models which describe the hot cracking phenomenon only insufficiently. Since this hot crack initiation has, until now, been characterised mostly on models based on stresses and strains, it was especially checked in this case the extent to which the hot cracking behaviour can be quantified using a simplifying method taking account of displacements and displacement rates. The fact that hot cracks occur in materials that, from the metallurgical point of view, cannot be classified as hot-crack-critical shows that further factors such as the influence of design need to be considered. This aspect was investigated in the present study by using the Controlled Tensile Weldability (CTW) test. For this, the Digital Image Correlation (DIC) technique was successfully applied for the in situ analysis of the local transverse displacements dy and transverse displacement rates dy/dt in the direct weld pool vicinity during welding. KW - Schutzgasschweißen KW - Rissbildung KW - Schweißnahtfehler KW - Spannungen KW - Werkstofffragen PY - 2013 SN - 0036-7184 VL - 65 IS - 3 SP - 114 EP - 119 PB - Verl. für Schweißen u. Verwandte Verfahren, DVS-Verl. CY - Düsseldorf AN - OPUS4-28039 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Modern Visualization Methods for Materials Research in Welding - Plenary Lecture T2 - VISUAL-The International Symposium on Visualization in Joining & Welding Science through Advanced Measurements and Simulation CY - Osaka, Japan DA - 2012-11-28 PY - 2012 AN - OPUS4-28129 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Schröpfer, Dirk T1 - Untersuchungen zum Einfluss der Wärmeführung auf die Schweißeigenspannungen zur Senkung des Kaltrissrisikos in Bauteilen aus hochfesten Feinkornbaustählen T2 - Gemeinschaftssitzung DVS AG Q4.1 "Wasserstoffunterstützte Rissbildung" und DIN NA 092-00-05 GA "Zerstörende Prüfung von Schweißverbindungen" CY - Magdeburg, Germany DA - 2013-04-11 PY - 2013 AN - OPUS4-28132 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Böllinghaus, Thomas T1 - Hot Cracking Tests - An Overview of Present Technologies and Applications T2 - IIW Intermediate Meeting of Commission II "Arc Welding" CY - Graz, Austria DA - 2013-03-12 PY - 2013 AN - OPUS4-28133 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Griesche, Axel A1 - Beyer, Katrin A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Calzada, E. T1 - Hydrogen diffusion measurements in steels using neutron imaging N2 - Revealing hydrogen embrittlement mechanisms in steels is of great interest to scientists and engineers. Neutron radiography makes it possible to measure in-situ hydrogen diffusion with high spatial and temporal resolution at concentrations as low as 20 ppm. We compare hydrogen-charged specimens with hydrogen-free reference specimens and use calibration standards to normalize the hydrogen concentrations. This allows quantitative tracking of the hydrogen concentration evolution as a function of time, space and temperature. Furthermore, a view into the material with 'neutron eyes' facilitates the detection of cavities that contain molecular hydrogen. KW - Hydrogen KW - Diffusion KW - Steel KW - Neutron radiography PY - 2012 UR - http://cdn.frm2.tum.de/fileadmin/stuff/information/documents/annualReports/Annual_Report_2011_online_version.pdf SP - 50 EP - 51 AN - OPUS4-25981 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Böllinghaus, Thomas T1 - Cold Cracking Tests - An Overview of Present Technologies and Applications T2 - IIW Annual Assembly CY - Denver, CO, USA DA - 2012-07-09 PY - 2012 AN - OPUS4-26162 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Evans, A. T1 - Effect of titanium and nitrogen on the transformation characteristics of acicular ferrite in reheated C-Mn steel weld metals T2 - IIW Annual Assembly CY - Denver, CO, USA DA - 2011-07-09 PY - 2011 AN - OPUS4-26166 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Dabah, Eitan A1 - Beyer, K. A1 - Brauser, St. A1 - Mente, Tobias T1 - Quantification of hydrogen diffusion Coefficients and Effusion Behaviour in Duplex Steel Weld Metals T2 - IIW Annual Assembly CY - Denver, CO, USA DA - 2012-07-09 PY - 2012 AN - OPUS4-26167 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rhode, Michael A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas ED - Babu, S. S. ED - Bhadeshia, H.K. ED - Cross, C.E. ED - David, S.A. ED - DebRoy, T. ED - DuPont, J.N. ED - Koseki, T. ED - Liu, S. T1 - Residual stresses in multi-layer component welds T2 - 9th International conference on trends in welding research CY - Chicago, Illinois, USA DA - 2012-06-04 KW - Shrinkage restraint KW - Component welding KW - Submerged arc welding KW - Multi-run weld KW - Residual stresses KW - Reaction force KW - XRD KW - Large scale test PY - 2013 SN - 978-1-62708-998-2 SP - 48 EP - 54 PB - ASM international AN - OPUS4-27954 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Beyer, Katrin A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Griesche, Axel A1 - Schillinger, B. T1 - Neutron radiography study of hydrogen desorption in technical iron N2 - The purpose of the present study is to show the feasibility of examining hydrogen desorption in technical iron samples using neutron radiography at the ANTARES facility of the FRM II research reactor, Technische Universität München. It has been shown that this method is appropriate for in situ determination of hydrogen Desorption for concentrations as low as 20 ppmH. Experiments were carried out in the temperature range from room temperature up to 260 °C. Measurement was based on direct comparison between electrochemically hydrogen-loaded iron samples and hydrogen-free reference samples at the same temperature. This enables the determination of hydrogen concentration as a function of time and temperature. Ex situ carrier gas hot extraction experiments using the same temperature–time profiles as the neutron radiography experiments have been used to calibrate the greyscale values of the radiographs to defined hydrogen concentrations. It can be stated that hydrogen desorption correlates with sample temperature. KW - Neutron radiography KW - Hydrogen PY - 2011 U6 - https://doi.org/10.1007/s10853-011-5450-7 SN - 0022-2461 SN - 1573-4803 VL - 46 IS - 15 SP - 5171 EP - 5175 PB - Springer Science + Business Media B.V. CY - Norwell, Mass. AN - OPUS4-25150 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Altenkirch, J. A1 - Gibmeier, J. A1 - Kostov, V. A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Doyle, S. A1 - Wanner, A. T1 - Time- and temperature-resolved synchrotron X-ray diffraction: observation of phase transformation and strain evolution in novel low temperature transformation weld filler materials N2 - Solid-state phase transformations and the evolution of thermal and elastic strains in novel low temperature transformation (LTT) weld filler materials in the near surface region are monitored in real time by means of an innovative experimental set-up at the PDIFF (powder diffraction) beamline at the synchrotron light source ANKA (Angströmquelle Karlsruhe) at the KIT (Karlsruhe Institute for Technology). The key components of the diffraction set-up are two fast microstrip line detectors, which enables the strain evolution to be followed as a function of time and temperature for a 0.5?s counting time. During controlled heating and cooling cycles, as well as during near welding cycles, the martensite–austenite–martensite phase transitions are analysed. The transformation kinetics are monitored during resistance heating of small chips of the pure LTT alloys and during gas tungsten arc welding of simplified LTT welds using a specially designed welding rig for in-situ studies on the diffraction instruments. Under the mechanically unconstrained condition allowing free thermal expansion and shrinkage, the LTT alloys are found to exhibit decreasing transformation temperatures Ac and MS and increasing phase fraction of retained austenite for increasing Ni content. The strain evolution during welding reveals increased compressive stresses upon welding, which is attributed to the martensite formation upon cooling, which counteracts the thermal contraction strains. Comparison of the transformation temperatures reveals higher values than in the pure LTT alloys, but no variation between the different alloys. On the one hand, this is attributed to preferred grain orientation affecting the diffraction measurements and the determination of the transformation temperatures. On the other hand, it is possible that with the different chemical compositions of the LTT alloys and the mechanical constraints during welding, the evolution of the residual strain and stress may vary and result in counteracting affects with respect to lowered martensite start temperatures. KW - In-situ synchrotron X-ray diffraction KW - Low temperature transformation KW - Welding PY - 2011 U6 - https://doi.org/10.1177/0309324711413190 SN - 0309-3247 SN - 2041-3130 VL - 46 IS - 7 SP - 563 EP - 579 PB - Sage CY - London AN - OPUS4-24683 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Brauser, Stephan A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Rethmeier, Michael T1 - In-situ analysis of solid state phase transformation in TRIP-aided steels by synchrotron diffraction N2 - Energy dispersive synchrotron diffraction (EDXRD) analysis and 3 dimensional digital image correlations were conducted to investigate the stress and strain effected transformation behavior during tensile loading of low alloyed TRansformation Induced Plasticity (TRIP) steel. This technique allowed for phase specific stress measurement during certain tensile load steps in the elastic and also plastic regime. Additionally the simultaneous determination of the load dependent phase content was realized. The results show that the martensite transformation starts only after exceeding the overall yield point and is finished before reaching the uniform elongation, whereas a large portion of the austenite remains unchanged in the structure. Furthermore, the martensite transformation related to the stress in the γ-phase and α-phase was analyzed and quantified. KW - Synchrotron KW - EDXRD KW - Phase transformation KW - TRIP steel KW - Digital image correlation KW - Residual stress PY - 2011 UR - https://www.jstage.jst.go.jp/article/qjjws/29/3/29_3_81s/_pdf U6 - https://doi.org/10.2207/qjjws.29.81s SN - 0288-4771 VL - 29 IS - 3 SP - 81 EP - 85 CY - Tokyo, Japan AN - OPUS4-24693 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kromm, Arne A1 - Brauser, Stephan A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Rethmeier, Michael T1 - High-energy synchrotron diffraction study of a transformation induced plasticity steel during tensile deformation N2 - Energy-dispersive x-ray diffraction offers the possibility for measurement and evaluation of diffraction spectra containing information of various diffraction lines of all contributing crystalline phases of a material. Combined strain imaging and diffraction analysis was conducted during the tensile test of a low alloyed transformation-induced plasticity (TRIP) steel in order to investigate the transformation induced plasticity, strain hardening, and load partitioning effects. Optical strain imaging allowed for determination of localized true strains from three-dimensional deformations measured in situ. High-energy synchrotron radiation has permitted diffraction analysis in transmission mode to gather information from the material interior. Phase-specific stress evolution during loading could be observed applying the sin2ψ technique during certain load steps. The strains of the individual lattice planes were determined in different locations under varying angles between loading and perpendicular direction. Using energy-dispersive methods it was also possible to determine the transformation behaviour during elastic and plastic regime taking into account a large number of diffraction lines. The results show that the approach practised here enables one to pull together macroscopic and phase-specific microscopic material behaviour in order to improve existing models for prediction of complex load situations. KW - EDXRD KW - Transformation-induced plasticity (TRIP) KW - Residual stress KW - Synchrotron KW - Martensite transformation PY - 2011 U6 - https://doi.org/10.1177/0309324711403969 SN - 0309-3247 SN - 2041-3130 VL - 46 IS - 7 SP - 581 EP - 591 PB - Sage CY - London AN - OPUS4-24604 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Rethmeier, Michael A1 - Portella, Pedro Dolabella A1 - Ewert, Uwe A1 - Redmer, Bernhard T1 - Assessment of hot cracking behaviour in welds N2 - Hot crack assessment during production and processing of metallic materials is an essential prerequisite for the safety of welded structures. The hot cracking investigations presented here were carried out as part of a study aimed at the development of Cr/Ni low transformation temperature filler materials. Low transformation temperature alloys open up the possibility for welding high strength steels. The externally loaded Modified Varestraint Transvarestraint hot cracking test was employed in the experiments described. The hot cracking resistance was evaluated with the help of light microscopy applied at the specimen surface. The proportionality between hot cracking susceptibility and Cr/Ni alloy content was explained by the altered solidification kinetics and by the enlarged solidification interval. The internal crack paths and the three-dimensional structure of the crack net in the material volume were examined using X-ray computer tomography. The total crack lengths for different material depths and circumjacent rectangular volumes, respectively, were be determined. An increasing hot cracking susceptibility with increasing Cr/Ni alloy content was also be established for the specimen volume. KW - Hot cracking KW - Low transformation temperature (LTT) alloy KW - Modified varestraint transvarestraint (MVT) hot cracking test KW - X-ray computer tomography PY - 2011 U6 - https://doi.org/10.3139/146.110545 SN - 1862-5282 VL - 102 IS - 8 SP - 1001 EP - 1006 PB - Carl Hanser CY - München AN - OPUS4-24400 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Altenkirch, J. A1 - Gibmeier, J. A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Nitschke-Pagel, T. A1 - Hofmann, M. T1 - In situ study of structural integrity of low transformation temperature (LTT)-welds N2 - We discuss the stability of weld residual strain under static and quasi cyclic transverse tensile loading in the elastic and elastic–plastic region. The test welds were joined with low transformation temperature weld filler materials with 10 wt% Cr and varying Ni-content from 8 to 12 wt%. Using neutron diffraction the residual lattice strain in the martensitic α'- and austenitic γ-phase in the fusion zone as well as the ferritic α-phase in the heat affected zone and base metal as induced by welding, superimposed by stepwise tensile loading and after unloading was measured. The amount of retained austenite in the fusion zone increases with increasing Ni-content, but it decreases with increasing load level due to stress induced martensite formation. In the as-welded condition the transverse macroscopic residual lattice strain was found to be in low compression in the fusion zone in each weld, while the heat affected zone was in tension. Local plastic deformation of the γ-phase as a result of yielding during tensile loading in combination with the change in phase fraction resulted in increased macroscopic compression in the fusion zone. The reduced yield strength in the heat affected zone resulted in plastic deformation and a considerable shift into compression. Comparison with the cross weld distribution of the hardness and FWHM of the neutron diffraction interference lines supported the assumption of plastic deformation of the γ- and α-phase in the fusion and heat affected zone, respectively, while the α'-phase in the fusion zone was stressed within the elastic regime only. Microstructural observations as well as measurement of the local γ-phase fraction by means of laboratory X-ray diffraction in the fusion zone strengthen these observations. KW - Low transformation temperature KW - Residual stress KW - Neutron diffraction PY - 2011 U6 - https://doi.org/10.1016/j.msea.2011.03.091 SN - 0921-5093 SN - 1873-4936 VL - 528 IS - 16-17 SP - 5566 EP - 5575 PB - Elsevier CY - Amsterdam AN - OPUS4-24359 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gollnow, Christian A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Optical in-situ measurement system for determination of material behaviour in welds T2 - Visual-JW2012 - International Symposium on Visualization in Joining & Welding Science through Advanced Measurements and Simulation CY - Osaka, Japan DA - 2012-11-28 KW - Digital image correlation KW - In-situ measurement KW - Local weld deformation KW - Hot cracking KW - Local weld displacement KW - Controlled tensile weldability test PY - 2012 VL - 1 IS - JWP-12 SP - 27 EP - 28 AN - OPUS4-27547 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Untersuchungen zur Entstehung schweißbedingter Spannungen und Verformungen bei variablen Einspannbedingungen im Bauteilschweißversuch N2 - In der Beurteilung der Schweißbarkeit für die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Bauteilen fanden bisher die aus der Interaktion zwischen den Werkstoffen und der Konstruktion resultierenden thermomechanischen Belastungen während des Schweißens und der nachfolgenden Abkühlung unter konstruktiv bedingter Schrumpfbehinderung häufig nur wenig Beachtung. Gegenüber bisherigen Untersuchungen an Kleinproben wurden daher im Rahmen dieser Arbeit bauteilrelevante Schweißverbindungen unter realistischen Spannungsverteilungen geprüft. Diese Bauteilschweißversuche wurden in einer speziellen Großprüfanlage unter Variation der Schrumpfbehinderung, des Grund- und Zusatzwerkstoffes sowie der Streckenenergie durchgeführt. Dabei erweist sich das Konzept des Einspanngrades als geeignet, um die reale konstruktionsbedingte Schrumpfbehinderung auf die Versuchsanlage zu transferieren. Mittels online-Aufzeichnungen der Reaktionskräfte und -momente konnte gezeigt werden, wie sich diese Einzeleinflussgrößen jeweils auf die Höhe und den Verlauf der Reaktionskräfte und -momente auswirken und welche Bedeutung sie für die Einschätzung des Belastungsniveaus in Form von Spannungen und Dehnungen in Bauteilen besitzen. Unter anderem stellte sich heraus, dass unter relativ geringen Einspanngraden eine unkritische Eigenbelastung des Bauteiles vorliegt, jedoch bei hoher Steifigkeit die thermomechanische Beanspruchung bis zum Riss führen kann. In dieser Arbeit wurde erstmalig die Wirkung der Festigkeit von Zusatzwerkstoffen auf die Spanungs-Dehnungsverteilung unter definierter Schrumpfbehinderung am Bauteil untersucht. Es zeigte sich, dass unabhängig vom Grundwerkstoff ein hochfester Schweißzusatz zu geringeren Reaktionskräften führt als beim Schweißen mit einem Schweißzusatz mit vergleichsweise niedrigerer Festigkeit. Weiterhin wurde der Dehnungsverlauf beim und nach dem Schweißen unter definierter Schrumpfbehinderung mittels Dehnungsmessstreifen und einem Wegmesssystem bestimmt. Abhängig vom Schweißnahtabstand und dem Einspanngrad traten charakteristische Verformungsverläufe auf. Anhand dieser Ergebnisse konnte eine bisher ungebräuchliche jedoch notwendige Aufteilung der Schweißung in Nah- und Fernfeld erfolgen. Mit der inkrementellen Bohrlochmethode wurden die Eigenspannungen im Nahtbereich unter Einspannung, nach dem Entlasten und nach dem Wiederbelasten auf das Niveau der ursprünglich wirkenden Reaktionskräfte der Proben ermittelt und mit röntgenografischen Werten verglichen. Der Zusammenhang zwischen Einspanngrad und den Nahteigenspannungen lässt sich durch einen einfachen funktonalen Ansatz beschreiben. Den Untersuchungen wurde aufgrund der auf diesem Gebiet vorliegenden sehr unzusammenhängenden Literatur ein detaillierter Kenntnisstand vorangestellt. PY - 2000 SN - 3-8265-8008-7 SN - 1616-7376 IS - 2000,1 SP - 1 EP - 235 PB - Shaker CY - Aachen AN - OPUS4-27594 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Gollnow, Christian A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Hot cracking analysis using in situ digital image correlation technique N2 - All melting range alloys are subject to the risk of material-, design- and welding process-specific hot cracking during liquid to solid phase transition. The present study was focused specifically on the influence of additional external loads, e.g. resulting from component welding fabrication, on weld pool near displacements and on the associated structural hot cracking behaviour. Respective experimental investigations were conducted using the controlled tensile weldability test enabling defined additional tensile load imposition during welding. Depending on external loading, the local weld pool near transverse displacements dy and transverse displacement rates dy/dt were determined in situ during welding with the help of the digital image correlation technique. The measurements allowed time and spatially resolved identification of hot crack critical transverse displacements and displacement rates. KW - Deformation KW - Imaging KW - Analysis technique KW - Tensile loading KW - Hot cracking PY - 2013 UR - http://link.springer.com/article/10.1007/s40194-013-0027-5/fulltext.html U6 - https://doi.org/10.1007/s40194-013-0027-5 SN - 0043-2288 SN - 1878-6669 VL - 57 IS - 3 SP - 277 EP - 284 PB - Springer CY - Oxford AN - OPUS4-27748 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Lorenz, S. A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Posch, G. T1 - Suitability of high-alloyed flux-cored wire electrodes for laser-GMA hybrid welding N2 - The object of this research project related to investigations into the qualification of flux-cored wire electrodes for the laser-GMA hybrid welding of high-alloyed steels. Because of its annular metal shell and the powdery filling, this type of wire electrode permits stable, low-spatter metal transfer comparable with that in the spray arc, particularly in the upper range of the attainable deposition rates. In contrast with this, controlled metal transfer during the deposition of solid wire electrodes is achieved using pulsed arc technology. When these filler materials are welded, the properties specific to the material and to the process have a significant influence on the weld metallurgy as well as on the process stability. Tests were carried out on the AISI 403L (X2CrNi1911) high-alloyed base material in order to investigate the transferability of the attainable material properties from GMA welding to laser-GMA hybrid welding. Four wire electrodes were used according to DIN EN 12072 and DIN EN ISO 17633: a T 19 9 L P M 1 rutile fluxcored wire designed specifically for welding in position, a T 19 9 L R M (C) 3 rutile flux-cored wire suitable for welding in the flat position, a T 19 9 L M M 1 metal-powder flux-cored wire as well as a G 19 9 L Si solid wire. KW - Welding KW - Laser GMA hybrid welding PY - 2012 SN - 1612-3433 VL - 11 IS - 3 SP - 181 EP - 187 PB - DVS - German Welding Society CY - Düsseldorf AN - OPUS4-26298 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Gründer, Klaus-Peter ED - Czichos, Horst T1 - Stress and strain determinaion N2 - In Chap. 1 of this book, the term Technical Diagnostics has been introduced as the examination of symptoms and syndromes to determine the nature of faults or failures of technical objects. Their characteristics in different technological areas may be of very different nature. One of them is the reaction of technical objects to deform under loads. Those loads may be induced by external forces or thermal fields resulting in mechanical or thermal stresses, respectively. Another reason of deformation is the permanent presence of internal material forces mainly caused by material processing technologies at elevated temperatures such as welding, forging, rolling, or casting and referred to as residual stresses. PY - 2013 SN - 978-3-642-25849-7 SN - 978-3-642-25850-3 U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-642-25850-3_5 IS - Chapter 5 SP - 69 EP - 108 PB - Springer CY - Berlin Heidelberg AN - OPUS4-27773 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Aktuelle Entwicklungstrends in der Fügetechnik T2 - Transferveranstaltung "Innovative Fügetechnologien", Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt, SLV Berlin-Brandenburg, NL der GSI mbH CY - Berlin, Germany DA - 2008-02-14 PY - 2008 AN - OPUS4-16646 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Lorenz, Stephan A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Posch, G. ED - Karoly Jarmai, ED - Jozsef Farkas, T1 - Solid wire vs. flux cored wire - comparing investigations for GMA-laser-hybrid welding T2 - Design, Fabrication and Economy of Welded Structures - International Conference CY - Miskolc, Hungary DA - 2008-04-24 KW - Tubular cored electrode KW - Solid wire electrode KW - GMA-laser-hybrid welding KW - Structural optimization KW - Fatigue design KW - Frames KW - Hollow sections KW - Plated structures PY - 2008 SN - 978-1-904275-28-2 SP - 477 EP - 484 PB - Horwood Publishing Ltd. AN - OPUS4-17509 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Zerstörendes und zerstörungsfreies Prüfen von Schweißverbindungen nach DIN-EN-Normen - Überblick und Anwendungsbeispiele T2 - 2. Gemeinschaftstagung DIN, DVS SLV CY - Berlin, Germany DA - 2006-05-16 PY - 2006 AN - OPUS4-12632 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Influence of Arc Welding Process and of Stabilization Annealing on Welding Residual Stresses of Ni-Base Alloy KW - Ni-base alloy KW - Alloy 617 KW - Welding residual stresses KW - Hole drilling method PY - 2008 SP - 915 EP - 921 AN - OPUS4-16508 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Influence of arc welding process and of stabilization annealing on welding residual stresses on nickel base alloy T2 - IIW International Congress 2008 CY - Chennai, India DA - 2008-01-10 PY - 2008 AN - OPUS4-16513 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Lorenz, Stephan A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Herold, H. A1 - Posch, G. ED - P. Mayr, ED - G. Posch, ED - H. Cerjak, T1 - Aspects of positional laser-GMA-hybrid welding using high alloyed tubular cored wire electrodes T2 - 61st Annual Assembly and International Conference of the International Institute of Welding (IIW) "Safety and Reliability of Welded Components in Energy and Processing Industry" CY - Graz, Austria DA - 2008-07-06 KW - Laser-GMA-hybrid welding KW - Positional welding KW - Vertical position KW - Metal cored wire electrode KW - Rutile tubular cored wire KW - Solid wire PY - 2008 SN - 978-3-85125-019-0 SP - 479 EP - 484 PB - Verlag der Technischen Universität Graz CY - Graz, Austria AN - OPUS4-17800 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Kromm, Arne T1 - Formation of welding residual stresses in low transformation temperature (LTT) materials T2 - IIW International Congress, 2nd Latin American Welding Congress, XXXIV CONSOLDA-National Welding Congress CY - São Paulo, Brazil DA - 2008-05-18 PY - 2008 AN - OPUS4-17811 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Gibmeier, J. A1 - Genzel, C. A1 - Mee, V. van der T1 - Determination of Residual Stresses in Low Transformation Temperature (LTT-) Weld Metals using X-ray and High Energy Synchrotron Radiation KW - Filler material KW - Low transformation temperature KW - Synchrotron radiation KW - Phase specific residual stresses KW - Energy dispersive diffraction PY - 2007 IS - II-1658r1-07 SP - 1 EP - 17 PB - International Institute of Welding CY - Paris AN - OPUS4-15716 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Cross, Carl Edward T1 - Effect of tack placement on local weld displacement and solidification cracking during arc welding of aluminium alloy 6083 T2 - 1st South-east Asia International Institute of Welding Congress "Welding in South-East-Asia: A Challenge for the Future" CY - Bangkok, Thailand DA - 2006-11-21 KW - Heißriss KW - Aluminiumlegierung KW - Erstarrungsriss KW - Heften PY - 2006 SP - 480 EP - 491 (Paper No. 52) PB - Welding Institute of Thailand CY - Bangkok AN - OPUS4-14218 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas ED - Borsutzki, M. T1 - Anwendung des neuen Controlled Tensile Weldability (CTW) Tests zur Untersuchung der Heißrissneigung T2 - Tagung Werkstoffprüfung 2006 CY - Bad Neuenahr, Deutschland DA - 2006-12-07 KW - Heißrisstest KW - 1.4565 KW - Heißrissneigung KW - Dehnung KW - Dehngeschwindigkeit KW - Heißriss KW - Erstarrungsriss KW - Konstruktiver Einfluss PY - 2006 SN - 3-514-00734-9 SP - 451 EP - 456 PB - Stahleisen CY - Düsseldorf AN - OPUS4-14362 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kannengießer, Thomas T1 - IIW-Kommission II "Lichtbogenschweißen und Zusatzwerkstoffe" KW - Schweißen KW - IIW KW - Commission II PY - 2007 SN - 0036-7184 VL - 59 IS - 11 SP - 636 EP - 638 PB - Verl. für Schweißen u. Verwandte Verfahren, DVS-Verl. CY - Düsseldorf AN - OPUS4-14570 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Wolf, Martin A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Modern Test Methods for Assessing the Hot Cracking Resistance During Welding of High-Alloyed Steels and Nickel Base Alloys KW - Hot cracks KW - MVT-Test KW - Alloy 602 CA (Material No.: 2.4633, NiCr25FeAlY) KW - Specimen loading speed PY - 2007 SN - 0104-9224 SN - 1980-6973 VL - 12 IS - 1 SP - 73 EP - 77 PB - Associação Brasileira de Soldagem, ABS CY - Rio de Janeiro AN - OPUS4-14797 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Kromm, Arne T1 - Design-specific influences on local weld displacement and hot cracking T2 - II. International Conference on Welding and Joining of Materials (ICWJM 2007) CY - Cusco, Peru DA - 2007-04-16 KW - Hot cracking KW - Local weld displacement KW - Restraint intensity KW - Aluminium alloy PY - 2007 SP - 1 EP - 9(?) PB - Biblioteca Nacional del Perú AN - OPUS4-14770 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Lorenz, Stephan A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Herold, H. A1 - Posch, G. T1 - Laser-GMA-hybrid welding with high alloyed cored wire electrodes T2 - Stainless Steel World 2007 Conference CY - Maastricht, The Netherlands DA - 2007-11-06 KW - Laser-GMA-hybrid welding KW - Solid-state laser KW - Tubular cored wire electrodes KW - Solid wire electrodes KW - High alloyed steel AISI 304L KW - Welding metallurgy PY - 2007 SN - 9789073168282 IS - CD-ROM SP - 1 EP - 16 AN - OPUS4-16184 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Heißriss- und Kaltrissprüfverfahren - die neuen Normenreihen DIN EN ISO 17641 und DIN EN ISO 17642 in der praktischen Umsetzung T2 - Gemeinschaftstagung DIN, DVS, SLV CY - Berlin, Germany DA - 2004-05-05 PY - 2004 AN - OPUS4-4942 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Vertical-up and -down Laser Plasma Powder Hybrid Welding of a High Nitrogen Stainless Steel T2 - IIW Annual Assembly CY - Osaka, Japan DA - 2004-07-12 PY - 2004 AN - OPUS4-4943 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas T1 - ND: YAG Plasma Powder Hybrid Welding (LPPAW) of Austenitic Stainless Steels T2 - Finnish-German-Japanese Joint International Conference - Mechanical and Metallurgical Approaches to New Joining Process CY - Awaji Island, Japan DA - 2004-07-21 PY - 2004 AN - OPUS4-4944 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Moderne Prüfverfahren zur Heißrisssicherheit beim Schweißen hochlegierter Stähle und Nickelbasislegierungen T2 - 23. Vortrags- und Diskussionstagung "Werkstoffprüfung 2005", Herausforderungen neuer Werkstoffe an die Forschung und Werkstoffprüfung CY - Berlin, Germany DA - 2005-12-01 PY - 2005 AN - OPUS4-11699 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wolf, Martin A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Moderne Prüfverfahren zur Bestimmung der Heißrisssicherheit beim Schweißen von hochlegierten Stählen und Nickelbasislegierungen / Modern test methods for assesing the hot crack resistance during welding of high-alloyed steels and nickel base alloys T2 - DVM-Tagung "Werkstoffprüfung 2005" CY - Berlin, Deutschland DA - 2005-12-01 KW - Heißrisse KW - Probenbeanspruchungsgeschwindigkeit KW - MVT-Test KW - Alloy 602 CA (Werkstoff-Nr.: 2.4633, NiCr25FeAlY) KW - Hot cracks KW - Test velocity KW - MVT-Test KW - Alloy 602 CA (material-No.: 2.4633, NiCr25FeAlY) PY - 2005 SN - 1861-8154 N1 - Serientitel: DVM-Bericht – Series title: DVM-Bericht IS - 641 SP - 419 EP - 426 PB - DVS-Verl. CY - Berlin AN - OPUS4-11726 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Kromm, Arne T1 - CT-01 Formation of welding residual stresses in low transformation temperature (LTT) materials T2 - IIW International Congress, 2nd Latin American Welding Congress, XXXIV Consolda - National Welding Congress CY - Sao Paulo, Brazil DA - 2008-05-18 PY - 2008 SN - 85-8718210-2 SP - 1 EP - 12 AN - OPUS4-18590 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas T1 - CT-02 In-situ-phase analysis using synchrotron radiation of low transformation temperature (LTT) welding material T2 - IIW International Congress, 2nd Latin American Welding Congress, XXXIV Consolda - National Welding Congress CY - Sao Paulo, Brazil DA - 2008-05-18 PY - 2008 SN - 85-8718210-2 SP - 1 EP - 12 AN - OPUS4-18591 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Dabah, Eitan ED - Marquis, F. T1 - Energy dispersive synchrotron diffraction for in-situ analyses of hydrogen behavior in steels N2 - The extent of hydrogen embrittlement phenomenon is dependent on the interaction of hydrogen with the material i.e. diffusion behavior, lattice distortions, phase transformations and residual stresses developments. For the better understanding of the hydrogen interaction with the metal, possibilities of performing in-situ observations of the mentioned factors has to be accomplished. The EDDI (Energy Dispersive Diffraction) beamline at the BESSY II facility in Berlin provides this possibility and was used in order to investigate the aspects of this phenomenon in in-situ scale. The energy dispersive method entails a synchrotron X-ray white beam with a wide energy range (20–120 keV) which allows a fixed position of the sample and the detector, and combined with the high photons flux it allows a very short measurement time for obtaining a full scale X-Ray Diffraction patterns. In this contribution, the successful usage of high energy X-rays, applied for the first time for hydrogen behavior observations, provided the ability for evaluating in-situ the hydrogen diffusion behavior and the hydrogen interaction with stresses fields in the material. Steel samples were charged with hydrogen and examined by Synchrotron radiation. Two different methods were used in this research; the first is diffusible hydrogen concentration evaluation extracted from the lattice distortions, i.e. changes of the lattice parameter. The second is calculation of the residual stresses present in the sample and the interaction of hydrogen with them, using the known sin2ψ method. T2 - PRICM-8 - 8th Pacific rim international congress on advanced materials and processing CY - Waikoloa, Hawaii, USA DA - 04.08.2013 KW - Hydrogen embrittlement KW - Energy dispersive diffraction KW - Hydrogen diffusion KW - Residual stresses PY - 2013 SP - 3481 EP - 3487 AN - OPUS4-28975 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Griesche, Axel A1 - Dabah, Eitan A1 - Hilger, A. A1 - Kardjilov, N. A1 - Manke, I. A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Neutron imaging of hydrogen in steels T2 - Materials Science & Technology (MS&T) 2013 CY - Montreal, Quebec, Canada DA - 2013-10-27 KW - Neutron radiography KW - Hydrogen KW - Diffusion KW - Steel PY - 2013 SP - 945 EP - 950 PB - Curran CY - Red Hook, NY AN - OPUS4-29506 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Gibmeier, J. A1 - Genzel, C. A1 - Van der Mee, V. T1 - Determination of residual stresses in low transformation temperature (LTT -) welds metals using X-rayand high energy synchrotron radiation N2 - Crack and fatigue resistance are relevant evaluation criteria for welded joints and are decreased by tensile residual stresses resulting from the welding and cooling process, while compressive residual stresses can have a positive influence on the characteristics mentioned. In order to generate compressive residual stresses, a set of post weld treatment procedures is available, like shot peening, hammering, etc. These procedures have the disadvantage that they are time and cost extensive and have to be applied after welding. As another point, such technologies can only produce compressive stresses at the top surface, i.e. can only contribute to the reduction of the risk of cracks initiated at the surface, like fatigue cracks. A chance to generate compressive stresses over the complete weld joint during the welding procedure is offered by the so-called Low Transformation Temperature (LTT -) filler wires. Compared to conventional wires, these materials show lower phase transformation temperatures, which can work against coolingrelated tensile stresses, resulting from respective shrinkage restraint. In consequence, distinct compressive residual stresses can be observed within the weld and adjacent areas. The strength of these fillers makes them potentially applicable to high-strength steel welding. Welds produced with different LTT – filler wires have shown different levels and distributions of the resulting residual stresses depending on the specific transformation temperature. The transformation temperatures are determined by temperature measurement. Classical X-ray diffraction as well as diffraction methods using high energy synchrotron radiation have been used for residual stress analysis. By means of high energy synchrotron diffraction in reflection mode residual stress depth gradients can be determined nondestructively. The phase selective nature of the diffraction measurements enables the simultaneous determination of the phase specific residual stresses of all contributing crystalline phases within one experiment. The application of white beam diffraction implies recording of a multitude of diffraction lines within the energy range of the provided energy spectrum of the white beam. By this means phase specific residual stress depth distributions up to distances of 150 ìm below the surface can be analysed for steel using the energy dispersive set-up of the HMI-beamline EDDI at the Bessy site, Berlin, providing an energy range between 20-150 keV. As a side effect quantitative phase analysis can be carried out using white energy dispersive diffraction e.g. the determination of the content of retained austenite in the weld. KW - Filler materials KW - Low temperature KW - Reference lists KW - Residual stresses KW - Temperature KW - Transformation KW - Synchrotron radiation KW - Phase specific residual stresses KW - Energy dispersive diffraction PY - 2009 SN - 0043-2288 SN - 1878-6669 VL - 53 IS - 1/2 SP - 3 EP - 16 PB - Springer CY - Oxford AN - OPUS4-19214 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Characterising Phase Transformations of Different LTT Alloys and their Effect on Residual Stresses and Cold Cracking N2 - Novel martensitic filler materials with specially adjusted martensite start temperatures (Ms) can counteract the cooling specific shrinkage due to expansion effects of the weld metal associated with phase transformations. That can be exploited to create compressive residual stresses in the weld and adjacent areas, i.e. beneficial for increasing fatigue strength. The Ms temperature is shifted via the chemical composition, mainly by the alloying elements nickel and chromium, resulting as well in different retained austenite contents. Investigations were made using different Low Transformation Temperature (LTT) alloys with varying nickel content. The resulting phase transformation temperatures were - for the first time - detected using high energy synchrotron diffraction and Single Sensor Differential Thermal Analysis (SS-DTA). Compared to angle dispersive diffraction, energy dispersive diffraction offers the possibility to measure residual stresses of the martensite and austenite phase parallel fast in one experiment up to depths of 100 µm. The residual stresses show significant distributions dependent on Ms temperature. The effect on the cold cracking behaviour of these alloys was investigated using the Tekken test. Results show that cold cracking can be avoided when appropriate contents of retained austenite are existent. PY - 2009 IS - IX-2311-09 SP - 1 EP - 9 PB - International Institute of Welding CY - Paris AN - OPUS4-19749 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Lausch, Thomas A1 - Kromm, Arne T1 - Effects of Heat Control on the Stress Build Up during High-Strength Steel Welding under Defined Restraint Conditions T2 - IIW Annual Assembly CY - Singapore DA - 2009-07-12 PY - 2009 AN - OPUS4-19733 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Brauser, Stephan A1 - Kromm, Arne T1 - Synchrotron Diffraction for In-situ Characterizations of Materials Behaviour T2 - 3 rd IURS (Inter-University Research symposium) Advances in Welding and Joining CY - Busan, South Korea DA - 2010-05-14 PY - 2010 AN - OPUS4-21331 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Tiersch, Nico T1 - Measurements of diffusible hydrogen contents at elevated temperatures using different hot extraction techniques - an international round robin test N2 - This international round robin test served to scrutinize the procedures specified in ISO/DIS 3690:2009 for determining the diffusible hydrogen content in weld metals with bcc-lattice structure. It was specifically intended to check in what respect the specifications defined in the indicated standards for specimen preparation, storage and hydrogen analysis provide comparable measurement results. The round robin test is presented comprising comparative measurements at various degassing temperatures using hot extraction techniques and a thermal conductivity detector (TCD). A major focus of this investigation was the examination of the maximum degassing temperature for analysing the diffusible hydrogen in materials with bcc-lattice structure. The analyses were performed using two different stick electrodes and three different filler wires. As a significant result it was found that no deviations or increases, were detected in the measured contents of diffusible hydrogen for the investigated degassing temperatures ranging between 45 degrees C and 400 degrees C. Hydrogen analyses for contents below HD = 1.5 ml/100 g with the hot extraction techniques in conjunction with TCD applied in this study led to considerable relative standard deviations. KW - Hydrogen KW - Measurement KW - Round robin test KW - Hot extraction KW - ISO 3690 PY - 2010 SN - 0043-2288 SN - 1878-6669 VL - 54 IS - 5/6 SP - R115 EP - R122 PB - Springer CY - Oxford AN - OPUS4-21334 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Eliezer, D. A1 - Nissim, Y. A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Effects of shielding with various hydrogen-argon mixtures on supermartensitic stainless steel TIG welds N2 - Eine Anzahl verschiedener Effekte ergibt sich aus der Anwesenheit von Wasserstoff während des Schweißens hochlegierter Stähle. Die Betriebsdauer von geschweißten Bauteilen ist außerdem stark von der Anwesenheit von Wasserstoff im Umgebungsmedium und der Anfälligkeit der verschiedenen Schweißnahtgefüge für eine Degradation ihrer Eigenschaften durch Wasserstoff abhängig. Als eine relative neue Werkstoffgeneration finden supermartensitische hoch legierte Stähle (Supermartensitic Stainless Steels - SMSS) zunehmend als Ersatz für teuere Legierungen insbesondere in der Öl- und Gasindustrie Verwendung. Als Konsequenz ihres martensitischen Gefüges sind diese Legierungen anfällig für eine wasserstoffunterstützte Rissbildung (Hydrogen Assisted Cracking - HAC). Der Widerstand von supermartensitischen Stählen gegen wasserstoffunterstützte Spannungsrisskorrosion (Hydrogen Assisted Stress Corrosion Cracking - HASCC) unter Sauergasbedingungen wurde vor allem für industrielle Einsatzzwecke extensiv untersucht. Solche Studien vornehmlich an Grundwerkstoffen basieren überwiegend auf Standard-Prüfverfahren. Dem gegenüber würde das grundsätzliche Verhalten von Wasserstoff in den Gefügen geschweißter supermartensitischer Stähle wenig untersucht. Die zentralen Gründe für die diesem Beitrag zugrunde liegende Studie waren daher, die Effekte des Wasserstoffs auf das Gefüge von Wolfram Inert Gas (WIG)-Schweißungen supermartensitischer Stähle und die entsprechenden Wasserstoff-Trapping-Mechanismen zu untersuchen. Die Wirkungen des Wasserstoffs auf die verschiedenen WIG-geschweißten Gefüge wurden mittels Röntgendiffraktometrie, Lichtmikroskopie und Rasterelektronenmikroskopie untersucht. Eine Anzahl von Verfahren wurde außerdem angewendet, um den absorbierten Wasserstoff quantitativ zu bestimmen. Die Wechselwirkung zwischen Wasserstoff mit den mikrostrukturellen Defekten und die Charakteristika der Wasserstoffdesorption wurden mittels Thermischer Desorptionsspektroskopie (TDS) und Trägergas-Heißextraktionen des Wasserstoffs (LECO Analyse) untersucht. Die Wirkung des Gefüges auf die Absorption und Desorption von Wasserstoff werden im Detail diskutiert. KW - Hydrogen assisted cold cracking KW - Supermartensit KW - XRD KW - TDS PY - 2010 U6 - https://doi.org/10.3139/120.110135 SN - 0025-5300 VL - 52 IS - 5 SP - 306 EP - 315 PB - Hanser CY - München AN - OPUS4-21335 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Hodoroaba, Vasile-Dan A1 - Kipphardt, Heinrich A1 - Freigang, Fränze A1 - Gaber, Martin A1 - Ried, Peter T1 - Wasserstoffanalytik und Wasserstoffdegradation von metallischen Werkstoffen T2 - Werkstofftechnisches Kolloquium (öffentlich), Zentrum für Konstruktionswerkstoffe, Institut für Werkstoffkunde Prof. Berger CY - Darmstadt, Germany DA - 2010-04-22 PY - 2010 AN - OPUS4-21287 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas T1 - In situ phase characterization of low transformation temperature (LTT) alloy by means of synchrotron diffraction N2 - Cold cracking resistance is a relevant evaluation criterion for welded joints and affected by residual stresses which result from the welding procedure. Compressive residual stresses can thereby have a positive influence on preventing cracking. A unique possibility of generating compressive residual stresses already during the welding procedure is offered by the socalled Low Transformation Temperature (LTT) filler wires. Compared to conventional wires, these materials show decreased phase transformation temperatures which can work against the cooling-specific contraction. In consequence, distinct compressive residual stresses can be observed within the weld and adjacent areas. The strength of these fillers makes them potentially applicable to high-strength steel welding. Investigations were carried out to determine the phase transformation behaviour of different LTT-filler materials. Transformation temperatures were identified using Single Sensor Differential Thermal Analysis (SS-DTA). Additionally Synchrotron radiation was used to measure the transformation kinetics of all involved crystalline phases during heating and cooling of a simulated weld thermal cycle. KW - In-situ phase analysis KW - Energy dispersive diffraction KW - Phase transformation PY - 2010 SN - 1684-579X VL - 5 IS - 158 SP - 17 EP - 23 PB - Izdat. Masinostroenie CY - Moskva, Russia AN - OPUS4-21829 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Kromm, Arne A1 - Brauser, Stephan T1 - Synchrotron Diffraction for Visualization of Solid State Phase Transformations T2 - VISUAL - The International Symposium on Visualization in Joining & Welding Science Through Advanced Measurements and Simulation CY - Osaka, Japan DA - 2010-11-22 PY - 2010 AN - OPUS4-22746 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Brauser, Stephan A1 - Lorenz, Stephan A1 - Kannengießer, Thomas ED - Borsutzki, M. ED - Geisler, S. T1 - Untersuchung des lokalen Dehnungsverhaltens von Schweißverbindungen mittels optischer Dehnungsfeldanalyse T2 - Tagung Werkstoffprüfung 2009 - Fortschritte der Kennwertermittlung für Forschung und Praxis CY - Bad Neuenahr, Deutschland DA - 2009-12-03 KW - 3D-Dehnungsanalyse KW - Widerstandspunktschweißen KW - Laserstrahl-MSG-Hybrid-Schweißen KW - Lokale und globale Dehnungsmessung PY - 2009 SN - 978-3-514-00769-7 SP - 239 EP - 246 PB - Verl. Stahleisen GmbH AN - OPUS4-20747 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Gibmeier, J. T1 - In-situ observation of phase transformations during welding of low transformation temperature filler material KW - LTT filler material KW - In-situ observation KW - Energy dispersive diffraction KW - Transformation temperature KW - Residual stress PY - 2010 U6 - https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.638-642.3769 SN - 0255-5476 VL - 638-642 SP - 3769 EP - 3774 PB - Trans Tech Publications CY - Aedermannsdorf, Switzerland AN - OPUS4-20725 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Kromm, Arne A1 - Gibmeier, J. A1 - Rethmeier, Michael T1 - In-situ-Analyse der Phasenumwandlungskinetik während des Schweißens N2 - Zugeigenspannungen, wie sie beim Schweißprozess durch inhomogene Temperaturverteilungen und Schrumpfungen hervorgerufen werden, können die Lebensdauer geschweißter Verbindungen signifikant herabsetzen. Eine neue und außerordentlich attraktive Methode, um Druckeigenspannungen bereits während des Schweißens gezielt einzustellen, gelingt mit sogenannten LTT (Low Transformation Temperature)-Legierungen. LTT-Legierungen weisen eine martensitische Phasenumwandlung bei relativ niedrigen Temperaturen auf, wobei die damit verbundene Volumenexpansion zu einer Reduktion der Schrumpfeigenspannungen bzw. Erzeugung von Druckeigenspannungen führt. Zum direkten Nachweis der Phasenumwandlungen und der damit verbundenen resultierenden Schweißeigenspannungen wurden erstmals In-situ-Schweißexperimente unter Nutzung hoch energetischer, polychromatischer Synchrotronstrahlung (Weißstrahl) realisiert, um die Umwandlungskinetik während eines realen Schweißprozesses und die daraus resultierenden Schweißeigenspannungen zu analysieren. Es wird gezeigt, dass mit LTT-Legierungen signifikante Druckeigenspannungen in der Schweißnaht erreicht werden. PY - 2010 SN - 0025-5300 VL - 52 IS - 4 SP - 204 EP - 210 PB - Hanser CY - München AN - OPUS4-21219 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Brauser, Stephan A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Hydrogen absorption of different welded duplex steels N2 - In this study, hydrogen absorption and storage was investigated for various high-alloyed ferritic-austenitic duplex stainless steels. On account of the specific transformation and solidification behaviour, respectively, of duplex stainless steels as compared to single-phase ferritic and austenitic steels, special conditions have to be considered concerning hydrogen absorption which may ultimately lead to microstructure-dependent hydrogen-assisted weld metal cracking. Hydrogen absorption during welding may occur via the shielding gas, moisture from the surroundings or via the welding filler material. As a contribution to the interpretation and prediction of hydrogen-induced cracking in welded duplex stainless steels, the actual hydrogen absorption via the arc as well as the weld metal hydrogen diffusion was investigated in a duplex stainless steel DSS (1.4462) and in a lean-duplex stainless steel LDS (1.4162). Isothermal heat treatment using carrier gas hot extraction enabled quantification of the amounts of hydrogen trapped in the respective microstructures. The total hydrogen concentrations were found to be nearly identical. Trapped hydrogen was however observed to be dependent on the material and on the microstructure condition. The influence of hydrogen on the mechanical properties of the weld metal was characterized with the help of tensile tests. In addition, hydrogen embrittlement was detected in scanning electron microscopic analyses. KW - Duplex stainless steel KW - Lean-duplex stainless steel KW - Hydrogen absorption KW - Hydrogen trapping KW - Hydrogen embrittlement PY - 2010 U6 - https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2010.01.148 SN - 0360-3199 VL - 35 IS - 9 SP - 4368 EP - 4374 PB - Elsevier CY - Oxford AN - OPUS4-21172 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Lorenz, Stephan A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Herold, H. A1 - Posch, G. T1 - Suitability of high alloyed wire electrodes for the positional laser-GMA-hybrid welding N2 - Laser-gas metal arc (GMA)-hybrid welding enables a high deposition rate and a stable welding process. Process stability was found to be profoundly dependent on the type of the applied filler wire (solid or tubular cored). Whereas solid wires are deposited in pulsed arc mode, tubular cored wire electrodes are weldable by a stable spray-arc process within a wide operating range. This fact applies above all to a high alloyed metal cored wire electrode, of which the achievable deposition rates exceed the upper limits recommended by the manufacturer. A further interesting aspect is the application of a rutile tubular cored wire for positional laser-GMA-hybrid welding. A modern 20 kW-fibre laser source was available for the experiments. This study is concerned with the weldability of high alloyed tubular cored electrodes for high power laser-GMA-hybrid welding. Results obtained from comparative investigations between tubular cored and solid wire electrodes relating to process stability are summarised. KW - Austenitic stainless steel KW - Flux cored wire electrodes KW - Solid wire electrodes KW - Laser hybrid welding KW - Stainless steel KW - Laser welding KW - Welding speed KW - Welding position KW - Fibre laser KW - Process stability KW - Vertical position down KW - Charpy V-notch impact test KW - GMA welding KW - Gas metal arc welding KW - Weldability PY - 2010 U6 - https://doi.org/10.1504/IJMMP.2010.035943 SN - 1741-8410 SN - 1741-8429 VL - 5 IS - 2/3 SP - 245 EP - 260 PB - Inderscience Enterprises Ltd CY - Genève, Switzerland AN - OPUS4-22270 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas T1 - High Energy Synchrotron Radiation for Investigation of Materials Behaviour during Welding T2 - Material Science Colloquium, University of Pretoria, Southern African Institute of Mining and Metallurgy CY - Pretoria, South Africa DA - 2010-10-01 PY - 2010 AN - OPUS4-22292 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Ried, Peter A1 - Gaber, Martin A1 - Beyer, Katrin A1 - Müller, Ralf A1 - Kipphardt, Heinrich A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Thermo Analytic Investigation of Hydrogen Effusion Behavior - Sensor Evaluation and Calibration N2 - The well established carrier gas analysis (CGA) method was used to test different hydrogen detectors comprising a thermal conductivity detector (TCD) and a metal oxide semiconducting (MOx) sensor. The MOx sensor provides high hydrogen sensitivity and selectivity, whereas the TCD exhibits a much shorter response time and a linear hydrogen concentration dependency. Therefore, the TCD was used for quantitative hydrogen concentration measurements above 50?µmol/mol. The respective calibration was made using N2/H2 gas mixtures. Furthermore, the hydrogen content and degassing behaviour of titanium hydride (TiH2-x) was studied. This material turned out to be a potential candidate for a solid sample calibration. Vacuum hot extraction (VHE) coupled with a mass spectrometer (MS) was then calibrated with TiH2-x as transfer standard. The calibration was applied for the evaluation of the hydrogen content of austenitic steel samples (1.4301) and the comparison of CGA-TCD and VHE-MS. KW - Hydrogen KW - Steel KW - Vacuum hot extraction KW - Carrier gas analysis KW - Titanium hydride KW - Gas calibration PY - 2011 U6 - https://doi.org/10.1002/srin.201000237 SN - 1611-3683 SN - 0177-4832 VL - 82 IS - 1 SP - 14 EP - 19 PB - Verl. Stahleisen CY - Düsseldorf AN - OPUS4-23202 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Lorenz, Stephan A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Posch, G. T1 - Eignung hochlegierter Fülldrahtelektroden zum Laserstrahl-MSG-Hybridschweißen N2 - Gegenstand dieses Forschungsprojekts waren Untersuchungen zur Qualifikation von Fülldrahtelektroden für das Laserstrahl-MSG-Hybridschweißen hochlegierter Stähle. Dieser Typ Drahtelektrode ermöglicht aufgrund seines ringförmigen Metallmantels und der pulverartigen Füllung insbesondere im oberen Bereich der erzielbaren Abschmelzleistungen einen stabilen, spritzerarmen Werkstoffübergang vergleichbar dem im Sprühlichtbogen. Im Gegensatz dazu wird beim Abschmelzen von Massivdrahtelektroden ein kontrollierter Werkstoffübergang durch die Impulslichtbogentechnik erreicht. Die Werkstoff- und prozessspezifischen Eigenschaften beim Schweißen dieser Zusatzwerkstoffe haben einen signifikanten Einfluss auf die Schweißnahtmetallurgie sowie die Prozessstabilität. Zur Untersuchung der Übertragbarkeit der erzielbaren Werkstoffeigenschaften vom MSG-Schweißen auf das Laserstrahl-MSG-Hybridschweißen wurden Versuche am hochlegierten Grundwerkstoff AISI403L (X2CrNil911) durchgeführt. Als Zusatzwerkstoffe gemäß DIN EN 12 072 und DIN EN ISO 17 633 kamen vier Drahtelektroden, ein eigens für das Positionsschweißen konzipierter Rutilfülldraht 19 9 L P M1, ein zum Schweißen in Wannenposition geeigneter Rutilfülldraht T 19 9 L R M (C) 3, ein Metallpulverfülldraht T199LMM1 sowie ein Massivdraht G19 9 L Si zum Einsatz. KW - Fülldrahtelektroden KW - Laserstrahlschweißen KW - Metall-Schutzgasschweißen KW - Hybridschweißen KW - Werkstofffragen KW - Zusatzwerkstoffe PY - 2011 SN - 0036-7184 VL - 63 IS - 5 SP - 222 EP - 228 PB - Verl. für Schweißen u. Verwandte Verfahren, DVS-Verl. CY - Düsseldorf AN - OPUS4-23850 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Kromm, Arne A1 - Brauser, Stephan T1 - In-situ Synchrotron Diffraction Study of Transformation Induced Plasticity Steel T2 - Ms&T'12 Materials Science & Technology 2012 Conference CY - Pittsburgh, PA, USA DA - 2012-10-07 PY - 2012 AN - OPUS4-26783 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Kromm, Arne T1 - In situ synchrotron diffraction studies of phase transformation in steels T2 - European Science Symposium CY - Prague, Czech Republic DA - 2012-11-15 PY - 2012 AN - OPUS4-27111 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Kromm, Arne T1 - Influence of Heat Control on Welding Residual Stresses in Multi-layer Component Joints T2 - IIW Intermediate Meeting Commission IX CY - The Abingtons, England DA - 2012-03-22 PY - 2012 AN - OPUS4-25774 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Böllinghaus, Thomas T1 - Cold Cracking Tests - An Overview of Present Technologies and Applications T2 - IIW Intermediate Meeting Commission II CY - The Abingtons, England DA - 2012-03-20 PY - 2012 AN - OPUS4-25775 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Griesche, Axel A1 - Beyer, Katrin T1 - Studies of hydrogen diffusion in steels with neutron radiography T2 - Neutron Imaging User Symposium NIUS 2012 CY - Bad Zurzach, Switzerland DA - 2012-04-15 PY - 2012 AN - OPUS4-25776 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Dabah, Eitan A1 - Beyer, Katrin A1 - Brauser, Stephan A1 - Mente, Tobias T1 - Carrier Gas Hot Extraction for analysis of the hydrogen trapping and diffusion behaviour in duplex structures T2 - IIW Intermediate Meeting Commission II CY - The Abingtons, England DA - 2012-03-20 PY - 2012 AN - OPUS4-25777 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Steppan, Enrico A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas T1 - High-energy synchrotron study of the stress-strain behavior of hydrogen-charged high strength steel T2 - Visual-JW2012 - International Symposium on Visualization in Joining & Welding Science through Advanced Measurements and Simulation CY - Osaka, Japan DA - 2012-11-28 KW - High strength structural steel KW - Hydrogen diffusion KW - Hydrogen assisted cold cracking KW - Energy dispersive X-ray diffraction PY - 2012 IS - IWIS-17 SP - 228 EP - 229 AN - OPUS4-27396 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Brauser, Stephan A1 - Kromm, Arne A1 - Dabah, Eitan A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Rethmeier, Michael T1 - Thermal stability of retained austenite in low alloyed TRIP-steel determined by high energy synchrotron radiation N2 - TRIP-steels offer a good combination between strength and ductility. Therefore TRIP-steels are widely used in the automobile industries. The aim of this work is to study the stability of involved phases during heating and to identify the kinetics of the occuring phase transformations. For that purpose, in-situ diffraction measurements, using high energy synchrotron radiation were conducted. The analysis revealed the decomposition of the metastable austenitic phase into carbide and ferrite along the heating process and the regeneration of the austenite by further heating of the sample. KW - Austenite stability KW - Phase transformation KW - TRIP steel KW - Energy dispersive synchrotron X-ray diffraction PY - 2014 U6 - https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.772.129 SN - 0255-5476 VL - 772 SP - 129 EP - 133 PB - Trans Tech Publications CY - Aedermannsdorf, Switzerland AN - OPUS4-29700 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Gibmeier, J. A1 - Obelode, E. A1 - Altenkirch, J. A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Residual stress in steel fusion welds joined using low transformation temperature (LTT) filler material N2 - Welding residual stress is of major concern for structural integrity assessment in industrial components. Shear and volume strains resulting from the austenite-martensite-transformation affect the development of residual stress during welding. Controlling the phase transformation allows adjustment of the welding residual stress. Low transformation temperature (LTT) weld filler materials exhibiting reduced MS-temperatures allow postponing the phase transformation. The associated strain arising from the delayed transformation compensates for the thermal contraction strains and as such may reduce tensile or even introduce compressive residual stress. In this article we discuss the tri-axial residual stress distribution in 15 mm S690Q steel plates joined with LTT filler materials with 10 wt% Cr and a Ni-content that varies from 8 to 12 wt%. Using complementary synchrotron X-ray and neutron diffraction stress analysis the macroscopic residual stress was derived from the phase specific lattice strain and phase fraction of martensite and retained austenite, respectively. The local phase specific unstrained lattice parameters were determined using stress relieved combs. The investigation revealed increasing phase fraction of retained austenite with increasing Ni-content. Further, independent of the Ni-content in each weld in the fusion zone, significant compressive residual stresses were found in the longitudinal direction, which are balanced by tensile residual stresses in the heat affected zone (HAZ). In the weld transverse and normal direction the stress distribution is qualitatively similar but less in magnitude. The increased amount of retained austenite reduces the compressive stress arising from shear and volume strains during the delayed phase transformation and therefore no significant increase in compression was observed for decreasing MS-temperatures. KW - Welding residual stresses KW - Neutron diffraction KW - LTT filler materials PY - 2014 U6 - https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.768-769.620 SN - 0255-5476 VL - 768-769 SP - 620 EP - 627 PB - Trans Tech Publications CY - Aedermannsdorf, Switzerland AN - OPUS4-29706 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Effect of martensitic phase transformation on stress build-up during multilayer welding N2 - Innovative low transformation temperature (LTT) welding filler materials are featuring a characteristic chemical composition which favors the formation of martensite at comparatively low temperatures. This permits deliberate adjustment of welding residual stresses. Even though numerous investigations can be found in the literature on this issue, they provide only little insight into the interaction between phase transformation and resulting welding residual stresses. For this purpose, a component weld test was performed in a special large-scale testing facility. The results illustrate that the desired residual stress control by using LTT alloys is actually feasible. With increasing shrinkage restraint, however, higher tensile residual stresses are formed in transverse direction of the weld. By contrast, the residual stress level in longitudinal weld direction is nearly independent of the restraint conditions. On-line stress analysis revealed that the amount of stress reduction during cooling of the individual weld runs is dependent on the weld volume undergoing phase transformation. Overall, evidence was furnished that the approach of residual stress engineering by LTT alloys is suitable even in the case of large-scale multilayer welding. KW - LTT KW - Martensite KW - Multilayer Welding KW - Phase Transformation KW - Residual Stress PY - 2014 U6 - https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.768-769.660 SN - 0255-5476 VL - 768-769 SP - 660 EP - 667 PB - Trans Tech Publications CY - Aedermannsdorf, Switzerland AN - OPUS4-29708 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Held, E. A1 - Ohl, H. A1 - Gibmeier, J. A1 - Dixneit, Jonny A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas ED - Petzow, G. T1 - Mikrostruktur- und Härteentwicklung in Schweißnähten mit neuartigen LTT-Schweißzusatzwerkstoffen T2 - 47. Metallographie-Tagung CY - Friedrichshafen, Germany DA - 2013-09-18 PY - 2013 SN - 978-3-88355-398-6 VL - 45 SP - 297 EP - 302 AN - OPUS4-29710 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas T1 - In-situ experiments with synchrotron radiation for materials engineering (invited lecture) T2 - Symposium "Synchrotronradiation" CY - Campinas, Brazil DA - 2013-11-22 PY - 2013 AN - OPUS4-29795 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gollnow, Christian A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Lauer, R. A1 - Dong, M. A1 - Riekers, R. ED - Sommitsch, C. ED - Enzinger, N. T1 - Experimental and numerical analysis of local thermomechanical behavior for hot cracking assessment in welds T2 - 10th International seminar numerical analysis of weldability CY - Leibnitz, Austria DA - 2012-09-24 KW - FEM-simulation KW - Numerical analysis KW - Digital image correlation KW - In-situ measurement KW - Local weld strain KW - Hot cracking PY - 2013 SN - 978-3-85125-293-4 VL - 10 SP - 357 EP - 370 PB - Verlag der Technischen Universität Graz AN - OPUS4-29983 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Dabah, Eitan A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Mente, Tobias A1 - Beyer, Katrin A1 - Brauser, Stephan T1 - Quantification of hydrogen effective diffusion coefficients and effusion behavior in duplex stainless steel weld metals N2 - Modern methods like carrier gas hot extraction enable the quantification of dissolved hydrogen as well as the determination of the hydrogen trapping and diffusion behavior. This method was applied in order to compare for the first time the hydrogen diffusion and trapping behavior in electrochemically charged and welded duplex stainless steel (1.4462). Characteristic extraction temperatures (400, 650, and 900 °C) were used to quantify the amounts of diffusible hydrogen and trapped hydrogen for the base material and the weld metal, and in order to calculate the effective diffusion coefficients corresponding to the specific temperature. The comparison of the charging methods showed that electrochemically charged samples have a higher content of diffusible hydrogen than the welded samples. In addition, the effusion times increase in welded samples, which indicate a higher amount of trapped hydrogen. In electrochemically charged weld samples, a significant lower concentration of hydrogen was determined than in the base material. In addition, the effective diffusion coefficients were calculated for every microstructure and charging method. It was found that the base material has a higher effective hydrogen diffusion coefficient than that of the weld metal. This effect is due to the tortuous path of hydrogen diffusion in the weld metal. KW - Carrier gas hot extraction KW - Diffusion KW - Effusion KW - Hydrogen KW - Trapping PY - 2013 U6 - https://doi.org/10.1007/s40194-013-0051-5 SN - 0043-2288 SN - 1878-6669 VL - 57 IS - 4 SP - 561 EP - 567 PB - Springer CY - Oxford AN - OPUS4-29417 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Griesche, Axel A1 - Solórzano, E. A1 - Beyer, Katrin A1 - Kannengießer, Thomas T1 - The advantage of using in-situ methods for studying hydrogen mass transport: Neutron radiography vs. carrier gas hot extraction N2 - Neutron radiography (NR) is compared with the commonly used carrier gas hot extraction (CGHE) technique. We performed isothermal hydrogen effusion experiments at 623 K to study the mass transport kinetics. The investigated material was technical iron. The quantification of the hydrogen mass flow is done for NR by using concentration standards. The temporal hydrogen concentration evolution in the sample coincides well for both methods, i.e. NR and CGHE, and is in good agreement with literature. The advantages of the NR method are the non-destructive nature of measuring and the in-situ determination of hydrogen concentrations with high spatial and temporal resolution. Remaining hydrogen inside the sample can be identified directly by the NR method. KW - Hydrogen diffusion KW - In-situ KW - Neutron radiography KW - Carrier gas hot extraction KW - Imaging PY - 2013 U6 - https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2013.08.145 SN - 0360-3199 VL - 38 IS - 34 SP - 14725 EP - 14729 PB - Elsevier CY - Oxford AN - OPUS4-29413 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Eissel, A. A1 - Engelking, Lorenz A1 - Treutler, K. A1 - Schroepfer, Dirk A1 - Wesling, V. A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Investigations on influencing the microstructure of additively manufactured Co‑Cr alloys to improve subsequent machining conditions N2 - Co-Cr alloys are frequently used for highly stressed components, especially in turbine and plant construction, due to their high resistance to thermal and mechanical stress, as well as to corrosive and abrasive loads. Furthermore, they are classified as difficult-to-cut materials because of their high strength and toughness as well as their low thermal conductivity. However, for Co, an increased cost and supply risk can be observed in recent years. Therefore, additive manufacturing (AM) offers significant economic advantages due to higher material efficiency regarding repair, modification, and manufacturing of such components. Concerning inhomogeneity and anisotropy of the microstructure and properties as well as manufacturing-related stresses, a lot of knowledge is still necessary for the economic use of additive welding processes in SMEs. In addition, subsequent machining, particularly contour milling, is essential to generate the required complex contours and surfaces. Hence, additive and machining manufacturing processes need to be coordinated in a complementary way, especially due to additional challenges arising in milling of heterogeneous hard-to-cut microstructures. Recently, it has been shown that modern, hybrid cutting processes, such as ultrasonic-assisted milling (US), can improve the cutting situation. In this investigation, the Co-Cr initial alloy is additionally modified with Ti and Zr up to 1 wt% with the aim to enhance the homogeneity of the microstructure and, thus, the machinability. Hence the investigation includes finish milling tests of the AM components and the comparison of US and conventional machining. Both the modifications and the ultrasonic assistance exhibit a significant effect on the machining situation; for example US causes a higher surface integrity of the finish milled surfaces compared to conventional milling. T2 - International Congress on Welding, Additive Manufacturing and associated non-destructive testing CY - Online meeting DA - 08.06.2022 KW - Cobalt-chromium alloy KW - Additive manufacturing KW - Ultrasonic-assisted milling KW - Surface integrity PY - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-560917 SP - 1 EP - 9 PB - Springer CY - Heidelberg AN - OPUS4-56091 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Nietzke, Jonathan A1 - Rhode, Michael A1 - Mente, Tobias A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Experimental and numerical characterization of hydrogen diffusion in thick-walled submerged arc welded joint of S420G2+M offshore steel grade N2 - Offshore wind turbines are an important goal in national energy strategies worldwide. Foundation structures are manufactured from submerged arc welded (SAW) plates with thicknesses up to 200 mm. In that connection, high-strength steels like the S420G2+M are more and more applied offering the possibility for increased stability and load-bearing capacity of the foundations. These offshore steel grades can show a susceptibility for delayed hydrogen assisted cold cracking of the weld joints. For that purpose, a minimum waiting time (MWT) of up to 48 h (dependent on applied standards) is recommended before non-destructive testing is allowed and conducted. But this concept is based on older steel grades that have been used for three or more decades. Nowadays, the metallurgical improvements (clean steels, proper rolling, and heat treatment) of base materials and well as welding consumables must be anticipated. Hence, the MWT concept should be critically discussed as it is assumed to be very conservative. For that reason, the focus of this study was to investigate the diffusion behavior in S420G2+M steel and its multi-layer SAW joint. Electrochemical permeation experiments were carried at room temperature. Boundary conditions were anticipated in terms of using different sample thicknesses. From the experimental data, hydrogen diffusion coefficients and absorbed diffusible hydrogen concentrations had been calculated. It was shown that hydrogen diffusion in the base material is increased compared to the weld metal. In addition, the sample thickness had a significant on the calculated diffusion coefficients. The minimum and maximum diffusion coefficients had been used for numerical modelling of the hydrogen diffusion in the welding joint. It became clear that a MWT must be always regarded together with a critical initial diffusible hydrogen concentration for the evaluation of a possible delayed cracking as diffusion times were mostly > 48 h due to the thick plates. T2 - 4th International Conference on Metals and Hydrogen - Steely & Hydrogen 2022 CY - Ghent, Belgium DA - 11.10.2022 KW - Hydrogen KW - Submerged arc welding KW - Diffusion KW - Minimum waiting time KW - Electrochemical permeation PY - 2022 SP - 1 EP - 11 CY - Ghent, Belgium AN - OPUS4-56075 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schröder, Nina A1 - Rhode, Michael A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Ausscheidungsverhalten und Eigenschaften der schweißbedingten Wärmeeinflusszonen hochfester Stähle in Abhängigkeit der Mikrolegierungsroute N2 - Für eine signifikante Festigkeitssteigerung von vergüteten, hochfesten Feinkornbaustählen mit einer Nominalstreckgrenze ≥ 690 MPa, ist die Zugabe von Mikrolegierungselementen, wie Nb und Ti, unerlässlich. Die Normvorgaben zur chemischen Zusammensetzung dieser Stähle (bspw. in DIN EN 10025-6) geben zur Erzielung der vorgeschriebenen Eigenschaften dabei oft nur Grenzgehalte für die Hersteller vor. Die Wirkung der Legierungselemente in der WEZ ist teilweise komplett konträr. Somit wird eine adäquate Vorhersage der Chargenabhängigkeit hinsichtlich der Schweißeignung und des Tragverhaltens der Schweißverbindung erschwert. Neben metallographischen Untersuchungen einzelner WEZ-Bereiche wurden unter Variation der chemischen Zusammensetzung, thermodynamische Phasenberechnungen mittels ThermoCalc durchgeführt. Hierdurch wird ein Verständnis zur Phasentransformation, Ausscheidungswachstum und -auflösung während des Schweißens in Abhängigkeit von Temperatur und Abkühlbedingungen geschaffen. T2 - 40. Vortrags- und Diskussionstagung Werkstoffprüfung 2022 CY - Dresden, Germany DA - 27.10.2022 KW - WEZ-Erweichung KW - Mikrolegierungseinflüsse KW - Thermodynamische Modellierung PY - 2022 SP - 1 EP - 6 AN - OPUS4-56168 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Quackatz, Lukas A1 - Griesche, Axel A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Spatially resolved EDS, XRF and LIBS measurements of the chemical composition of duplex stainless steel welds: A comparison of methods N2 - Duplex stainless steels (DSS) are used in all industries where corrosion problems play a major role. Examples include the chemical industry, the food industry and shipping industries. DSS have a balanced phase ratio of ferrite (α) and austenite (γ). Unlike single-phase stainless steels, DSS combine the advantages of these and can therefore fit many industry requirements, such as weight saving or high mechanical strength. When these steels are welded, alloying elements can burn off and condense as thin layers on cold surface regions. This loss of chemical elements can lead to changes in the microstructure. With the help of Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS), chemical element distributions were visualized. The results were compared with those of conventional measurement methods, such as energy dispersive X-ray analysis (EDS) and X-ray fluorescence analysis (XRF), and the results from LIBS could be validated. LIBS is suitable as a fast, straightforward measurement method for producing line scans along the weld seam and provides spatially resolved information on accumulation phenomena of burned off alloying elements. LIBS is very well suited for the detection of sub-surface elements due to the exclusively superficial ablation of the material. In addition, the measurement method has been calibrated so that quantitative statements about element concentrations can also be made. T2 - EMSLIBS 2021 CY - Online Meeting DA - 25.11.2021 KW - LIBS KW - TIG welding KW - Duplex stainless steel KW - XRF KW - EDS PY - 2022 U6 - https://doi.org/10.1016/j.sab.2022.106439 SN - 0584-8547 VL - 193 SP - 1 EP - 8 PB - Elsevier B.V. CY - Amsterdam AN - OPUS4-54837 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Eissel, A. A1 - Engelking, Lorenz A1 - Treutler, K. A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Wesling, V. A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Herstellung beanspruchungsgerechter Oberflächen durch Kombination innovativer additiver und abtragender Fertigungsschritte an hochbelasteten Komponenten N2 - In vielen Anwendungen werden aufgrund zunehmender Anforderungen an den Widerstand gegenüber hohen, kombinierten mechanischen, tribologischen, thermischen und korrosiven Beanspruchungen Hochleistungslegierungen eingesetzt. Den vielfach komplexen Bauteilstrukturen, herausfordernden Fertigungseigenschaften und der Erhöhung der Ressourceneffizienz lässt sich heute mit der additiven Fertigung (AM) begegnen, dem oftmals noch unzureichende Kenntnisse über die resultierende Homogenität und Anisotropie der speziellen Gefüge und den damit verbundenen Eigenschaften entgegensteht. Viele Anwendungen benötigen zudem definierte Oberflächen mit hohen Anforderungen an die Oberflächenintegrität, dem durch komplementären Einsatz von additiven und abtragenden Fertigungsschritten Rechnung getragen wird. Hochleistungslegierungen auf der Basis von Nickel oder Kobalt sind infolge der niedrigen Wärmeleitfähigkeit verbunden mit hoher Festigkeit und Zähigkeit äußerst herausfordernd mit Blick auf eine wirtschaftliche Zerspanung mit geometrisch bestimmter Schneide. Ein Vorhaben (IGF-Nr. 20.979 N/DVS-Nr. 1.3211) der BAM und TU Clausthal/ISAF befasst sich mit der Lösung dieser Problemstellung durch gezielte Beeinflussung des Gefüges mittels Modifikation der Schweißzusatzwerkstoffe und den Einsatz des ultraschallunterstützten Fräsens (US), bei gleichzeitiger Sicherstellung der geforderten Eigenschaften der untersuchten Werkstoffe. Im vorliegenden Beitrag werden für die beiden untersuchten FeNi- und CoCr-Legierungen wesentliche Zusammenhänge zwischen verschiedenen Legierungsmodifikationen, der entstehenden Gefügemorphologie und den Zerspanungseigenschaften von mittels PTA additiv gefertigter Proben dargestellt. Hierbei ließen sich Ti, Zr und Hf pulvermetallurgisch zu den jeweiligen Ausgangsschweißzusätzen hinzulegieren. T2 - #additivefertigung: Metall in bestForm CY - Essen, Germany DA - 26.10.2022 KW - Legierungsmodifikation KW - Ultraschallunterstütztes Fräsen KW - Additive Fertigung PY - 2022 SN - 978-3-96144-202-7 VL - 383 SP - 93 EP - 99 PB - DVS-Media GmbH AN - OPUS4-56615 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Scharf-Wildenhain, R. A1 - Hälsig, A. A1 - Hensel, J. A1 - Wandtke, Karsten A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Einfluss von Wärmeführung und Bauteildesign auf die Eigenschaften und fertigungsbedingten Beanspruchungen additiv geschweißter hochfester Feinkornbaustähle N2 - Hochfeste Feinkornbaustähle verfügen über großes Potenzial für gewichtsoptimierte, effiziente Strukturen in vielen modernen Stahlkonstruktion. Weitere Effizienzsteigerungen können durch additives Fertigen sowie bionische Bauweisen erreicht werden. Hochfeste Zusatzwerkstoffe für additives MSG-Schweißen (engl.: Wire Arc Additive Manufacturing, WAAM) sind bereits von den Schweißzusatzherstellern lieferbar. Eine breite industrielle Anwendung insbesondere für KMU ist aufgrund fehlender quantitativer Erkenntnisse und Richtlinien bezüglich schweißbedingter Beanspruchungen und Bauteilsicherheit während der Herstellung und des Betriebs derzeit stark limitiert. In einem gemeinsamen Forschungsprojekt (FOSTA-P1380/IGF21162BG) der BAM und der TU Chemnitz werden daher die mit Eigenspannungsausbildung und der Gefahr einer Kaltrissbildung verbundenen prozess- und werkstoffbedingten sowie konstruktiven Einflüsse beim WAAM hochfester Stähle untersucht. Der vorliegende Beitrag fokussiert die Analyse der Auswirkungen von Schweißwärmeführung und Design der WAAM-Bauteile auf die Abkühlbedingungen, Gefüge, mechanisch-technologischen Eigenschaften und Eigenspannungen. Hierfür werden geometrisch definierte Probenkörper (Hohlquader) vollautomatisiert mit einem speziellen, hochfesten WAAM-Massivdraht (Streckgrenze >790 MPa) geschweißt. Die Wärmeführung und Probenabmessungen werden innerhalb eines statistischen Versuchsplans variiert. Die Schweißwärmeführung wird dabei so eingestellt, dass die t8/5-Abkühlzeiten im empfohlenen Verarbeitungsbereich (ca. 5 s bis 20 s) sichergestellt sind. Hierzu ließen sich über zusätzliche thermo-physikalische Umformsimulationen mittels Dilatometer die komplexen Wärmezyklen abbilden und die resultierende Zugfestigkeit des Schweißgutes bestimmen. Das WAAM-Schweißen komplexer Geometrien mit variierenden Schweißwärmeführungen und geometrischen Verhältnissen bzw. Wanddicken bedingt neben den Auswirkungen auf die Abkühlbedingungen, Abkühlzeiten und Gefüge deutliche Einflüsse auf die konstruktiven Steifigkeitsverhältnisse beim Schweißen. Es zeigen sich anhand der Schweißexperimente signifikante Auswirkungen durch Probenskalierung und Wärmeeinbringung auf die resultierenden lokalen Eigenspannungen. Die Folge können ungünstige Bauteileigenschaften und risskritische Zugeigenspannungen sein. T2 - DVS Congress 2022 CY - Koblenz, Germany DA - 19.09.2022 KW - MAG-Schweißen KW - Additive Fertigung KW - Eigenspannungen KW - Hochfester Stahl KW - Kaltrisssicherheit KW - Wärmeführung KW - Windenergie PY - 2022 SN - 978-3-96144-189-1 VL - 382 SP - 737 EP - 745 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-56719 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Scharf-Wildenhain, R. A1 - Hälsig, A. A1 - Wandtke, Karsten A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Einfluss der Wärmeführung auf die Eigenschaften und fertigungsbedingten Beanspruchungen additiv geschweißter hochfester Feinkornbaustähle N2 - Hochfeste Feinkornbaustähle verfügen über ein großes Potenzial für gewichtsoptimierte, effiziente Strukturen in vielen modernen Stahlkonstruktion. Weitere Effizienzsteigerungen können durch additives Fertigen sowie bionische Bauweisen erreicht werden. Kommerzielle hochfeste Zusatzwerkstoffe für additives MSG-Schweißen (engl.: Wire Arc Additive Manufacturing, WAAM) sind bereits von den Schweißzusatzherstellern lieferbar. Derzeit ist jedoch eine breite industrielle Anwendung insbesondere für KMU aufgrund fehlender quantitativer Erkenntnisse und Richtlinien bezüglich schweißbedingter Beanspruchungen und Bauteilsicherheit während der Herstellung und des Betriebs stark limitiert. In einem gemeinsamen Forschungsprojekt (FOSTA-P1380/IGF21162BG) der BAM und der TU Chemnitz werden die mit Eigenspannungsausbildung und der Gefahr einer Kaltrissbildung verbundenen prozess- und werkstoffbedingten sowie konstruktiven Einflüsse untersucht. Im Fokus dieser Analysen steht die Bestimmung der Wechselwirkungen zwischen WAAM-Prozessparametern bzw. der Wärmeführung auf das Gefüge und die Eigenspannungen. Hierfür werden Referenzproben als offene Hohlquader mit definierten Abmessungen vollautomatisiert mit einem speziellen, hochfesten WAAM-Massivdraht (Streckgrenze >790 MPa) geschweißt. Die gezielte Einstellung der geometrischen Eigenschaften erfolgt durch Schweißparameter und Nahtaufbau bei ca. 4 kg/h mittlerer Abschmelzleistung. Die Wärmeführung wird innerhalb eines statistischen Versuchsplanes mittels Streckenenergie (200 kJ/m bis 650 kJ/m) und Zwischenlagentemperatur (100 °C bis 300 °C) so variiert, dass die t8/5-Abkühlzeiten dem empfohlenen Verarbeitungsbereich entsprechen (ca. 5 s bis 20 s). Ziel ist es bei konstanten geometrisch-konstruktiven Randbedingungen, den Einfluss der Wärmeführung auf Gefüge und resultierende Eigenspannungen zu analysieren. Für die Streckenenergie können neben den Gefügeeinflüssen aufgrund der resultierenden Abkühlzeit deutliche Effekte insbesondere auf die lokalen Eigenspannungen im Bauteil belegt werden. Das Schweißen mit zu hoher Wärmeeinbringung bzw. Abschmelzleistung kann zu ungünstigen Gefüge- und Bauteileigenschaften führen, gleichzeitig jedoch niedrigere Zugeigenspannungsniveaus bewirken. Solche komplexen Wechselwirkungen gilt es letztlich mit diesen Untersuchungen zu klären, um leicht anwendbare Verarbeitungsempfehlungen und Normvorgaben für ein wirtschaftliches, anforderungsgerechtes und risssicheres WAAM von hochfesten Stählen den Anwendern zur Verfügung zu stellen. T2 - DVS Congress 2021 CY - Online meeting DA - 14.09.2021 KW - MAG-Schweißen KW - Hochfester Stahl KW - Eigenspannungen KW - Additive Fertigung KW - Kaltrisssicherheit PY - 2021 SN - 978-3-96144-146-4 VL - 371 SP - 16 EP - 22 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-56669 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Rhode, Michael A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Fügetechnik für die neue Wasserstoffökonomie N2 - Die Herausforderungen für die Fügetechnikbranche, die sich durch die neuen Wasserstoff-Technologiefelder „Erzeugung“, „Speicherung“, „Transport“ und „Nutzung“ ergeben, sind sehr vielfältig. Der DVS-Bericht 373 gibt dazu einen tieferen Einblick. Der hier vorliegende Kurzbericht stellt dazu ausgewählte Praxisbeispiele, zugehörige Herausforderungen und sich ergebende Chancen vor. Fügetechnologien haben dabei wesentliche Bedeutung für das erfolgreiche Umsetzen und Herstellen der benötigten technischen Komponenten, wie anhand der Themenkomplexe „Wasserstoff-Pipelines“ und „additive Fertigung“ betrachtet wird. Zudem ergeben sich Herausforderungen für die notwendigen Regelwerke und Normen, die nahezu vollständig angepasst oder geschaffen werden müssen. KW - Wasserstoff KW - Fügetechnik KW - Studie KW - Werkstoffe KW - Schweißen PY - 2022 UR - https://www.schweissenundschneiden.de/artikel/fuegetechnik-fuer-die-neue-wasserstoffoekonomie SN - 0036-7184 VL - 74 IS - 3 SP - 142 EP - 144 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-54563 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Rhode, Michael A1 - Nietzke, Jonathan A1 - Mente, Tobias A1 - Richter, Tim A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Characterization of Hydrogen Diffusion in Offshore Steel S420G2+M Multi-layer Submerged Arc Welded Joint N2 - As onshore installation capacity is limited, the increase in the number of offshore wind turbines (OWT) is a major goal. In that connection, the OWTs continuously increase in size and weight and demand adequate foundations concepts like monopiles or tripods. These components are typically manufactured from welded mild steel plates with thickness up to 200 mm. The predominant welding technique is submerged arc welding (SAW). In accordance with the standards, the occurrence of hydrogen-assisted cracking is anticipated by either a minimum waiting time (MWT, before non-destructive testing of the welded joint is allowed) at ambient or a hydrogen removal heat treatment (HRHT) at elevated temperatures. The effectiveness of both can be estimated by calculation of the diffusion time, i.e., diffusion coefficients. In this study, these coefficients are obtained for the first time for a thick-walled S420G2+M offshore steel grade and its multi-layer SAW joint. The electrochemical permeation technique at ambient temperature is used for the determination of diffusion coefficients for both the base material and the weld metal. The coefficients are within a range of 1025 to 1024 mm2/s (whereas the weld metal had the lowest) and are used for an analytical and numerical calculation of the hydrogen diffusion and the related MWT. The results showed that long MWT can occur, which would be necessary to significantly decrease the hydrogen concentration. Weld metal diffusion coefficients at elevated temperatures were calculated from hydrogen desorption experiments by carrier gas hot extraction. They are within a range of 1023 mm2/s and used for the characterization of a HRHT dwell-time. The analytical calculation shows the same tendency of long necessary times also at elevated temperatures. That means the necessary time is strongly influenced by the considered plate thickness and the estimation of any MWT/HRHT via diffusion coefficients should be critically discussed. T2 - European Congress and Exhibition on Advanced Materials and Process - Euromat 2021 CY - Online meeting DA - 13.09.2021 KW - Thick-walled KW - Hydrogen diffusion KW - Offshore KW - Steel KW - Submerged arc welding PY - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-544127 SN - 1059-9495 SP - 1 EP - 13 PB - Springer Nature AN - OPUS4-54412 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Sprengel, Maximilian A1 - Mohr, Gunther A1 - Altenburg, Simon A1 - Evans, Alexander A1 - Serrano Munoz, Itziar A1 - Kromm, Arne A1 - Pirling, T. A1 - Bruno, Giovanni A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Triaxial Residual Stress in Laser Powder Bed Fused 316L: Effects of Interlayer Time and Scanning Velocity N2 - The triaxial distribution of the residual stress in laser powder bed fused austenitic steel 316L was determined by X-ray and neutron diffraction. The residual stress analysis results were linked to the thermal history of the specimens, which were manufactured with varying inter-layer-times and scanning velocities. A clear link between the in-process temperature of the specimens and the residual stress was found, based on in-situ monitoring data. KW - Stainless Steel KW - AGIL KW - Residual Stress KW - X-ray and Neutron Diffraction KW - Additive Manufacturing PY - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-542620 SP - 1 EP - 13 PB - Wiley-VCH GmbH AN - OPUS4-54262 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Quackatz, Lukas A1 - Griesche, Axel A1 - Kannengießer, Thomas T1 - In situ investigation of chemical composition during TIG welding in duplex stainless steels using Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) N2 - Many applications in industry require a material-to-material joining process of Duplex Stainless Steels (DSS). Therefore, it is essential to investigate the material’s properties during a welding process to control the weld quality. With the help of Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS), the chemical composition during the Tungsten Inert Gas (TIG) welding process of DSS could be monitored in situ. The chemical composition could be quantitatively measured using pre-established calibration curves. Although the surface temperature and the welding plasma have a high influence on the spectral intensities, reliable composition measurements were possible. The concentration of alloying elements could be mapped during the TIG welding process. T2 - 2nd International Conference on Advanced Joining Processes CY - Sintra, Portugal DA - 21.10.2021 KW - LIBS KW - In situ measurement KW - WRC 1992 diagram KW - TIG welding KW - Duplex stainless steels PY - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-542026 SN - 2666-3597 VL - 6 SP - 1 EP - 7 PB - Elsevier CY - Amsterdam AN - OPUS4-54202 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schröder, Jakob A1 - Evans, Alexander A1 - Mishurova, Tatiana A1 - Ulbricht, Alexander A1 - Sprengel, Maximilian A1 - Serrano Munoz, Itziar A1 - Fritsch, Tobias A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Bruno, Giovanni T1 - Diffraction-Based Residual Stress Characterization in Laser Additive Manufacturing of Metals N2 - Laser-based additive manufacturing methods allow the production of complex metal structures within a single manufacturing step. However, the localized heat input and the layer-wise manufacturing manner give rise to large thermal gradients. Therefore, large internal stress (IS) during the process (and consequently residual stress (RS) at the end of production) is generated within the parts. This IS or RS can either lead to distortion or cracking during fabrication or in-service part failure, respectively. With this in view, the knowledge on the magnitude and spatial distribution of RS is important to develop strategies for its mitigation. Specifically, diffraction-based methods allow the spatial resolved determination of RS in a non-destructive fashion. In this review, common diffraction-based methods to determine RS in laser-based additive manufactured parts are presented. In fact, the unique microstructures and textures associated to laser-based additive manufacturing processes pose metrological challenges. Based on the literature review, it is recommended to (a) use mechanically relaxed samples measured in several orientations as appropriate strain-free lattice spacing, instead of powder, (b) consider that an appropriate grain-interaction model to calculate diffraction-elastic constants is both material- and texture-dependent and may differ from the conventionally manufactured variant. Further metrological challenges are critically reviewed and future demands in this research field are discussed. KW - Laser-based additive manufacturing KW - Residual stress analysis KW - X-ray and neutron diffraction KW - Diffraction-elastic constants KW - Strain-free lattice spacing PY - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-538054 VL - 11 IS - 11 SP - 1830 PB - MPDI CY - Basel AN - OPUS4-53805 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Engelking, Lorenz A1 - Eissel, A. A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Treutler, K. A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Wesling, V. ED - Brockmann, S. ED - Krupp, U. T1 - Untersuchungsmethoden beim Fräsen additiv gefertigter schwer spanbarer Kobalt-Chrom-Legierungen N2 - Für den Anlagenbau werden hochbelastete Komponenten aus Co-Cr-Legierungen hergestellt. Dabei ist die Zerspanung so herausfordernd, dass additive Fertigungsschritte oft wirtschaftlicher sind. Diese bedingen aber vorwiegende heterogene, anisotrope Gefüge und Eigenschaften und bei nachfolgender Fräsbearbeitung unstetige Zerspankräfte und instabile Spanvorgänge. Hierbei können hybride Zerspanprozesse helfen, hohe Belastungen für Werkzeug und Werkstückoberfläche zu minimieren. Diesbezügliche Charakterisierungen erfordern speziell adaptierte Zerspanungsanalysen. Anhand eines Anwendungsbeispiels, bei dem eine Modifikation der Ausgangslegierung mit 1 % Hf erfolgte, wird die Wechselwirkung zwischen Gefügemorphologie und Fräsprozess dargestellt, der konventionelle mit einem hybriden ultraschallunterstützten Fräsprozess verglichen und die Charakterisierung des Werkzeugverschleißes anhand zweier verschiedener Fräser betrachtet. Analysen auftretender Prozesskräfte mittels Piezo-Mehrkomponenten-Dynamometer, der Werkzeugoszillation mittels Laser-Vibrometer und zusätzliche In-situ-Temperaturmessungen der Werkzeugschneiden mittels Highspeed-Pyrometer bilden den Kern der neuen Zerspanungsprüftechnik. Die vorgestellten Untersuchungsmethoden bilden die Vorgänge bei der Zerspanung additiv gefertigter Werkstoffe detailliert und reproduzierbar ab. Sowohl Legierungsmodifikation als auch hybride Prozessbedingungen lassen gezielte Einflüsse zur deutlichen Verbesserung der Zerspanungssituation zu. T2 - Tagung Werkstoffprüfung 2021 CY - Online meeting DA - 02.12.2021 KW - Ultraschallunterstütztes Fräsen KW - Legierungsmodifikation KW - Additive Fertigung KW - Plasma-Pulver-Auftragschweißen KW - Werkzeugverschleiß PY - 2021 SN - 978-3-941269-98-9 SP - 93 EP - 98 PB - Stahlinstitut VDEh CY - Düsseldorf AN - OPUS4-54921 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Rhode, Michael A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Fügetechnik für die neue Wasserstoffökonomie – Werkstoffe, Schweißtechnologien, Perspektiven – N2 - Die Studie gibt einen Überblick über die Aspekte der Fügetechnik und ihrer Bedeutung in Wasserstofftechnologien. Dazu werden die Grundlagen der Technologiefelder Wasserstofferzeugung, -speicherung, -transport und -nutzung vorgestellt und der Stand der Technik der fügetechnischen Fertigung von Komponenten in Wasserstofftechnologien zusammengefasst. Dabei werden nicht nur exklusiv Metalle betrachtet. Anhand repräsentativer Beispiele aus der Praxis, Forschung und Entwicklung wird die Bedeutung der Fügetechnik in Wasserstofftechnologien klar herausgestellt und mögliche Perspektiven für die Zukunft abgeleitet. Hier ist ersichtlich, dass Fügetechnologien wesentliche Bedeutung für die erfolgreiche Umsetzung von technischen Komponenten der Wasserstofftechnologien haben, von der Erzeugung bis zur Anwendung. Aus gesamtwirtschaftlicher Sicht umfassen die Schwerpunkte bzw. Trends der Fügetechnik dabei: die Erstellung neuer Infrastruktur für Wasserstoffspeicherung und -transport sowie die sichere Umnutzung der bestehenden Erdgasinfrastruktur. Bei der Wasserstoffanwendung wird die effiziente massentaugliche Produktion von Brennstoffzellen immer wichtiger. Es ist zudem klar ersichtlich, dass die additive Fertigung bereits jetzt ein hohes Potential für Komponenten von Wasserstofftechnologien besitzen und dieses wachsen wird. Aus den perspektivischen Anwendungen ergeben sich zudem Herausforderungen und Forschungsbedarfe für die notwendigen nationalen und internationalen Regelwerke und technischen Normen. Schwerpunktmäßig sind hierbei die bereits bestehenden Empfehlungen und kodifizierten Regeln vollständig zu adaptieren und in die Aus- und Weiterbildung von fügetechnischem Fachpersonal einzubetten. KW - Fügetechnik KW - Wasserstoff KW - Werkstoffe KW - Prozesse KW - Perspektiven PY - 2021 UR - https://www.dvs-media.eu/de/neuerscheinungen/4425/dvs-studie-zur-fuegetechnik-fuer-die-neue-wasserstoffoekonomie-werkstoffe-schweisstechnologien-perspektiven SN - 978-3-96144-157-0 SN - 978-3-96144-158-7 VL - 373 SP - 1 EP - 59 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-53498 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wandtke, Karsten A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Scharf-Wildenhain, R. A1 - Hälsig, A. A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas T1 - WAAM process influences on local microstructure and residual stresses in high-strength steels N2 - High-strength fine-grain structural steels have great potential for weight optimization of many modern engineering structures. Efficient manufacturing can be achieved here above all by Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM). First commercial high-strength welding consumables for WAAM are already available. Due to a lack of knowledge and guidelines for the industry regarding welding residual stresses and component safety in manufacturing and operation, their application is still severely limited. Residual stresses play a crucial role here, as the special microstructure of high-strength steels is sensitive to cold cracking. For this reason, process- and material-related influences, as well as the design effects on residual stress formation, are being investigated in a project funded by the AiF (FOSTA P1380/IGF 21162 BG). This study focuses on determining the interactions between heat control during WAAM process, resulting hardness, microstructure, and residual stresses, analyzed by X-ray diffraction. Welding experiments using geometrically similar AM specimens show that, with regard to the heat input, the energy per unit length in particular leads to significantly affected cooling times and microstructures and causes pronounced localized effects in terms of residual stresses in the upper weld beads. T2 - 46th MPA-Seminar CY - Stuttgart, Germany DA - 12.10.2021 KW - Wire Arc Additive Manufacturing KW - High-strength structural steels KW - Vickers hardness KW - Residual stresses PY - 2021 VL - 46 SP - 296 EP - 306 PB - MPA-Stuttgart AN - OPUS4-53571 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Baeßler, Matthias A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Aktivitäten in Forschung und Zulassung im Bereich Windenergie N2 - Die vielfältigen Tätigkeiten der BAM im Bereich technischer Sicherheit von Windenergieanlagen werden vorgestellt und im Bereich aktueller Entwicklungen in der Fügetechnik detailliert. T2 - Arbeitskreis Gründungsstrukturen und Stahlbau der WAB CY - Online meeting DA - 13.04.2021 KW - BAM Windenergie Fügetechnik PY - 2021 AN - OPUS4-53026 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rhode, Michael A1 - Nietzke, Jonathan A1 - Mente, Tobias A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Diffusionsmessungen in UP-Mehrlagenschweißgut als effektives Tool gegen verzögerte Kaltrissbildung in Dickblechschweißungen N2 - Offshore-Windenergieanlagen bilden einen zentralen Bestandteil der zukünftigen Energieerzeugung. Hierzu notwendige Gründungs- und Turmstrukturen werden vorrangig aus UP-geschweißten Blechen aus hochfesten niedriglegierten Stählen mit Dicken bis zu 200 mm hergestellt. Die großen Blechdicken begünstigen hohe Schweißeigenspannungen und lange Diffusionswege für z. B. über den Schweißprozess eingebrachten Wasserstoff. Damit steigt das Risiko für eine wasserstoffunterstützte Kaltrissbildung (WKB) an. Zum sichereren Ausschluss von WKB in den geschweißten Komponenten wird in Abhängigkeit der Nahtgröße, Wärmeeinbringung und Stahlsorte eine Mindestwartezeit (MWZ) von bis zu 48 h empfohlen, bevor die zerstörungsfreie Prüfung durchgeführt wird. Es ist allerdings offen, ob die empfohlene MWZ zu konservativ ist. Einflüsse sind hier bspw. die schwierige Bewertung des Wasserstoffdiffusionsverhaltens im heterogenen UP-Mehrlagen-Schweißgut (SG) im Vergleich zum Grundwerkstoff (GW). Zudem sind nur sehr begrenzt H-Diffusionskoeffizienten für UP-Mehrlagen-SG als Grundlage zur Abschätzung des Zeitintervalls einer möglichen verzögerten Kaltrissbildung (somit MWZ) oder auch für Nachwärmprozeduren zur Wasserstoffreduktion (keine MWZ) verfügbar. Verlässliche H-Diffusionskoeffizienten sind daher ein adäquates Tool zur Bewertung des Risikos einer verzögerten WKB. Dieser Beitrag beschreibt Untersuchungen zur Charakterisierung der Wasserstoffdiffusionsverhalten in UP-Mehrlagen-SG eines 60 mm dicken Bleches einer Offshore-Stahlgüte. Dazu wurden Proben unterschiedlicher Dicke aus dem reinen Schweißgut extrahiert und über elektrochemische Permeation und Trägergasheißextraktion im Temperaturbereich bis 400 °C sehr interessante Ergebnisse zu den korrespondierenden Diffusionskoeffizienten erarbeitet. T2 - DVS Congress 2021 CY - Online meeting DA - 14.09.2021 KW - UP-Schweißen KW - Wasserstoff KW - Kaltriss KW - Permeation KW - Diffusion PY - 2021 SN - 978-3-96144-146-4 VL - 371 SP - 448 EP - 459 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-53369 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rhode, Michael A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Fügetechnik in Wasserstofftechnologien - Forschungsbedarf für die Branche (Kurzversion) N2 - Die Studie gibt einen kurzen Überblick über die jetzige Bedeutung der Fügetechnik in Wasserstofftechnologien und über zukünftige Forschungsbedarfe für die Branche in den einzelnen Technologiefeldern Wasserstofferzeugung, -speicherung, -transport und -nutzung. Fügetechnologien haben dabei wesentliche Bedeutung für die erfolgreiche Umsetzung von technischen Komponenten der Wasserstofftechnologien. Die Schwerpunkte bzw. Forschungsbedarfe ergeben sich bspw. durch die Erstellung neuer Infrastruktur für Wasserstoffspeicherung und -transport sowie durch Umnutzung der bestehenden Erdgasinfrastruktur. Bei der Wasserstofferzeugung und -anwendung wird z.B. die Entwicklung effiziente Massenproduktionsmethoden von Elektrolyseuren und Brennstoffzellen einen wichtigen Meilenstein bilden und laserbasierte Fügetechnologien sind hier zum Teil schon etabliert. Die additive Fertigung nimmt dabei eine Querschnittsposition ein und besitzt hohes Anwendungspotential für die Zukunft z.B. für die Fertigung von Komponenten in Gasturbinen. Aus den technischen Fragestellungen und Forschungsbedarfen ergeben sich zudem Herausforderungen für die notwendige Neu- und Weiterentwicklung von technischen Regelwerken und Normen und den Eingang in die Aus- und Weiterbildung von fügetechnischem Fachpersonal. T2 - DVS Congress 2021 CY - Online meeting DA - 14.09.2021 KW - Wasserstoff KW - Fügetechnik KW - Forschung KW - Werkstoff KW - Bedarf PY - 2021 SN - 978-3-96144-146-4 VL - 371 SP - 612 EP - 624 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-53370 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Scharf-Wildenhain, R. A1 - Hälsig, A. A1 - Wandtke, Karsten A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Process-related influences and correlations in wire arc additive manufacturing of high-strength steels N2 - High-strength fine-grained structural steels have great potential for weight-optimized, efficient structures in many modern steel applications. Further advances in efficiency can be achieved through additive manufacturing and bionic design. Commercial high-strength filler materials for wire arc additive manufacturing (WAAM) are already provided by the consumable producers. Today, application would be strictly limited due to absence of quantitative findings or any guidelines for the industry regarding welding-related stresses and component safety during manufacturing and service. Hence, process- and material-related influences and design-related restraint conditions associated with formation of residual stresses and cold cracking risk are investigated. The aim is the accessibility of special WAAM self-restraining cold cracking tests and easy applicable processing recommendations, enabling an economical, fit-for-purpose and crack-safe WAAM of high-strength steels. This first study focuses on determination of interactions between WAAM process parameters, resulting layer geometry, microstructure and residual stresses, analyzed via X-ray diffraction. Defined reference specimens are automated welded using a special WAAM solid wire (yield strength >820 MPa). Geometric properties can be specifically adjusted by wire feed and welding speed, but cannot be varied arbitrarily, since a high heat input causes local overheating, inadmissible changes of microstructure and mechanical properties, defects and comparable high tensile residual stresses. T2 - 22. Werkstofftechnischen Kolloquium der TU Chemnitz CY - Online meeting DA - 24.03.2021 KW - Residual stresses KW - Additive Manufacturing KW - High-strength steel PY - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-533300 VL - 1147 SP - 012002 PB - IOP Publishing Ltd AN - OPUS4-53330 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Rhode, Michael T1 - Fügetechnik in Wasserstofftechnologien - Forschungsbedarf für die Branche N2 - Die Studie gibt einen kurzen Überblick über die jetzige Bedeutung der Fügetechnik in Wasserstofftechnologien und über zukünftige Forschungsbedarfe für die Branche in den einzelnen Technologiefeldern Wasserstofferzeu-gung, -speicherung, -transport und -nutzung. Fügetechnologien haben dabei wesentliche Bedeutung für die er-folgreiche Umsetzung von technischen Komponenten der Wasserstofftechnologien. Die Schwerpunkte bzw. For-schungsbedarfe ergeben sich bspw. durch die Erstellung neuer Infrastruktur für Wasserstoffspeicherung und -transport sowie durch Umnutzung der bestehenden Erdgasinfrastruktur. Bei der Wasserstofferzeugung und -anwendung wird z.B. die Entwicklung effiziente Massenproduktionsmethoden von Elektrolyseuren und Brennstoff-zellen einen wichtigen Meilenstein bilden und laserbasierte Fügetechnologien sind hier zum Teil schon etabliert. Die additive Fertigung nimmt dabei eine Querschnittsposition ein und besitzt hohes Anwendungspotential für die Zukunft z.B. für die Fertigung von Komponenten in Gasturbinen. Aus den technischen Fragestellungen und For-schungsbedarfen ergeben sich zudem Herausforderungen für die notwendige Neu- und Weiterentwicklung von technischen Regelwerken und Normen und den Eingang in die Aus- und Weiterbildung von fügetechnischem Fachpersonal. T2 - DVS Congress 2021 CY - Essen, Germany DA - 14.09.2021 KW - Wasserstoff KW - Fügetechnik KW - Forschung KW - Technologie PY - 2021 AN - OPUS4-53321 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rhode, Michael A1 - Czeskleba, Denis A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Kurzbericht zum Projekt „Entwicklung von Wärmenachbehandlungskonzepten zur Vermeidung von Spannungsrelaxationsrissen an Bauteilen aus hochwarmfesten Stählen“ (DVS-Nr. 01.2261 / IGF-Nr. 20171 N) N2 - Komponenten aus dickwandigen, hochwarmfesten CrMoV-Stählen erfordern eine anspruchsvolle UP-Schweißverarbeitung. Dabei muss die notwendige Wärmenachbehandlung der Schweißnaht (PWHT) sicher beherrscht werden. Hier kann u.U. Bauteilversagen infolge von Spannungsrelaxationsrissbildung (SRR) auftreten. Bislang erfolgt die Beurteilung der SRR-Neigung primär über Ersatzgrößen, wie temperaturbedingte Änderung der Härte und Duktilität. Die Wirkung der konstruktiven Schrumpfbehinderung einer Schweißnaht auf die SRR ist bislang völlig unbekannt. Hier setzt das Forschungsprojekt an, hinsichtlich der Gewinnung und Optimierung der Parameter für die PWHT unter realitätsnahen Bauteilsteif igkeiten (def inierte Einspannbedingung) mit dem Ziel der SRR-Vermeidung. Am Beispiel des niedriglegierten, hochwarmfesten Stahls 13CrMoV9-10 wurden UP- Schweißungen unter industriepraktischen Bedingungen freischrumpfend bzw. unter definierter Schrumpfbehinderung durchgeführt. Diese wurden mit unterschiedlichen PWHT-Szenarien (Variation der Auf heizrate und Endtemperatur) beaufschlagt. Die Ergebnisse des Projektes DVS 01.2261 / IGF 20171 N werden in diesem Beitrag vorgestellt, wie Aussagen zur SRR-Suszeptibilität in Abhängigkeit von Mikrostruktur und vorliegender mehrachsiger mechanischer Beanspruchung der Schweißnaht vor/während des PWHT. Für einen kritischen Zustand sind hohe Kräfte / Spannungen notwendig, die in freischrumpfenden Schweißversuchen u.U. nicht abbildbar sind. Die Berücksichtigung des mikrostrukturspezifischen Ausscheidungsverhaltens (in Schweißgut und Wärmeeinflusszone) unter realitätsnahen Einspannbedingungen ist für die Bewertung einer SRR-Suszeptibilität notwendig. Instrumentierte Schweißversuche unter definierter Schrumpfbehinderung ermöglichen hier das Monitoring der entstehenden Reaktionskräfte, -momente bzw. -spannungen. Ausgehend von diesem Referenzzustand erfolgte die Applikation der PWHT-Szenarien bzw. deren praktische Überprüfung. Zusätzlich wurde eine Ersatzprüfmethodik entwickelt, die die Betrachtung der mikrostrukturspezifischen SRR-Suszeptibilität unter Beibehaltung der äußeren Schrumpfbehinderung der Schweißnaht während des PWHT ermöglicht. Hierdurch wird die Bauteilübertragbarkeit ermöglicht und eine Transfergröße geschaffen, welche die Bauteilbewertung hinsichtlich der SRR-Neigung umfasst. T2 - DVS Congress 2022 CY - Koblenz, Germany DA - 19.09.2022 KW - UP-Schweißen KW - Spannungsrelaxationsriss KW - Forschungsprojekt KW - Dickblech KW - Wärmebehandlung PY - 2022 SN - 978-3-96144-190-7 SP - 76 EP - 82 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-55944 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rhode, Michael A1 - Nietzke, Jonathan A1 - Czeskleba, Denis A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Untersuchung von Spannungsrelaxationsrissmechanismen mittels Simulation einachsiger Spannungszustände in der Grobkornzone von UP-geschweißtem CrMoV-Stahl N2 - Druckbehälter mit großen Wandstärken (250+ mm) aus hochwarmfesten, niedriglegierten Stählen werden hauptsächlich Mehrdraht-Unterpulver-(UP) geschweißt. Der damit verbundene hohe Energieeintrag führt unter anderem zu hohen lokalen Schweißeigenspannungen, welche bei unsachgemäßer Prozessführung der notwendigen Wärmenachbehandlung (PWHT) zu Spannungsrelaxationsrissen (SRR) führen. In den Bewertungskriterien zur Spannungsrelaxationsrissanfälligkeit finden weder die, mit klassischen, freischrumpfenden Schweißversuchen nicht abbildbaren, erhöhten Eigenspannungen aus der Schrumpfbehinderung der Bauteilsteifigkeit Beachtung, noch die damit einhergehenden metallurgischen Effekte wie bspw. das Ausscheidungswachstum während der PWHT und damit einhergehende Härteunterschiede an den Korngrenzen bzw. die vorzeitige Alterung durch Bildung differenter Sonderkarbide. Die Aufheizrate des PWHT als Einflussfaktor für die SRR-Bildung bleibt derzeit ebenfalls unbeachtet. Daher wurde eine Versuchsmethodik entwickelt, die eine mögliche SRR-Anfälligkeit durch die Kopplung von thermischer und mechanischer Beanspruchung untersucht. Dazu wurden Proben mit unterschiedlichen Gefügen thermisch simuliert und während des PHWT repräsentativ mit sehr hohen Lasten/Eigenspannungen mechanisch beansprucht. Dazu wurde an Kleinzugproben für das as-welded UP-Schweißgut und die thermisch simulierte GKZ eines 13CrMoV9-10 die Dehnung des Prüfbereichs bei variablen Querspannungen und Aufheizraten gemessen. Diese aufheizraten- und gefügeabhängige Längenänderung der Probe wurde durch mathematische Prozeduren analysiert. Damit war es möglich, singuläre werkstoffliche Effekte auf μm-Ebene (Ausscheidungswachstum) als summarische Längen- bzw. Volumenänderung per klassischer Kurvendiskussion zu beschreiben. Die erste und zweite Ableitung zeigten eine ausscheidungsabhängige Härtezunahme, welche von der Spannung und Aufheizrate im geringen Maß linear abhängig war. Gleichzeitig sind Volumenänderungen bei Bildung und Wachstum differenter Sonderkarbide bekannt, welche zusammen mit gefügespezifischen Untersuchungen und der neuen Versuchsmethodik zu einer verbesserten Beurteilung der SRR-Anfälligkeit von geschweißten CrMoV-Stählen beitragen sollen. Prinzipiell ist die vorgestellte Methodik jedoch werkstoff- und zustandsoffen, d.h. sowohl für Grundwerkstoff e als auch definierte Wärmebehandlungsbedingungen geeignet. Dies ermöglicht erstmals die Schaffung einer Transfergröße zwischen Labor und realen Schweißungen, unter Beibehaltung der Bauteilsteifigkeit, d.h. vereinfachte, aber realistische Eigenspannungsabbildung als Grundlage für weitergehende gefügespezifische metallurgische Effekte während des PWHT. T2 - DVS Congress 2022 CY - Koblenz, Germany DA - 19.09.2022 KW - UP-Schweißen KW - Spannungsrelaxationsriss KW - Wärmenachbehandlung KW - Ersatzgeometrie KW - Prüfverfahren PY - 2022 SN - 978-3-96144-190-7 VL - 382 SP - 69 EP - 75 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-55946 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Eissel, A. A1 - Engelking, Lorenz A1 - Treutler, K. A1 - Schroepfer, Dirk A1 - Wesling, V. A1 - Kannengießer, Thomas ED - da Silva, L. F. M. ED - Martins, P. A. F. ED - Reisgen, U. T1 - Nickel-Iron-Alloy Modification to Enhance Additively Welded Microstructure for Subsequent Milling N2 - The aerospace industry uses nickel–iron alloys, e.g., FeNi36, to create moulding tools for composite materials, since these alloys have a low coefficient of thermal expansion. Nickel–iron alloys are hard-to-cut materials. The moulding tools are large in size and involve complex structures, making them cost-intensive and difficult to manufacture. Thus, the focus is set on additive manufacturing, which can additionally enable the repair of components in order to eliminate local defects. However, the process usually results in a heterogeneous microstructure and anisotropic mechanical properties. As there is a high demand for a precise and exact fit of the precision moulds and the surface quality, the welded components must be subsequently machined. Additionally, inhomogeneous microstructure may lead to unstable cutting forces and conditions. Consequently, a modification of the microstructure morphology is achieved through specific alloy modifications in order to stabilise and improve the subsequent machining process. Therefore, titanium and zirconium are chosen as modification elements with a maximum 1% weight percent and are added to nickel–iron alloy powder. The elements are alloyed, and build-up welded by plasma-transferred-arcwelding. The resulting microstructure morphology of the welded wall structure and the machining properties are then determined. It can be shown that titanium has a significant effect on the structural morphology of the welded layers, as well as on the machining. KW - Alloy modification KW - Alloy 36 KW - Plasma-transferred arc welding KW - Ultrasonic-assisted milling KW - Surface integrity PY - 2022 SN - 978-3-030-95463-5 U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-030-95463-5_6 SP - 85 EP - 99 PB - Springer CY - Cham AN - OPUS4-55484 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Becker, Amadeus A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Kurzdarstellung der Projektergebnisse: Beanspruchungsgerechte Reparatur von Schweißverbindungen bei der Fertigung von Bauteilen aus hochfesten Feinkornbaustählen N2 - Bei der Montage von Stahlkonstruktionen kommt es trotz anforderungsgerechter schweißtechnischer Fertigung vereinzelt zur Detektion von unzulässigen Unregelmäßigkeiten im Schweißbereich. In einem Forschungsprojekt (FOSTA P1311) wurden Untersuchungen durchgeführt und Kenntnisse erarbeitet, um mittelfristig vor allem KMU beanspruchungsgerechte Reparaturkonzepte zur Verfügung zu stellen. Damit können letztlich Schäden und zumeist teure Nacharbeiten verhindert und eine verbesserte Ausnutzung des hohen Festigkeitspotentials hochfester Stähle erreicht werden. Gerade KMU können mit Blick auf die Kosten für Fertigung, Schweißarbeit und Material von den Erkenntnissen beim Einsatz hochfester Stähle, die für eine effiziente Realisierung der Energiewende in Deutschland notwendig sind, profitieren. KW - MAG-Schweißen KW - Hochfester Stahl KW - Eigenspannungen KW - Thermisches Ausfugen KW - Reparaturschweißen KW - Gefügedegradation PY - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-555822 SP - 1 EP - 2 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-55582 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Becker, Amadeus A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Determination of residual stress evolution during repair welding of high-strength steel components N2 - During the assembly of steel structures, unacceptable weld defects may be found. An economical solution is local thermal gouging of the affected areas and re-welding. Due to high shrinkage restraints of repair weld and sur- rounding structure, high global and local welding stresses superimpose, and may lead to cracking and component failure, especially in connection with the degraded microstructure and mechanical properties of high-strength steels during the repair process. Component-related investigations of high-strength steels (FOSTA P1311/ IGF20162N) focus on welding residual stress evolution during local thermal gouging and rewelding. In this study, repair welding of S500MLO (EN 10225) is carried out using in-situ digital image correlation (DIC) and ex- situ X-ray diffraction (XRD) to analyse strains and stresses. Self-restrained slit specimen geometries were identified representing defined rigidity conditions of repair welds of real components, which were quantified using the restraint intensity concept. The specimens were rewelded with constant welding heat control and parameters. Weld specimens exhibited significantly increased transverse residual stresses with higher transverse restraint intensities, in the weld metal, and in the heat affected zone. Transverse stresses along the weld seam decrease at the weld seam ends leading to different stress state during gouging and welding. XRD analysis of the longitudinal and transverse local residual stresses after cooling to RT showed a good comparability with global DIC analyses. KW - Repair-welding KW - High-strength steels KW - X-ray diffraction KW - Digital image correlation KW - Residual stresses PY - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-555672 SN - 2666-3597 VL - 6 SP - 1 EP - 6 PB - Elsevier CY - Amsterdam AN - OPUS4-55567 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schröder, Nina A1 - Rhode, Michael A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Experimentelle Bestimmung und thermodynamische Modellierung des Ausscheidungsverhaltens in der WEZ eines S690QL bei unterschiedlichen Mikrolegierungsrouten N2 - Für eine signifikante Festigkeitssteigerung von vergüteten, hochfesten Feinkornbaustählen mit einer Normstreckgrenze > 690 MPa, ist die Zugabe von Mikrolegierungselementen, wie Nb und Ti, unerlässlich. Die Normvorgaben zur chemischen Zusammensetzung dieser Stähle (bspw. in DIN EN 10025-6) geben zur Erzielung der vorgeschriebenen Eigenschaften dabei oft nur Grenzgehalte für die Hersteller vor. Die Wirkung der Legierungselemente bzw. ihrer Karbide und/oder Nitride ist teilweise komplett konträr, insbesondere bei Auflösung und Wiederausscheidung in der WEZ bei identischem Schweißzusatz. Somit wird eine adäquate Vorhersage der Chargenabhängigkeit hinsichtlich der Schweißeignung und des Tragverhaltens der Schweißverbindung erschwert. Zuzüglich können moderne Schweißprozesse, wie MSG mit modifiziertem Sprühlichtbogen (mod. SLB) durch ihre hohe Wärmeeinwirkung die Phasenumwandlung in der Wärmeeinflusszone negativ beeinflussen. Eine unerwünschte Eigenschaft ist dabei die Erweichung (engl.: softening) der WEZ, wie auch u.U. der gegenteilige Effekt der Aufhärtung (engl.: hardening). Vor diesem Hintergrund werden im Rahmen eines DFG-Vorhabens systematisch Mikrolegierungsrouten mit variierenden Ti- und Nb-Gehalten des hochfesten und vergüteten Feinkornbaustahls S690QL untersucht. Dazu wird das MAGSchweißen mit mod. SLB verwendet, welches durch hohe Abschmelzleistung gekennzeichnet ist und schmalere Fugenöffnungswinkel (α = 30°) ermöglicht. An diesen Schweißungen wird der Effekt der metallurgischen Zusammensetzung in Kombination mit hoher Wärmeeinwirkung auf die Ausbildung einer kritischen WEZ-Gefügezone mit Erweichung und/oder exzessiver Aufhärtung untersucht. Ein besonderes Augenmerk wird auf die Phasenumwandlungen und das Ausscheidungsverhalten im Gefüge der Wärmeeinflusszone gelegt. Neben umfangreichen metallographischen Untersuchungen einzelner WEZ-Bereiche wurden, unter Variation der chemischen Zusammensetzung, thermodynamische Phasenberechnungen mittels ThermoCalc durchgeführt. Hierdurch wird ein Verständnis zur Phasentransformation und Ausscheidungswachstum und -auflösung während des Schweißens in Abhängigkeit von Temperatur und Abkühlbedingungen geschaffen. Das Ziel ist es, mittels erster Untersuchungen den Einfluss der Wärmeeinwirkung auf die Gefügeausbildung in der WEZ zu zeigen. Insbesondere wird hier auf die Auswirkung der unterschiedlichen Mikrolegierungskonzepte (Ti oder Nb) geachtet. T2 - DVS CONGRESS 2022 - Große Schweißtechnische Tagung CY - Koblenz, Germany DA - 19.09.2022 KW - WEZ-Erweichung KW - Hochfester Feinkornbaustahl KW - ThermoCalc KW - Thermodynamische Simulation KW - Mikrolegierungselemente KW - Modifizierter Sprühlichtbogen PY - 2022 SN - 978-3-96144-189-1 SN - 978-3-96144-190-7 VL - 382 SP - 131 EP - 137 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-55834 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Scharf-Wildenhain, R. A1 - Hälsig, A. A1 - Hensel, J. A1 - Wandtke, Karsten A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Influence of Heat Control on Properties and Residual Stresses of Additive-Welded High-Strength Steel Components N2 - This contributed to the knowledge regarding the safe avoidance of cold cracking. In addition to a thermophysical simulation using a dilatometer of different high-strength steels with subsequent tensile testing, reference WAAM specimens (open hollow cuboids) were welded while utilizing a high-strength filler metal (ultimate tensile strength > 790 MPa). The heat control was varied by means of the heat input and interlayer temperature such that the Dt8/5 cooling times corresponded to the recommended processing range (approx. 5 s to 20 s). For the heat input, significant effects were exhibited, in particular on the local residual stresses in the component. Welding with an excessive heat input or deposition rate may lead to low cooling rates, and hence to unfavorable microstructure and component properties, but at the same time, is intended to result in lower tensile residual stress levels. Such complex interactions must ultimately be clarified to provide users with easily applicable processing recommendations and standard specifications for an economical WAAM of high-strength steels. These investigations demonstrated a major influence of the heat input on both the cooling conditions and the residual stresses of components manufactured withWAAM using high-strength filler materials. A higher heat input led to longer cooling times (Dt8/5) and approx. 200 MPa lower residual stresses in the surface of the top layer. KW - WAAM KW - Additive manufacturing KW - Heat control KW - High-strength filler metals KW - Residual stress PY - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-553982 UR - https://www.mdpi.com/2075-4701/12/6/951 VL - 12 IS - 6 SP - 951 PB - MDPI AN - OPUS4-55398 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Engelking, Lorenz A1 - Eissel, A. A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Treutler, K. A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Wesling, V. T1 - Effect of alloy modification for additive manufactured Ni alloy components on microstructure and subsequent machining properties N2 - Ni alloys are generally classified as difficult-to-cut materials and cost intensive. Additive manufacturing (AM) offers economic advantages. However, machining of these AM components is mandatory to create the final contour or surface. The inhomogeneous and anisotropic microstructure and properties of AM components causes an unstable cutting process. Moreover, undesirable tensile residual stresses are generated due to subsequent machining. In this investigation, the initial alloy 36 is modified with Ti and Nb up to 1.6 wt.-% and build-up welded via gas metal arc welding (GMAW) and plasma-transferred-arc (PTA). Then, finish-milling tests are carried out to investigate the influence of the modification as well as the cutting parameters on the resulting cutting force and the surface integrity. In addition, the conventional milling process (CM) is compared with the ultrasonic-assisted milling process (US), which has a significant influence on the machinability as well as on the surface integrity. T2 - Additive Fertigung – Werkstoffe – Prozesse – Wärmebehandlung 2022 CY - Bremen, Germany DA - 29.06.2022 KW - Additive manufacturing KW - Alloy 36 KW - Alloy modification KW - Ultrasonic-assisted milling KW - Surface integrity PY - 2022 SP - 57 EP - 67 AN - OPUS4-55430 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Eissel, A. A1 - Engelking, Lorenz A1 - Treutler, K. A1 - Wesling, V. A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Modification of Co–Cr alloys to optimize additively welded microstructures and subsequent surface finishing N2 - Cobalt chromium alloys are often used in turbine and plant construction. This is based on their high thermal and mechanical stress resistance as well as their high wear resistance to corrosive and abrasive loads. However, cobalt is a cost-intensive material that is difficult to machine. Moreover, increasingly complex structures and the optimisation of resource efficiency also require additive manufacturing steps for the production or repair of components in many sectors. Concerning inhomogeneity and anisotropy of the microstructure and properties as well as manufacturing-related stresses, a lot of knowledge is still necessary for the economic use of additive welding processes in SMEs. As a result of the high stresses on the components and requirements for a high surface quality, a complementary use of additive and machining manufacturing processes is necessary. Thereby, Co–Cr alloys are extremely challenging for machining with geometrically defined cutting edges because of their low thermal conductivity combined with high strength and toughness. An approach to solve this problem is to refine and homogenise the microstructure. This is achieved by modifying the alloy with elements zirconium and hafnium, which are added up to a maximum of 1 wt.-%. A reduction of the process forces and stresses on the tool and work piece surface is also achievable via hybrid milling processes. There are already studies on the combined use of additive and machining manufacturing processes based on laser technology. However, knowledge based on powder and wire-based arc processes is important, as these processes are more widespread. Furthermore, the effects on the surface zone of additively manufactured components by hybrid finish milling have not yet been a subject of research. The results show that the structural morphology could be significantly influenced with the addition of zirconium and hafnium. KW - Alloy modification KW - Ultrasonic-assisted milling KW - Plasma-transferred arc welding KW - Co-Cr-alloy PY - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-554182 SN - 0043-2288 SN - 1878-6669 SP - 1 EP - 13 PB - Springer CY - Heidelberg AN - OPUS4-55418 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Eissel, A. A1 - Treutler, K. A1 - Wesling, V. A1 - Engelking, Lorenz A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Modifikation von CoCr-Legierungen für die additive lichtbogenbasierte Fertigung N2 - Für Komponenten im Turbinen- oder Anlagenbau werden aufgrund ihrer Eigenschaften häufig Kobalt-Chrom-Legierungen verwendet. Diese weisen eine hohe Korrosionsbeständigkeit und hohen Verschleißwiederstand auf. Aufgrund der komplexen Strukturen und dem Bestreben nach Ressourceneffizienz wird zur Herstellung der Komponenten die additive Fertigung verwendet. Hierbei sind hinsichtlich der Inhomogenität und Anisotropie der Gefüge und deren Eigenschaften weitere Kenntnisse notwendig. Bei den vorliegenden Belastungen liegt ein erhöhter Anspruch an die Oberflächenintegrität vor, welcher durch komplementären Einsatz von additiven und abtragenden Fertigungsschritten sichergestellt wird. Dabei sind gerade Co-Cr-Legierungen wegen der niedrigen Wärmeleitfähigkeit verbunden mit hoher Festigkeit und Zähigkeit äußerst herausfordernd mit Blick auf eine wirtschaftliche Zerspanung mit geometrisch bestimmter Schneide. Ausgehend von dieser Problemstellung erfolgt im Zuge eines Gemeinschaftsvorhabens des ISAF in Kooperation mit der BAM eine gezielte Beeinflussung des Gefüges. Ziel des Projektes ist die Zusammenhänge zwischen verschiedenen Legierungsmodifikationen, der entstehenden Gefügemorphologie und den Zerspanungseigenschaften von Co- Cr-Legierungen für die additive Fertigung mittels PTA darzustellen. Der Fokus liegt auf dem Beheben der bestehenden Nachteile bei gleichzeitigem Aufrechthalten der besonderen Eigenschaften der Legierung. Durch das Hinzulegieren von variierenden Gehalten von Zirkonium und Hafnium wird die Gefügeveränderung eingestellt. Es hat sich gezeigt, dass Hafnium als zusätzliches Legierungselement einen deutlichen Einfluss auf die Gefügemorphologie hat. Darüber hinaus wird die Auswirkung der Legierungsmodifikation auf die Härte und die Zerspanbarkeit dargestellt. T2 - 42. Assistentenseminar der Wissenschaftlichen Gesellschaft Fügetechnik e.V. CY - Blankenau, Germany DA - 06.10.2021 KW - Legierungsmodifikation KW - ultraschallunterstütztes Fräsen KW - Additive Fertigung PY - 2022 SN - 978-3-96144-210-2 VL - 385 SP - 103 EP - 113 PB - DVS Media GmbH AN - OPUS4-56658 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Engelking, Lorenz A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Eissel, A. A1 - Treutler, K. A1 - Wesling, V. T1 - Alloy modification for additive manufactured Ni alloy components Part II: Effect on subsequent machining properties N2 - Alloy 36 (1.3912) is an alloy with 36% nickel and 64% iron and is generally classified as a difficult-to-cut material. Increasingly complex structures and the optimization of resource efficiency are making additive manufacturing (AM) more and more attractive for the manufacture or repair of components. Subsequent machining of AM components is unavoidable for its final contour. By using modern, hybrid machining processes, e.g., ultrasonic-assisted milling (US), it is possible to improve the cutting situation regarding the resulting surface integrity as well as the cutting force. Part I deals with the influence of the alloying elements Ti, Zr, and Hf on the microstructure and the hardness of the initial alloy 36. Part II focusses on the effect of the alloy modifications and the ultrasonic assistance on machinability as well as on the surface integrity after finish-milling. The results show a highly significant influence of the ultrasonic assistance. The cutting force during the US is reduced by over 50% and the roughness of approx. 50% compared to conventional milling (CM) for all materials investigated. Moreover, the US causes a defect-free surface and induces near-surface compressive residual stresses. CM leads to a near-surface stress state of approx. 0 MPa. T2 - 75th IIW Annual Assembly CY - Tokyo, Japan DA - 17.07.2022 KW - Alloy 36 KW - Ultrasonic-assisted milling KW - Surface integrity KW - Modification of structural morphology PY - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-566609 SP - 1 EP - 8 PB - Springer CY - Heidelberg AN - OPUS4-56660 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Becker, Amadeus A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Beanspruchungsgerechte Reparatur beim Bauteilschweißen hochfester Feinkornbaustähle N2 - Eine nachhaltige und ressourceneffiziente Fertigung und Errichtung von Windenergieanlagen, sowohl auf See als auch an Land, erfordert zunehmend den Einsatz moderner hochfester Feinkornbaustähle. Werden nach dem Schweißen dieser hochfesten Konstruktionen unzulässige Defekte detektiert, sind nach geltenden Verarbeitungsrichtlinien die defekten Bereiche durch lokales Ausfugen und anschließendes Schweißen zu reparieren. Fehlende Informationen zu adäquaten Reparaturkonzepten in den Regelwerken bedingen oftmals eine unzureichende Berücksichtigung dabei auftretender zusätzlicher Beanspruchungen durch die erhöhte Schrumpfbehinderung der Ausfugenuten. Zusätzlich haben die ausführenden Betriebe vielfach kaum Kenntnis über die Degradation angrenzender Gefüge durch thermische Ausfugeprozesse und erneutes Schweißen, die in diesem Zusammenhang besonders bei den hochfesten Stählen als kritisch anzusehen sind. Das aktuelle Forschungsvorhaben der BAM (FOSTA P1311/IGF-Nr.20162N) fokussiert hierfür systematisch bauteilrelevante Untersuchungen zu den schweißbedingten Beanspruchungen und Gefügeveränderungen bei der Reparatur von hochfesten Schweißverbindungen. Wesentlich sind hierbei der Einfluss der Schrumpfbehinderung, der Wärmeführung beim Schweißen und Ausfugen sowie der Reparaturzyklenanzahl und die metallurgischen Aspekte bei den hochfesten Güten S500MLO für zukünftige Offshore-Anwendungen und S960QL für aktuelle Mobilkrananwendungen. Aufbauend auf einigen Studien zur schweißbedingten Beanspruchung hochfester Stähle zeigt der vorliegende Beitrag die Identifikation geeigneter Probengeometrien und Schweißdetails mittels numerischer und experimenteller Analysen. Dadurch wird die Übertragbarkeit der vorgestellten Schweißexperimente und Ergebnisse hinsichtlich der resultierenden Schweißeigenspannungen auf reale Reparaturfälle im Bereich des hochfesten Stahlbaus sichergestellt. Es zeigt sich in Übereinstimmung mit früheren Ergebnissen eine signifikante Erhöhung der Beanspruchungen an den variierten schlitzförmigen Prüfnähten. Das Eigenspannungsniveau sowohl im Schweißgut als auch in der WEZ korreliert mit dem Einspanngrad. Mit dem Ziel beanspruchungs- und werkstoffgerechte Reparaturkonzepte zu erarbeiten, sind zum einen geringere Wärmeinbringungen, besonders durch niedrige Zwischenlagentemperaturen und Einspannbedingungen anzustreben, um hohe Beanspruchungen und kritische Gefügedegradationen im Reparaturbereich zu vermeiden. Dies wird durch systematische Untersuchungen zum Ausfugen und Schweißen sowie letztlich dem Transfer von Verarbeitungsempfehlungen für die Anwender und Richtlinien erreicht. T2 - DVS Congress 2021 CY - Online meeting DA - 14.09.2021 KW - MAG-Schweißen KW - Reparatur KW - Eigenspannungen KW - Hochfester Stahl KW - Thermisches Ausfugen KW - Windenergie KW - Gefügedegradation PY - 2021 SN - 978-3-96144-146-4 VL - 371 SP - 285 EP - 292 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-56666 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Witte, Julien A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Hamacher, M. A1 - Michels, H. A1 - Hamm, C. A1 - Appelt, M. A1 - Börner, Andreas A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Tool development for hybrid finishing milling of iron aluminides N2 - The importance of high-temperature materials made of iron aluminides (FeAl) has been increasing in light weight applications, e.g., airplane turbines, due to the high material’s specific strength. However, the highly economic production by means of permanent mold casting involves special microstructures for Fe26Al4Mo0.5Ti1B alloy components leading to difficult machinability for subsequent finishing milling and low surface qualities. Major effects of tool and machining parameter variation incorporating ultrasonic assistance on the milling process and surface integrity are shown. Loads for tool and component surface are significantly adjustable to enable an economic process chain regarding the surface integrity of safety-relevant components. KW - Ultrasonic-assisted milling KW - Iron aluminide KW - Surface integrity KW - Tool wear PY - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-566294 SN - 2212-8271 VL - 108 SP - 793 EP - 798 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-56629 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Scharf-Wildenhain, R. A1 - Hälsig, A. A1 - Hensel, J. A1 - Wandtke, Karsten A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Heat control and design‑related effects on the properties and welding stresses in WAAM components of high‑strength structural steels N2 - Commercial high-strength fller metals for wire arc additive manufacturing (WAAM) are already available. However, widespread industrial use is currently limited due to a lack of quantitative knowledge and guidelines regarding welding stresses and component safety during manufacture and operation for WAAM structures. In a joint research project, the process- and material-related as well as design infuences associated with residual stress formation and the risk of cold cracking are being investigated. For this purpose, reference specimens are welded fully automated with defned dimensions and systematic variation of heat control using a special, high-strength WAAM fller metal (yield strength>790 MPa). Heat control is varied by means of heat input (200–650 kJ/m) and interlayer temperature (100–300 °C). The ∆t8/5 cooling times correspond with the recommendations of fller metal producers (approx. 5–20 s). For this purpose, additional thermo-physical forming simulations using a dilatometer allowed the complex heat cycles to be reproduced and the resulting ultimate tensile strength of the weld metal to be determined. Welding parameters and AM geometry are correlated with the resulting microstructure, hardness, and residual stress state. High heat input leads to a lower tensile stress in the component and may cause unfavorable microstructure and mechanical properties. However, a sufciently low interlayer temperature is likely to be suitable for obtaining adequate properties at a reduced tensile stress level when welding with high heat input. The component design afects heat dissipation conditions and the intensity of restraint during welding and has a signifcant infuence on the residual stress. These complex interactions are analyzed within this investigation. The aim is to provide easily applicable processing recommendations and standard specifcations for an economical, appropriate, and crack-safe WAAM of high-strength steels. KW - GMA welding KW - Additive manufacturing KW - Residual stresses KW - High-strength steel KW - Cold cracking safety KW - Heat control KW - Wind energy PY - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-567397 SN - 1878-6669 VL - 2022 SP - 1 EP - 11 PB - Springer CY - Berlin AN - OPUS4-56739 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Scharf-Wildenhain, R. A1 - Hälsig, A. A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Wandtke, Karsten A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) mit hochfesten Feinkornbaustählen N2 - Die additive Verarbeitung hochfester Feinkornbaustähle mittels Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) ist ein komplexes, aber zugleich auch effizientes Verfahren, bei dem Werkstoff, Bauteilgeometrie und Schweißprozess gezielt aufeinander abgestimmt sein müssen. Ziel dieser Studie war es, einen Zusammenhang zwischen den Prozessparametern und der generierten Schichtgeometrie zu ermitteln. Dazu wurden definierte Referenzkörper mit einem robotergestützten Schweißsystem additiv gefertigt und hinsichtlich Schichthöhe, Wandstärke und Mikrostruktur analysiert. Fokus der Untersuchung waren sowohl konventionelle als auch für die WAAM-Fertigung speziell entwickelte hochfeste Schweißzusatzwerkstoffe. Die geometrischen Eigenschaften additiv gefertigter Bauteile lassen sich insbesondere durch die Faktoren Drahtvorschubgeschwindigkeit und Schweißgeschwindigkeit gezielt einstellen. Jedoch können diese Parameter nicht beliebig variiert werden, auch aufgrund der rheologischen Eigenschaften der Zusatzwerkstoffe. Zu hohe Streckenenergien führen zu lokalen Überhitzungen und Fehlstellen in der generierten Schicht. Undefinierte Fließ- und Erstarrungsvorgänge im überhitzten Bereich erschweren die maßhaltige Fertigung. Deshalb wird bei speziellen WAAM-Schweißdrähten das Fließverhalten gezielt modifiziert, sodass es über einen größeren Temperaturbereich hinweg konstant ist. Erst die Kenntnis über die komplexen Zusammenhänge zwischen den Prozessparametern und der Bauteilgeometrie ermöglicht die Erzeugung exakter Schichtmodelle für die additive Fertigung. Dies bildet die Grundlage für die Bearbeitung weiterer Fragestellungen auf dem Gebiet der additiven Fertigung mit hochfesten Zusatzwerkstoffen und insbesondere deren Anwendung in modernen hochfesten Bauteilen. T2 - 41. Assistentenseminar Fügetechnik CY - Magdeburg, Germany DA - 03.09.2020 KW - MAG-Schweißen KW - Eigenspannungen KW - Additive Fertigung KW - Hochfester Stahl KW - Kaltrisssicherheit PY - 2021 SN - 978-3-96144-141-9 VL - 370 IS - 41 SP - 113 EP - 124 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-56641 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Scharf-Wildenhain, R. A1 - Hälsig, A. A1 - Härtel, S. A1 - Wandtke, Karsten A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Einfluss der Wärmeführung auf die Eigenschaften und fertigungsbedingten Beanspruchungen additiv geschweißter hochfester Feinkornbaustähle N2 - Hochfeste Feinkornbaustähle verfügen über ein großes Potenzial für gewichtsoptimierte, effiziente Strukturen in vielen modernen Stahlkonstruktion. Weitere Effizienzsteigerungen können durch additives Fertigen sowie bionische Bauweisen erreicht werden. Kommerzielle hochfeste Zusatzwerkstoffe für additives MSG-Schweißen (engl.: Wire Arc Additive Manufacturing, WAAM) sind bereits von den Schweißzusatzherstellern lieferbar. Derzeit ist jedoch eine breite industrielle Anwendung insbesondere für KMU aufgrund fehlender quantitativer Erkenntnisse und Richtlinien bezüglich schweißbedingter Beanspruchungen und Bauteilsicherheit während der Herstellung und des Betriebs stark limitiert. In einem gemeinsamen Forschungsprojekt (FOSTA-P1380/IGF21162BG) der BAM und der TU Chemnitz werden die mit Eigenspannungsausbildung und der Gefahr einer Kaltrissbildung verbundenen prozess- und werkstoffbedingten sowie konstruktiven Einflüsse untersucht. Im Fokus dieser Analysen steht die Bestimmung der Wechselwirkungen zwischen WAAM-Prozessparametern bzw. der Wärmeführung auf das Gefüge und die Eigenspannungen. Hierfür werden Referenzproben als offene Hohlquader mit definierten Abmessungen vollautomatisiert mit einem speziellen, hochfesten WAAM-Massivdraht (Streckgrenze >790 MPa) geschweißt. Die gezielte Einstellung der geometrischen Eigenschaften erfolgt durch Schweißparameter und Nahtaufbau bei ca. 4 kg/h mittlerer Abschmelzleistung. Die Wärmeführung wird innerhalb eines statistischen Versuchsplanes mittels Streckenenergie (200 kJ/m bis 650 kJ/m) und Zwischenlagentemperatur (100 °C bis 300 °C) so variiert, dass die t8/5-Abkühlzeiten dem empfohlenen Verarbeitungsbereich entsprechen (ca. 5 s bis 20 s). Ziel ist es bei konstanten geometrisch-konstruktiven Randbedingungen, den Einfluss der Wärmeführung auf Gefüge und resultierende Eigenspannungen zu analysieren. Darüber hinaus erfolgt die Bestimmung des Einflusses der t8/5-Abkühlzeit auf die mechanisch-technologischen Eigenschaften des speziellen, hochfesten WAAM-Massivdrahts mithilfe von Dilatometeranalysen. Für die Streckenenergie können neben den Gefügeeinflüssen aufgrund der resultierenden Abkühlzeit deutliche Effekte insbesondere auf die lokalen Eigenspannungen im Bauteil belegt werden. Das Schweißen mit zu hoher Wärmeeinbringung bzw. Abschmelzleistung kann zu ungünstigen Gefüge- und Bauteileigenschaften führen, gleichzeitig jedoch niedrigere Zugeigenspannungsniveaus bewirken. Die Dilatometeranalysen zeigen für den untersuchten WAAM-Schweißzusatzwerkstoff eine großes t8/5-Zeitfenster mit einer vergleichsweise geringen Abnahme der Zugfestigkeit mit zunehmender t8/5-Abkühlzeit. Solche komplexen Wechselwirkungen gilt es letztlich mit diesen Untersuchungen zu klären, um leicht anwendbare Verarbeitungsempfehlungen und Normvorgaben für ein wirtschaftliches, anforderungsgerechtes und risssicheres WAAM von hochfesten Stählen den Anwendern zur Verfügung zu stellen. T2 - 42. Assistentenseminar Fügetechnik CY - Brunswick, Germany DA - 06.10.2021 KW - MAG-Schweißen KW - Hochfester Stahl KW - Eigenspannungen KW - Additive Fertigung KW - Kaltrisssicherheit PY - 2022 SN - 978-3-96144-210-2 VL - 385 IS - 42 SP - 94 EP - 101 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-56642 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rhode, Michael A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Schweißen im Wasserstoffanlagen- und Behälterbau - Eine Kurzübersicht N2 - Wasserstoff erfüllt die zentrale Rolle für die Umwandlung der bisherigen fossil-basierten Energieerzeugung und -nutzung auf eine dekarbonisierte, nachhaltige Form. Dazu muss der Wasserstoff erzeugt, gespeichert, transportiert werden, bevor er wieder der Nutzung zugeführt wird. Hierzu sind entlang der gesamtem Prozesskette Wasserstofftechnologien notwendig, die einen sicheren Betrieb erfordern. Hierbei kommt dem schweißtechnischen Anlagen- und Behälterbau wesentliche Bedeutung zu, insbesondere (aber nicht ausschließlich) für Speicherung und Transport des Wasserstoffes. Der vorliegende Beitrag gibt einen kurzen Überblick, wo und wie die konventionelle Schweißtechnik hierzu wichtige Beiträge leistet. Die additive Fertigung, also das „Drucken“ von Bauteilen wird dabei zunehmend wichtiger, entlang der gesamtem Prozesskette der Wasserstofftechnologien. Gleichwohl darf nicht unterschätzt werden, dass auch wesentlicher Bedarf an der Erweiterung und teilweiser Neufassung von bestehenden Regel- und Normenwerken besteht. T2 - 51. Sondertagung "Schweißen im Behälter- und Anlagenbau" CY - Munich, Germany DA - 01.03.2023 KW - Wasserstoff KW - Anlagenbau KW - Schweißen KW - Studie KW - Pipeline PY - 2023 SN - 978-3-96144-219-5 VL - 387 SP - 83 EP - 88 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-57075 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Eissel, A. A1 - Engelking, Lorenz A1 - Gustus, R. A1 - Treutler, K. A1 - Wesling, V. A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Alloy modification for additive manufactured Ni alloy components—part I: effect on microstructure and hardness of Invar alloy N2 - Alloy 36 (1.3912), also known as “Invar,” is an alloy with 36% nickel. The alloy has a remarkably low thermal expansion coefficient in certain temperature ranges. This peculiarity is called the invar effect, which was discovered in 1896 by the Swiss physicist Charles Édouard Guillaume. Therefore, it is used in applications in which dimensional stability is critical, such as molding tools for composite materials in aerospace, automotive applications, or liquified natural gas (LNG) cargo tanks. Moreover, increasingly complex structures and the optimization of resource efficiency also require additive manufacturing steps for the production or repair of components. Additively manufactured components have a heterogeneous microstructure and anisotropic mechanical properties. In addition, the manufactured components require subsequent machining surface finishing, like finish milling, to achieve their final contour. Nickel iron alloys are difficult to machine. Additionally, inhomogeneous microstructure may lead to unstable cutting forces and conditions. In part I of this investigation, the initial alloy 36 is modified with the elements Ti, Zr, and Hf up to a maximum of 0.33 wt.-%. The influence of the modification elements on the microstructure as well as on the hardness of the AM components is examined. Furthermore, one modification is applied to metal arc welding process and investigated. Part II focuses on the effect of the alloy modifications on machinability as well as on the surface integrity of plasma-transferred-arc-welded (PTA) and finish milled invar components. T2 - 75th IIW Annual Assembly CY - Tokyo, Japan DA - 17.07.2022 KW - Alloy modification KW - Alloy 36 KW - Plasma-transferred arc welding PY - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-571777 SN - 0043-2288 SP - 1 EP - 9 PB - Springer CY - Heidelberg AN - OPUS4-57177 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Quackatz, Lukas A1 - Griesche, Axel A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Rapid solidification during welding of duplex stainless steels – in situ measurement of the chemical concentration by Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) N2 - Duplex stainless steels (DSS) are frequently used, especially in applications requiring high strength combined with high corrosion resistance in aggressive media. Examples include power plant components and maritime structures. During welding of these steels, local variations in chemical composition can occur. This results in ferritization of the material and negatively affects the mechanical properties of the components. In this work, tungsten inert gas (TIG) welding experiments were performed with DSS. Chemical composition analysis was realized in situ by using Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS). The aim of the work is to quantitatively measure the chemical composition in the weld seam of various DSS and to identify possible influences of welding parameters on the microstructure of the material. The chemical concentrations of the main alloying elements Cr, Ni, Mn on the surface of the sample during the welding process and the cooling process were measured. Mn and Ni are austenite stabilizers and their content increases during welding by using certain high alloyed filler material. Spectra were recorded every 1.3 s at a spacing of approximately 2 mm. During the cooling process the location of the measurement was not changed. The LIBS method is proofed to be suitable for the quantitative representation of the chemical compositions during the welding process. T2 - ICASP-6 CY - Le Bischenberg, France DA - 20.06.2022 KW - LIBS KW - In situ measurement KW - Duplex stainless steel KW - TIG welding KW - Evaporation PY - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-571308 VL - 1274 SP - 1 EP - 8 PB - IOP Publishing CY - Bristol AN - OPUS4-57130 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Zhang, Lei A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Austenite grain growth and microstructure control in simulated heat affected zones of microalloyed HSLA steel N2 - The roles of microalloying niobium, titanium and vanadium for controlling austenite grain growth, microstructure evolution and hardness were investigated at different simulated heat affected zones (HAZ) for high strength low alloy (HSLA) S690QL steel. High resolution FEG-SEM has been used to characterize fine bainitic ferrite, martensite and nanosized second phases at simulated coarse and fine grain HAZs. It was found that for Ti bearing steel (Ti/N ratio is 2) austenite grain had the slowest growth rate due to the presence of most stable TiN. The fine cuboidal particles promoted intragranular acicular ferrite (IGF) formation. Nb bearing steel exhibited relatively weaker grain growth retardation compared with titanium bearing steels and a mixed microstructure of bainite and martensite was present for all simulated HAZs. IGF existed at coarse grain HAZ of Ti+V bearing steel but it was totally replaced by bainite at fine grain HAZs. Hardness result was closely related to the morphology of bainitic ferrite, intragranular ferrite and second phases within ferrite. The microstructure and hardness results of different simulated HAZs were in good agreement with welded experimental results. KW - Hardness measurement KW - Microstructure KW - Microalloyed steel KW - Welding KW - Grain growth PY - 2014 U6 - https://doi.org/10.1016/j.msea.2014.06.106 SN - 0921-5093 VL - 613 SP - 326 EP - 335 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-36520 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Rhode, Michael A1 - Steppan, Enrico A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Steger, Jörg ED - Lippold, J. T1 - Effect of hydrogen on mechanical properties of heat affected zone of a reactor pressure vessel steel grade N2 - The steel grade 20MnMoNi5-5 (according to German DIN standard or 16MND5 according to French AFNOR standard) is widely applied in (weld) fabrication of reactor pressure vessel components. Thus, a wide range of welding technologies (like submerged arc welding (SAW) or tungsten inert gas (TIG)) is used resulting in different heat affected zone (HAZ) microstructures. During weld fabrication, the weld joints may take up hydrogen. Especially, the HAZ shows an increased susceptibility for a degradation of the mechanical properties in presence of hydrogen. In addition, the hydrogen-assisted degradation of mechanical properties is influenced by three main local factors: hydrogen concentration, microstructure, and load condition. Hence, the base material (BM) and two different simulated non-tempered as-quenched HAZ microstructures were examined using hydrogen-free and hydrogen-charged tensile specimens. The results indicate that the effect of hydrogen on the degradation is significantly increased in case of the HAZ compared to the BM. In addition, hydrogen has remarkable effect in terms of reduction of ductility. It was ascertained that the degradation of the mechanical properties increases in the order of BM, bainitic HAZ, and the martensitic HAZ. Scanning electron microscope (SEM) investigation showed a distinct change of the fracture topography depended on the microstructure with increasing hydrogen concentration in case of the as-quenched HAZ microstructures. KW - Mechanical properties KW - Pressure vessel steels KW - Heat affected zone KW - Hydrogen KW - Hydrogen embrittlement KW - Low alloy steels PY - 2016 UR - http://link.springer.com/article/10.1007/s40194-016-0325-9 U6 - https://doi.org/10.1007/s40194-016-0325-9 VL - 60 IS - 4 SP - 623 EP - 638 PB - Springer-Verlag GmbH CY - Heidelberg, Germany AN - OPUS4-36454 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Boateng, Francis Twumasi A1 - Ewert, Uwe A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Zscherpel, Uwe A1 - Griesche, Axel A1 - Kromm, Arne A1 - Hohendorf, Stephan A1 - Redmer, Bernard T1 - Real-time radiography for observation of crack growth during GTA (Gas Tungsten Arc) welding N2 - In situ crack detection in the mushy zone and the solid weld of a gas tungsten arc (GTA) weld using X-ray imaging during welding is a new research area for NDT inspection. Usually, NDT flaw detection is done after the complete solidification of the weld seam. In this paper, we present the use of real-time radiography with a minifocus X-ray source (YXLON X-ray tube Y.TU 225-D04) and a 75μm pixel size digital detector array (Dexela 1512) for the acquisition of 2D radiographic images by a sequence of exposures with time intervals of 80 ms for hot crack detection during single pass bead-on-plate GTA welding of 3 mm thick plates of aluminium alloy AlMgSi (6060). An analysis of the crack distribution in the weld sample is conducted from the acquired 2D radiographs and its corresponding 3D volumetric reconstruction achieved by linear coplanar digital laminography. This in situ approach opens new possibilities in the field of hot crack research by having the direct information of both the crack initiation and growth and its correlation to the welding parameters. KW - Hot cracking KW - Radiography KW - GTA welding KW - Aluminium alloys KW - Real-time operation PY - 2016 U6 - https://doi.org/10.1007/s40194-016-0351-7 SN - 0043-2288 SN - 1878-6669 VL - 60 IS - 5 SP - 931 EP - 937 AN - OPUS4-37128 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Gollnow, C. A1 - Griesche, Axel A1 - Weidemann, Jens A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Influence of external loads on a characteristic angle between grains and solidus line as an indicator for hot cracking susceptibility during GTA welding N2 - A long list of criteria determining the hot cracking susceptibility already exists. A main influence on solidification cracking can result from the design of the welded construction, i.e. from the influence of external loads. Using the Controlled Tensile Weldability (CTW) test, an external load hot cracking test, the influence of constant pre-load and different extension rates on the solidification cracking behavior of GTA (Gas Tungsten Arc) welds in an austenitic (AISI 309) and a ferritic (AISI 441) steel were investigated. Compared to specimens welded allowing free shrinkage and welded with an applied constant tensile pre-load, the specimens welded during the application of increasing tensile load show solidification cracks. In the weld seams, a characteristic angle α between the predominantly columnar grains and the fusion line can be observed. Specimens showing solidification cracks show a significantly larger angle α compared to the crack-free specimens. Based on these observations, the characteristic angle α is proposed as a new hot cracking criterion. KW - Hot cracking KW - External load test KW - Component design KW - Crack criterion KW - Grain growth PY - 2017 U6 - https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2016.08.013 VL - 239 SP - 172 EP - 177 PB - Elsevier AN - OPUS4-37278 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Zhang, Lei A1 - Kannengießer, Thomas T1 - HAZ softening in Nb-, Ti- and Ti plus V-bearing quenched and tempered steel welds N2 - Three high-strength Nb-, Ti- and Ti + Vmicroalloyed S690QL steels were welded to investigate the formation of softened HAZ and its impact on tensile properties. The welding was performed with three levels of heat input to produce softened zones with different characteristics (softening width, minimum hardness and softening ratio), and then, further tensile tests were done to study their influence on weld performance. The results showed that Ti bearing steel exhibited the lowest resistance to softening with the presence of largest soften width and lowest hardness value, causing final tensile failure occurred at softened HAZ. The metallurgical reason for the lower hardness is the high fraction of coarse ferrite. Nb- and Ti + V-bearing steels suffered moderate softening, due to high hardenability with addition of Mo, Nb and V, but the softening effect did not remarkably influence the tensile properties of these two steels. KW - Microalloyed steels KW - QT steel KW - Alloy addition KW - MAG welding KW - Heat-affected zone softening PY - 2016 U6 - https://doi.org/10.1007/s40194-016-0299-7 SN - 0043-2288 VL - 60 IS - 2 SP - 177 EP - 184 PB - Springer CY - Heidelberg, Germany AN - OPUS4-36312 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Herausforderungen beim Schweißen von Bauteilen aus höherfesten Feinkornbaustählen N2 - Der verstärkte Einsatz höherfester Stähle und Zusatzwerkstoffe erfordert ein vertieftes Verständnis der Zusammenhänge zwischen Schweißverfahren, Wärmeeinbringung, Abkühlbedingungen sowie den daraus resultierenden metallurgischen Vorgängen in der Schweißnaht und deren Umgebung. Nur aus dem Zusammenwirken aller Einflussfaktoren lassen sich Strategien ableiten, mit deren Hilfe die Festigkeitseigenschaften bzw. die Lebensdauer von Schweißkonstruktionen in einem Maße verbessert werden können, die den Einsatz höherfester Werkstoffe rechtfertigen und somit deren Leichtbaupotenzial voll ausgenutzt werden kann. Vorgestellt werden einige beispielhafte Untersuchungen an Schweißverbindungen aus höherfesten Feinkornbaustählen zu Interaktionen der Haupteinflussgrößen auf die Kaltrissbildung.---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- The increased utilisation of higher-strength steels and filler materials necessitates more profound understanding of the connections between the welding process, the heat input, the cooling conditions and the resulting metallurgical processes in the weld and its surroundings. Strategies which help to improve the strength properties and service lives of welded structures to such an extent that the utilisation of higher-strength materials can be justified and their lightweight construction potential can thus be exploited to the full can only be derived from the interaction between all the influencing factors. Examples of a few investigations on welded joints between higher- strength fine-grained structural steels with regard to the interactions between the main variables influencing the cold cracking are presented in this article. KW - Strength KW - High-strength steel KW - Metallurgical questions KW - Crack formation KW - Weld imperfections KW - Heat control in welding KW - Hydrogen KW - Material questions KW - Festigkeit KW - Hochfester Stahl KW - Metallurgische Fragen KW - Rissbildung KW - Schweißnahtunregelmäßigkeiten KW - Wärmeführung beim Schweißen KW - Wasserstoff KW - Werkstofffragen PY - 2014 SN - 0036-7184 VL - 66 IS - 4 SP - 190 EP - 199 PB - Verl. für Schweißen u. Verwandte Verfahren, DVS-Verl. CY - Düsseldorf AN - OPUS4-30760 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Herausforderungen beim Schweißen von Bauteilen aus höherfesten Feinkornbaustählen N2 - Der verstärkte Einsatz höherfester Stähle und Zusatzwerkstoffe erfordert ein vertieftes Verständnis der Zusammenhänge zwischen Schweißverfahren, Wärmeeinbringung, Abkühlbedingungen sowie den daraus resultierenden metallurgischen Vorgängen in der Schweißnaht und deren Umgebung. Nur aus dem Zusammenwirken aller Einflussfaktoren lassen sich Strategien ablelten, mit deren Hilfe die Festigkeitseigenschaften bzw. die Lebensdauer von Schweißkonstruktionen in einem Maße verbessert werden können, die den Einsatz höherfester Werkstoffe rechtfertigen und somit deren Leichtbaupotenzial voll ausgenutzt werden kann. Vorgestellt werden einige beispielhafte Untersuchungen an Schweißverbindungen aus höherfesten Feinkornbaustählen zu Interaktionen der Haupteinflussgrößen auf die Kaltrissbildung. T2 - 24. Schweißtechnische Fachtagung 2014 CY - Magdeburg, Germany DA - 15.05.2014 PY - 2014 SN - 978-3-940961-29-7 VL - 64 IS - 4 SP - 190 EP - 199 PB - DVS AN - OPUS4-30761 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Kromm, Arne A1 - Steppan, Enrico A1 - Kannengießer, Thomas ED - Kannengießer, Thomas ED - Babu, S. S. ED - Komizo, Y. ED - Ramirez, A.J. T1 - High-energy synchrotron study of the stress-strain behavior of hydrogen-charged high strength structural steel N2 - High strength structural steels are susceptible to hydrogen embrittlement. A critical combination of stress, amount of diffusible hydrogen and microstructure is believed to cause cold cracking. Especially during welding of high strength structural steels high tensile residual stresses may develop. Therefore, a feasibility study was conducted using synchrotron X-ray diffraction in order to analyze the stress–strain behavior during tensile loading. For that purpose two types of steel showing different hardening mechanisms were used. On the one hand a thermo-mechanically treated S1100MC and on the other hand a quenched and tempered S1300Q were chosen. The samples were electrochemically charged with hydrogen and subsequently stored in liquid nitrogen to prevent effusion. Tensile tests of the samples were conducted in a special load frame allowing for tilting the samples while applying constant loads. High energy synchrotron radiation was used for energy dispersive X-ray diffraction (EDXRD) analysis in transmission geometry. This method offers the possibility for measuring several diffraction lines of all contributing crystalline phases of the material. Strains as well as stresses applying the sin²ψ-method were determined for varying load situations. This feasibility study shows how the interaction of hydrogen and the stress/strain response may be assessed by diffraction methods. Examples are presented showing that hydrogen alters the load distribution as well as the strain behavior between different lattice planes in high strength steels. KW - High energy synchrotron radiation KW - Energy dispersive X-ray diffraction (EDXRD) KW - High strength structural steels KW - Tensile tests KW - Hydrogen embrittlement PY - 2014 SN - 978-3-319-06144-3 SN - 978-3-319-06145-0 U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-319-06145-0_10 SP - 165 EP - 176 PB - Springer AN - OPUS4-31356 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Dabah, Eitan A1 - Griesche, Axel A1 - Beyer, Katrin A1 - Solórzano, E. A1 - Kannengießer, Thomas ED - Kannengießer, Thomas ED - Babu, S. S. ED - Komizo, Y. ED - Ramirez, A.J. T1 - In situ measurements of hydrogen diffusion in duplex stainless steels by neutron radiography N2 - Hydrogen embrittlement (HE) is a widely known phenomenon and under investigation already for more than a century. This phenomenon, though thoroughly studied, is not yet completely understood, and so far, there are several suggested mechanisms that try to explain the occurrence of HE. One important factor of understanding the HE phenomenon and predicting hydrogen-assisted failure is the descent knowledge about the hydrogen transport behaviour in the material. Neutron radiography is a proven method for tracking hydrogen diffusion and it was applied successfully in various research studies. In the presented study, we examined the hydrogen effusion behaviour in duplex stainless steel by means of neutron radiography and calculated the effective diffusion coefficient from the obtained transmission images. KW - Neutron radiography KW - Hydrogen diffusion KW - Duplex stainless steels KW - Hydrogen embrittlement PY - 2014 SN - 978-3-319-06144-3 SN - 978-3-319-06145-0 U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-319-06145-0_9 SP - 155 EP - 163 PB - Springer AN - OPUS4-31357 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Stress Build-Up during Mulitlayer Welding with Novel Martensitic Filler Materials N2 - Neuartige sogenannte Low-Transformation-Temperature (LTT)- Schweißzusätze weisen eine chemische Zusammensetzung auf, welche die Martensitbildung zu vergleichsweise niedrigen Temperaturen verschiebt. Dies wirkt sich maßgeblich auf die nach dem Schweißen vorliegenden Eigenspannungen aus. Obwohl dazu zahlreiche Veröffentlichungen vorliegen, blieben die Wirkzusammenhänge zwischen Umwandlungstemperatur und Schweißeigenspannungen bislang ungeklärt. Aus diesem Grund wurde in der vorliegenden Arbeit ein Versuch in einer Großprüfanlage durchgeführt, um den Einfluss der Martensitumwandlung während des Mehrlagenschweißens zu analysieren. Die In-Prozess-Beobachtung der auftretenden Kräfte und Momente offenbarte, dass die Eigenspannungsreduktion vom jeweils umwandelnden Volumen abhängt. Die Analyse der Schweißeigenspannungen verdeutlichte, dass die angestrebte Eigenspannungsbeeinflussung durch den Zusatzwerkstoff stark von den Randbedingungen (d. h. Nahtaufbau, Blechdicke) abhängt und einer Bewertung im jeweiligen Anwendungsfall bedarf. N2 - Controlling the level of mostly detrimental residual stresses already during the welding process would be highly attractive as time and cost consuming post processing may be prevented. Innovative Low Transformation Temperature (LTT-) filler materials are specially designed for Controlling weld residual stresses by means of adjusted martensite formation already during welding. Numerous publications can be found on this issue, but they provide only little insight into the interaction between martensite formation and resulting welding residual stresses. Within this study a component weld test was performed in a special large-scale testing facility. In-situ load analysis revealed that the amount of stress reduction during deposition of the individual weld runs is dependent on the weld volume undergoing phase transformation related to the shrinking volume. The residual stresses found alter welding show that the desired residual stress control by using LTT alloys is sensitive to welding boundary conditions (i. e. weld geometry, plate thickness) and to be evaluated separately for varying weld scenarios. T2 - Spannungsentstehung während des Mehrlagenschweißens mit einem neuartigen martensitischen Schweißzusatz KW - Residual stresses KW - LTT filler material KW - Martensite KW - Phase transformation KW - Welding KW - Eigenspannungen KW - LTT-Zusatzwerkstoff KW - Martensit KW - Phasenumwandlung KW - Schweißen PY - 2014 U6 - https://doi.org/10.3139/105.110210 SN - 2194-1831 SN - 1867-2493 VL - 69 IS - 2 SP - 80 EP - 88 PB - Hanser CY - München AN - OPUS4-30719 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Herausforderungen beim Schweißen von Bauteilen aus höherfesten Feinkornbaustählen N2 - Aus wirtschaftlichen, konstruktiven sowie ästhetischen Aspekten werden moderne Stahlbaukonstruktionen immer schlanker und leichter ausgeführt. Dazu werden zunehmend höherfeste Feinkornbaustähle mit Dehngrenzen von 690 MPa bis 960 MPa in Einzelfällen bis 1100 MPa eingesetzt, Beispiele hierfür sind unter anderem die Dachkonstruktion des Sony-Centers in Berlin sowie Elemente beim Ausleger und die Tragstrukturen von Mobilkranen, die oft aus S960 oder sogar S1100 gefertigt werden, Je nach Ausnutzung der höheren Dehngrenze kann eine Gewichtsreduzierung von 30 % bis 50 % und eine Kostenersparnis von 5 % bis 15 % erreicht werden. Eine Studie der Dillinger Hütte GTS an vergleichenden Unterpulver (UP)-Schweißungen aus verschiedenen höherfesten Stählen verdeutlicht das Einsparungspotential. T2 - 24. Schweißtechnische Fachtagung 2014 CY - Magdeburg, Germany DA - 15.05.2014 PY - 2014 AN - OPUS4-30742 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Gibmeier, J. A1 - Held, A. A1 - Altenkirch, J. A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Buslaps, T. T1 - Real time monitoring of phase transformation and strain evolution in LTT weld filler material using EDXRD N2 - For a newly developed 10% Cr and 10% Ni low transformation temperature (LTT) weld filler material, the local phase transformation kinetics and the strain evolution during gas tungsten arc welding (GTAW) under real welding conditions was studied. An experimental set-up and a measuring and evaluation strategy are presented to gain a real time insight into the welding process. The experiments were carried out at the beam line ID15@ESRF using a two detector EDXRD (energy dispersive X-ray diffraction) set-up and high energy synchrotron X-rays. The time-resolved diffraction analysis during welding was carried out locally throughout the weld in longitudinal as well as in transverse direction to the weld line to examine the interdependence of the strain state and the transformation kinetics. This comprehension is crucial for the optimization of the weld process, and thus for the tailoring of the resulting residual stress states, which is one of the main issues for the application of LTT alloys. Using the herein proposed approach EDXRD diffraction pattern can be monitored during real welding with a counting rate of 5 Hz. By means of the time resolved diffraction data the local transformation temperatures and times were determined and the local phasespecific strain evolutions are discussed with respect to the transformation rates and the time-delayed phase transformations. KW - In situ synchrotron X-ray diffraction KW - Low transformation temperature KW - Welding PY - 2014 U6 - https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2014.06.008 SN - 0924-0136 SN - 1873-4774 VL - 214 IS - 11 SP - 2739 EP - 2747 PB - Elsevier CY - Amsterdam AN - OPUS4-30955 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Bhatti, A.A. A1 - Barsoum, Z. A1 - Van der Mee, V. A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Fatigue strength improvement of welded structures using new low transformation temperature filler materials N2 - The results reported in this research study are part of a larger EU RFCS (Research Fund for Coal and Steel) project where the aim is to study the fatigue behavior of improved welds in high strength steels by utilizing different improvement techniques. In this particular study LTT (Low Transformation Temperature) weld filler material have been investigated and their possibility to improve the fatigue strength. The characteristic of these filler material is that they undergo phase transformation at temperature close to room temperature which will reduce the tensile residual stress in the weld and in some cases result in compressive residual stresses. Two different LTT alloy compositions have been developed, with different Ms (Martensite Start) temperatures in order to study the amount of tensile/compressive residual stresses produced by these wires. Welding residual stress measurements were carried out by X-ray diffraction technique. Plates with welded longitudinal attachments were fabricated in 700 MPa and 960 MPa steel grades using different LTT filler materials. These specimens were fatigue tested in constant and variable amplitude loading and the fatigue test results were compared with results from specimen welded with conventional weld filler material. KW - Residual stresses KW - LTT KW - Welded joints KW - Fatigue testing PY - 2013 U6 - https://doi.org/10.1016/j.proeng.2013.12.074 SN - 1877-7058 VL - 66 SP - 192 EP - 201 PB - Elsevier Ltd. CY - Amsterdam [u.a.] AN - OPUS4-30609 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Correlating welding reaction stresses and weld process conditons for high-strength steel S960QL N2 - As a result of current trends towards lightweight design, a growing amount of high-strength steels with yield strengths above 690 MPa is applied. In comparison to the weld process of lower-strength steels, small working ranges have to be achieved with respect to a special microstructure and high yield ratio. However, the sustainable and economic application of these steels depends on the loading capacity and the safety of welds when designing weld constructions. For these demands, a precise knowledge of welding stress level and distribution is essential. Therefore, the present study is concerned with the interaction between heat control (interpass temperature and heat input) and local as well as global stresses in high-strength steel welds. Specimens were multirun welded under defined restraint conditions in a special test facility (controlled tensile weldability (CTW) test) to consider global restraint. For the comparison concerning local residual stresses, free shrinkage test welds were performed as well. The evaluation shows a significant influence of the interpass temperature on the global reaction forces. Furthermore, increased heat input and high interpass temperatures cause higher tensile residual stresses. This occurred in the weld area of both free shrinkage test specimen and CTW test specimen. KW - Residual stresses KW - MAG welding KW - Restraint KW - High-strength steels KW - Process parameters PY - 2014 U6 - https://doi.org/10.1007/s40194-014-0127-x SN - 0043-2288 SN - 1878-6669 VL - 58 IS - 3 SP - 423 EP - 432 PB - Springer CY - Oxford AN - OPUS4-30651 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Kromm, Arne T1 - Influence of heat control on welding stresses in multilayer-component welds of high-strength steel S960QL N2 - Today high-strength structural steels (yield strength ≥ 960 MPa) are increasingly applied. Therefore, weldments have to achieve equal strength. Yet, high residual stresses in those welds diminish the components safety. Especially high restraint intensities can lead to crack-critical stress-levels. A special 2-MN-test facility allowed online-measurements of global reaction forces under defined restraint conditions during welding and cooling of multilayer-component MAG-welds. Local residual stresses were measured via X-ray diffraction before and after relief of the restraint. Local and global stresses were highly affected by heat control. KW - High-Strength Steel KW - Reaction Stress KW - Welding KW - X-Ray Diffraction (XRD) PY - 2014 U6 - https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.996.475 SN - 1022-6680 SN - 1662-8985 VL - 996 SP - 475 EP - 480 PB - Trans Tech Publ. CY - Zurich AN - OPUS4-31444 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kromm, Arne A1 - Dixneit, Jonny A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Residual stress engineering by low transformation temperature alloys - state of the art and recent developments N2 - Residual stress engineering in welding becomes more and more prominent as the use of tailored materials, e.g., high-strength steels, calls for maximum utilization of the material properties. As a consequence, residual stresses have to be considered as design criterion. Moreover, it may be utilized to improve the material's performance. Low transformation temperature alloys are a smart approach to control the residual stresses already during the welding process avoiding time-consuming postweld treatments. This paper gives an overview about the progress made in research in this topic with special focus on residual stresses. Basics as well as important developments will be addressed. KW - Residual stresses KW - Martensite KW - Low temperature KW - Transformation PY - 2014 U6 - https://doi.org/10.1007/s40194-014-0155-6 SN - 0043-2288 SN - 1878-6669 VL - 58 IS - 5 SP - 729 EP - 741 PB - Springer CY - Oxford AN - OPUS4-31446 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas T1 - In-situ observation of stress accumulation during sub-merged arc welding N2 - Results obtained from laboratory tests mostly need to be verified under fabrication conditions in order to incorporate design specifics (joint configuration and restraint), which effect the residual stress state considerably. For this purpose, multi-pass sub merged arc welding was performed in a special large-scale testing facility. The impact of varying interpass temperatures could be proven in-situ by means of a pronounced stress accumulation during welding and subsequent heat treatment accompanied by stress determination using X-ray diffraction. KW - Heat Control KW - Sub-Merged Arc Welding KW - X-Ray Diffraction (XRD) PY - 2014 U6 - https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.996.417 SN - 1022-6680 SN - 1662-8985 VL - 996 SP - 417 EP - 423 PB - Trans Tech Publ. CY - Zurich AN - OPUS4-31448 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rhode, Michael A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Steger, Jörg T1 - Approach for calculation of apparent hydrogen diffusion coefficients with permeation experiments in CrMoV steel weld joints T2 - Steel & Hydrogen - 2nd International conference on metals and hydrogen CY - Gent, Belgium DA - 2014-05-05 PY - 2014 SN - 978-9081-7942-13 N1 - Serientitel: Steely hydrogen conference proceedings – Series title: Steely hydrogen conference proceedings SP - p28, 670 EP - 674 AN - OPUS4-31449 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Effekt der Wärmeführung auf schweißbedingte Beanspruchungen in Bauteilen aus hochfestem Feinkornbaustahl N2 - In modernen Stahlkonstruktionen werden zunehmend hochfeste Feinkornbaustähle mit Streckgrenzen ab 960 MPa eingesetzt. Die wirtschaftliche Verarbeitung dieser Stähle wird neben der Erreichung der anforderungsgerechten mechanischen Eigenschaften durch die Sicherheitsanforderungen an die Schweißnaht bestimmt. Dabei bedingen hohe Eigenspannungen im Schweißnahtbereich eine Reduzierung der Bauteilsicherheit. Insbesondere bei erhöhter konstruktiver Schrumpfbehinderung können Eigenspannungen risskritisches Niveau erreichen. In einer speziellen 2- MN-Prüfanlage wurden dazu Bauteilschweißversuche mit definierter äußerer Schrumpfbehinderung abgebildet. Während dieser mehrlagigen Schweißversuche war die gleichzeitige Messung von Temperatur und Reaktionskräften beim Schweißen und Abkühlen möglich. Die schweißnahtnahen Eigenspannungen wurden mittels röntgenographischer Eigenspannungsanalyse vor und nach dem Entlasten des Probeblechs in der Prüfanlage ermittelt. Sowohl die globalen als auch die lokalen schweißbedingten Beanspruchungen waren deutlich von der Wärmeführung beeinflusst.----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Modern steel constructions are built increasingly using highstrength fine-grained structural steels with a yield strength of ≥ 960 MPa. The efficient processing of these steels is determined not only by the achievement of the mechanical properties needed but also by the safety requirements of the weld. High stresses in the weld area cause a reduction of the component safety. Residual stresses can reach a critical level at which the material is susceptible to cracking, especially in case of increased constructive restraint. For this purpose, component weld tests with a defined external restraint were reproduced in a special 2-MN-testing facility. During these multi-layer weld tests the simultaneous measurement of the temperature and reaction forces during welding and cooling was possible. The residual stresses of the weld joint area were determined by means of X-ray difraction analysis before and after release of the restraint. The global stresses due to welding as well as the local ones were clearly influenced by the heat control. KW - Festigkeit KW - Hochfester Stahl KW - Metallurgische Fragen KW - Rissbildung KW - Eigenspannungen KW - Wärmeführung beim Schweißen KW - Wasserstoff KW - Werkstofffragen PY - 2014 SN - 0036-7184 VL - 66 IS - 8 SP - 434 EP - 441 PB - Verl. für Schweißen u. Verwandte Verfahren, DVS-Verl. CY - Düsseldorf AN - OPUS4-31582 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Griesche, Axel A1 - Dabah, Eitan A1 - Kardjilov, N. A1 - Hilger, A. A1 - Manke, I. A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Imaging of hydrogen in steels using neutrons N2 - We investigated the hydrogen distribution spatially and temporally in technical iron at room temperature. Samples were charged electrochemically and subsequently analysed by means of neutron radiography and tomography. The radiographic images allowed for a time-resolved analysis of hydrogen fluxes. The three-dimensional distribution of hydrogen measured by neutron tomography delivered valuable information for the damage analysis of hydrogen-induced cracks. For the first time hydrogen concentration gradients inside the material could be detect directly together with the cracks. The neutron radiography and tomography results were gained at the Research Reactor BER II of the HZB in Berlin. KW - Hydrogen embrittlement KW - Hydrogen diffusion KW - Neutron tomography KW - Blister PY - 2014 U6 - https://doi.org/10.3139/146.111043 SN - 1862-5282 VL - 105 IS - 7 SP - 640 EP - 644 PB - Carl Hanser CY - München AN - OPUS4-31084 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Griesche, Axel A1 - Dabah, Eitan A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Kardjilov, N. A1 - Hilger, A. A1 - Manke, I. T1 - Three-dimensional imaging of hydrogen blister in iron with neutron tomography N2 - We investigated hydrogen embrittlement and blistering in electrochemically hydrogen-charged technical iron samples at room temperature. Hydrogen-stimulated cracks and blisters and the corresponding hydrogen distributions were observed by neutron tomography. Cold neutrons were provided by the research reactor BER II to picture the sample with a spatial resolution in the reconstructed three-dimensional model of ~25 µm. We made the unique observation that cracks were filled with molecular hydrogen and that cracks were surrounded by a 50 µm wide zone with a high hydrogen concentration. The zone contains up to ten times more hydrogen than the bulk material. The hydrogen enriched zone can be ascribed to a region of increased local defect density. Hydrogen also accumulated at the sample surface having the highest concentration at blistered areas. The surfaces of the brittle fractured cracks showed micropores visualized by scanning electron microscopy. The micropores were located at grain boundaries and were surrounded by stress fields detected by electron backscattered diffraction. The cracks clearly originated from the micropores. KW - Hydrogen embrittlement KW - Hydrogen diffusion KW - In situ KW - Neutron tomography KW - Iron PY - 2014 U6 - https://doi.org/10.1016/j.actamat.2014.06.034 SN - 1359-6454 SN - 1873-2453 VL - 78 SP - 14 EP - 22 PB - Elsevier Science CY - Kidlington AN - OPUS4-31068 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Metallurgische und konstruktive Aspekte der Heißrissbildung T2 - "Heißrissbildung beim Laserstrahlschweißen" Workshop - Universität Stuttgart CY - Stuttgart, Germany DA - 2014-11-18 PY - 2014 AN - OPUS4-32133 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Challenges when welding components made of higher-strength fine-grained structural steels T2 - 4th IIW Welding Research & Collaboration Colloquium CY - Wollongong, Australia DA - 2014-11-05 PY - 2014 AN - OPUS4-32134 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Kromm, Arne A1 - Rethmeier, Michael A1 - Gibmeier, J. A1 - Genzel, C. T1 - Residual stresses and in-situ measurement of phase transformation in low transformation temperature (LTT) welding materials PY - 2009 SN - 1097-0002 SN - 0069-8490 SN - 0376-0308 VL - 52 SP - 755 EP - 762 CY - Newtown Square, Pa., USA AN - OPUS4-19817 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Lorenz, Stephan A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Strain field measurement on laser-GMA-hybrid welded joints T2 - JOM 15 - 15th International Conference on the Joining of Materials / 6th International Conference on Education in Welding ICEW-6 CY - Helsingor, Denmark DA - 2009-05-03 KW - Laser-GMA-hybrid welding KW - Metal cored wire electrode KW - Strain field measurement KW - Transverse tensile test KW - AISI 304L PY - 2009 SN - 87-89582-17-9 SP - 1 EP - 9(?) AN - OPUS4-19432 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Stress build up in low transformation temperature filler material under defined restraint conditions T2 - JOM 15 - 15th International Conference on the Joining of Materials / 6th International Conference on Education in Welding ICEW-6 CY - Helsingor, Denmark DA - 2009-05-03 PY - 2009 SN - 87-89582-17-9 SP - 1 EP - 12(?) AN - OPUS4-19433 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Kromm, Arne T1 - In-situ Synchrotronuntersuchungen zur Phasenkinetik und Eigenspannungen beim Schweißen neuartiger martensitischer Low Transformation Temperature Zusatzwerkstoffe T2 - Arbeitsgemeinschaft Wärembehandlung und Werkstofftechnik e.V., AWT Fachausschuss 13 Eigenspannungen CY - Oppurg, Germany DA - 2009-05-05 PY - 2009 AN - OPUS4-19387 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Einfluss der Wärmeführung auf den Spannungsaufbau beim Schweißen hochfester Konstruktionen T2 - Konzernforschungsseminar Voest-Alpine CY - Linz, Austria DA - 2010-03-23 PY - 2010 AN - OPUS4-21080 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Lausch, Thomas T1 - Einfluss der Wäremführung auf die Spannungsausbildung beim Schweißen hochfester Stähle unter definierten Einspannbedingungen T2 - FOSTA - Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V., ZMB - Zentrum Metallische Bauweisen CY - Aachen, Germany DA - 2010-04-29 PY - 2010 AN - OPUS4-21501 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Brauser, Stephan A1 - Kromm, Arne A1 - Gibmeier, J. T1 - The use of synchrotron radiation for materials research in welding T2 - 2nd WMRIF (World Materials Research Institutes Forum) CY - Berlin, Germany DA - 2010-09-02 PY - 2010 AN - OPUS4-21917 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Kromm, Arne T1 - In-situ studiesof phase transformation and residual stress build up in martensitic materials using synchrotron radiation T2 - 2nd IURS - Inter-university research symposium CY - Canmore, Alberta, Canada DA - 2009-05-20 KW - In-situ diffraction KW - Phase transformation KW - LTT alloy KW - Residual stress PY - 2009 IS - Paper 12 SP - 1 EP - 5 AN - OPUS4-22499 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Tiersch, Nico T1 - Comparative study between hot extraction methods and mercury method - a national round robin test KW - Hot extraction KW - Hydrogen KW - ISO 3690 KW - Measurement KW - Mercury KW - Round robin test PY - 2010 SN - 0043-2318 VL - 56 IS - 7 SP - 20 EP - 26 PB - Welding Research Council CY - New York, NY AN - OPUS4-22480 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Tiersch, Nico T1 - Measurements of diffusible hydrogen contents at elevated temperatures using different hot extraction techniques - an international round robin test KW - Hot extraction KW - Hydrogen KW - ISO 3690 KW - Measurement KW - Round robin test PY - 2010 SN - 0043-2318 VL - 56 IS - 7 SP - 27 EP - 34 PB - Welding Research Council CY - New York, NY AN - OPUS4-22481 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Kromm, Arne A1 - Brauser, Stephan T1 - Synchrotron diffraction for visualization of solid state phase transformations T2 - VISUAL-JW 2010 - The international symposium on visualization in joining & welding science through advanced measurements and simulation CY - Osaka, Japan DA - 2010-11-11 KW - Synchrotron KW - EDXRD KW - Martensite KW - Residual stress KW - TRIP steel KW - Phase transformation PY - 2010 IS - MTJW-1 SP - 123 EP - 124 AN - OPUS4-22653 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Beyer, Katrin A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Griesche, Axel A1 - Schillinger, B. T1 - Study of hydrogen effusion in austenitic stainless steel by time-resolved in-situ measurements using neutron radiography N2 - The purpose of the present study was to show the feasibility of measuring hydrogen effusion in austenitic stainless steel (1.4301) using neutron radiography at the facility ANTARES of the research reactor FRM II of the Technische Universität München. This method is appropriate to measure in-situ hydrogen effusion for hydrogen concentrations as small as 20 ppmH. Experiments were carried out in the temperature range from room temperature up to 533 K. The measurement principle is based on the parallel comparison of electrochemically hydrogen charged specimen with hydrogen-free reference specimen at the same temperature. This allows the determination of the hydrogen concentration in the specimens as a function of time and temperature. Separate hot carrier gas extraction experiments using the same temperature–time profiles as the radiography experiments have been used to calibrate the grey values of the neutron transmission images into hydrogen concentrations. It can be stated that the hydrogen effusion correlates with the specimen temperature. KW - Hydrogen effusion KW - Austenitic stainless steels KW - Neutron radiography PY - 2011 U6 - https://doi.org/10.1016/j.nima.2011.02.010 SN - 0168-9002 SN - 0167-5087 VL - 651 IS - 1 SP - 211 EP - 215 PB - North-Holland CY - Amsterdam AN - OPUS4-23401 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Characterizing phase transformations of different LTT alloys and their effect on residual stresses and cold cracking N2 - Novel martensitic filler materials with specially adjusted martensite start temperatures (Ms) can counteract the cooling specific shrinkage due to expansion effects of the weld metal associated with phase transformations. That can be exploited to create compressive residual stresses in the weld and adjacent areas, i.e. beneficial for increasing fatigue strength. The Ms-temperature is shifted via the chemical composition, mainly by the alloying elements nickel and chromium, resulting as well in different retained austenite contents. Investigations were made using different Low Transformation Temperature (LTT) alloys with varying nickel content. The resulting phase transformation temperatures were — for the first time — detected using high energy synchrotron diffraction and Single Sensor Differential Thermal Analysis (SS-DTA). Compared to angle dispersive diffraction, energy dispersive diffraction offers the possibility to measure residual stresses of the martensite and austenite phase parallel fast in one experiment up to depths of 100 μm. The residual stresses show significant distributions dependent on the Ms-temperature. The effect on the cold cracking behaviour of these alloys was investigated using the Tekken test. Results show that cold cracking can be avoided when appropriate contents of retained austenite are existent. KW - Austenite KW - Cold cracking KW - Martensite KW - Low KW - Temperature KW - Transformation PY - 2011 SN - 0043-2288 SN - 1878-6669 VL - 55 IS - 03/04 SP - 48 EP - 56 PB - Springer CY - Oxford AN - OPUS4-23402 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Heinze, Christoph A1 - Kromm, Arne A1 - Schwenk, Christopher A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Rethmeier, Michael T1 - Welding residual stresses depending on solid-state transformation behaviour studied by numerical and experimental methods N2 - The development of high-strength structural steels with yield strengths up to 1000 MPa results in the requirement of suitable filler materials for welding. Recently designed low transformation temperature (LTT) alloys offer appropriate strength. The martensitic phase transformation during welding induces compressive residual stress in the weld zone. Therefore, the mechanical properties of welded joints can be improved. The present paper illustrates numerical simulation of the residual stresses in LTT-welds taking into account the effect of varying Ms/Mf-temperatures, and therefore different retained austenite contents, on the residual stresses. Residual stress distributions measured by synchrotron diffraction are taken as evaluation basis. A numerical model for the simulation of transformation affected welds is established and can be used for identification of appropriate Ms-temperatures considering the content of retained austenite. KW - Welding simulation KW - Residual stress KW - Low transformation temperature filler material KW - Martensitic transformation KW - Retained austenite PY - 2011 U6 - https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.681.85 SN - 0255-5476 VL - 681 SP - 85 EP - 90 PB - Trans Tech Publications CY - Aedermannsdorf, Switzerland AN - OPUS4-23357 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Altenkirch, J. A1 - Gibmeier, J. T1 - Residual stresses in multilayer welds with different martensitic transformation temperatures analyzed by high-energy synchrotron diffraction N2 - Low Transformation Temperature (LTT) alloys were developed in order to control the residual stress development by the martensitic phase transformation already during cooling of the weld metal. The positive effect of such LTT alloys on the mitigation of detrimental tensile residual stresses during welding has already been confirmed on the basis of individual laboratory tests. Within the current project it was experimentally investigated whether the phase transformation mechanisms are effective under increased restraint due to multi-pass welding of thicker specimens. The local residual stress depth distribution was analyzed non-destructively for V-type welds processed by arc welding using energy dispersive synchrotron X-ray diffraction (EDXRD). The use of high energy (20 keV to 150 keV) EDXRD allowed for the evaluation of diffraction spectra containing information of all contributing phases. As the investigated LTT alloy contains retained austenite after welding, this phase was also considered for stress analysis. The results show in particular how the constraining effect of increased thickness of the welded plates and additional deposited weld metal influences the level of the residual stresses in near weld surface areas. While the longitudinal residual stresses were reduced in general, in the transition zone from the weld to the heat-affected zone (HAZ) compressive residual stresses were found. KW - Low Transformation Temperature KW - Phase Transformation KW - Residual Stress KW - Synchrotron Diffraction PY - 2011 U6 - https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.681.37 SN - 0255-5476 VL - 681 SP - 37 EP - 42 PB - Trans Tech Publications CY - Aedermannsdorf, Switzerland AN - OPUS4-23470 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Wasserstoffanalytik und Degradation von Werkstoffeigenschaften von hochfesten Feinkornbaustählen T2 - Werkstofftechnisches Kolloquium CY - Graz, Austria DA - 2011-05-06 PY - 2011 AN - OPUS4-23659 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas ED - Carl E. Cross, ED - John C. Lippold, ED - Böllinghaus, T. ED - Herold, H. T1 - Influence of Local Weld Deformation on the Solidification Cracking Susceptibility of a Fully Austenitic Stainless Steel PY - 2008 SN - 978-3-540-78627-6 VL - II SP - 127 EP - 145 PB - Springer CY - Berlin AN - OPUS4-18642 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Kromm, Arne T1 - In-situ Studies of Phase Transformation and Residual Stress Build up in Martensitic Materials using Synchrotron Radiation T2 - IURS (Inter-University Research Symposium), Advances in Welding and Joining CY - Canmore, Canada DA - 2009-05-21 PY - 2009 AN - OPUS4-19511 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lorenz, Stephan A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Michael, Thomas A1 - Gumenyuk, Andrey A1 - Rethmeier, Michael A1 - Posch, G. T1 - Laserstrahl-MSG-Hybridschweißen mit hochlegierten Massiv- und Fülldrahtelektroden T2 - Die Verbindungsspezialisten 2009 - Große Schweißtechnische Tagung CY - Essen, Germany DA - 2009-09-14 PY - 2009 AN - OPUS4-20010 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Kromm, Arne T1 - Formation of welding residual stresses in low transformation temperature (LTT) materials N2 - For the safety and cost efficiency of welded high-strength steel structures, precise knowledge of the level and distribution of welding- and cooling-specific stresses and residual stresses is essential, since they exert a decisive influence on strength, crack resistance, and finally on the bearable service load. This paper presents innovative filler materials, of which the phase transformation temperature was deliberately adjusted via the chemical composition. The transformation behaviour of these martensitic Low Transformation Temperature (LTT-) filler materials shows direct effects on the local residual stresses in the weld and the HAZ. These effects can purposefully be exploited to counteract the thermally induced shrinkage of the material and to produce significant compressive residual stresses in the weld. Comparative welding experiments were carried out on 690 MPa high-strength base materials using various LTT-filler materials. High energy synchrotron radiation was used for residual stress measurement. Particularly the use of high energy synchrotron radiation makes it possible to detect the residual stress condition fast without destruction of material. Thereby, residual stress depth gradients can be determined simultaneously without removing material. In steel, gradients of up to 150 µm can be resolved in such a way. Furthermore, the application of high energy radiation permits determination of residual stresses of any available residual austenite contents. Results show significant dependence of transformation temperatures on the resulting residual stress level and distribution. KW - Phase specific residual stresses KW - Phase transformation KW - Low transformation temperature filler wire KW - Energy dispersive diffraction KW - High strength steel PY - 2009 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-205909 SN - 0104-9224 SN - 1980-6973 VL - 14 IS - 1 SP - 74 EP - 81 PB - Associação Brasileira de Soldagem, ABS CY - Rio de Janeiro AN - OPUS4-20590 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas T1 - In-situ-phase analysis using synchrotron radiation of low transformation temperature (LTT) welding material N2 - Cold cracking resistance is a relevant evaluation criterion for welded joints and affected by residual stresses which result from the welding procedure. Compressive residual stresses can thereby have a positive influence on preventing cracking. A unique possibility of generating compressive residual stresses already during the welding procedure is offered by the so-called Low Transformation Temperature (LTT) filler wires. Compared to conventional wires, these materials show decreased phase transformation temperatures which can work against the cooling-specific contraction. In consequence, distinct compressive residual stresses can be observed within the weld and adjacent areas. The strength of these fillers makes them potentially applicable to high-strength steel welding. Investigations were carried out to determine the phase transformation behaviour of different LTT-filler materials. Transformation temperatures were identified using Single Sensor Differential Thermal Analysis (SS-DTA). Additionally Synchrotron radiation was used to measure the transformation kinetics of all involved crystalline phases during heating and cooling of a simulated weld thermal cycle. KW - In-situ phase analysis KW - Energy dispersive diffraction KW - Phase transformation KW - Low Transformation Temperature filler wire PY - 2009 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-205922 SN - 0104-9224 SN - 1980-6973 VL - 14 IS - 1 SP - 82 EP - 88 PB - Associação Brasileira de Soldagem, ABS CY - Rio de Janeiro AN - OPUS4-20592 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Tiersch, Nico T1 - Comparative study between hot extraction methods and mercury method - a national round robin test N2 - A round robin test is presented comprising comparative measurements using hot extraction at different degassing temperatures as well as the mercury method. A major focus of the investigation was verification of the maximum degassing temperature for analysing the diffusible hydrogen in weld metals with bcc-lattice structure. The analyses were executed using a basic stick electrode with high weld metal cracking, a high-alloyed supermartensitic filler wire with different hydrogen contents in the shielding gas and a high-strength solid wire. The results show that degassing temperatures of 150 degrees C and 400 degrees C do not lead to an increase in the measured contents of diffusible hydrogen as compared to measurements at room temperature. The measuring techniques and procedures specified in ISO/DIS 3690:2009 for determining the diffusible hydrogen content in weld metals with bcc-lattice structure yield approximately the same results. This is to say that the mercury method and the hot extraction methods with thermal conductivity detector (TCD) can be regarded as equivalent reference methods. KW - Hydrogen KW - Mercury KW - Measurement KW - Round robin test KW - Hot extraction KW - ISO 3690 PY - 2010 SN - 0043-2288 SN - 1878-6669 VL - 54 IS - 5/6 SP - R108 EP - R114 PB - Springer CY - Oxford AN - OPUS4-21336 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Brauser, Stephan A1 - Kromm, Arne T1 - Synchrotron diffraction for in-situ characterizations of materials behaviour T2 - 3rd Inter-university research seminar (IURS 2010) - Advances in welding and joining CY - Pusan, Korea DA - 2010-05-13 KW - In-situ diffraction KW - Phase transformation KW - High strength steel KW - Residual stress PY - 2010 SP - 127 EP - 131 CY - Pusan, Korea AN - OPUS4-21352 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Brauser, Stephan A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Rethmeier, Michael T1 - In-situ synchrotron diffraction and digital image correlation technique for characterizations of retained austenite stability in low-alloyed transformation induced plasticity steel N2 - Direct measurement and quantification of phase transformation in a low-alloyed transformation induced plasticity steels depending on the tensile load as well as determination of the real true stress and true strain values were carried out in-situ using high energy synchrotron radiation. Digital image correlation technique was used to quantify more precisely the true strain values. The aim of the work was to obtain a better understanding of the phase transformation of commercial low-alloyed transformation induced plasticity steel depending on the true strain and true stress values. KW - Transformation induced plasticity KW - In-situ synchrotron diffraction KW - Austenite stability KW - Digital image correlation PY - 2010 U6 - https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2010.08.007 SN - 1359-6462 SN - 1872-8456 VL - 63 IS - 12 SP - 1149 EP - 1152 PB - Elsevier CY - Oxford AN - OPUS4-22164 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Brauser, Stephan A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Hydrogen absorption and diffusion in different welded duplex steels N2 - In this study, hydrogen absorption and diffusion were investigated for various high-alloyed ferritic-austenitic duplex steels. On account of the specific transformation and solidification behaviour, respectively, of duplex steels as compared to single-phase ferritic and austenitic steels, special conditions have to be considered concerning hydrogen absorption which may ultimately lead to microstructure-dependent hydrogen-assisted weld metal cracking. Hydrogen absorption during welding may occur via the shielding gas, moisture from the surroundings or via the welding filler material. As a contribution to the interpretation and prediction of hydrogen-induced cracking in welded duplex steels, the actual hydrogen absorption via the arc as well as the weld metal hydrogen diffusion was investigated for the first time in a duplex steel DS (1.4462), a super duplex steel SDS (1.4501) and in a lean duplex steel LDS (1.4162). Isothermal heat treatment using carrier gas hot extraction enabled quantification of the amounts of hydrogen trapped in the respective microstructure areas. The hydrogen diffusion coefficients were determined by analytical and numerical calculation. The total hydrogen concentrations and the diffusion coefficients were found to be nearly identical. Trapped hydrogen was however observed to be dependent on the material and on the microstructure condition. The influence of hydrogen on the mechano-technological properties of the weld metal was characterized with the help of tensile tests. In addition, the hydrogen embrittlement effect was detected in scanning electron microscopic analyses. KW - Absorption KW - Diffusion KW - Embrittlement KW - Duplex stainless steels KW - Hydrogen PY - 2011 SN - 0043-2288 SN - 1878-6669 VL - 55 IS - 5-6 SP - 26 EP - 36 PB - Springer CY - Oxford AN - OPUS4-23721 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Launert, B. A1 - Rhode, Michael A1 - Pasternak, H. A1 - Kannengießer, Thomas ED - Dubina, D. ED - Ungureanu, V. T1 - Welding Residual Stresses in High-strength Steel. Experimental Results N2 - This article presents the latest results of an ongoing national research project on improved models for the prediction of welding residual stresses of thick-plated welded I-girders. The experimental program is presented and the importance of different influencing factors on the residual stresses is discussed in detail. All results are compared for mild (S355J2+N) and high strength (S690QL) steel. Finally, conclusions for further works are drawn. T2 - SDSS 2016 - The International Colloquium on Stability and Ductility of Steel Structures - SDSS 2016 CY - Timisoara, Romania DA - 30.05.2016 KW - Residual Stresses KW - Welding KW - High-Strength Steel KW - I-Girder KW - Component Test PY - 2016 SN - 978-92-9147-133-1 VL - 2016 SP - 517 EP - 524 PB - Ernst & Sohn AN - OPUS4-37890 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Dixneit, Jonny A1 - Kromm, Arne A1 - Hannemann, Andreas A1 - Friedersdorf, Peter A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Gibmeier, J. T1 - In-situ load analysis in multi-run welding using LTT filler materials N2 - Modifying the level of mostly detrimental welding residual stresses already during the welding process would be highly attractive as time- and cost-consuming post processing may be prevented. The nature of stress buildup during welding-associated cooling is highly affected by phase transformations. Up to now, it is not clear in which way this is applicable to real component welding exhibiting high shrinkage restraint and complex heat input. In this study, two different low transformation temperature (LTT) alloys have been investigated concerning the stress development in restrained multi-run butt welding in order to evaluate the potential of stress reduction. Pulsed gas metal arc welding (P-GMAW) welding was executed on a testing facility designed to simulate real lifelike restraint conditions of component weldments. The effect of reducedMS-temperatures and the heat control on the globally acting stresses was monitored by in-situ measurement of the reaction forces during welding fabrication. Additional local residual stress measurements allowed analyzing global as well as local loading of the welded construction. Although phase transformation has a significant influence on unloading the joint during each weld pass, the reaction stress upon cooling to room temperature seems to be determined mainly by the heat input. On the surface, low longitudinal residual stresses were observed in case of LTT whereas transverse residual stresses are less affected. T2 - 69th IIW Annual Assembly and International Conference CY - Melbourne, Australia DA - 10.07.2016 KW - Phase transformation temperature KW - Residual stress KW - Welding KW - Dilution KW - Restraint PY - 2016 U6 - https://doi.org/10.1007/s40194-016-0373-1 SN - 0043-2288 VL - 60 IS - 6 SP - 1159 EP - 1168 PB - Springer CY - Heidelberg AN - OPUS4-37892 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Pasternak, H. A1 - Launert, B. A1 - Rhode, Michael A1 - Kannengießer, Thomas ED - Zingoni, A. T1 - Residual Stresses and Imperfections in Welded High-strength I-shape Sections N2 - This article addresses the imperfections caused by the weld assembly in I-shape sections made of two structural steel grades. Load influencing imperfections are assumed as deviations from the ideal shape (e.g. bending distortion) and longitudinal residual stresses. The quality of a numerically aided design of components exposed to either compression and/or bending is significantly affected, depending on these parameters. The Eurocode (EC3) provides robust simplified models. As a result, the Ultimate Limit State (ULS) is approached on a conservative basis. The following investigations are aimed at providing further guidance on these values in component-like specimens. The long term goal is an improved understanding of the load-bearing capacity of such sections. As a first step in this process, the experimental and corresponding numerical studies are presented. T2 - 6th International Conference on Structural Engineering, Mechanics and Computation (SEMC 2016) CY - Cape Town, South Africa DA - 05.09.2016 KW - Residual Stresses KW - Welding KW - High-strength Steel KW - Numerical Modeling KW - Component PY - 2016 SN - 978-1-138-02927-9 VL - 2016 SP - 1139 EP - 1146 PB - CRC Press, Taylor & Francis Group CY - Boca Raton, FL, USA AN - OPUS4-37888 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Florian, Wolfgang A1 - Wilken, Klaus T1 - Moderne Möglichkeiten der Prüfung und Simulation von Bauteilschweißungen N2 - Die hier vorgestellte Großanlage zur Prüfung und Simulation von Bauteil­ schweißungen (GAPSI 16) mit einer Maximalprüfkraft von ±16 MN erlaubt wirklichkeitsnahe Analysen des Bau­ teilverhaltens während des Schwei­ ßens. Ein fundamentaler Vorteil ge­ genüber konventionellen Universal­ prüfmaschinen ist, Momente während des Schweißens mittels acht unabhän­ giger Hydraulikzylinder in zwei Prüf­ tischen aufbringen bzw. registrieren zu können. Derzeitige Forschungsvorhaben sind zum einen Spannungs- und Verformungsvorgängen während des Schweißens von Blechen und zum anderen Modellen gewidmet, womit Kenngrößen für Flammrichtarbeiten ermittelt werden können. Simulations­ versuche an Großproben tragen we­ sentlich zu höherer Aussagesicherheit bei, zumal konventionelle Prüfmetho­ den mit einfachen Kleinproben und auch Berechnungen nach der Finite­ Elemente-Methode (FEM) stets Rand­ bedingungen und zumeist größere Idealisierungen enthalten. Dagegen weist die Großprüfanlage GAPSI 16 mit angepaßten Probengeometrien und Spannkräften einen neuen Weg. KW - GAPSI 16 KW - Prüfung und Simulation KW - Bauteilschweißungen PY - 1997 SN - 0943-4569 VL - 70 IS - 5 SP - 192 EP - 194 PB - Allianz Versicherungen AG CY - München AN - OPUS4-38257 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kromm, Arne A1 - Van der Mee, V. A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Kalfsbeek, B. T1 - Properties and weldability of modified low transformation termperature filler wires N2 - Low transformation temperature (LTT) alloys allow to control residual stresses already during the welding process. Especially high-strength structural steel applications may benefit from the LTT effect as they are sensitive to residual stresses due to a limited ductility. Within this study, two modified LTT alloys were tested concerning their weldability under varying conditions. Beside the transformation behavior, basic material properties were determined from all weld metal. Hot cracking as well as cold cracking susceptibility was evaluated using specific tests. The materials' capability for residual stress control was characterized by online measurements of the occurring loads during double-sided multipass fillet welding in a special test facility. Varying heat control parameters were found to affect the stress buildup significantly. In the specific case, the results revealed that higher working temperatures may favor lower stress buildup despite the higher overall heat input. Local residual stress measurements using X-ray diffraction support this finding. KW - Weldability KW - Filler materials KW - Wire KW - Temperature KW - Transformation PY - 2015 U6 - https://doi.org/10.1007/s40194-014-0215-y SN - 0043-2288 SN - 1878-6669 VL - 59 IS - 3 SP - 413 EP - 425 PB - Springer CY - Oxford AN - OPUS4-33066 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Kromm, Arne T1 - Moderne Methoden der Spannungsanalyse an geschweißten Komponenten N2 - Die experimentelle Spannungsanalyse dient einerseits zur Ermittlung von Materialeigenschaften, andererseits erlangt sie gerade für die wirtschaftliche Auslegung und die Integrität von geschweißten Komponenten zunehmend an Bedeutung. Da die Höhe und Veränderung von Bauteilbeanspruchungen und deren Auswirkung auf die Sicherheit von einer Vielzahl und sich überlagernder werkstofflicher, mechanischer und thermischer Einflussfaktoren (Steifigkeitsverhältnisse, Fertigungsprozesse, Lastwechsel) abhängt, sind fertigungs- bzw. betriebsbegleitende Messungen von mechanisch und thermisch bedingten Dehnungen und daraus ermittelten Spannungen oftmals unumgänglich. In geschweißten Komponenten sind oft komplexe Spannungs- bzw. Eigenspannungsverteilungen in den verschiedenen Raumrichtungen vorhanden. In Abhängigkeit vom anzusetzenden Tragfähigkeitsnachweis bzw. Berechnungskonzept des Tragwerkes sind sowohl experimentelle Methoden mit hoher Ortsauflösung (lokale Messungen) als auch mehrdimensionale Analysen über weite Bereiche des Bauteils (globale Messungen) von Dehnungen und Spannungen notwendig. T2 - 15. Sommerkurs Werkstoffe und Fügen am Institut für Werkstoff- und Fügetechnik CY - Magdeburg, Germany DA - 12.09.2014 PY - 2014 SN - 978-3-940961-85-3 SP - 27 EP - 34 AN - OPUS4-33469 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Griesche, Axel A1 - Dabah, Eitan A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Hilger, A. A1 - Kardjilov, N. A1 - Manke, I. A1 - Schillinger, B. T1 - Measuring hydrogen distributions in iron and steel using neutrons N2 - Neutron tomography has been applied to investigate the mechanism of hydrogen assisted cracking in technical iron and supermartensitic steel. Rectangular technical iron block samples showed blistering due to intense hydrogen charging and the tomographic method revealed in situ the spatial distribution of hydrogen and cracks. Hydrogen accumulated in a small region around cracks and the cracks are filled with hydrogen gas. Cracks close to the surface contained no hydrogen. Hydrogenous tensile test samples of supermartensitic steel were pulled until rupture and showed hydrogen accumulations at the notch base and in the plastically deformed region around the fracture surface. T2 - 10th World Conference on Neutron Radiography (WCNR) CY - Grindelwald, Switzerland DA - 05.10.2014 PY - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-348022 SN - 1875-3892 VL - 69 SP - 445 EP - 450 PB - Elsevier B.V. CY - Amsterdam AN - OPUS4-34802 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Vanrostenberghe, S. A1 - Clarin, M. A1 - Shin, Y. A1 - Droesbeke, B. A1 - Van der Mee, V. A1 - Doré, M. A1 - Marquis, G. A1 - Parantainen, J. A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Barsoum, Z. T1 - Improving the fatigue life of high strength steel welded structures by post weld treatments and specific filler materials (FATWELDHSS) N2 - The objective of the FATWELDHSS project was to study post-weld treatment techniques and their effect on the fatigue life of MAG welded attachments in High Strength Steel (HSS). Fatigue cracks in steel structures often occur at welded joints, where stress concentrations due to the joint geometry and tensile residual stresses are relatively high. Fatigue life improvement techniques, which rely on improving the stress field and/or the surface geometry around the welded joints, are generally known to be beneficial. Therefore, within the framework of this project, the following were examined: diode laser weld toe re-melting; High Frequency Mechanical Impact (HFMI) treatment; Low Transformation Temperature (LTT) filler wires Laser diode re-melting was used to improve the surface profile at the weld toe and thus reduce stress concentrations. HFMI treatment involving high frequency hammering of the weld toe is another technique that can produce a smooth weld toe profile but, more significantly, which also can introduce compressive residual stresses. Lastly, two new LTT filler wires were developed within the project as these can decrease or even remove tensile residual stresses resulting from weld zone shrinkage. An extensive fatigue testing programme was set up to establish the levels of improvement in the fatigue lives of the welded attachments achieved by application of the selected improvement techniques. Furthermore, two industrial demonstrators were selected that could show the project achievements in terms of facilitating the introduction of high strength steels by overcoming the limitations posed by the fatigue properties of the welded joints. In addition, modelling tools were developed to predict the residual stresses at the welded joint. Finally, practical guidelines were developed for enhancing the fatigue strength of HSS welded structures PY - 2015 SN - 978-92-79-44077-9 U6 - https://doi.org/10.2777/705266 IS - EUR26929EN CY - Brüssel AN - OPUS4-35076 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Griesche, Axel A1 - Dabah, Eitan A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Neutron imaging of hydrogen in iron and steel N2 - Neutron radiography and tomography have been used for a time resolved in situ analysis and a 3D mapping of hydrogen diffusion in iron and steel. Samples were electrochemically charged with hydrogen and afterwards neutron transmission images were taken. Hydrogen diffusion coefficients in duplex stainless steel were determined at 623 K by measuring and comparing the sample's mean intensity with a hydrogen-free reference sample and subsequent normalisation to standards with known hydrogen content. In technical iron and in supermartensitic stainless steel the hydrogen distributions have been investigated. The radiographic images in iron show blisters, cracks and the distribution of molecular hydrogen inside cracks. The analysis of the diffusion behaviour of hydrogen out of a blister illustrates the capabilities of the method with respect to time and spatial resolution. The neutron tomography of supermartensitic tensile stressed samples illustrates the capability to visualise hydrogen distributions three-dimensionally. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- On a utilisé la radiographie neutronique et la tomographie pour une analyse in situ à résolution temporelle et une cartographie 3D de la diffusion de l'hydrogène dans le fer et l'acier. On a chargé des échantillons par électrochimie avec de l'hydrogène et ensuite on a pris des images par émission de neutrons. On a déterminé les coefficients de diffusion de l’hydrogène dans l'acier inoxydable duplex à 623 K en mesurant et en comparant l'intensité moyenne de l'échantillon avec un échantillon de référence sans hydrogène et une normalisation subséquente à des échantillons références à teneur connue en hydrogène. On a examiné la distribution d'hydrogène dans le fer technique et dans l'acier inoxydable supermartensitique. Les images radiographiques du fer montrent des soufflures, des fissures, et la distribution de l'hydrogène moléculaire à l'intérieur des fissures. L'analyse du comportement de diffusion de l'hydrogène hors d'une soufflure illustre les possibilités de la méthode par rapport à la résolution temporelle et spatiale. La tomographie neutronique des échantillons supermartensitiques chargés en traction illustre la capacité de visualiser les distributions d'hydrogène en trois dimensions. KW - Neutron radiography KW - Hydrogen KW - Diffusion KW - Iron KW - Steel KW - Blister KW - Hydrogen assisted cracking PY - 2015 U6 - https://doi.org/10.1179/1879139514Y.0000000162 SN - 0008-4433 VL - 54 IS - 1 SP - 38 EP - 42 PB - Canadian Institute of Mining and Metallurgy CY - Montreal AN - OPUS4-32809 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Improving welding stresses by filler metal and heat control selection in component-related butt joints of high-strength steel N2 - The application of high-strength fine-grained structural steels with yield strengths greater than or equal to 690 MPa expands because of present light weight design trends. The requirements regarding the welded components safety increased due to high loading capacity. This determines a sustainable and economic application as well. However, high welding residual stresses could diminish the components safety, especially due to high restraint conditions in component or repair welds. Therefore, this work is concerned with global and local welding stresses, especially crack-critical welding stresses in the HAZ and while root welding due to the restraint conditions. Restraint intensities of real components were analysed and realised with two different weld tests, alongside two different plate dimensions and steel grades. A comparison of the test results showed several significant effects for heat control and restraint intensity regarding restraint forces and local welding stresses. Among these effects, substantial influences were found for the filler metal selection with partially altered results for root and filler beads. Local stresses of weld seam and HAZ were affected differently. KW - Residual stresses KW - MAG welding KW - Restraint KW - High-strength steels KW - Process parameters PY - 2015 U6 - https://doi.org/10.1007/s40194-014-0219-7 SN - 0043-2288 SN - 1878-6669 VL - 59 IS - 3 SP - 455 EP - 464 PB - Springer CY - Oxford AN - OPUS4-32546 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Einsatz modifizierter Sprühlichtbogenprozesse zur Optimierung schweißbedingter Beanspruchungen an Bauteilen aus hochfesten Feinkornbaustählen N2 - In dem IGF-Vorhaben IGF-Nr. 17978 N (P 1011) wurden unter gezielter definierter Schrumpfbehinderung Schweißexperimente an hochfesten Feinkornbaustählen durchgeführt, um den Einfluss der Wärmeführung sowie den Einsatz modifizierter Sprühlichtbogenprozesse verbunden mit schmaleren Nahtfugen auf die lokalen Eigenspannungen und die Gesamteigenbeanspruchungen an geschweißten Bauteilen zu analysieren. Diese Kurzdarstellung fasst die wesentlichen Zusammenhänge zu schweißbedingten Beanspruchungen an hochfesten Schweißverbindungen sowie einige der erarbeiteten Erkenntnisse und erreichten Ziele des Forschungsprojektes zusammen. KW - Schweißverbindung KW - Eigenspannungen KW - Hochfester Feinkornbaustahl KW - Schweißprozess PY - 2016 SP - 1 EP - 2 AN - OPUS4-38653 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Flohr, Kerstin A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas ED - Holden, T.M. ED - Muránsky, O. ED - Edwards, L. T1 - Multi-axial Analyses of Welding Stresses in High-Strength Steel Welds N2 - Today’s efforts for lightweight design result in a growing application of high-strength structural steels from 960 MPa. In welded structures of these steels increased demands regarding component safety and a high elastic ratio should be considered. Hence, the prevention of an evolution of high weld-induced tensile residual stresses is required. Recent studies showed that component related restraint conditions of welds are able to elevate welding induced stresses to critical values, depending on material characteristics, the welding process and parameters. This work involves multi-axial welding loads as a consequence of the superposition of local residual stresses, global reaction stresses and moments, varying the welding parameters under different restraint conditions. The global welding loads are measured via GMA-weld tests in a special testing facility and via a DIC(Digital Image Correlation)-system in a slot weld. Local transverse residual stresses were analysed by means of X-ray diffraction. The application of a less amount of weld runs due to a modified welding parameters and welds seam configurations revealed as a beneficial approach to reduce welding loads in high-strength steels. T2 - 10th International Conference on Residual Stresses CY - Sydney, Australia DA - 04.07.2016 KW - High-Strength Steel KW - Welding KW - Reaction Stress KW - X-Ray Diffraction PY - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-390453 SN - 978-1-9452-9116-6 SN - 2474-395X VL - 2 SP - 205 EP - 210 PB - Materials Research Forum LLC. CY - Millersville PA, USA AN - OPUS4-39045 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gibmeier, J. A1 - Weidemann, Jens A1 - Dixneit, Jonny A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Kromm, Arne T1 - Influence of structural stiffness on the residual stresses during welding of low transformation temperature alloys N2 - Low Transformation Temperature (LTT) alloys are high alloyed filler materials, which exhibit a martensitic phase transformation at comparatively low temperatures in order to prevent high tensile residual stresses. A number of publications have already shown that even compressive residual stresses can be observed when using LTT filler materials. Up to know it is not clear in which way this it applicable to multi-run welding exhibiting high shrinkage restraint and complex heat input. In this study the potential for stress reduction during welding of LTT alloys was studied by numerical simulation. This allows for evaluation of the stress development in every single weid run. Additionally, the impact of the structural stiffness was incorporated by modelling a special sample geometry exhibiting a high intensity of restraint. The results show that the stress formation in weid longitudinal direction is determined by the phase transformation as high compressive residual stresses were found here independent from the weid run. On the other hand the transformation induced stresses in weid transverse direction are superimposed by tensile stresses originated from shrinkage restraint. With increasing number of runs the tensile residual stress level is raised. The results were confirmed by residual stress measurements using diffraction methods. T2 - 11th International Seminar - Numerical Analysis of Weldability CY - Graz, Austria DA - 27.09.2015 KW - Influence KW - Structural stiffness KW - Residual stresses KW - Low transformation KW - Temperature alloys KW - Welding PY - 2016 SN - 978-3-85125-490-7 SN - 2410-0544 SP - 259 EP - 276 PB - Verlag der Technischen Universität Graz CY - Graz AN - OPUS4-38998 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Kromm, Arne T1 - Characterising phase transformations of different LTT alloys and their effect on residual stresses and cold cracking N2 - Novel martensitic filler materials with specially adjusted martensite start temperatures (Ms) can counteract the cooling specific shrinkage due to expansion effects of the weld metal associated with phase transformations. That can be exploited to create compressive residual stresses in the weld and adjacent areas, i.e. beneficial for increasing fatigue strength. The Ms temperature is shifted via the chemical composition, mainly by the alloying elements nickel and chromium, resulting as well in different retained austenite contents. Investigations were made using different Low Transformation Temperature (LTT) alloys with varying nickel content. The resulting phase transformation temperatures were – for the first time – detected using high energy synchrotron diffraction and Single Sensor Differential Thermal Analysis (SS-DTA). Compared to angle dispersive diffraction, energy dispersive diffraction offers the possibility to measure residual stresses of the martensite and austenite phase parallel fast in one experiment up to depths of 100 µm. The residual stresses show significant distributions dependent on Ms temperature. The effect on the cold cracking behaviour of these alloys was investigated using the Tekken test. Results show that cold cracking can be avoided when appropriate contents of retained austenite are existent. KW - Austenite KW - Cold cracking KW - Martensite KW - Low themperature KW - Transformation PY - 2011 U6 - https://doi.org/10.1007/BF03321286 SN - 0043-2288 VL - 55 IS - 3 SP - 48 EP - 56 PB - International Institute of Welding CY - France AN - OPUS4-38978 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Cross, C. E. A1 - Schobbert, H. ED - Düsseldorf, DVS T1 - Prüfung der Kalt- und Heißrisssicherheit gefügter Bauteile N2 - Kaltrisssicherheit, Kaltrissprüfverfahren nach DIN EN ISO 17642, TEKKEN-Test, CTS-Test, Implant-Test, Untersuchungen zur Kaltrisssicherheit hochfester Feinkornbaustähle, Heißrisssicherheit, MVT-Test, Einfluss des Einspannbedingungen auf die Heißrissbildung von Aluminiumlegierungen KW - Kaltrisssicherheit KW - Heißrisssicherheit KW - TEKKEN-Test KW - MVT-Test PY - 2006 SN - 0935-0292 VL - 2006 SP - 142 EP - 150 PB - DVS Verlag CY - Düsseldorf AN - OPUS4-39035 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Engineering approach to assess residual stresses in welded components N2 - Present trends to lightweight design lead to an expanding relevance of high-strength fine-grained structural steels especially in mobile crane constructions. With growing material strength, the challenge for welding fabrication increases, since high loading capacities and safety requirements have to be accomplished. The utilisation of the high strength potential often requires complex constructions associated with high restraint conditions while welding. Increased residual stresses may occur due to superimposing reaction and restraint stresses, which have to be quantified and evaluated to ensure the safety and integrity of high-strength steel constructions. Particularly, the scope of residual stresses has to be taken into account for different effects in the HAZ, notches, weld and base metal. Commonly, conservative assumptions of residual stresses lead to distinct underestimations of the load bearing capacity particularly for welded high-strength steel constructions. This study concludes results of recent works of the researchers regarding the complex interaction among heat control, material and restraint intensity on the residual stress state in welded components. These analyses are extended by further experiments. Based on the obtained major effects, an approach for a welding residual stress assessment regarding component design according to prevailing standards for crane construction, an important application for high-strength steels, is presented. KW - Process parameters KW - Residual stresses KW - MAG welding KW - Restraint KW - High-strength steels PY - 2017 U6 - https://doi.org/10.1007/s40194-016-0394-9 SN - 0043-2288 SN - 1878-6669 VL - 91 IS - 1 SP - 91 EP - 106 PB - Springer CY - Berlin, Heidelberg AN - OPUS4-39044 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Dixneit, Jonny A1 - Kromm, Arne A1 - Boin, M. A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Gibmeier, J. ED - Olden, T.-M. ED - Muransky, O. Muransky ED - Edwards, L. T1 - Influence of heat control on residual stresses in low transformation temperature (LTT) large scale welds N2 - The current paper presents residual stress analyses of large scale LTT (Low Transformation Temperature) welds. LTT filler materials are specially designed for residual stress engineering by means of an adjusted martensite phase transformation. Controlling the level of mostly detrimental residual stresses already during the welding process would be highly attractive as time and cost consuming post processing may be prevented. In large scale welds the residual stress state is influenced by the heat control (e.g. interpass temperature) during welding. Therefore, welding residual stresses are studied here putting the focus on the influence of welding process parameters while joining heavy steel sections with a thickness of 25 mm. The residual stress state was determined at the top surface using X-ray diffraction as well as in the bulk by neutron diffraction. The results show that control of the interpass temperature is vital for the residual stresses present in the joints. This accounts for the top surface but is most pronounced for the bulk of the welds. While high interpass temperatures are appropriate to induce compressive residual stresses in the weld metal, low interpass temperatures favor unwanted tensile residual stresses instead. T2 - ICRS 2016 - 10th International Conference on Residual Stresses CY - Sydney, Australia DA - 03.07.2016 KW - LTT KW - Welding residual stress KW - Phase transformation KW - Interpass temperature PY - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-389628 SN - 978-1-94529117-3 SN - 978-1-94529116-6 SN - 2474-395X VL - 2 SP - 223 EP - 228 PB - Materials Research Forum LLC CY - Millersville (PA), USA AN - OPUS4-38962 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gollnow, C. A1 - Kannengießer, Thomas ED - Böllinghaus, Thomas ED - Lippold, J. E. ED - Cross, C. E. T1 - Consideration of welding-specific component design on solidification crack initiation N2 - A commonly used way of minimizing the occurrence of hot cracks, especially solidification cracks during component welding, is mainly to analyse and vary process parameters such as welding speed and consequently the heat input. Metallurgy and component design are however hardly ever considered due to special production requirements and therefore, restricted flexibility in material selection and design. Such conditions, especially crack-critical welding positions are given by slot-welds or welds near pre-deformed areas, for instance bending edges. Hence, it follows that increased local and global residual component stress caused cracking on reaching a solidification crack critical level, which is characterised by solidification crack initiation. T2 - 4th International Workshop Cracking Phenomena in Welds CY - BAM, Berlin, Germany DA - 02.04.2014 KW - solidification cracks PY - 2016 SN - 978-3-319-28432-3 U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-319-28434-7_6 SP - 101 EP - 117 PB - Springer International Publishing CY - Cham, Switzerland AN - OPUS4-36567 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kromm, Arne A1 - Schasse, R. A1 - Xu, Ping A1 - Mente, Tobias A1 - Kannengießer, Thomas ED - Olden, T.-M. ED - Muransky, O. ED - Edwards, L. T1 - Influence of weld repair by gouging on the residual stresses in high strength steels N2 - Carbon arc-air gouging is a common technology when repairing defects in welded structures. Often this technique is applied in repeated cycles even on the same location of the joint. Due to the multiple heat input by gouging and subsequent re-welding, the residual stresses are strongly influenced. This can become crucial when microstructure and mechanical properties are adversely affected by multiple weld reparations. Knowledge about the relation of gouging and residual stresses is scarce but important when high strength steels, which are sensitive to residual stresses, are processed. The present study shows the effect of repair welding on a high strength steel structural element. The weld and the heat affected zone were subjected to multiple thermal cycles by gouging and subsequent repair welding. The residual stresses were determined by X-ray diffraction at different positions along the joint. The results showed that the residual stress level has increased by the repair cycles. This is most pronounced for the heat affected zone. Adapted welding procedures may prevent detrimental residual stress distributions. T2 - ICRS 2016 - 10th International Conference on Residual Stresses CY - Sydney, Australia DA - 03.07.2016 KW - Repair welding KW - Weld residual stress KW - Carbon arc-air gouging PY - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-389242 SN - 978-1-94529117-6 SN - 978-1-94529117-3 SN - 2474-395X VL - 2 SP - 169 EP - 174 PB - Materials Research Forum LLC CY - Millersville, PA, USA AN - OPUS4-38924 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Crack resistance of supermartensitic steel pipeline welds in offshore industry N2 - The increasing application of supermartensitic steels for welded pipelines is an economical alternative to the hitherto used higher-alloyed materials in the North Sea oil and gas indus-try. Failure in such constructions must at any rate be excluded for economical and ecologi-cal reasons. The application of these steels for the transport of corrosive mixtures may, however, involve hydrogen pickup with subsequent hydrogen-assisted stress corrosion cracking. It is therefore necessary not only to assure the weldability, but particularly to have best possible knowledge of the service behaviour and of the failure risk. In order to ensure the transferability of test results to real joined components, innovative test methods are in-creasingly required to be incorporated into a closed test sequence. It will be demonstrated how it is possible to gain significant advantages from the direct comparison between ex-perimentally determined results from component weld tests on the one hand and material-specific data from small-scale tests on the other hand and numerical simulations. These data that have now been made available are of major importance for industrial applications and are considered to provide a sound basis for realistic lifetime assessments. T2 - Conference Welding and Related Inspection Technologies, IIW CY - Stellenbosch, South Africa DA - 08.03.2006 KW - Supermartensitics KW - Hydrogen pickup KW - Hydrogen diffusion KW - Permeation experiments KW - Component tests KW - Numerical simulation KW - Closed test sequence PY - 2006 SP - 1 EP - 14 PB - Beta Products cc CY - Lyttelton, South Africa AN - OPUS4-38925 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Launert, B. A1 - Rhode, Michael A1 - Kromm, Arne A1 - Pasternak, H. A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Measurement and numerical modeling of residual stresses in welded HSLA component-like I-girders N2 - The present contribution shows the residual stress results obtained from experiments with the sectioning method in comparison to global(structural) welding simulation models on component-like (i.e., large scale) I-girders made of structural steel grades S355 and S690QL. Plates were welded by conventional gas metal arc welding using two different heat inputs. In addition, the base material was assumed to be stress-free. Based on these results, conclusions and recommendations for the design of welded I-girders are drawn. T2 - IIW - Annual Assembly 2016 CY - Melbourne, Australia DA - 10.07.2016 KW - Residual Stresses KW - Microalloyed Steels KW - Girders KW - MAG Welding KW - Numerical Simulation PY - 2016 U6 - https://doi.org/10.1007/s40194-016-0413-x SN - 1878-6669 SN - 0043-2288 VL - 61 IS - 2 SP - 223 EP - 229 PB - Springer CY - Berlin, Heidelberg AN - OPUS4-38919 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kromm, Arne A1 - Rhode, Michael A1 - Launert, B. A1 - Dixneit, Jonny A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Pasternak, H. ED - Olden, T.-M. ED - Muransky, O. ED - Edwards, L. T1 - Combining sectioning method and X-ray diffraction for evaluation of residual stresses in welded high strength steel components N2 - Residual stresses and distortions in welded I-girders for steel construction are relevant when evaluating the stability of steel beams and column members. The application of high strength steels allows smaller wall thicknesses compared to conventional steels. Therefore, the risk of buckling has to be considered carefully. Due to the lack of knowledge concerning the residual stresses present after welding in high strength steel components conservative assumptions of their level and distribution is typically applied. In this study I-girders made of steels showing strengths of 355 MPa and 690 MPa were welded with varying heat input. Due to the dimension of the I-girders and the complex geometry the accessibility for residual stress measurement using X-ray diffraction was limited. Therefore, saw cutting accompanied by strain gauge measurement has been used to produce smaller sections appropriate to apply X-ray diffraction. The stress relaxation measured by strain gauges has been added to residual stresses determined by X-ray diffraction to obtain the original stress level and distribution before sectioning. The combination of both techniques can produce robust residual stress values. From practical point of view afford for strain gauge application can be limited to a number of measuring positions solely to record the global amount of stress relaxation. X-ray diffraction can be applied after sectioning to determine the residual stresses with sufficient spatial resolution. T2 - ICRS 2016 - 10th International Conference on Residual Stresses CY - Sydney, Australia DA - 03.07.2016 KW - Welding KW - Residual Stress KW - Sectioning Method KW - X-Ray Diffraction KW - Component Testing PY - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-389206 SN - 978-1-94529117-3 SN - 978-1-94529117-6 SN - 2474-395X VL - 2 SP - 163 EP - 168 PB - Materials Research Forum LLC CY - Millersville (PA), USA AN - OPUS4-38920 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Launert, B. A1 - Rhode, Michael A1 - Kromm, Arne A1 - Pasternak, H. A1 - Kannengießer, Thomas ED - Olden, T.-M. ED - Muransky, O. ED - Edwards, L. T1 - Residual stress influence on the flexural buckling of welded I-girders N2 - The nonlinear analysis became a common tool to precisely assess the load-bearing behavior of steel beam and column members. The failure level is significantly influenced by different types of imperfections, among geometric also structural imperfections (residual stresses). Here are still gaps in the knowledge. Nowadays, 3-D welding simulation developed to a level where it could provide reliable estimation of weld-induced distortion and residual stresses. Nevertheless, modelling and computational effort are still in a less practicable range. In this study a simplified procedure to implement residual welding stresses in continuous large scale members is proposed and the influence on the ultimate limit state of slender members in compression is evaluated for two common structural steel grades. The results showed significant improvements in the utilization of load bearing capacity compared with simplified design methods. The comparatively general approach in this study offers potential for future optimization. T2 - ICRS 2016 - 10th International Conference on Residual Stresses CY - Sydney, Australia DA - 03.07.2016 KW - Stability Design KW - Finit Element Method KW - 2-D Welding Simulation KW - Inherent Strain KW - Plasticity-based Analysis PY - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-389210 SN - 978-1-94529117-3 SN - 978-1-94529117-6 SN - 2474-395X VL - 2 SP - 109 EP - 114 PB - Materials Research Forum LLC CY - Millersville (PA), USA AN - OPUS4-38921 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Schaupp, Thomas A1 - Rhode, Michael T1 - Metallurgische Einflüsse auf die Wasserstoffversprödung und Kaltrissneigung höherfester geschweißter Offshore-Konstruktionen für die Windenergie N2 - Bei der Fertigung dickwandiger Bauteile durch Schweißverfahren mit großen Abschmelzleistungen kommt es zu einer Wasserstoffversprödung. Diese ist abhängig von den Grundwerkstoff-Zusatzwerkstoff-Kombinationen, welche zu unterschiedlichen Ausscheidungen führen und das Diffusions- und Trappingverhalten des Wasserstoffes im Gefüge beeinflussen. Die metallurgischen Einflüsse sind bisher unbekannt. Es werden Empfehlungen zur Wärmeführung beim Schweißen abgeleitet. Hierzu ist es notwendig, die metallurgie- und mikrostrukturspezifische Wasserstoffdiffusion und -freisetzungstemperatur zu bestimmen. Die Konzepte zur Vermeidung der Kaltrissanfälligkeit werden an UP/MSG-Bauteilschweißungen entwickelt. Ziel ist die Identifikation von metallurgisch günstigen GW-Zusatz-Kombinationen zur a-priori Vermeidung zeitverzögerter wasserstoffunterstützter Kaltrissbildung geschweißter Komponenten aus modernen Stählen. T2 - Sitzung des Arbeitskreises "Fügetechnik für die Windenergie" des DVS e. V. CY - Duisburg, Germany DA - 14.02.2018 KW - Höherfester Stahl KW - Metallurgie KW - Kaltriss KW - Diffusion PY - 2018 AN - OPUS4-44258 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Load analyses of welded high-strength steel structures using image correlation and diffraction techniques N2 - In an increasing number of modern steel applications, high-strength structural steel grades are demanded to meet specifications regarding a high load-bearing capacity and a low operating weight. Lightweight design rules enhance the safety requirements, especially for welded joints. Besides a higher cracking risk for high-strength steel welds, the formation of tensile residual stresses might lead to fracture due to overloading or premature failure if not adequately considered. In this study, a stress-strain analysis was conducted at component-related structures from S960QL using digital image correlation while preheating, welding and cooling adjacent to the weld seam. X-ray diffraction analysis of the local residual stresses in the weld seam showed a good comparability with global analyses using either a DIC system or a special testing facility, which allowed in situ measurements of welding loads. By analysing two different seam geometries, it could be shown that lower multi-axial stresses arise if a narrower weld groove is used. Comparative analyses revealed a direct correlation of the local residual stresses in the weld with transverse shrinkage restraint, whereas the residual stress level in the HAZ is significantly affected by the bending restraint of the weld construction and the occurring bending stresses, respectively. KW - Process parameters KW - Residual stresses KW - Restraint KW - GMAwelding KW - High-strength steels PY - 2018 U6 - https://doi.org/10.1007/s40194-018-0566-x SN - 0043-2288 SN - 1878-6669 VL - 62 IS - 3 SP - 459 EP - 469 PB - Springer CY - Berlin, Heidelberg AN - OPUS4-44270 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Rhode, Michael A1 - Mente, Tobias A1 - Steppan, E. A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Steger, J. T1 - Hydrogen trapping in T24 Cr-Mo-V steel weld joints - microstructure effect vs. experimental influence on activation energy for diffusion N2 - Hydrogen-assisted cracking is a critical combination of local microstructure, mechanical load and hydrogen concentration. Welded microstructures of low-alloyed creep-resistant Cr-Mo-V steels show different hydrogen trapping kinetics. This influences the adsorbed hydrogen concentration as well as the diffusion by moderate or strong trapping. A common approach to describe hydrogen traps is by their activation energy that is necessary to release hydrogen from the trap. In the present study, Cr-Mo-V steel T24 (7CrMoVTiB10-10) base material and TIG weld metal were investigated. Electrochemically hydrogen charged specimens were analyzed by thermal desorption analysis (TDA) with different linear heating rates. The results show two different effects. At first, the microstructure effect on trapping is evident in terms of higher hydrogen concentrations in the weld metal and increased activation energy for hydrogen release. Secondly, it is necessary to monitor the real specimen temperature. A comparison between the adjusted heating rate and the real specimen temperature shows that the calculated activation energy varies by factor two. Thus, the trap character in case of the base material changes to irreversible at decreased temperature. Hence, the effect of the experimental procedure must be considered as well if evaluating TDA results. Finally, realistic temperature assessment is mandatory for calculation of activation energy via TDA. KW - Creep-resistant steel KW - Hydrogen assisted cracking KW - Thermal desorption analysis KW - Welding KW - Microstructure KW - Diffusion PY - 2018 U6 - https://doi.org/10.1007/s40194-017-0546-6 SN - 0043-2288 SN - 1878-6669 VL - 62 IS - 2 SP - 277 EP - 287 PB - Springer CY - Berlin, Heidelberg AN - OPUS4-44505 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Pasternak, H. A1 - Launert, B. A1 - Rhode, Michael A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Erhöhung der Tragfähigkeit geschweißter I-Träger aus hochfestem Baustahl durch verbesserte Ansätze zur Berücksichtigung von Eigenspannungen N2 - In vielen Bereichen des modernen Stahlbaus kommen geschweißte Vollwandträger, wie I-Träger zum Einsatz. Im Gegensatz zu Walzprofilen können die Bauhöhe, die Querschnittsform und die Blechdicken an die Beanspruchung angepasst werden, wodurch sich wirtschaftliche Vorteile erzielen lassen. Dabei werden heutzutage immer häufiger hochfeste Feinkornbaustähle mit (Mindest-) Fließgrenzen bis 690 MPa eingesetzt. Zur verbesserten Ausnutzung des Tragfähigkeitspotenzials geschweißter Profile aus diesen Stählen existieren keine geeigneten Modelle zur Erfassung der schweißfertigungsbedingten Eigenspannungen an realen Komponenten. Diese Daten werden durch konservative Annahmen angenähert. Die potentielle Tragfähigkeit geschweißter Konstruktionen wird daher in der Regel unterschätzt. Die Eigenspannungsannahmen in DIN EN 1993 basieren auf starken Vereinfachungen, bspw. im Rahmen sog. „Ersatzstabnachweise“. Diese setzen die Proportionalität der Eigenspannungsamplituden zur Fließgrenze voraus. Vergleichsrechnungen mit einem parametrisierten Eigenspannungsmodell zeigten mögliche Abweichungen in den berechneten Tragfähigkeiten über mehrere Knicklinien. Die Festlegungen hinsichtlich der anzuwendenden Knicklinie beeinflussen jedoch die Blechdicken und somit in erheblichem Maße auch die Fertigungskosten. Als Optimierungsstrategie wurden in diesem Forschungsprojekt deswegen unterschiedliche anwendungsorientierte Modellansätze entwickelt, welche mithilfe nichtlinearer Traglastberechnungen, die höhere Ausnutzung von Tragfähigkeitsreserven ermöglichen sollen. Forschungsziel war somit primär die Entwicklung und Bereitstellung entsprechender Berechnungsansätze. Experimentell wurde hierzu der Eigenspannungszustand von konventionell geschweißten Strukturen am Beispiel der im Stahlbau besonders häufig verwendeten I-Träger aus zwei gängigen Baustählen, einem unlegierten Baustahl S355J2+N und einem Feinkornbaustahl S690QL, erfasst und durch numerische Schweißstruktursimulationen ergänzt. Anschließend erfolgte die Ableitung eines vereinfachten Berechnungsmodells zur weiteren Berücksichtigung in nichtlinearen Tragfähigkeitsberechnungen. Die Erkenntnisse sollen in einen entsprechenden Anwenderleitfaden, herausgegeben durch das Technical Committee 8 der Europäischen Konvention für Stahlbau, einfließen und diesbezüglich als Orientierung einer möglichen zukünftigen Anpassung der Knicklinien in DIN EN 1993-1-1 dienen. Im Projekt wurden die genannten Stähle in zwei typischen Dickenkombinationen von 25/15 mm und 20/10 mm (Gurt- und Stegbleche) zu Großprobekörpern „I-Träger“ unter industrienahen Fertigungsbedingungen mittels Metall-Aktivgasschweißen gefügt. Diese erzeugten die typischen Eigenspannungen, die in solchen Trägern nach der Fertigung vorliegen. Während des Schweißens wurden die Temperaturfelder durch Thermoelemente aufgezeichnet. Die Eigenspannungen wurden nach dem Schweißen experimentell durch eine Kombination aus mechanischem Zerlegen (Zerlegemethode) und anschließender mobiler Röntgendiffraktometrie (XRD) festgestellt. Der Einfluss der industriell üblichen Brennschnittkantenvorbereitung der Bleche auf die finalen Eigenspannungszustände wurde experimentell zusätzlich an kleinmaßstäblichen Proben untersucht. Metallographische Analysen (Schliffbilder und Härtemessungen) komplettierten das experimentelle Programm der FE 2 (BAM, Berlin). Die Ergebnisse zeigten, dass beim mechanischen Zerlegen bereits ein Großteil der Eigenspannungen herausgelöst wurde. Eine Aussage zu den nahtnahen Zugeigenspannungen war allerdings erst durch die Überlagerung mit der XRD möglich. Dabei zeigte der S690QL überwiegend ein besseres Verhalten als der S355J2+N, welches sich unter anderem in abgesenkten Zugeigenspannungen im Verhältnis zur jeweiligen Fließgrenze äußerte. Die maximalen Eigenspannungen wurden dabei zumeist in der Wärmeeinflusszone (WEZ) der Schweißnaht gemessen, unabhängig von der eingebrachten Streckenenergie oder der Festigkeit des Grundwerkstoffs. Die baupraktische Annahme, dass die maximalen Eigenspannungen in Höhe der Fließgrenze vorliegen können, wurde nur in Einzelfällen und nur für den S355J2+N bestätigt. Die experimentellen Ergebnisse zeigten für die Druckeigenspannungen ebenfalls reduzierte relative Eigenspannungswerte des S690QL. Dies zeigt die notwendige weitere Optimierung bei der Wahl der Bewertungsansätze für Eigenspannungen auf die Tragfähigkeit. Die erzeugten Messwerte dienten im weiteren Verlauf als Eingangswerte für die Modellentwicklung und die numerischen Simulationen an I-Trägern durch die FE 1 (LSH, Cottbus). Die numerischen Schweißsimulationen erfolgten in Simufact.Welding® für die Simulationsmodelle mit „klassischem“ Schweißsimulationsansatz sowie in Ansys® für vereinfachte Simulationen und Näherungsansätze. Die Modelle lieferten insgesamt vergleichbare Ergebnisse für die Längseigenspannungen mit teils jedoch erheblichen Unterschieden in den Rechenzeiten. Durch eine angepasste Vernetzung konnte die Rechenzeit in allen Fällen deutlich reduziert werden. Aufgrund der verwendeten Bauteilgrößen ist die Anwendung der Modellierung mit Volumenelementen allerdings meistens nicht praktikabel. Für typische Trägerschweißungen bieten stattdessen Querschnittsmodelle mit der Annahme eines verallgemeinerten ebenen Verzerrungszustands eine mögliche Alternative. Der Abgleich der Ergebnisse mit den Experimenten lieferte zusammenfassend überwiegend gute bis befriedigende Übereinstimmungen. Die experimentell festgestellten Tendenzen wurden dabei in allen Fällen richtig vorhergesagt. Eine umfassende Bewertung der erzielbaren Genauigkeiten war bisher nicht möglich. Dies lag einerseits daran, dass die Datendichte der mit der durch die Zerlegung gewonnen Ergebnisse gering war. Anderseits lieferten die überlagerten Ergebnisse mit der XRD in Teilen, insbesondere in den interessierenden Druckbereichen, widersprüchliche Aussagen zum Eigenspannungseinfluss, was bisher nicht abschließend geklärt werden konnte. Darüber hinaus entstanden etwaige Abweichungen in den Simulationen auch durch die zugrunde gelegten Materialdaten selbst. Diese entsprachen Standarddatensätzen aus Materialbibliotheken. Die Skalierung dieser erfolgte gleichmäßig über den gesamten Temperaturbereich. Insbesondere für den S690QL existierten zu wenige belastbare Materialkennwerte. Entsprechende Versuche konnten im Rahmen dieses Vorhabens nicht mit durchgeführt werden. Dennoch konnten hinsichtlich eines vereinfachten Berechnungsvorgehens zur Berücksichtigung der Schweißeigenspannungen in Tragfähigkeitsberechnungen einige wichtige Erkenntnisse gewonnen werden. Auf Basis der in den numerischen Schweißsimulationsmodellen ermittelten plastischen Dehnungsmuster, auch „Eigenspannungsquellen“, wurde eine vereinfachte Simulationsvorgehensweise vorgeschlagen und verifiziert. Die dabei eingeführten Vereinfachungen wurden im Hinblick auf die Berechnung ausschließlich der plastischen Längsdehnungen bzw. der Längseigenspannungen gewählt. Die Anwendbarkeit ist daher auf ausreichend lange Schweißträger mit Längsnähten beschränkt. Einige Modellmodifikationen zur weiteren Vereinfachung bzw. Modellimplementierung in die strukturmechanische Berechnung an großen Komponenten wurden vorgestellt. Abschließend erfolgt die Einstufung in eine mögliche Knicklinie auf Basis eines mittels GMNIA (geometrisch und materiell nichtlineare Analyse mit Imperfektionen) Berechnungen simulierten Streubands der Tragfähigkeiten mittels Abaqus® und Ansys®. Die anfängliche Hypothese einer günstigeren Knicklinie eines S690QL im Vergleich zum S355J2+N wurde dabei rechnerisch bestätigt. Der experimentelle Nachweis mittels entsprechender Trägerfähigkeitsversuche ist allerdings noch ausstehend. KW - Schweißeigenspannungen KW - Numerische Simulation KW - Traglastverhalten KW - I-Träger KW - Hochfeste Stähle PY - 2018 SN - 978-3-946885-32-0 VL - Forschung für die Praxis P 1035 SP - 1 EP - 144 PB - Verlag und Vertriebsgesellschaft mbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-45271 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Zhang, L. A1 - Kannengießer, Thomas T1 - lnfluence of microalloy design on heat-affected zone toughness of S690QL steels N2 - Three high-strength Nb-,.Ti- and Ti+ V-bearing S690QL steels were welded to investigate and compare the effects of microalloy addition on heat-affected zone (HAZ) toughness. Charpy V notch impact tests from three microalloyed welds under different cooling rates have been performed. Fractographic examination shows that several factors, including large-sized grain, upper bainite or hard second phase, interact to determine brittle fracture and impaired toughness in Nb-bearing weld with high heat input. In contrast to this reduced toughness, Ti-bearing welds exhibits satisfied toughness regardless of at fast or slow cooling. This is attributed to its limited austenite grain and refines favorable intragranular acicular ferrite structure. Moreover, in the case of such refined structure as matrix, TiN particles are found to be irrelevant to the facture process. The crystallographic results also confirm that high-angle boundaries between fine ferrites plates provide effective barriers for crack propagation and contribute to improved toughness. KW - High-strength steels KW - Microalloyed steels KW - Toughness KW - Cooling rate KW - Microstructure PY - 2018 U6 - https://doi.org/10.1007/s40194-018-0558-x VL - 62 IS - 2 SP - 339 EP - 350 PB - Springer CY - Heidelberg, Germany AN - OPUS4-44792 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Kromm, Arne A1 - Dixneit, Jonny A1 - Dilger, K. A1 - Nitschke-Pagel, T. A1 - Hensel, J. A1 - Eslami, H. T1 - Schwingfestigkeitsverbesserung hochfester Schweißverbindungen mit Hilfe neuartiger LTT-Zusatzwerkstoffe N2 - Die Verwendung von LTT-Zusatzwerkstoffen stellt einen alternativen Ansatz zu den sonst üblichen Verfahren der Schweißnahtnachbehandlung zur Schwingfestigkeitserhöhung geschweißter Stahlkonstruktionen dar. Der wesentliche Wirkmechanismus beruht auf der Beeinflussung des Eigenspannungszustands durch die niedrige Martensitstarttemperatur bereits während des Schweißens. Dadurch werden die Druckeigenspannungen aus der behinderten Volumenausdehnung infolge Phasenumwandlung voll wirksam. Weiter weist die Schweißnaht eine hohe Härte auf, die die Schwingrissbildung verzögern kann, allerdings auch zu einer niedrigen Kerbschlagarbeit führt. Im vorliegenden Forschungsvorhaben wurden grundlegende Untersuchungen zur schweißtechnischen Verarbeitung eines LTT-Zusatzwerkstoffes durchgeführt. Dies beinhaltet die Sicherstellung der Schweißbarkeit sowie die Charakterisierung der Verbindungseigenschaften. Untersuchungen zur Schweißeignung machten deutlich, dass ein sicherer Einsatz in dem für hochfeste Stähle zur Verfügung stehenden Arbeitsfenster möglich ist. Der verwendete LTT-Zusatz auf Cr-Ni-Basis lässt sich mit hoher Nahtgüte fügen. Auch die mechanischen Eigenschaften erlauben den Einsatz im Bereich hochfester Stähle mit einer Streckgrenze von 960 MPa. Entwicklungspotential gibt es hinsichtlich der Zähigkeit. Die in dieser Arbeit erreichten Kerbschlagwerte liegen deutlich unter denen kommerziell verfügbarer konventioneller Schweißgüter. Die Untersuchungen belegen, dass der Effekt der martensitischen Phasenumwandlung im gesamten Schweißgut zum Tragen kommt. Die angestrebten hohen Druckeigenspannungen finden sich vornehmlich im Schweißgutinnern. Im weiteren Vorgehen wurden Schwingfestigkeitsuntersuchungen an den Stählen S355J2 und S960Q unter Verwendung konventioneller Zusatzwerkstoffe im Vergleich zum LTT-Zusatz durchgeführt. Die verwendeten Konstruktionsdetails sind ein Stumpfstoß unter Variation der Schweißnahtausführung (DY-Naht und V-Naht), ein Kreuzstoß mit HV-Naht sowie ein Überlappstoß mit einseitig und beidseitig geschweißter Kehlnaht. Weitergehend wurde eine bauteilähnliche Probe (die Längssteife) untersucht, bei der der LTT-Zusatzwerkstoff als zusätzliche Schweißlage aufgebracht wurde. Neben der Schwingfestigkeit wurden die Schweißnähte hinsichtlich der Eigenspannungen, der Eigenspannungsstabilität im Schwingversuch sowie metallografisch charakterisiert. Eine generell positive Wirkung des LTT-Zusatzwerkstoffes im Hinblick auf die Schwingfestigkeitssteigerung kann nicht bestätigt werden. Teilweise ist eine Steigerung der Schwingfestigkeit bei Substitution konventioneller Zusatzwerkstoffe zu beobachten, teilweise zeigt sich kein Effekt. Ursächlich hierfür ist die bei manchen Stoßformen mangelnde Steifigkeit quer zur Schweißnaht, die zur Ausbildung hoher Druckeigenspannungen infolge Phasenumwandlung notwendig wäre. Die bauteilähnliche Längssteife bestätigt allerdings das grundlegende Potential der LTT-Zusatzwerkstoffe bei Vorliegen hinreichender Steifigkeit. KW - Schweißen KW - Eigenspannungen KW - Schwingfestigkeit KW - Hochfester Stahl KW - LTT PY - 2020 UR - https://matplus.shop/produkt/p-1060-schwingfestigkeitsverbesserung-hochfester-schweissverbindungen-mit-hilfe-neuartiger-ltt-zusatzwerkstoffe SN - 978-3-946885-75-7 VL - P 1060 SP - 1 EP - 123 PB - Verlag und Vertriebsgesellschaft CY - Düsseldorf AN - OPUS4-51216 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Taparli, Ugur Alp A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Griesche, Axel T1 - Tungsten inert gas bead-on-plate weld chemical composition analysis by laser-induced breakdown spectroscopy N2 - Chemical compositions of a weld can be varying locally as a result of the welding process. These local variations can be due to the vaporization of individual alloying elements. In this work, tungsten inert gas (TIG) bead-on-plate stainless steel welds of EN grade 1.4404 and 1.4435 were investigated using laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) on the completed welds. This study aims to reveal the welding parameters’ influence on the resulting local chemical compositions of the stainless steel welds. We demonstrated Mn vaporize before Cr due to its lower latent enthalpy of vaporization. Hence, Mn accumulates on the heat-affected zone (HAZ) both sides across the weld bead by being swept away through the circulation flow of the welding plasma. Additionally, increasing the heat input tends to enhance the accumulated Mn content on the HAZ as well as increasing the shielding gas flow rate. The results are in good agreement with the literature and proved that LIBS is an effective method to inspect completed welds. T2 - Symposium on Materials and Joining Technology CY - Magdeburg, Germany DA - 07.09.2020 KW - LIBS TIG welding KW - Austenitic stainless steels KW - Chemical composition KW - In situ measurement PY - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-511595 SN - 1757-8981 SN - 1757-899X VL - 882 IS - 012023 SP - 1 EP - 8 PB - IOP Publishing CY - Bristol AN - OPUS4-51159 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rhode, Michael A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Launert, B. A1 - Pasternak, H. T1 - Measurement and numerical modeling of residual stress distribution in welded HSLA component-like I-girders N2 - Currently, residual stresses in welded HSLA (high strength low alloyed steels) are considerded by simplified “robust” procedures fixed in common standards (such as Eurocode 3). The models are mostly based on specimens from mild steel with lower strength. For HSLA, necessary material data is less available for realistic assessment of the appearing residual stresses in typical I-girders. Hence, the economic benefit of HSLA steels in scope of load bearing capacity cannot fully be exploit. Thus, the scope of this work is the measurement of weld residual stresses in component-like I-girders S355 and S690 by sectioning method and subsequent verification by global structural welding simulation. T2 - IIW Intermediate Meeting, Meeting of commision II-A CY - Madrid, Spain DA - 29.02.2016 KW - I-girder KW - Weld residual stresses KW - Numerical simulation KW - Sectioning method PY - 2016 AN - OPUS4-35543 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Challenges when welding components made of higher-strength fine-grained structural steels N2 - The increased application of higher-strength steels and filler materials necessitates more profound understanding of the interaction between the welding process, the heat input, the cooling conditions and the resulting metallurgical processes in the weld and its surroundings. Strategies which help to improve the strength properties and life-time of welded structures to such an extent that the utilisation of higher-strength materials can be justified and their lightweight construction potential can thus be exploited to the full can only be derived from the interaction between all the influencing factors. Examples of a few investigations on welded joints between higher-strength fine-grained structural steels with regard to the interactions between the main variables influencing the cold cracking are presented in this article. PY - 2014 SN - 1612-3433 VL - 13 IS - 6 SP - 384 EP - 392 PB - DVS - German Welding Society CY - Düsseldorf AN - OPUS4-33497 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schasse, R. A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Kromm, Arne A1 - Mente, Tobias T1 - Residual stresses in repair welds of high-strength low-alloy steels N2 - Residual stresses are often the cause for cracks in weld constructions. That is why the residual stress level, induced by manufacturing process, plays a crucial role. The present study aims on the effect of multiple repair weld procedures on a high-strength structural steel S690QL. The widespread technology of carbon arc-air gouging was applied. The weld zone and the heat-affected zone (HAZ) were subjected to multiple thermal cycles by gouging and subsequent repair welding. The investigations were focused on the change of the residuals stresses, the impact on the microstructure and the changes for the mechanical properties of the repair welded joint. The residual stresses were determined by X-ray diffraction. The results have shown a significant dependence for the residual stress levels from the repair cycle. In addition, distinctive changes in microstructures and hence mechanical properties occurred. The fusion line of the repair weld and the adjacent HAZ are the most critical areas. This is where the loss of ductility is most pronounced. KW - Residual stresses KW - High-strength steels KW - Brittle fracture PY - 2015 U6 - https://doi.org/10.1007/s40194-015-0257-9 SN - 0043-2288 SN - 1878-6669 VL - 59 IS - 6 SP - 757 EP - 765 PB - Springer CY - Oxford AN - OPUS4-34974 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Influence of the weld thermal cycle on residual stress evolution and cold cracking ressistance in welded high-strength steel constructions N2 - The application of high-strength fine-grained structural steels with yield stress ≥ 690 MPa permits significant weight reductions and cost savings. Since welding is the major joining technology, e.g. in mobile crane industry, the sustainable and economical application of these grades depends on the load-bearing capacity and safety of the welds. An economical processing of high-strength steels is determined above all by the avoidance of cold cracking, apart from achieving demand-oriented mechanical properlies in the weid area. High tensile residual stresses are disadvantageaus regarding the cold cracking resistance and strength of welded components. Furthermore, high restraints commonly appearing in component welds increase residual stresses. Hence, in this research the influences of heat control on residual stresses and the overall structural Ioad of welded structures were quantified. The relationship between the weid thermal cycle and the resulting residual stress under additional shrinkage restraint was analysed by a successive augmentation of the restraint intensity. This was achieved by systematic low Ioad and component weid tests. lt was observed that the heat control significantly affects the local residual stresses and the overall structural Ioad of welded structures. A high interpass temperature increases the global and local welding stresses in particular. Moreover, the transferability of experimental welding results obtained from small specimens according to applicable codes to real component geometries was investigated. With the help of these findings it is possible to improve existing heat control concepts for high-strength steel welding. T2 - 2nd METEC & ESTAD 2015 - European steel technology and application days conference CY - Düsseldorf, Germany DA - 15.06.2015 KW - Residual stresses KW - Welding KW - HEat control KW - GMAW KW - Restraint KW - High-strength steels KW - Cold cracking KW - MAG welding KW - Process parameters PY - 2015 SP - P668, 1 EP - 7 AN - OPUS4-34988 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Stress build-up in HSLA steel welds due to material behaviour N2 - For the performance of high-strength steel welds by means of load bearing capacity and safety, the information about stress level and distribution due to welding is needed. The interaction between the filler material grade (strength) and heat input on the reaction stresses in high-strength steels, welded under defined restraint conditions were analysed. Butt welds were joined by a multilayer GMAW process in the Instrumented Restraint Cracking test facility (IRC-test). This test facility allowed a defined restraint and, simultaneously, an in-situ analysis of the reaction stresses while welding and cooling. The reaction force build-up of the weld tests showed a significant influence of the used filler materials according to the heat input. Higher strength filler material grades cause a decrease of the welding stresses compared to lower strength grades, if a low heat input is used. The different stress build-up is described in detail for the root welds, filler layers and subsequent cooling to ambient temperature. Residual stresses in the weld, HAZ and base material were measured in loaded and unloaded condition using the incremental hole drilling method. KW - Welding stresses KW - GMAW KW - Restraint KW - High-strength steels KW - Filler material PY - 2016 U6 - https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2015.08.003 SN - 0924-0136 SN - 1873-4774 VL - 227 SP - 49 EP - 58 PB - Elsevier CY - Amsterdam AN - OPUS4-34989 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Schweißbedingte Beanspruchungen an hochfesten Bauteilen - Eine Frage der Wärmeführung N2 - Bei Schweißkonstruktionen aus modernen Feinkornbaustählen, wie sie beispielsweise im Hochbau, im Anlagenbau und im Kranbau vorkommen, sind aus folgenden Gründen enge Verfahrensgrenzen für die Wärmeführung zu beachten: das spezielle Gefüge und das vergleichsweise hohe Streckgrenzenverhältnis bzw. die geringen plastischen Verformungsreserven. Zum Einstellen der Gefügeeigenschaften sind mit Hilfe von Vorwärm- bzw. Zwischenlagentemperaturen und Streckenenergien die Abkühlzeiten Δt8/5 möglichst exakt einzuhalten Wie beispielsweise in DIN 1011-2 und SEW 088 nachzulesen ist, basieren Prüfverfahren und empirische Ansätze zum Abschätzen von Schweißwärmezyklen auf dem Kohlenstoffäquivalent. Über die bisherigen Laboruntersuchungen zur Entstehung von Eigenspannungen im unmittelbaren Schweißbereich hinaus muss der Einfluss der Wärmeführung im Zusammenhang mit den Steifigkeitsverhältnissen umgebender Montageteile analysiert werden. Numerische und experimentelle Untersuchungen haben z.B. ergeben, dass eine äußere Schrumpfbehinderung in Nahtquerrichtung durch den Einspanngrad RFy bemessen werden kann. Im Rahmen des Fosta-Forschungsprojekts P 922 wurden Versuchsschweißungen im Stumpfstoß mit V-Naht an den Werkstoffen S690QL, S960QL, S700MC und S960MC mit 8 mm und 20 mm Blechdicke und typischen Schweißparametern aus dem Kranbau durchgeführt. Für S690QL mit 20 mm Blechdicke sind die Ergebnisse wie folgt dargestellt: a) Abkühlzeit in Abhängigkeit von Zwischenlagentemperatur und Streckenenergie, b) mikroskopische Aufnahme des Schweißguts und der Wärmeeinflusszone und c) des Schweißgutgefüges (Abkühlzeit Δt8/5=13 s). Mit einer hydraulischen 2-MN-Prüfanlage wurden Schrumpfbehinderung und gleichzeitig Reaktionskräfte gemessen, während des Vorwärmens, des Schweißens und des Abkühlens. Das Ergebnis zeigt, dass die resultierenden mechanischen Beanspruchungen der gesamten Schweißverbindung erheblich von der Höhe der Schrumpfbehinderung und der Wärmeabführung während des Schweißens abhängig sind. KW - Eigenspannungen KW - Wärmeführung KW - Schweißen KW - Hochfester Feinkornbaustahl PY - 2015 SN - 0554-9965 VL - 67 IS - 10 SP - 470 EP - 475 PB - Verlag für Schweißen und Verwandte Verfahren, DVS-Verlag CY - Düsseldorf AN - OPUS4-34978 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Schweißbedingte Beanspruchungen beim Einsatz modifizierter Sprühlichtbogenprozesse in hochfesten Feinkornbaustählen N2 - Aktuelle Bestrebungen zum Leichtbau sowie zur Erhöhung der Energie- und Ressourceneffizienz führen zum steigenden Einsatz hochfester Feinkornbaustähle in einer deutlich wachsenden Anzahl von Branchen. Mit zunehmender Festigkeit steigt die Herausforderung an die schweißtechnische Verarbeitung und Bemessung der Konstruktion infolge engerer Verfahrensgrenzen und hoher Streckgrenzenverhältnisse [1]. Moderne modifizierte Sprühlichtbogenprozesse gestatten neben den bekannten wirtschaftlichen Vorteilen gerade im Zusammenhang mit der veränderten Nahtgeometrie, dem reduzierten Schweißnahtvolumen sowie Gesamtwärmeeintrag deutlich geringere schweißbedingte Beanspruchungen. Dadurch erhöht sich die Beanspruchbarkeit hochfester Schweißkonstruktionen. in den Untersuchungen wurde der Einfluss von Schweißprozess und damit verbundener Nahtgeometrie auf die Eigenspannungsausbildung und Gesamtbeanspruchung in hochfesten Schweißverbindungen ermittelt. Mit einer speziellen Prüfanlage (CTW-Test) wurden Proben unter definiertem, bauteilrelevantem Einspanngrad in Nahtquerrichtung mehrlagig geschweißt. Dabei zeigte sich insbesondere für das Nahtvolumen ein signifikanter Einfluss auf die globalen Reaktionsspannungen. Ferner sind die lokalen Zugeigenspannungen im Bereich des Schweißgutes durch den Einsatz modifizierter Sprühlichtbogenprozesse geringer. T2 - DVS Congress 2015 - Große Schweißtechnische Tagung CY - Nuremberg, Germany DA - 14.09.2015 KW - Eigenspannungen KW - Wärmeführung KW - Schweißen KW - Hochfester Feinkornbaustahl PY - 2015 SN - 978-3-945023-46-4 N1 - Serientitel: DVS-Berichte – Series title: DVS-Berichte IS - 315 SP - 683 EP - 688 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-34987 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Taparli, Ugur Alp A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Cieslik, K. A1 - Mory, D. A1 - Griesche, Axel T1 - In situ chemical composition analysis of a tungsten-inert-gas austenitic stainless steel weld measured by laser-induced breakdown spectroscopy N2 - The chemical composition of a weld metal determines the resulting solidification mode of stainless steel and the consequent weld metal quality. In this work tungsten inert gas (TIG) welding of EN grade 1.4435 austenitic stainless steel was monitored using laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) for the in situ measurement of chemical composition changes. This research aims to prototype a real-time chemical composition analysis system for welding applications and prove the feasibility of such quality control loop. LIBS was used to investigate in situ the monitoring of metal vaporization during TIG welding. We found Mn vapor formation above the weld pool and subsequent condensation of Mn on the weld metal surface using LIBS. Post-weld line scans were conducted by LIBS on various welds produced with different welding currents. Local changes of Ni and Mn were observed at higher welding currents. The results are in good agreement with the literature and proved that LIBS can be used in situ to inspect the TIG welding process. T2 - 10th Euro-Mediterranean Symposium on Laser-Induced Breakdown Spectroscopy CY - Brünn, Czechia DA - 08.09.2019 KW - LIBS KW - Welding KW - Austenitic stainless steel KW - Metal vapor KW - In situ measurement PY - 2020 U6 - https://doi.org/10.1016/j.sab.2020.105826 SN - 0584-8547 VL - 167 SP - 105826 PB - Elsevier B.V. CY - Amsterdam, Niederlande AN - OPUS4-50582 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Kromm, Arne A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Lausch, T. T1 - Issues and challenges in component welding of high strength fine-grained structural steels N2 - When assessing the performance of welded components residual stresses are vital. The possibilities of transferring the real boundary conditions of welding, which influence the residual stress, into the laboratory are highlighted in this contribution. The potentials of a test system specially developed for this purpose are demonstrated. The component design induces global process-, geometry- and material-dependent stresses, which can be simulated and quantified in the system. In addition, the resulting local residual stress distribution can be exactly determined with high spatial resolution with the aid of X-ray diffraction. Examples are presented of how the conditions to be found during production are simulated in the laboratory. T2 - AJP 2019 CY - Ponta Delgada, Azores (Portugal) DA - 24.10.2019 KW - Residual stress KW - Welding KW - X-ray diffraction KW - Creep-resistant steel KW - Large-scale test PY - 2019 AN - OPUS4-50036 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Online-Observation of Martensite Formation by combined use of Synchrotron Diffraction and Dilatometry N2 - Welding residual stress engineering by means of an adjusted martensite phase transformation would be highly attractive as detrimental tensile residual stresses may be prevented already during welding without time and cost intensive post processing. The present study shows a synchrotron diffraction analysis of a martensitic steel subjected to thermo-mechanical load cycles. Experiments were conducted regarding the microstructural strain response during the austenite to martensite transformation. The strains are a function of the temperature and the specific loads applied during cooling. The relation between the transformation plasticity of the material, the amount of martensite formed and the arising strains can thus be assessed. The lattice plane specific strains were compared to experimental findings from (macro) dilatation tests. It is shown that the microscopic material behavior differs remarkably from the one observed on the macroscopic scale, what leads to characteristic residual stresses in the material. T2 - Visual-JW 2019 & WSE 2019 The 5th International Symposium on Visualization in Joining & Welding Science through Advanced Measurements and Simulation & The 8th International Conference of Welding Science and Engineering CY - Osaka, Japan DA - 21.11.2019 KW - Martensite KW - Synchrotron KW - Dilatometry KW - Residual stress KW - Phase transformation PY - 2019 SP - 83 EP - 84 PB - SEIEI Printing Co., Ltd CY - Osaka, Japan AN - OPUS4-49770 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Kromm, Arne A1 - Lausch, Thomas A1 - Schroepfer, Dirk T1 - In-situ Observation of Stress Evolution during High Strength Steel Welding N2 - Residual stresses are crucial when assessing the performance of welded components. The present work deals with the possibilities of transferring the real-life boundary conditions of welding, which influence the residual stress, into the laboratory. The possibilities of a test system with a load capacity of 2 MN specifically developed for online monitoring of stress formation and cracking are shown. Due to the structural design, global process, geometry and material-dependent stresses are induced, which can be quantified in-situ during welding and post weld heat treatment. Examples are presented how the conditions to be found during production are simulated in the laboratory. It is shown how welding residual stresses in high-strength steels are affected by the heat control. Elevated working temperatures significantly increase the tensile residual stresses in the heat affected zone (HAZ). The effect of mechanical stresses resulting from welding on stress relief cracking is demonstrated by the example of a creep resistant steel. Reheat cracks were monitored online during post weld heat treatment. T2 - Visual-JW 2019 & WSE 2019 The 5th International Symposium on Visualization in Joining & Welding Science through Advanced Measurements and Simulation & The 8th International Conference of Welding Science and Engineering CY - Osaka, Japan DA - 21.11.2019 KW - Residual stress KW - Restraint KW - Welding KW - Large-scale test KW - Reheat cracking PY - 2019 AN - OPUS4-49763 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Treutler, K. A1 - Börner, Andreas A1 - Gustus, R. A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Wesling, V. A1 - Maus-Friedrichs, W. T1 - Surface finishing of hard-to-machine cladding alloys for highly stressed components N2 - The supply and processing of materials for highly stressed components are usually cost-intensive. Efforts to achieve cost and resource efficiency lead to more complex structures and contours. Additive manufacturing steps for component repair and production offer significant economic advantages. Machining needs to be coordinated with additive manufacturing steps in a complementary way to produce functional surfaces suitable for the demands. Regarding inhomogeneity and anisotropy of the microstructure and properties as well as production-related stresses, a great deal of knowledge is still required for efficient use by small- and medium-size enterprises, especially for the interactions of subsequent machining of these difficult-to-machine materials. Therefore, investigations on these influences and interactions were carried out using a highly innovative cost-intensive NiCrMo alloy (IN725). These alloys are applied for claddings as well as for additive component manufacturing and repair welding using gas metal arc welding processes. For the welded specimens, the adequate solidification morphology, microstructure and property profile were investigated. The machinability in terms of finishing milling of the welded surfaces and comparative analyses for ultrasonic-assisted milling processes was examined focussing on surface integrity. It was shown that appropriate cutting parameters and superimposed oscillating of the milling tool in the direction of the tool rotation significantly reduce the mechanical loads for tool and workpiece surface. This contributes to ensure a high surface integrity, especially when cutting has to be carried out without cooling lubricants. KW - WAAM KW - IN725 KW - Machining KW - Ultrasonic-assisted milling KW - Residual stresses KW - Cutting forces KW - Surface integrity KW - Microstructure PY - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-524872 VL - 114 IS - 5-6 SP - 1427 EP - 1442 PB - Springer AN - OPUS4-52487 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Steppan, Enrico A1 - Mantzke, Philipp A1 - Steffens, Benjamin A1 - Rhode, Michael A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Thermal desorption analysis for hydrogen trapping in microalloyed high-strength steels N2 - Hydrogen can have an extreme degradation effects in steels, particularly concerning the mechanical properties. These effects can lead to hydrogen-assisted cracking in microalloyed high-strength steels during fabrication and/or operation in industrial applications. In order to study these effects, electrochemically charged tensile specimens were tested to elucidate the degradation of their properties. The carrier gas hot extraction (CGHE) method, which functionally combines a mass spectrometer with a thermal desorption analysis (TDA) process, was used for the detection of ultra-low diffusible hydrogen concentrations in the material specimens. The mass spectrometer provided rapid and automatic determination of hydrogen concentration, whereas the TDA presented the activation energy within the respective test specimen at the specific temperature. Additionally, specimen temperature was carefully monitored to reduce the evaluation error for local effusion peaks. A quenching and deformation dilatometer was used for the analysis of typical heat-affected zones during the welding process for a high reproducibility of the homogenous microstructures that were studied. The present work shows the interaction between hydrogen and lattice defects in different microalloyed materials and heat-affected zones of weldable fine-grained steels. These steels were prepared in a quenched and tempered condition and in a thermo-mechanically rolled condition. These preparations were made according to German standard DIN EN 10025-6 and to DIN EN 10149-2, respectively. The trapping characteristics of two steel grades, S690QL and S700MC, were studied with respect to the activation energy dependent on carbon content and microalloying elements such as Ti, Nb, Mo, Cr, and V. The two steel grades exhibited several types of traps: carbide formations, dislocations, and/or grain boundaries were common, which can influence activation energy and hydrogen solubility. The type and dimension of inclusions or particles also affected the hydrogen trapping behavior. A decrease of carbon and specific alloying elements in thermo-mechanically hot rolled steels led to a change in the activation energy binding the trapped hydrogen. This thermo-mechanically hot rolled steel revealed an increased interaction between hydrogen and precipitations. The higher carbon content in the quenched and tempered steel led to a higher interaction between hydrogen and iron carbide, specifically in the martensitic phase. Furthermore, the trapping behavior in heat-affected zones showed a significant increase in activation energy, especially in the coarse-grained microstructure. These previously mentioned various effects were studied to better understand the degradation of mechanical properties in these two steels. KW - Microalloyed steels KW - Hydrogen embrittlement KW - Heating KW - Chemical analysis KW - Microstructure KW - Heat-affected zone PY - 2017 U6 - https://doi.org/10.1007/s40194-017-0451-z SN - 0043-2288 SN - 1878-6669 VL - 61 IS - 4 SP - 637 EP - 648 PB - Springer CY - Berlin Heidelberg AN - OPUS4-40190 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Taparli, Ugur Alp A1 - Jacobsen, Lars A1 - Griesche, Axel A1 - Michalik, Katarzyna A1 - Mory, David A1 - Kannengießer, Thomas T1 - In situ laser-induced breakdown spectroscopy measurements of chemical compositions in stainless steels during tungsten inert gas welding N2 - A laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) system was combined with a bead-on-plate Tungsten Inert Gas (TIG) welding process for the in situ measurement of chemical compositions in austenitic stainless steels during welding.Monitoring the weld pool's chemical composition allows governing the weld pool solidification behavior, and thus enables the reduction of susceptibility to weld defects. Conventional inspection methods for weld seams (e.g. ultrasonic inspection) cannot be performed during the welding process. The analysis system also allows in situ study of the correlation between the occurrence ofweld defects and changes in the chemical composition in theweld pool or in the two-phase regionwhere solid and liquid phase coexist. First experiments showed that both the shielding Ar gas and the welding arc plasma have a significant effect on the selected Cr II, Ni II and MnII characteristicemissions, namely an artificial increase of intensity values via unspecific emission in the spectra. In situ investigations showed that this artificial intensity increase reached a maximum in presence of weld plume. Moreover, an explicit decay has been observedwith the termination of thewelding plumedue to infrared radiation during sample cooling. Furthermore, LIBS can be used after welding to map element distribution. For austenitic stainless steels,Mnaccumulations on both sides of theweld could be detected between the heat affected zone (HAZ) and the base material. T2 - th International Conference on Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) CY - Chamonix-Mont-Blanc, France DA - 12.09.2016 KW - LIBS KW - TIG KW - Welding KW - Austenitic KW - Stainless steels KW - Chemical composition KW - In situ KW - Measurement PY - 2018 UR - http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0584854717301064 U6 - https://doi.org/10.1016/j.sab.2017.11.012 SN - 0584-8547 VL - 139 SP - 50 EP - 56 PB - Elsevier CY - Amsterdam, Niederlande AN - OPUS4-43122 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Schröpfer, Dirk T1 - Key aspects of component welding applying higher-strength fine-grained structural steels N2 - The increased application of higher-strength steels and filler materials necessitates a more profound understanding of the interactions between the welding process, the heat input, the cooling conditions and the resulting metallurgical processes in the weid and its surroundings. Strategies, which help to improve the strength properties and life-time of welded stmctures to such an extent that the utilisation of higher-strength materials can be justified and their lightweight construction potential can thus be exploited to the füll, can only be derived from the interaction between all the influencing factors. Examples of a few investigations on welded joints between higher-strength fine-grained structural steels with regard to the interactions between the main variables influencing the cold cracking are presented in this article. T2 - 7th International Conference on Weiding Science and Engineering in conjunction with 3rd International Symposium on Computer-Aided Welding Engineering CY - Jinan, China DA - 18.10.2017 KW - Higher-strength steels KW - Cold cracking KW - Residual stresses KW - Heat control PY - 2017 SP - 437 EP - 446 AN - OPUS4-43235 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Pasternak, H. A1 - Launert, B. A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Rhode, Michael T1 - Advanced residual stress assessment of plate girders through welding simulation N2 - This article provides an impression on potentials in applying nowadays welding simulation tools in construction design. This is carried out exemplary on plate girders from two structural steel grades. The calculated residual stresses are compared with measurements by sectioning method. It has been repeatedly stated that present Eurocode models fail to approximate the residual stresses. Especially for high strength steel (HSS) only limited information is available on realistic occurring residual stresses in typical I-girders. The investigations are aimed to give further guidance on these values. A few proposals on advanced models are discussed. T2 - MBST 2016 - Modern Building Materials, Structures and Techniques CY - Vilnius, Litunia DA - 26.05.2016 KW - Residual stresses KW - Plate girders KW - I-shape sections KW - High-strength steel KW - Welding simulation PY - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-392177 UR - http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1877705817305192 SN - 1877-7058 IS - 172 SP - 23 EP - 30 PB - Elsevier CY - Amsterdam, Niederlande AN - OPUS4-39217 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Kannengießer, Thomas T1 - List of questions relating to the revision of ISO 3690 regarding the acceptance of the carrier gas hot extraction method N2 - Is it reasonable to restrict ISO 3690 any longer to the determination of the weld metal hydrogen content of ferritic steel? In what respect is the determination of the content of the diffusible and of the total hydrogen content, respectively, (still) merely a research task (supermartensite, duplex materials, austenite, magnesium, aluminium), or is there actually a demand in industry and is there already a first cause for monitoring in view of damage prevention, respectively? Is there a need, arising from the development of materials and filler materials and from their intended applications, for more extensive standards dealing with hydrogen analyses for these materials? Which parts of ISO 3690 could also be applied to any other metallic material/filler material, if necessary, and where would a complete alteration be required, respectively? KW - ISO 3690 KW - List of questions KW - Carrier gas KW - Extraction method PY - 2004 SP - 1 EP - 11 PB - IIW CY - USA AN - OPUS4-39260 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Formation of multi-axial welding stresses due to material behaviour during fabrication of high-strength steel components N2 - Today, an expanding application of high-strength steels in modern welded constructions can be observed. The economical use of these steel grades largely depends on the strength and reliability of the weldments. Therefore, the special microstructure and mechanical properties of these grades have to be taken into account by keener working ranges regarding the welding parameters. However, performance and safety of welded components are strongly affected by the stresses occurring during and after welding fabrication locally in the weld seam and globally in the whole component, especially if the shrinkage and distortion due to welding are restrained. Some extensive studies describe the optimization of the welding stresses and the metallurgical effects regarding an adapted welding heat control. Lower working temperatures revealed to be particularly effective to reduce the local and global welding-induced residual stresses of the complete weld significantly. However, decreased interpass temperatures cause concurrently higher stresses during welding fabrication. This work shows strategies to reduce these in-process stresses. With help of multi-axial welding stress analyses in component-related weld tests, using a special 2-MN-testing facility, differences in stress build-up are described in detail for root welds, filler layers and subsequent cooling to ambient temperature. KW - Residual stresses KW - GMA welding KW - Restraint KW - High-strength steels KW - Process parameters PY - 2018 U6 - https://doi.org/10.1007/s40194-018-0650-2 SN - 0043-2288 SN - 1878-6669 VL - 63 IS - 1 SP - 43 EP - 51 PB - Springer AN - OPUS4-46604 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kromm, Arne A1 - Hannemann, Andreas A1 - Kannengießer, Thomas ED - Seefeldt, Marc T1 - In-situ determination of critical welding stresses during assembly of thick-walled components made of high-strength steel N2 - The performance and safety of welded high-strength low-alloyed steel (HSLA) components are substantially affected by the stresses occurring during and after welding fabrication, especially if welding shrinkage and distortion are severely restrained. The surrounding structure of the whole component affects loads in the far-field superimposing with welding stresses in the near-field of the weld. In this study a unique testing facility was used to restrain shrinkage and bending while analyse multiaxial far-field loads (max. 2 MN) during assembly of thick-walled component. A novel approach for the assessment of the in-situ-measured far-field data in combination with the actual weld geometry was elaborated. For the first time, analyses of the global bending moments of restrained welds based on the neutral axis of the actual weld load bearing section were achieved. Hence, far-field measurements offered the possibility to determine critical near-field stresses of the weld crosssections for the entire joining process. This work presents the approach for far-to-near field in-situ determination of stresses in detail for the 2-MN-testing system based on an extensive experimental work on HSLA steel welds, which demonstrates sources and consequences of these high local welding stresses. Thus, it was clarified, why the first weld beads are crucial regarding welding stresses and cold cracking, which is well known, but has never been measured so far. Accompanying analyses using X-ray diffraction (XRD) after welding show effects on local residual stress distributions. These analyses indicated viable prospects for stress reduction during assembly of thick-walled HSLA steel components. T2 - European Conference on Residual Stresses 2018 - ECRS-10 CY - Leuven, Belgium DA - 11.09.2018 KW - Residual stress KW - Welding KW - Large-scale test KW - X-ray diffraction KW - HSLA steel PY - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-466053 SN - 978-1-9452-9188-3 SN - 978-1-9452-9189-0 SN - 2474-395X SN - 2474-3941 VL - 6 SP - 191 EP - 196 PB - Materials Research Forum LLC CY - Millersville, PA, USA AN - OPUS4-46605 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Einfluss der Nahtkonfiguration und des modifizierten Sprühlichtbogens auf die Bauteilbeanspruchungen in hochfesten Schweißverbindungen N2 - In modernen Stahlkonstruktionen werden immer häufiger hochfeste Feinkornbaustähle erfolgreich eingesetzt. Dies resultiert aus dem aktuellen Bestreben, leichte Komponenten zu fertigen und damit die Energie- und Ressourceneffizienz zu steigern. Die Herausforderungen an die Auslegung und Herstellung geschweißter Bauteile nimmt jedoch mit steigenden Festigkeiten und abnehmenden Dehnungsreserven der eingesetzten Werkstoffe zu. So können hohe Schweißeigenspannungen die Beanspruchbarkeit und Bauteilsicherheit kritisch herabsetzen. Untersuchungen zeigten bereits deutliche Einflüsse von Werkstoff, Wärmeführung sowie Schweißprozessparametern und der um-gebenden Konstruktion der Schweißnaht auf den Beanspruchungszustand geschweißter Bauteile. Der Einsatz moderner modifizierter Sprühlichtbogenprozesse (mod.SLB) gestattet in diesen Zusammenhang neben den bekannten wirtschaftlichen Vorteilen das Schweißen einer deutlich schmaleren Nahtgeometrie. Aufgrund des resultierenden reduzierten Gesamtwärmeeintrages sind deutlich geringere schweißbedingte Beanspruchungen und eine höhere Beanspruchbarkeit hochfester Schweißkonstruktionen erreichbar. Unter Nutzung spezieller Prüfanlagen konnten mehrlagige Schweißexperimente zur Analyse des Einflusses der Nahtgeometrie auf die Eigenspannungsausbildung und Gesamtbeanspruchung hochfester Schweißverbindungen bei bauteilähnlichen Einspannbedingungen durchgeführt werden. Für die reduzierten Nahtvolumina zeigte sich eine signifikante Absenkung des Beanspruchungsniveaus während des Schweißens und nach der Abkühlung. T2 - DVS Congress Große Schweißtechnische Tagung 2017 CY - Düsseldorf, Germany DA - 26.09.2017 KW - Eigenspannungen KW - MAG-Schweißen KW - Hochfeste Feinkornbaustähle KW - Bauteilprüfung PY - 2017 SN - 978-3-96144-008-5 VL - 337 SP - 190 EP - 195 PB - DVS Media AN - OPUS4-46610 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Vollert, J. A1 - Dixneit, Jonny A1 - Kromm, Arne A1 - Buslaps, Th. A1 - Kannengießer, Thomas T1 - In situ EDXRD study of MAG-welding using LTT weld filler materials under structural restraint N2 - Welding using low transformation temperature (LTT) filler materials is an innovative approach to mitigate detrimental welding residual stresses without cost-intensive post weldtreatments. Due to the local Generation of compressive residual stresses in the weld line by means of a delayed martensite transformation a significant enhancement of the cold cracking resistance of highly stressed welded components can be expected. For the effective usage of These materials a deeper understanding of the microstructural evolution inside the weld material is necessary to determine the complex processes that cause the residual stress formation during welding. Solid-state phase transformation kinetics and the evolution of strain in LTT weld filler materials are monitored in-situ at the instrument ID15A at the ESRF in Grenoble, France. The transferability to real components is implemented by using a realistic MAG welding process under consideration of structural restraint. During welding of multilayer joints, the phase Transformation and phase specific strain evolution of each individual layer is investigated in transmission geometry by means of energy-dispersive X-ray diffraction EDXRD using high energy synchrotron Radiation with a counting rate of 2.5 Hz. The measurement results of a 10% Cr / 10% Ni LTT weld filler are compared to data monitored for the conventional weld filler material G89. The in-situ data clearly indicate a strong effect on the local strain evolution and the formation of compressive strain. This results from the restraint volume expansion during the postponed austenite to martensite transformation of the LTT weld filler, which counteracts the thermal shrinkage. In contrast, for the conventional weld filler material the thermal contraction strains lead to tensile residual strain during welding. Furthermore, the results of in-situ observation during welding Show that the transformation kinetic is dependent on the welding sequence. KW - High energy synchrotron diffraction KW - Low transformation temperature KW - Weld filler KW - Residual stress KW - Welding PY - 2017 U6 - https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.905.107 SN - 1662-9752 VL - 905 SP - 107 EP - 113 PB - Trans Tech Publications CY - Switzerland AN - OPUS4-41806 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kromm, Arne A1 - Dixneit, Jonny A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Hensel, J. A1 - Eslami-Chalandar, H. A1 - Nitschke-Pagel, T. A1 - Dilger, K. T1 - Schwingfestigkeitsverbesserung hochfester Schweißverbindungen mit Hilfe neuartiger LTT-Zusatzwerkstoffe N2 - Die Verwendung von LTT-Zusatzwerkstoffen stellt einen alternativen Ansatz zu den sonst üblichen Verfahren der Schweißnahtnachbehandlung zur Schwingfestigkeitserhöhung geschweißter Stahlkonstruktionen dar. Der wesentliche Wirkmechanismus beruht auf der Beeinflussung des Eigenspannungszustands durch die niedrige Martensitstarttemperatur bereits während des Schweißens. Dadurch werden die Druckeigenspannungen aus der behinderten Volumenausdehnung infolge Phasenumwandlung voll wirksam. Weiter weist die Schweißnaht eine hohe Härte auf, die die Schwingrissbildung verzögern kann, allerdings auch zu einer niedrigen Kerbschlagarbeit führt. Im ersten Teil dieses Beitrages werden grundlegende Untersuchungen zur schweißtechnischen Verarbeitung eines LTT-Zusatzwerkstoffes präsentiert. Dies beinhaltet zunächst die Sicherstellung der Schweißbarkeit sowie die Charakterisierung der Schweißgefüge und deren Härte mit dem Ziel, reproduzierbare Verbindungseigenschaften für die nachfolgende Schwingfestigkeitsprüfung herzustellen. Der zweite Teil des Beitrages beschäftigt sich mit den dazugehörigen Schwingfestigkeitsuntersuchungen an den Stählen S355J2 und S960Q unter Verwendung konventioneller Zusatzwerkstoffe im Vergleich zum LTT-Zusatz. Das verwendete Schweißdetail ist eine Verbindungsschweißung am Stumpfstoß unter Variation der Schweißnahtausführung (DY-Naht und V-Naht). Weitergehend wird eine bauteilähnliche Probe (die Längssteife) untersucht, bei der der LTT-Zusatzwerkstoff als zusätzliche Schweißlage aufgebracht wurde. Neben der Schwingfestigkeit werden die Schweißnähte hinsichtlich der Eigenspannungen, der Eigenspannungsstabilität im Schwingversuch sowie metallografisch charakterisiert. Die Ergebnisse zeigen, dass LTT-Zusatzwerkstoffe unter Einhaltung wesentlicher Konstruktionsrichtlinien zu einem deutlichen Anstieg der Schwingfestigkeit führen. Dadurch kann das Leichtbaupotential hochfester Stahlgüten genutzt werden. T2 - DVS Congress CY - Friedrichshafen, Germany DA - 17.09.2018 KW - Schweißen KW - Eigenspannungen KW - Schwingfestigkeit KW - LTT PY - 2018 SN - 978-3-96144-036-8 VL - 344 SP - 231 EP - 238 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-45984 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rhode, Michael A1 - Kromm, Arne A1 - Schroepfer, Dirk A1 - Steger, J. A1 - Kannengießer, Thomas ED - Seefeldt, M. T1 - Residual stress formation in component related stress relief cracking tests of a welded creep-resistant steel N2 - Submerged arc welded (SAW) components of creep-resistant low-alloyed Cr-Mo-V steels are used for thick-walled heavy petrochemical reactors (wall-thickness up to 475 mm) as well as employed in construction of modern high-efficient fossil fired power plants. These large components are accompanied by significant restraints during welding fabrication, especially at positions of different thicknesses like welding of nozzles. As a result, residual stresses occur, playing a domi-nant role concerning so-called stress relief cracking (SRC) typically during post weld heat treat-ment (PWHT). Besides specific metallurgical factors (like secondary hardening due to re-precipitation), high tensile residual stresses are a considerable influence factor on SRC. For the assessment of SRC susceptibility of certain materials mostly mechanical tests are applied which are isolated from the welding process. Conclusions regarding the influence of mechanical factors are rare so far. The present research follows an approach to reproduce loads, which occur during welding of real thick-walled components scaled to laboratory conditions by using tests designed on different measures. A large-scale slit specimen giving a high restraint in 3 dimensions by high stiffness was compared to a medium-scale multi-pass welding U-profile specimen showing a high degree of restraint in longitudinal direction and a small-scale TIG-re-melted specimen. The small-scale specimens were additionally subjected to mechanical bending to induce loads that are found during fabrication on the real-scale in heavy components. Results show for all three cases compa-rable high tensile residual stresses up to yield strength with high gradients in the weld metal and the heat affected zone. Those high tensile stresses can be significant for cracking during further PWHT. T2 - European Conference on Residual Stresses 2018 - ECRS-10 CY - Leuven, Belgium DA - 11.09.2018 KW - Welding KW - Residual stresses KW - Stress Relief Cracking (SRC) KW - Creep-resistant steel KW - Post Weld Heat Treatment (PWHT) PY - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-459683 SN - 978-1-9452-9188-3 SN - 978-1-9452-9189-0 SN - 2474-395X SN - 2474-3941 VL - 6 SP - 185 EP - 190 PB - Materials Research Forum LLC CY - Millersville, PA, USA AN - OPUS4-45968 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Dixneit, Jonny A1 - Vollert, F. A1 - Kromm, Arne A1 - Gibmeier, J. A1 - Hannemann, Andreas A1 - Fischer, Tobias A1 - Kannengießer, Thomas T1 - In situ analysis of the strain evolution during welding using low transformation temperature filler materials N2 - Compared to conventional welding consumables using low transformation temperature (LTT) filler materials is an innovative method to mitigate tensile residual stresses due to delayed martensite transformation of the weld. For the effective usage of LTT filler materials, a deeper understanding of the complex processes that lead to the final residual stress state during multipass welding is necessary. Transformation kinetics and the strain evolution of multi-pass welds during welding were investigated in situ at the beamline HEMS@PETRAIII, Germany. Compared to conventional welds, the total strain was reduced and compression strain was achieved when using LTT filler materials. For an optimal use of the LTT effect in the root of multi-pass welds, the alloying concept must be adapted taking care of dilution. KW - Low transformation temperature filler materials KW - Synchrotron diffraction KW - Phase transformation KW - Multi-pass welding KW - ADXRD PY - 2018 U6 - https://doi.org/10.1080/13621718.2018.1525150 SN - 1362-1718 SN - 1743-2936 VL - 24 IS - 3 SP - 243 EP - 255 PB - Taylor & Francis AN - OPUS4-46039 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Optimization of welding loads with narrow groove and application of modified spray arc process N2 - Current efforts for lightweight design result in a growing application of high-strength fine-grained structural steel in modern constructions, e.g. mobile cranes, with yield strength from 960 MPa. The design of welded structures and welding processes becomes more challenging with increasing material strength and elastic ratios. High residual stresses are able to diminish lifetime, load capacity and component safety and should be avoided. Recent analyses have shown strong influences of heat control and restraint of the weld due to arising reaction stresses, superimposing with local residual welding stresses. Modern inverter technologies allowed the development of numerous modified spray arc processes driven by power source manufacturers, which provide virtually similar features and several benefits, enabling welding of narrower seams with reduced weld volumes and total heat inputs. This research focuses on welding loads due to modified weld seams. The global reaction forces and moments and their superposition with local residual stresses in welded components due to external shrinkage restraints were investigated using a special testing facility and XRD. The restraint intensity, weld seam geometry and welding process were varied for statistical evaluations of resulting welding loads. When welding under restraint, a reduction of the weld seam volume causes significantly lower reaction stress levels. KW - Residual stresses KW - MAG welding KW - Restraint KW - High-strength steels KW - Process parameters PY - 2017 U6 - https://doi.org/10.1007/s40194-017-0484-3 SN - 1878-6669 SN - 0043-2288 VL - 61 IS - 6 SP - 1077 EP - 1087 PB - Springer CY - Berlin Heidelberg AN - OPUS4-41071 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Mente, Tobias A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Kaltrissbildung in Baustählen im Lichte der Regelwerke N2 - Der verstärkte Einsatz höherfester Stähle und Zusatzwerkstoffe erfordert ein vertieftes Verständnis der Zusammenhänge zwischen Schweißverfahren, Wärmeeinbringung, Abkühlbedingungen sowie den daraus resultierenden metallurgischen Vorgängen in der Schweißnaht und deren Umgebung. Nur aus dem Zusammenwirken aller Einflussfaktoren lassen sich Strategien ableiten, mit deren Hilfe die Festigkeitseigenschaften bzw. die Lebensdauer von Schweißkonstruktionen in einem Maße verbessert werden können, die den Einsatz höherfester Werkstoffe rechtfertigen und somit deren Leichtbaupotenzial voll ausgenutzt werden kann. Vorgestellt werden einige beispielhafte Untersuchungen an Schweißverbindungen aus höherfesten Feinkornbaustählen zu Interaktionen der Haupteinflussgrößen auf die Kaltrissbildung. T2 - 17. Tagung Schweißen in der maritimen Technik und im Ingenieurbau CY - Hamburg, Germany DA - 19.04.2017 KW - Kaltrisse KW - hochfeste Feinkornbaustähle KW - Eigenspannungen KW - Wasserstoffbedingte Eigenschaftsdegradation KW - Regelwerke KW - Schweißen KW - Wärmeführung PY - 2017 VL - 2017 SP - 54 EP - 67 AN - OPUS4-41068 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Dixneit, Jonny A1 - Kromm, Arne A1 - Boin, M. A1 - Wimpory, Robert A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Gibmeier, J. A1 - Schröpfer, Dirk T1 - Residual stresses of LTT welds in large-scale components N2 - Residual stresses of welds become more and more important influencing cold cracking as well as the fatigue life of welded components. Low transformation temperature (LTT) filler materials offer the opportunity to alter the residual stresses already during the welding process by means of ad- justed martensite phase transformation temperature (MS). In the current paper, welding residual stresses are studied putting the focus on MS while joining heavy steel sections with a thickness of 20 and 25 mm, respectively. The residual stress state was determined at the top surface using X-ray diffraction as well as in the bulk by neutron diffraction. The results com- pare the residual stresses present in a conventional weld and LTT welds when multi-pass welding of large-scale compo- nents was applied. Repeated phase transformation in the case of the LTT weld is more vital for the residual stresses present in the real-life-like joints. This accounts for the top surface in longitudinal direction but is most pronounced for the bulk of the welds. Detrimental tensile residual stresses are mainly re- duced in the bulk in comparison to a conventional filler wire even in multi-pass welds of thick steel sections. T2 - IIW AA 2016 CY - Melbourne, Australia DA - 10.07.2016 KW - LTT KW - Welding residual stress KW - Phase transformation KW - Interpass temperature PY - 2017 U6 - https://doi.org/10.1007/s40194-017-0502-5 SN - 0043-2288 SN - 1878-6669 VL - 61 IS - 6 SP - 1089 EP - 1097 PB - Springer CY - Heidelberg AN - OPUS4-41169 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schwenk, C. A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Rethmeier, Michael T1 - Restraint conditions and welding resiudal stresses in self-restrained cold cracking test N2 - In the last decade, high-strength fine grained steels and welding consumables have gained a strong raise of application ranging from mobile cranes to bridge constructions. However, the cracking susceptibility of these steels increases significantly in correspondence with the achieved improvements in yield strength and the loss in plastic deformation reserves. In order to determine this behavior a series of different standardized cold cracking tests has been developed. One remaining major problem of these tests is the uncertainty about the quantitative intensity of the restraint conditions as well as the corresponding welding residual stresses. Consequently, the comparison of different tests and welding conditions as well as the transferability of the results onto real parts is difficult at best. The main topic of this paper is the analysis of the restraint conditions and their link with the welding induced residual stresses. The importance of the given standardized selfrestrained tests and first results about the transferability of results onto real parts are discussed. The influence of the test specimen geometry on the restraint conditions of the test is investigated for a selected test with numerical Simulation using commercial FEA software. Additionally, the residual stresses caused by the welding process are measured and linked with the restraint conditions which are defined mainly by the geometry parameters. Finally the transferability of the selected cold cracking test results is validated experimentally. The test results of a multilayer weld on high-strength fine grained steel of real size weldments are investigated. For these experiments a 16 MN large scale testing facility is used which is capable of applying the high reaction forces and clamping conditions found at large scale demonstrator parts. The results show the importance of the quantitative knowledge of the restraint conditions and the welding residual stresses on the cold cracking resistance. T2 - 8th International Conference on Trends in Welding Research CY - Pine Mountain, USA DA - 01.06.2008 KW - Cold Cracking Test KW - Intensity of Restraint PY - 2008 U6 - https://doi.org/10.1361/cp2008twr766 SP - 766 EP - 771 PB - ASM international AN - OPUS4-47623 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Online Monitoring of Reaction Forces and Stresses in Welded Components N2 - Today’s light weight design trends lead to a growing application of high-strength structural steels (yield strength ≥ 690 MPa). The mechanical properties of the weld and the component safety have to meet the increased requirements of these steel grades. However, high residual stresses in welded components are detrimental to their safety and integrity. Analyses concerning weld stresses in high-strength steels welded under component related restraint conditions revealed that heat control significantly affects global and local stresses. This occurs especially in highly restrained joints due to superimposing local and global stresses and may cause crack-critical stress-levels. In this study weld tests were performed with plates of high-strength steel in a special test facility. The experimental setup allowed transferring defined restraint conditions to the test welds similarly to real components. Temperature and reaction forces due to restraint were observed online while welding and cooling of multilayer-component MAG-welds. Mobile X-ray diffraction was used for local stress determination in the weld seam areas of the restrained specimens. It was found that interpass temperature has a major influence on the local and global welding forces and stresses. Thus, among the analysed results especially transverse residual stresses of the heat affected zone were strongly affected. T2 - The International Symposium on Visualization in Joining & Welding Science through Advanced Measurements and Simulation CY - Osaka, Japan DA - 26.11.2014 KW - Residual Stress KW - GMA welding KW - High-strength steel PY - 2014 VL - 2014, Volume 1 SP - 115 EP - 116 PB - Joining and Welding Research Institute, Osaka University CY - Osaka AN - OPUS4-47716 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Schröpfer, Dirk T1 - Key aspects of component welding applying higher-strength fine-grained structural steels N2 - The increased application of higher-strength steels and filler materials necessitates a more profound understanding of the interactions between the welding process, the heat input, the cooling conditions and the resulting metallurgical processes in the weid and its surroundings. Strategies, which help to improve the strength properties and life-time of welded stmctures to such an extent that the utilisation of higher-strength materials can be justified and their lightweight construction potential can thus be exploited to the füll, can only be derived from the interaction between all the influencing factors. Examples of a few investigations on welded joints between higher-strength fine-grained structural steels with regard to the interactions between the main variables influencing the cold cracking are presented in this article. T2 - 7th International Conference on Welding Science and Engineering in conjunction with 3rd International Symposium on Computer-Aided Welding Engineering CY - Jinan, China DA - 18.10.2017 KW - Cold cracking KW - Heat control KW - Higher-strength steels KW - Residual stresses PY - 2017 AN - OPUS4-47720 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schroeder, Nina A1 - Rhode, Michael A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Ausscheidungsverhalten und Eigenschaften der schweißbedingten Wärmeeinflusszonen hochfester Stähle in Abhängigkeit der Mikrolegierungsroute N2 - Für eine signifikante Festigkeitssteigerung von vergüteten, hochfesten Feinkornbaustäh-len mit einer Nominalstreckgrenze ≥ 690 MPa, ist die Zugabe von Mikrolegierungselementen, wie Nb und Ti, unerlässlich. Die Normvorgaben zur chemischen Zusammensetzung dieser Stähle (bspw. in DIN EN 10025-6) geben zur Erzielung der vorgeschriebenen Eigenschaften dabei oft nur Grenzgehalte für die Hersteller vor. Die Wirkung der Legierungselemente in der WEZ ist teilweise komplett konträr. Somit wird eine adäquate Vorhersage der Chargenabhängigkeit hinsichtlich der Schweißeignung und des Tragver-haltens der Schweißverbindung erschwert. Neben metallographischen Untersuchungen einzelner WEZ-Bereiche wurden unter Variation der chemischen Zusammensetzung, thermodynamische Phasenberech-nungen mittels ThermoCalc durchgeführt. Hierdurch wird ein Verständnis zur Phasentransformation, Aus-scheidungswachstum und -auflösung während des Schweißens in Abhängigkeit von Temperatur und Ab-kühlbedingungen geschaffen. T2 - Forschungsseminar BAM, BMDK CY - Magdeburg, Germany DA - 05.12.2022 KW - WEZ-Erweichung KW - Thermodynamische Simulation KW - Mikrolegierungseinfluss KW - Hochfester Feinkornbaustahl KW - Modifizierter Sprühlichtbogen PY - 2023 AN - OPUS4-56837 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schubnell, J. A1 - Konidena, S. K. A1 - Jung, M. A1 - Braun, M. A1 - Ehlers, S. A1 - Madia, Mauro A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Löschner, D. T1 - Approach for the probabilistic fatigue assessment of welded joints based on the local geometry of the weld seam N2 - Welded joints show large variation of the weld toe geometry along the weld seam, which is one important reason for the comparably large scatter in fatigue life. Therefore, it is crucial to take the local geometry at the weld toe into account, to reduce the conservatism in fatigue assessment of welded joints. This study is based on the IBESS procedure for the calculation of the fatigue strength, whereby the evaluation of local geometrical parameters is carried out by means of 3D surface scans. The approach is validated against 26 fatigue test series. The fatigue life is in general overpredicted, whereas good agreement is achieved for high stress ratio (R = 0.5). A sensitivity analysis conducted with IBESS shows that weld toe radii ρ < 2 mm and flank angle α < 30° have a significant influence on the calculated fatigue strength. In contrast to this, no strong correlation between ρ and the fatigue strength was determined experimentally in this study. KW - 3D Scanning KW - Fatigue Strength KW - Fracture Mechanics KW - IBESS Approach KW - Local Weld Geometry KW - Welded Joints PY - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-585700 SN - 8756-758X SP - 1 EP - 20 PB - Wiley AN - OPUS4-58570 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Witte, Julien A1 - Hübler, Daniela A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Börner, Andreas A1 - Kannengießer, Thomas ED - Hanke, S. T1 - Wear behavior of innovative niobium carbide cutting tools in ultrasonic-assisted finishing milling N2 - The resources of niobium exceed the ones of tungsten by an order of magnitude. With 92%, Brazil is today the main global producer of niobium. Hence, niobium carbides (NbC) are a sustainable and economic alternative to conventionally used cutting materials, especially tungsten carbides (WC). Moreover, NbC can be used in Ni alloy matrix and thus offer significant advantages by substituting WC in Co matrix as cutting materials in terms of health risks and raw material price and supply risk. Based on recent studies which found an increased performance of NbC compared to WC cutting tools in machining higher strength steels, the composition NbC12Ni4Mo4VC was chosen for finish machining of a high-strength steel S960QL in this study. The experiments were carried out on an ultrasonic-assisted 5-axis milling machine using NbC tools specially made to benchmark them with commercially available coated WC cutting inserts. In addition, the influence of a coating system for the NbC inserts is tested and evaluated for its performance in the cutting process. Tool wear and cutting force analyses are implied to identify optimal parameter combinations as well as tool properties for the novel NbC tool. Together with the oscillation of ultrasonic-assisted milling, the loads on the component surface and the tool can be reduced and the wear behavior of the novel NbC tool can be refined. These milling tests are accompanied by standardized wear tests, i.e., pin-on-disc, between the aforementioned material combinations, and the results are correlated with each other. Finally, the behavior when using hard-to-cut materials such as Ni alloys, or innovative materials such as iron aluminide is also being tested, as these are constantly in the focus of machining optimization. With this strategy, comprehensive knowledge is achievable for future efficient application of NbC for milling tools, which have already been researched for decades using WC. T2 - 24th International Conference on Wear of Materials CY - Banff, Canada DA - 16.04.2023 KW - Niobium carbide KW - Cutting tool KW - Ultrasonic-assisted milling KW - Tool wear PY - 2023 U6 - https://doi.org/10.1016/j.wear.2023.204722 SN - 0043-1648 VL - 522 SP - 1 EP - 7 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-57561 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Engelking, Lorenz A1 - Eissel, A. A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Treutler, K. A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Wesling, V. T1 - Optimisation of surface residual stresses using ultrasonic‑assisted milling for wire‑arc additive manufactured Ni alloy components N2 - Nickel alloys are cost intensive materials and generally classified as difficult-to-cut material. However, machining of these materials is needed especially in case of alloy 36 (1.3912), which is commonly used in mould construction for the production of fibre-reinforced composites. With regard to repair, modification and manufacturing of such components, additive manufacturing offers significant economic advantages. Nevertheless, subsequent machining steps are needed to achieve the final component contour and defined surface conditions. Dependent on the material and machining process conditions, detrimental tensile residual stresses may be the result on the machined surface, having negative impact on the component performance and safety. In this investigation, machining experiments were carried out on wire arc additive manufactured components made of alloy 36, varying the cutting speed and the feed rate. In addition, the conventional milling process (CM) was compared with a modern, hybrid machining process, the ultrasonic-assisted milling (US). The cutting forces and the surface-near residual stresses were analysed using X-ray diffraction. A significant improvement of the machinability as well as the surface integrity by using the ultrasonic assistance was observed, especially at low cutting speeds. The CM induced mainly tensile residual stresses, the US mainly compressive residual stresses. KW - Surface integrity KW - Ultrasonic-assisted milling KW - Additive manufacturing KW - Ni alloy KW - Alloy 36 PY - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-575246 SN - 1433-3015 VL - 126 IS - 9 SP - 4191 EP - 4198 PB - Springer Nature AN - OPUS4-57524 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rhode, Michael A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Mente, Tobias T1 - Zuverlässige Wasserstoff Bestimmung in Metallen und ihren Schweißverbindungen: Parameter, Einflüsse, Grenzen N2 - Im Zuge der wasserstoffbasierten Energiewirtschaft von morgen, kommt der Errichtung der dementsprechenden Infrastruktur die zentrale Rolle zu. Der überwiegende Teil bisher eingesetzter und meist geschweißter Werkstoffe, wie Stähle, kann unter bestimmten Bedingungen zur Wasserstoffversprödung neigen. Dies umfasst die klassische verzögerte Kaltrissbildung während der Schweißverarbeitung als auch Versprödungsphänomene während des Betriebs. Für die Bewertung eines jeden Wasserstoffeffektes auf bspw. die mechanischen Eigenschaften eines geschweißten metallischen Werkstoffes, muss der Wasserstoffgehalt präzise bestimmt werden, Im Fall von Schweißnähten ist die beispielsweise nach der ISO 3690, die klassische isotherme Trägergas-Heißextraktion (TGHE). Die TGHE basiert dabei auf der beschleunigten Wasserstoffentgasung aufgrund der thermischen Aktivierung des Wasserstoffs bei erhöhten Temperaturen. Neben der reinen Quantifizierung des Wasserstoffs, kann über die thermische Desorptionsanalyse (TDA) mit variierten Heizraten, der Bindungszustand an mikrostrukturellen Defekten im Material festgestellt und bewertet werden. Für beide Techniken sind experimentelle und messtechnische Einflüsse zu beachten, die großen Effekt auf das Ergebnis haben. Für die TGHE schlägt die ISO 3690 schlägt beispielswiese verschiedene Probengeometrien sowie Mindestextraktionszeiten vor. Die vorliegende Studie fasst Ergebnisse und Erfahrungen zahlreicher Untersuchungen an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) mit unterschiedlichen Probentemperaturen und Geometrien (ISO 3690 Typ B und zylindrische TDA-Proben) zusammen hinsichtlich: Einfluss der Probenoberfläche (poliert/geschweißt), Messgenauigkeiten in Abhängigkeit des Probenvolumens sowie die unzureichende Überwachung des Effektes des PI-Reglers auf die Extraktionstemperatur. Insbesondere eine abweichende Extraktionstemperatur zur eingestellten Temperatur, kann die Messergebnisse wesentlich verfälschen. Basierend auf den Ergebnissen werden Methoden aufgezeigt, um schnell die gewünschte Extraktionstemperatur zu erreichen, ohne physisch in das Messequipment eingreifen zu müssen. Dies dient der wesentlichen Verbesserung der Zuverlässigkeit der Wasserstoffmessung durch erhöhte Signalstabilität und beschleunigte Wasserstoffdesorption. Im Allgemeinen ist eine unabhängige Temperaturmessung mit Dummy-Proben für die gewählte Heizprozedur angeraten, um mögliche unerwünschte Temperatureinflüsse bereits vor der Messung auszuschließen. Die beschriebenen Methoden können ohne großen Aufwand direkt in die industrielle Anwendung überführt werden. T2 - DVS Congress 2023 CY - Essen, Germany DA - 11.09.2023 KW - Wasserstoff KW - Schweißen KW - Forschung KW - ISO 3690 PY - 2023 SN - 978-3-96144-230-0 VL - 389 SP - 435 EP - 442 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-58309 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Engelking, Lorenz A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Eissel, A. A1 - Treutler, K. A1 - Wesling, V. T1 - Herstellung beanspruchungsgerechter Oberflächen durch Kombination innovativer additiver und abtragender Fertigungsschritte an hochbelasteten Komponenten N2 - Die additive Fertigung (AM) durch schweißtechnische Verfahren eröffnet vielfach ökonomische Vorteile für eine ressour-ceneffiziente Bauteilherstellung. Gerade hinsichtlich der Homogenität und Anisotropie der resultierenden Schweißgefüge und den damit verbundenen Eigenschaften gibt es noch offene Fragestellungen. Die Einstellung der finalen Bauteilgeo-metrie und Oberflächengüte erfordert den komplementären Einsatz abtragender Fertigungsschritte. Hochleistungslegie-rungen auf der Basis von Nickel oder Kobalt sind aufgrund ihrer niedrigen Wärmeleitfähigkeit verbunden mit hoher Festigkeit und Zähigkeit schwer spanbar. Eine gezielte Gefügebeeinflussung mittels Modifikation der AM-Schweißzusatz-werkstoffe und der Einsatz des ultraschallunterstützten Fräsens (US) bietet das Potential insgesamt die Zerspanungssi-tuation zu verbessern. Dieser Lösungsansatz unter Gewährleistung des Erhalts der geforderten Werkstoff- bzw. Bauteileigenschaften ist Untersuchungsgegenstand eines Gemeinschaftsvorhabens (IGF-Nr. 20.979 N/DVS-Nr. 1.3211) der BAM und TU Clausthal/ISAF. Der vorliegende Beitrag stellt Ergebnisse für die beiden untersuchten FeNi- und CoCr-Legierungen sowie wesentliche Zusammenhänge zwischen Legierungsmodifikation, entstehender Gefügemorphologie und Zerspanungseigenschaften der mittels MAG additiv gefertigter Proben vor. Das größte Potential für die Modifikation zeigten Zr und Hf. Die Zulegierung in das Schweißgut erfolgte durch Beschichtung von Massivdrähten sowie durch Her-stellung von Fülldrähten. T2 - DVS Congress - GST CY - Essen, Germany DA - 11.09.2023 KW - Legierungsmodifikation KW - Ultraschallunterstütztes Fräsen KW - Additive Fertigung KW - Oberflächenintegrität PY - 2023 SN - 978-3-96144-230-0 VL - 389 SP - 697 EP - 703 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-58380 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Czeskleba, Denis A1 - Nietzke, Jonathan A1 - Rhode, Michael A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Investigation of stress relief crack susceptibility of CrMoV steels coarse grain HAZ via simulation of uniaxial stress conditions during PWHT N2 - Creep-resistant steels such as the 13CrMoV9-10, used in the construction of thick-walled pressure vessels, are most commonly submerged arc welded (SAW). These steels can develop stress relief cracks (SRC) if the mandatory post weld heat treatment (PWHT) is performed improperly. Current PWHT parameters, such as heating rate and holding time at a specific holding temperature, are based on both empirical experience and conventional free shrinking welding experiments to characterize the SRC-susceptibility of the weld. These cannot adequately depict the higher residual stresses caused by the structurally induced stiffness of the surrounding construction. This study discusses the development of a repeatable, precise, and time-efficient methodology to study the effects of different stress levels and heating rates on the SRC susceptibility of the coarse grain heat-affected zone (CGHAZ). For that purpose, samples were thermically treated to simulate a coarse grain heat-affected zone (CGHAZ) and subsequently exposed to representative levels of stress during the heating phase of a PWHT. The recorded stress and heating rate–dependent strains were mathematically analyzed via curve tracing/calculus to identify interdependent effects. This procedure facilitates the measurement of material characteristics such as carbide growth on grain boundaries at the µm-scale via an integrated value over the entire sample volume. The first and second derivatives show a slight, precipitate-dependent, increase in hardness of the sample, depending on the heating rate and applied stress. This new methodology generates an improved assessment of the SRC susceptibility of SAW microstructures of creep-resistant CrMoV steels. KW - Submerged arc welding KW - Creep-resistant steel KW - Stress relief cracking KW - Component-like test KW - Post weld heat treatment PY - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-576007 SN - 0043-2288 SP - 1 EP - 9 PB - Springer Nature CY - Basel (CH) AN - OPUS4-57600 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Wandtke, Karsten A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Scharf-Wildenhain, R. A1 - Hälsig, A. A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Kromm, Arne A1 - Hensel, J. T1 - Influence of the WAAM process and design aspects on residual stresses in high-strength structural steels N2 - Wire arc additive manufacturing (WAAM) enables the efficient production of weight-optimized modern engineering structures. Further increases in efficiency can be achieved by using high-strength structural steels. Commercial welding consumables for WAAM are already available on the market. Lack of knowledge and guidelines regarding welding residual stress and component safety during production and operation leads to severely limited use for industry applications. The sensitive microstructure of high-strength steels carries a high risk of cold cracking; therefore, residual stresses play a crucial role. For this reason, the influences of the material, the WAAM process, and the design on the formation of residual stresses and the risk of cold cracking are being investigated. The material used has a yield strength of over 800 MPa. This strength is adjusted via solid solution strengthening and a martensitic phase transformation. The volume expansion associated with martensite formation has a significant influence on the residual stresses. The focus of the present investigation is on the additive welding parameters and component design on their influence on hardness and residual stresses, which are analyzed by means of X-ray diffraction (XRD). Reference specimens (hollow cuboids) are welded fully automated with a systematic variation of heat control and design. Welding parameters and AM geometry are correlated with the resulting microstructure, hardness, and residual stress state. Increased heat input leads to lower tensile residual stresses which causes unfavorable microstructure and mechanical properties. The component design affects heat dissipation conditions and the intensity of restraint during welding and has a significant influence on the residual stress. KW - DED-arc KW - Additive manufacturing KW - High-strength steel filler metal KW - Residual stress PY - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-572698 SN - 1878-6669 VL - 67 IS - 4 SP - 987 EP - 996 PB - Springer CY - Berlin AN - OPUS4-57269 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Quackatz, Lukas A1 - Griesche, Axel A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Treutler, K. A1 - Gehling, T. A1 - Eissel, A. A1 - Wesling, V. T1 - In situ Messung der chemischen Konzentration in der Schmelze während des WIG-Schweißens von Duplexstählen N2 - Duplexstähle besitzen ein zweiphasiges Gefüge und werden aufgrund ihrer verbesserten Schweißeignung gegenüber den Vollausteniten häufig im Anlagen- bzw. Apparatebau eingesetzt. Aufgrund der hohen Abkühlgeschwindigkeit und dem Abbrand von Legierungselementen kommt es zu einer Ferritisierung des Schweißguts und damit zu einer Degradation der mechanischen Eigenschaften. Zur Vorhersage des Phasenverhältnisses im Schweißgut wird das WRC1992-Diagramm genutzt. Dieses Diagramm zeigt einige Ungenauigkeiten und benötigt zur genaueren Vorhersage der Phasenverhältnisse eine Überarbeitung. Um den Einfluss einzelner Elemente auf das Schweißnahtmikrogefüge besser zu verstehen, wurden drahtförmige Schweißzusatzwerkstoffe mit dem Ferrit-Bildner Nb und dem Austenit-Bildner Cu beschichtet und für Schweißungen verwendet. Die Messmethode der Laser-induzierten Plasmaspektroskopie (LIBS) bietet hier eine gute Möglichkeit der in situ Überwachung der chemischen Konzentrationen, während des WIG-Schweißens von Duplexstählen. Die LIBS-Messergebnisse, konnten mit der Ferritnummer und der Schweißnahtmikrostruktur korreliert werden. T2 - Symposium Materialtechnik der TU Clausthal CY - Clausthal-Zellerfeld, Germany DA - 23.02.2023 KW - LIBS KW - In situ measurement KW - WRC 1992 diagram KW - Dduplex stainless steel KW - TIG welding PY - 2023 VL - 12 SP - 612 EP - 627 PB - Shaker CY - Aachen AN - OPUS4-57991 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schröder, Nina A1 - Rhode, Michael A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Thermodynamic prediction of precipitations behaviour in HAZ of a gas metal arc welded S690QL with varying Ti and Nb content N2 - For a significant increase in the strength of high-strength fine-grained structural steels with a nominal yield strength ≥690 MPa, the addition of microalloying elements such as Nb and Ti is required. The standard specifications for the chemical composition of these steels (e.g., in EN 10025-6) often only give the manufacturer limit contents to achieve the defined properties. The effect of the alloying elements in the heat affected zone (HAZ) is sometimes completely contrary. This makes it difficult to adequately predict the batch dependency regarding weldability and the load-bearing behaviour of the welded joint. Three different micro-alloyed steels of the grade S690QL were produced on a laboratory scale, focusing on different Nb and Ti contents. To investigate the tempering effect, these were gas metal arc welded in three layers. In addition to metallographic investigations of individual HAZ areas, thermodynamic phase calculations were carried out using Thermo-Calc, following variations in the chemical composition. This provides an understanding of phase transformation, precipitation growth, and dissolution during welding as a function of temperature and cooling conditions. The results show a divergent metallurgical behaviour in the HAZ of the three different micro-alloyed steels. Thereby, the Ti micro-alloyed grade showed a strong softening of the HAZ in contrast to the Nb micro-alloyed grade. This can be attributed to a contrary precipitation behaviour during welding. KW - High-strength structural steel KW - Gas metal arc welding KW - HAZ-softening KW - Microalloying influences KW - Thermodynamic simulation PY - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-579988 SN - 0043-2288 SP - 1 EP - 10 PB - Springer AN - OPUS4-57998 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schröder, Nina A1 - Rhode, Michael A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Einfluss unterschiedlicher Mikrolegierungsrouten eines S690QL auf das Ausscheidungsverhalten in der Wärmeeinflusszone N2 - Mikrolegierungselementen, wie Nb und Ti sind für eine signifikante Festigkeitssteigerung von vergüteten, hochfesten Feinkornbaustählen mit einer Nominalstreckgrenze ≥ 690 MPa unerlässlich. Normvorgaben zur chemischen Zusammensetzung dieser Stähle geben zur Erzielung der vorgeschriebenen Eigenschaften dabei oft nur Grenzgehalte für die Hersteller vor. Die Wirkung der Mikrolegierungselemente bzw. ihrer Karbide und/oder Nitride ist teilweise komplett konträr, insbesondere bei Auflösung und Wiederausscheidung in der WEZ bei identischem Schweißzusatz. Somit wird eine adäquate Vorhersage der Chargenabhängigkeit hinsichtlich der Schweißeignung und des Tragverhaltens der Schweißverbindung erschwert. Eine unerwünschte Eigenschaft ist dabei die Erweichung der WEZ, wie auch u.U. der gegenteilige Effekt der Aufhärtung. Vor diesem Hintergrund werden im Rahmen eines DFG-Vorhabens systematisch Mikrolegierungs-routen mit variierenden Ti- und Nb-Gehalten des hochfesten und vergüteten Feinkornbaustahls S690QL untersucht. Dazu wird das MAG-Schweißen mit modifizierten Sprühlichtbogen verwendet, welches durch hohe Abschmelzleistung gekennzeichnet ist und schmalere Nahtöffnungswinkel (α = 30°) ermöglicht. An Dreilagen-Schweißungen wird der Effekt der metallurgischen Zusammensetzung in Kombination mit hoher Wärmeeinwirkung auf die Ausbildung einer kritischen WEZ-Gefügezone mit Erweichung und/oder exzessiver Aufhärtung untersucht. Ein besonderes Augenmerk wird auf die Phasenumwandlungen und das Ausscheidungsverhalten im Gefüge der Wärmeeinflusszone gelegt. Neben umfangreichen metallographischen Untersuchungen einzelner WEZ-Bereiche wurden, unter Variation der chemischen Zusammensetzung, thermodynamische Phasenberechnungen mittels Thermo-Calc durchgeführt. Hierdurch wird ein Verständnis zur Phasentransformation und Ausscheidungswachstum und -auflösung während des Schweißens in Abhängigkeit von Temperatur und Abkühlbedingungen geschaffen. Das Ziel ist es, den Einfluss der Wärmeeinwirkung auf die Gefügeausbildung in der WEZ und dessen mechanischer Eigenschaften zu analysieren. Insbesondere wird hier auf die Auswirkung der unterschiedlichen Mikrolegierungskonzepte (Ti oder Nb) geachtet. T2 - 5. Symposium Materialtechnik CY - Clausthal-Zellerfeld, Germany DA - 23.02.2023 KW - WEZ Erweichung KW - Thermodynamische Simulation KW - Mikrolegierungseinfluss KW - Schweißen von hochfesten FKB PY - 2023 SN - 978-3-8440-9105-2 VL - 12 SP - 332 EP - 343 PB - Shaker Verlag AN - OPUS4-58006 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Sprengel, Maximilian A1 - Ulbricht, Alexander A1 - Evans, Alexander A1 - Kromm, Arne A1 - Sommer, Konstantin A1 - Werner, Tiago A1 - Kelleher, J. A1 - Bruno, Giovanni A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Towards the optimization of post-laser powder bed fusion stress-relieve treatments of stainless steel 316L N2 - This study reports on the stress relaxation potential of stress-relieving heat treatments for laser powder bed fused 316L. The residual stress is monitored non-destructively using neutron diffraction before and after the heat treatment. Moreover, the evolution of the microstructure is analysed using scanning electron microscopy. The results show, that a strong relaxation of the residual stress is obtained when applying a heat treatment temperature at 900°C. However, the loss of the cellular substructure needs to be considered when applying this heat treatment strategy. KW - Residual stress KW - Additive manufacturing KW - Neutron diffraction KW - Projekt AGIL - Alterung additiv gefertigter metallischer Materialien und Komponenten PY - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-536045 SN - 1543-1940 VL - 52 IS - 12 SP - 5342 EP - 5356 PB - Springer CY - Boston AN - OPUS4-53604 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Quackatz, Lukas A1 - Gornushkin, Igor A1 - Griesche, Axel A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Treutler, Kai A1 - Wesling, Volker T1 - In situ chemical analysis of duplex stainless steel weld by laser induced breakdown spectroscopy N2 - The high corrosion resistance and good mechanical properties of duplex stainless steel (DSS) are due to its special chemical composition, which is a balanced phase ratio of ferrite (α) and austenite (γ). Many industrial applications require the integration of DSS components. For this, Gas tungsten arc welding (GTAW) is an excellent choice, as it allows an automated operation with high reproducibility. However, when the weld pool solidifies, critical ratios of α- and γ- phases can occur, which lead to solidification cracking, increased susceptibility to corrosion, and a decrease in ductility and critical strength. Previous studies have shown that these defects can be caused by the accumulation of manganese and chromium in the heat affected zone (HAZ), requiring ongoing monitoring of this accumulation. A suitable method for such monitoring is laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS), which can be used in two operating modes: calibration using standard reference samples and calibration-free. Unlike conventional quantitative LIBS measurements, which require reference samples to generate a calibration curve, calibration-free LIBS (CF-LIBS) allows chemical compositions to be determined solely from the emission spectrum of the plasma. Numerous publications show that CF-LIBS is a fast and efficient analytical method for the quantitative analysis of metal samples. In this work, CF-LIBS is applied to spectra obtained during GTAW DSS welding and the result is compared with those obtained by PLS analysis. A good correlation was found between both types of analysis, demonstrating the suitability of the CF-LIBS method for this application. The CF-LIBS method has a significant advantage over conventional LIBS due to the rapid in situ measurement of concentrations of major alloying elements without calibration procedure. This, combined with fast feedback and appropriate adjustment of welding parameters, helps prevent welding defects. T2 - EMSLIBS 2023 CY - Porto, Portugal KW - LIBS KW - In situ measurement KW - Welding KW - Duplex stainless steel PY - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-597776 VL - 214 SP - 1 EP - 7 PB - Elsevier CY - Amsterdam AN - OPUS4-59777 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Schröpfer, Dirk T1 - Einfluss der Wärmeführung auf die Eigenspannungsausbildung und Kaltrisssicherheit in geschweißten Konstruktionen aus hochfesten Feinkornbaustählen N2 - Aus wirtschaftlichen, konstruktiven sowie ästhetischen Aspekten werden moderne Stahlbaukonstruktionen immer schlanker und leichter ausgeführt. Dazu werden zunehmend hochfeste Feinkornbaustähle mit Dehngrenzen ≥ 690 MPa eingesetzt, wodurch eine Gewichtsreduzierung von 30 % bis 50 % und eine Kostenersparnis von 5 % bis 15 % erreicht werden kann. Das Potential hochfester Feinkornbaustähle ist unter Beachtung der heutigen Richtlinien und Regelwerke jedoch nicht ohne weiteres nutzbar. Durch das Forschungsvorhaben wurde der Einfluss der Wärmeführung auf die Eigenspannungsausbildung und Kaltrissbildung unter Berücksichtigung realitätsnaher Steifigkeitsbedingungen untersucht. Auf der Grundlage dieser Erkenntnisse wurde ein Beitrag zur Verbesserung der Verarbeitungsrichtlinien erarbeitet, welche dem Verarbeiter eine sichere schweißtechnische Verarbeitung bei verbesserter Ausnutzung der Materialeigenschaften ermöglicht. Vor allem die Tragfähigkeit und die Sicherheit der Schweißverbindung bestimmen die Bemessung der Konstruktion und somit den nachhaltigen und ökonomischen Einsatz dieser Güten. Der Zusammenhang zwischen der Höhe der entstehenden Eigenspannungen und der Wärmeführung in realen Konstruktionen ist zurzeit nur qualitativ überschaubar und führt zu einer eher konservativen Auslegung heutiger Schweißkonstruktionen. Die wirtschaftliche Verarbeitung hochfester Stähle wird neben dem Erreichen anforderungsgerechter mechanischer Eigenschaften im Schweißnahtbereich vor allem durch die Vermeidung von Kaltrissen bestimmt. Die diesbezüglichen Empfehlungen in den geltenden Regelwerken beruhen jedoch vornehmlich auf Erkenntnissen aus Laborschweißungen an Kleinproben unter freier äußerer Schrumpfung. Die Hauptursachen für die Entstehung von Eigenspannungen wie inhomogene, lokale Erwärmung und Abkühlung der schweißnahtnahen Bereiche und insbesondere die konstruktive Schrumpfbehinderung infolge umgebender Montagegruppen werden damit jedoch nicht abgebildet. Der Einfluss der Wärmeführung, insbesondere der lokalen Vorwärmung, auf die Eigenbeanspruchung einer Konstruktion ist derzeit weitgehend unbekannt. Ziel des Forschungsvorhabens war es, den Einfluss der Wärmeführung auf die Eigenspannungsausbildung in geschweißten Konstruktionen zu quantifizieren sowie Aussagen zur Beeinflussung und Absenkung der Eigenspannungen und somit der Gesamteigenbeanspruchung von Schweißkonstruktionen zu erarbeiten. Dazu wurden durch die sukzessive Steigerung des Einspanngrades der Zusammenhang zwischen Wärmeführung und resultierender Eigenspannung unter zusätzlicher Schrumpfbehinderung geklärt. Ferner wurde die Übertragbarkeit der den Regelwerken zugrundeliegenden Kleinprobenergebnisse auf reale Konstruktionen untersucht. Mithilfe systematischer Klein- und Großlastschweißversuche an definiert schrumpfbehinderten Proben konnte der Einfluss der Wärmeführung sowohl auf die lokalen nahtnahen Eigenspannungen als auch globale Eigenbeanspruchungen durch Reaktionsspannungen analysiert werden. Es zeigte sich, dass eine Reduktion der lokalen Eigenspannungen und der Eigenbeanspruchung von geschweißten Konstruktionen durch eine geringere Wärmeeinbringung möglich ist. Eine Absenkung der Zwischenlagentemperatur erwies sich dabei unter anderem als besonders günstig. Damit ist es möglich vorhandene Wärmeführungskonzepte für hochfeste Stähle zu optimieren und dadurch die Kaltrissbildung zu vermeiden. KW - Eigenspannungen KW - Schweißen KW - Kaltrisssicherheit KW - Hochfester Stahl PY - 2015 UR - https://matplus.shop/produkt/p-922-einfluss-der-waermefuehrung-auf-die-eigenspannungsausbildung-und-kaltrisssicherheit-in-geschweissten-konstruktionen-aus-hochfesten-feinkornbaustaehlen SN - 987-3-942541-57-2 N1 - Schlussbericht zu dem über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages geförderten Vorhaben IGF 17267 N (Bewilligungszeitraum: 01.09.2011 bis 31.12.2013) VL - P 922 SP - 1 EP - 121 PB - Verlag und Vertriebsgesellschaft CY - Düsseldorf AN - OPUS4-59255 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Kurzdarstellung der Projektergebnisse - Einfluss der Wärmeführung auf die Eigenspannungsausbildung und Kaltrisssicherheit in geschweißten Konstruktionen aus hochfesten Feinkornbaustählen - IGF-Vorhaben IGF-Nr. 17267 N (P 922) N2 - Aus wirtschaftlichen, konstruktiven sowie ästhetischen Aspekten werden moderne Stahlbaukonstruktionen immer schlanker und leichter ausgeführt. Dazu werden zunehmend hochfeste Feinkornbaustähle mit Dehngrenzen ≥ 690 MPa eingesetzt, wodurch eine Gewichtsreduzierung von 30 % bis 50 % und eine Kostenersparnis von 5 % bis 15 % erreicht werden kann. Das Potential hochfester Feinkornbaustähle ist unter Beachtung der heutigen Richtlinien und Regelwerke jedoch nicht ohne weiteres nutzbar. Durch das Forschungsvorhaben wurde der Einfluss der Wärmeführung auf die Eigenspannungsausbildung und Kaltrissbildung unter Berücksichtigung realitätsnaher Steifigkeitsbedingungen untersucht. Auf der Grundlage dieser Erkenntnisse wurde ein Beitrag zur Verbesserung der Verarbeitungsrichtlinien erarbeitet, welche dem Verarbeiter eine sichere schweißtechnische Verarbeitung bei verbesserter Ausnutzung der Materialeigenschaften ermöglicht. Vor allem die Tragfähigkeit und die Sicherheit der Schweißverbindung bestimmen die Bemessung der Konstruktion und somit den nachhaltigen und ökonomischen Einsatz dieser Güten. Der Zusammenhang zwischen der Höhe der entstehenden Eigenspannungen und der Wärmeführung in realen Konstruktionen ist zurzeit nur qualitativ überschaubar und führt zu einer eher konservativen Auslegung heutiger Schweißkonstruktionen. Die wirtschaftliche Verarbeitung hochfester Stähle wird neben dem Erreichen anforderungsgerechter mechanischer Eigenschaften im Schweißnahtbereich vor allem durch die Vermeidung von Kaltrissen bestimmt. Die diesbezüglichen Empfehlungen in den geltenden Regelwerken beruhen jedoch vornehmlich auf Erkenntnissen aus Laborschweißungen an Kleinproben unter freier äußerer Schrumpfung. Die Hauptursachen für die Entstehung von Eigenspannungen wie inhomogene, lokale Erwärmung und Abkühlung der schweißnahtnahen Bereiche und insbesondere die konstruktive Schrumpfbehinderung infolge umgebender Montagegruppen werden damit jedoch nicht abgebildet. Der Einfluss der Wärmeführung, insbesondere der lokalen Vorwärmung, auf die Eigenbeanspruchung einer Konstruktion ist derzeit weitgehend unbekannt. Ziel des Forschungsvorhabens war es, den Einfluss der Wärmeführung auf die Eigenspannungsausbildung in geschweißten Konstruktionen zu quantifizieren sowie Aussagen zur Beeinflussung und Absenkung der Eigenspannungen und somit der Gesamteigenbeanspruchung von Schweißkonstruktionen zu erarbeiten. Dazu wurden durch die sukzessive Steigerung des Einspanngrades der Zusammenhang zwischen Wärmeführung und resultierender Eigenspannung unter zusätzlicher Schrumpfbehinderung geklärt. Ferner wurde die Übertragbarkeit der den Regelwerken zugrundeliegenden Kleinprobenergebnisse auf reale Konstruktionen untersucht. Mithilfe systematischer Klein- und Großlastschweißversuche an definiert schrumpfbehinderten Proben konnte der Einfluss der Wärmeführung sowohl auf die lokalen nahtnahen Eigenspannungen als auch globale Eigenbeanspruchungen durch Reaktionsspannungen analysiert werden. Es zeigte sich, dass eine Reduktion der lokalen Eigenspannungen und der Eigenbeanspruchung von geschweißten Konstruktionen durch eine geringere Wärmeeinbringung möglich ist. Eine Absenkung der Zwischenlagentemperatur erwies sich dabei unter anderem als besonders günstig. Damit ist es möglich vorhandene Wärmeführungskonzepte für hochfeste Stähle zu optimieren und dadurch die Kaltrissbildung zu vermeiden. KW - MAG-Schweißen KW - Eigenspannungen KW - Hochfester Stahl KW - Kaltrisssicherheit PY - 2014 SP - 1 EP - 2 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-59256 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Schröpfer, Dirk T1 - Einsatz modifizierter Sprühlichtbogenprozesse zur Optimierung schweißbedingter Beanspruchungen an Bauteilen aus hochfesten Feinkornbaustählen N2 - Aufgrund aktueller Leichtbaubestrebungen sowie Forderungen nach Energie- und Ressourceneffizienz werden zunehmend hochfeste Feinkornbaustähle mit Streckgrenzen ≥ 690 MPa in modernen Stahlkonstruktionen eingesetzt. Vorrangig werden diese mit Streckgrenzen bis 960 MPa verarbeitet und mittels MAG-Schweißprozessen gefügt. Moderne Invertertechnik ermöglichte jüngst zahlreiche Firmenentwicklungen (bspw. „DeepARC“, „forceArc“), die zu modifizierten Sprühlichtbögen (mod. SLB) mit ähnlichen Eigenschaften führten. Neben den bekannten wirtschaftlichen Vorteilen dieser mod. SLB, lassen gerade die reduzierten möglichen Nahtöffnungswinkel und die geringere Wärmeeinbringung eine positive Wirkung auf schweißbedingte Beanspruchungen erwarten. Erste Eigenspannungsanalysen bei vorangegangenen Schweißeignungsuntersuchen mit mod. SLB zeigten bereits bei freischrumpfenden Laborproben geringere Zugeigenspannungen in der Schweißnaht im Vergleich zu konventionell geschweißten Proben. Die betriebsfeste Auslegung von hochfesten Schweißkonstruktionen und die Ausnutzung hoher Streckgrenzen erfordern jedoch eine ausreichende Quantifizierung schweißbedingter Beanspruchungen der mod. SLB unter definierter, bauteilrelevanter Schrumpfbehinderung. Dies betrifft sowohl die Kräfte und Spannungen im lokalen Schweißnahtbereich als auch die Gesamtbeanspruchung sowie den Einfluss von Wärmeführung, Bauteilgeometrie, Einspanngrad und Nahtöffnungswinkel. Hierzu lagen in der Industrie, besonders bei den KMU, kaum Kenntnisse vor und sollten deshalb als Ziel dieses Forschungsprojektes erarbeitet werden. Die vergleichenden Untersuchungen mit konventionellen Lichtbogen und mod. SLB mit angepasster Nahtkonfiguration erfolgten mithilfe von speziellen Prüfanlagen, mit der reale Bauteilsteifigkeiten abgebildet werden können. Bei beiden Prozessvarianten waren mit den gewählten Parametern Schweißnähte unter Erfüllung der Anforderungen an die mechanisch-technologischen Eigenschaften realisierbar. Bei den Analysen konnte eine signifikante Reduzierung der Eigenbeanspruchungen durch eine verminderte Wärmeeinbringung bei dem Einsatz einer Nahtkonfiguration mit abgesenktem Nahtöffnungswinkel beobachtet werden. Insbesondere erwiesen sich zur Absenkung mehrachsiger Beanspruchungszustände aufgrund von Biegemomenten in den bauteilnahen Schweißungen die engeren Nahtspalte als zielführend. Eine Vorstellung der erarbeiteten Kenntnisse und Empfehlungen in entsprechenden Gremien zur Normung erfolgten, um mittelfristig vor allem den KMU eine einfachere Konstruktionsauslegung und sichere Verarbeitung hochfester Feinkornbaustähle zu ermöglichen. Mit einer normativen Absicherung kann Qualifizierungs- und Zulassungsaufwand eingespart werden, der aktuell beim Einsatz hochfester Stähle vielfach notwendig ist. Ferner werden die Betriebe durch die Ergebnisse in die Lage versetzt, die technischen und wirtschaftlichen Vorteile der mod. SLB-Prozesse auszunutzen und signifikante Einsparungen bei Schweißzusatz, Schweiß- und Rüstzeit sowie unter Berücksichtigung der Eigenbeanspruchung optimierte Ergebnisse hinsichtlich der Tragfähigkeit von Bauteilen zu erreichen und die Produktivität zu erhöhen. KW - MAG-Schweißen KW - Hochfester Stahl KW - Eigenspannungen KW - Kaltrisssicherheit PY - 2017 UR - https://matplus.shop/produkt/p-1011-einsatz-modifizierter-spruehlichtbogenprozesse-zur-optimierung-schweissbedingter-beanspruchungen-an-bauteilen-aus-hochfesten-feinkornbaustaehlen-2 SN - 978-3-946885-12-2 N1 - Das IGF-Vorhaben 17978 N wurde über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert VL - P 1011 SP - 1 EP - 136 PB - Verlag und Vertriebsgesellschaft CY - Düsseldorf AN - OPUS4-59257 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Becker, Amadeus A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Beanspruchungsgerechte Reparatur von Schweißverbindungen bei der Fertigung von Bauteilen aus hochfesten Feinkornbaustählen N2 - Bei der Montage von Stahlkonstruktionen kommt es trotz anforderungsgerechter schweißtechnischer Fertigung vereinzelt zur Detektion von unzulässigen Unregelmäßigkeiten im Schweißbereich. Die Verarbeitungsregelwerke empfehlen das lokale thermische Ausfugen betroffener Bereiche und erneutes Schweißen, geben aber aufgrund fehlender wissenschaftlich fundierter Untersuchungen kaum Informationen zu adäquaten Reparaturkonzepten. Dies betrifft insbesondere die Berücksichtigung und Optimierung resultierender schweißbedingter Beanspruchungen durch hohe Schrumpfbehinderungen der Ausfugenuten sowie der Gefügedegradation angrenzender Bereiche durch das Ausfugen und erneute Schweißen. Gerade bei hochfesten Stahlgüten ergeben sich dadurch häufig reduzierte mechanische Eigenschaften und zusätzliche schweißbedingte Beanspruchungen sowie erneut auftretende Nahtdefekte. Deshalb wurden für das Forschungsvorhaben systematische bauteilrelevante Untersuchungen der schweißbedingten Beanspruchungen und Gefügeveränderungen reparierter Schweißnähte in Abhängigkeit von der Schrumpfbehinderung und Wärmeführung beim Schweißen und Ausfugen sowie von der Reparaturzyklenanzahl durchgeführt. Die Untersuchungsergebnisse zeigen auf, welche Faktoren sich für eine Beanspruchungsreduzierung auch bei hohen Einspannbedingungen eignen und wie eine Degradation des Gefüges und der Eigenschaften der Schweißnaht sowie wiederholte Schweißnahtdefekte in der Reparaturnaht vermieden werden können. Insbesondere können mittels adaptiver Wärmeführung geringere schweißbedingte Beanspruchungen in den Reparaturschweißnähten bewirkt werden. Bauteilversuche sichern zudem die Übertragbarkeit der Schweißexperimente in die Praxis ab. Aufgrund der Erkenntnisse konnten Empfehlungen für beanspruchungs- und werkstoffgerechte Reparaturkonzepte abgeleitet und ausgesprochen werden. Die Analysen wurden an den hochfesten Stahlgüten S500MLO für den Offshore-Bereich und S960QL für den Mobilkranbau realisiert. Damit wird insbesondere der wirtschaftlichen Fertigung hocheffizienter Konstruktionen für Windenergieanlagen und hochfester Strukturen, die für deren Errichtung notwendig sind, Rechnung getragen. So bieten die Forschungsergebnisse eine wesentliche Grundlage für die Weiterentwicklung entsprechender Normen und Regelwerke. Damit können letztlich Schäden und zumeist teure Nacharbeiten verhindert und eine verbesserte Ausnutzung des hohen Festigkeitspotentials hochfester Stähle erreicht werden. Gerade auch KMU können mit Blick auf die Kosten für Fertigung, Schweißarbeit und Material von den Erkenntnissen beim Einsatz hochfester Stähle, die für eine effiziente Realisierung der Energiewende in Deutschland notwendig sind, profitieren. KW - MAG-Schweißen KW - Hochfester Stahl KW - Reparatur KW - Kaltrisssicherheit KW - Reparaturschweißen KW - Wärmeführung KW - Windenergie PY - 2023 UR - https://matplus.shop/produkt/p-1311-beanspruchungsgerechte-reparatur-von-schweissverbindungen-bei-der-fertigung-von-bauteilen-aus-hochfesten-feinkornbaustaehlen SN - 978-3-96780-146-0 N1 - Schlussbericht vom 18.07.2022 zu dem über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages geförderten Vorhaben Nr. 20162 N (Berichtszeitraum 01.07.2019 - 28.02.2022) VL - P 1311 SP - 1 EP - 156 PB - Verlag und Vertriebsgesellschaft CY - Düsseldorf AN - OPUS4-59260 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Witte, Julien A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Stresses in repair welding of high-strength steels—part 1: restraint and cold cracking risk N2 - AbstractThe sustainable and resource-efficient production of wind energy plants requires the use of modern high-strength fine-grain structural steels. This applies to both foundation and erection structures, like mobile or ship cranes. During the assembly of steel structures, unacceptable defects can occasionally be found in the weld area. In most cases, the economical solution would be local thermal gouging of the affected areas and re-welding. Due to the high shrinkage restraint of the joint groove in the overall structure, the superposition of global and local welding-induced stresses may lead to crack formation and component failure, particularly in interaction with the degradation of the microstructure and mechanical properties of high-strength steels during the repair process. However, manufacturers hardly have any information about these issues and there is a lack of recommendations and guidelines to take these safety-relevant aspects into account in adequate repair concepts. The aim of this research is to derive recommendations for repair concepts appropriate to the stresses and materials involved providing a basis for standards and guidelines to avoid cold cracking, damage and expensive reworking especially for high-strength steels. Part 1 of this study involves systematic investigations of influences of shrinkage restraint during repair welding of two high-strength steels S500MLO for offshore application and S960QL for mobile crane structures. The quantification of the shrinkage restraint of repair weld joints was achieved by means of experimental and numerical restraint intensity analysis. In welding experiments with self-restrained slot specimens, restraint intensity and introduction of hydrogen via the welding arc using anti spatter spray were varied systematically to analyse the effect on welding result, residual stresses and cold cracking. It could be shown that increasing restraint intensities result in significantly higher transverse residual stress levels. In the case of hydrogen introduction S500MLO showed no cold cracking independent of the restraint conditions. However, S960QL was found to be considerably cold cracking sensitive if hydrogen is introduced. With increasing restraint intensity length and number of cold cracks increases significantly. Part 2 [1] of this study is focussed on microstructure and residual stresses due to gouging and stress optimization via adequate heat control parameters in repair welding. KW - Metals and Alloys KW - Mechanical Engineering KW - Mechanics of Materials PY - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-595212 SN - 0043-2288 SP - 1 EP - 13 PB - Springer Science and Business Media LLC AN - OPUS4-59521 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rhode, Michael A1 - Kannengiesser, Thomas T1 - Call for interested people to contribute to series of comprehensive papers on welding and joining of components for sustainable energy systems N2 - Joining and welding technologies are of high importance for the manufacturing of components and parts used in sustainable energy generation, conversion, and transport. In that connection, offshore and on-shore installed wind turbines are of high interest for the generation of electrical energy as well as photo-voltaic systems (solar cells). The electricity can be either directly transported or conversed via power-to-gas e.g., to hydrogen. In that scope, electrolyzer up to MW-range are of interest as well as the conver-sion back to electricity via fuel cells. In addition, hydrogen is a key element of the decarburization of in-dustries as well as the mobility sector encompassing sea, air and land transportation driven by hydrogen or its derivates. Well-known examples cover the direct reduction of iron ore to replace the conventional blast furnace process up to gas turbines or fuel cells for home-end use. All mentioned technologies re-quire reliable components, which are to a high extend dependent on joining and especially welding pro-cessing of materials. Especially, the (petro-) chemical industry has many years of experience with both materials used in hydrogen applications. The challenge is e.g., the transition to mass production of sys-tem components of electrolyzers/fuel cells and for distribution grids. At this point, the scalability of cur-rently applied joining processes often limits the economic efficiency, whereas especially laser welding or additive manufacturing will be of high interest. In that connection, it is very important to provide answers by joint research of universities, institutes, and industrial companies. Very often, solutions are already available and “just” have to be investigated and adapted for the new application, like repair welding of NG pipelines. For that reason, we want to set up a series of comprehensive papers with the aforementioned title. The idea is to get an in-depth but manageable overview of the importance of joining technologies in sustaina-ble energy generation, conversion, and transport encompassing current processes, limitations, and fur-ther perspectives. In that connection, the additive manufacturing is gaining more and more attention. If applicable, current challenges in the adaption or creation of new standards/regulations shall be addressed. T2 - IIW Intermediate Meeting, Com. II-A CY - Incheon, Republic of Korea DA - 12.03.2024 KW - Hydrogen KW - Welding KW - Comprehensive study KW - Component manufatcturing KW - Additive manufacturing PY - 2024 AN - OPUS4-59676 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Engelking, Lorenz A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Eissel, A. A1 - Treutler, K. A1 - Wesling, V. T1 - Herstellung beanspruchungsgerechter Oberflächen durch Kombination innovativer additiver und abtragender Fertigungsschritte an hochbelasteten Komponenten N2 - Die additive Fertigung mittels Schweißverfahren bietet große ökonomische Vorteile für eine ressourceneffiziente Bauteilherstellung. Offene Fragen bezüglich Homogenität, Anisotropie der Schweißgefüge und den damit verbundenen Bauteileigenschaften stehen einer wirtschaftlichen Verarbeitung oftmals im Wege. Finale Bauteilgeometrie und Oberflächengüte erfordern meist komplementäre subtraktive Fertigungsschritte. Werkstoffe für hochbelastbare Komponenten sind oftmals schwer spanbar. In einem Vorhaben der BAM und des ISAF wurde untersucht, wie die Modifikation der AM-Schweißzusätze und das ultraschallunterstützte Fräsen (US) die Zerspanungssituation verbessern. Der vorliegende Artikel stellt wesentliche Zusammenhänge zwischen Legierung, Gefüge und Zerspanung zweier schwer spanbarer Hochleistungslegierungen (FeNi und CoCr) dar. Großes Potenzial zeigte neben dem US die Modifikation mit Zr und Hf bei Zulegierung in das Schweißgut mittels Beschichtung von Massivdrähten bzw. Herstellung von Fülldrähten. KW - Legierungsmodifikation KW - Ultraschallunterstütztes Fräsen KW - Additive Fertigung KW - Oberflächenintegrität KW - Metallschutzgasschweißen PY - 2024 VL - 76 IS - 1-2 SP - 8 EP - 13 PB - DVS-Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-59463 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schröder, Nina A1 - Rhode, Michael A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Mikrolegierungseinfluss auf das Ausscheidungsverhalten und die mechanischen Eigenschaften geschweißter hochfester Baustähle N2 - Mikrolegierungselemente, wie Nb und Ti, sind für die signifikante Festigkeitssteigerung von vergüteten, hochfesten Feinkornbaustählen mit einer Nominalstreckgrenze ≥ 690 MPa unerlässlich. Normvorgaben zur chemischen Zusammensetzung geben dabei nur obere Grenzwerte für die Hersteller vor. Weiterhin wirken sich bereits kleine Abweichungen in der Legierungsroute teilweise drastisch auf die mechanischen Eigenschaften aus. Somit wird eine adäquate Vorhersage der Schweißeignung und der Integrität der Schweißverbindung aufgrund der variierenden Mikrogefüge erschwert bis unmöglich. Unerwünschte Nebeneffekte sind die mögliche Erweichung der Wärmeeinflusszone (WEZ) als auch der gegenteilige Effekt der Aufhärtung. Vor diesem Hintergrund werden erstmals systematisch die unterschiedlichen Mikrolegierungsrouten mit variierenden Ti und Nb-Gehalten an Versuchsschmelzen untersucht. Die Stahlgüte S690QL bildet dabei die Grundlage der chemischen Zusammensetzung sowie der entsprechenden Wärmebehandlung. Zur Untersuchung der jeweiligen Schweißeignung wurden Dreilagen-Schweißungen mittels moderner MAG-Hochleistungsschweißprozesse durchgeführt und kritische Gefügebereiche mit hoher Erweichung/Aufhärtung identifiziert. Der Fokus der analytischen Betrachtungen lag hier auf der Identifikation der Phasenumwandlungen beim Abkühlen und auf dem metallurgischen Ausscheidungsverhalten. Zusätzlich wurden isotherme und nicht-isotherme Phasenberechnungen mit der Software Thermo-Calc durchgeführt. Mechanisch-technologische Untersuchungen zur Kerbschlagzähigkeit mittels Kerbschlagbiegeversuchen durchgeführt wurden, bestätigen dabei die Ergebnisse der thermodynamischen Simulation bezüglich des Ausscheidungsverhaltens während der Temperatur-Zeit Schweißzyklen. Daraus lässt sich der Einfluss der Wärmeeinwirkung beim Schweißen auf die Gefügeausbildung in der WEZ und der korrespondierenden mechanischen Eigenschaften qualitativ beschreiben. T2 - DVS Congress 2023 Große Schweißtechnische Tagung CY - Essen, Germany DA - 11.09.2023 KW - WEZ-Erweichung KW - Mikrolegierungseinflüsse KW - Hochfester Feinkornbaustahl KW - Kerbschlagzähigkeit PY - 2023 SN - 978-3-96144-230-0 VL - 389 SP - 218 EP - 225 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-59419 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Quackatz, Lukas A1 - Griesche, Axel A1 - Nietzke, Jonathan A1 - Kannengießer, Thomas T1 - In situ measurement of hydrogen concentration in steel using laser‑induced breakdown spectroscopy (LIBS) N2 - The ISO 3690 standard “Determination of hydrogen content in arc weld metal” requires a thermal activation of the diffusible hydrogen in a piece of weld metal for the subsequent ex situ concentration measurement by carrier gas hot extraction CGHE or thermal desorption spectroscopy (TCD). Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) offers a time and spatially resolved, almost non-destructive, in situ measurement of hydrogen at surfaces without sample preparation. We measured hydrogen in steels, which were charged either electrochemically or by high-pressure hydrogen gas, and compared the results. Further, the feasibility of quantitative hydrogen line scan measurements with LIBS was demonstrated by measuring hydrogen at water jet cut surfaces. The hydrogen concentrations measured with the help of LIBS were compared with CGHE measurements. It was observed that hydrogen can be reliably measured with LIBS for concentrations larger than 2 wt.-ppm. The maximum hydrogen concentration achieved using electrochemical charging was 85.1 ppm. The results show that LIBS is a promising technique for time- and spatially resolved measurements of hydrogen in steels. T2 - IIW Annual Assembly 2023 CY - Singapore KW - LIBS KW - Hydrogen measurement KW - Welding KW - Stainless steel KW - Diffusible hydrogen PY - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-593664 SP - 1 EP - 9 PB - Springer AN - OPUS4-59366 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Rhode, Michael A1 - Kromm, Arne A1 - Mente, Tobias A1 - Brackrock, Daniel A1 - Czeskleba, Denis A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Component test for the assessment of delayed hydrogen-assisted cracking in thick-walled SAW joints for offshore applications N2 - Offshore wind turbines continuously increase in size and weight and demand adequate offshore foundations concepts like monopiles, tripods, or jackets. These components are typically constructed using submerged arc welding (SAW) with high-strength thick steel plates like the S420ML. During welding, the occurrence of delayed hydrogen-assisted cracking (HAC) must be anticipated. HAC is a critical combination of the local hydrogen concentration within a susceptible microstructure under certain mechanical load, i.e., the occurring (welding) residual stresses. The welding sequence of the thick-walled plates complicates the residual stress distribution due to the necessary repeated thermal cycling, i.e., welding seam/layer deposition to fill the joint. For that purpose, SAW with two-wire-technique was used to weld a specially designed and prototype-like mock-up of a real component with a thickness of 50 mm, filled with over 20 passes and a seam length of 1000 mm. Additional welded stiffeners simulated the effect of a high restraint, to achieve critical HAC conditions. The necessity of a minimum waiting time (MWT) before the NDT can be conducted (to exclude HAC) was critically verified by the application of ultrasonic testing of the welded joint at different time-steps of the NDT of up to 48 h after the completion welding. The residual stresses were determined by a robot XRD goniometer. Tensile residual stresses up to the yield limit are found both in the weld metal and in the heat-affected zone. Numerical modeling allowed the qualitative estimation of the hydrogen diffusion in the weld. No noticeable HAC occurrence was identified and confirms the high cracking resistance of the investigated material. Finally, the applicability of the MWT concept should be critically discussed. KW - Hydrogen KW - Cold cracking KW - Minimum Waiting Time KW - Offshore steel grade KW - Component test PY - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-591981 SP - 1 EP - 15 PB - Springer Science and Business Media LLC AN - OPUS4-59198 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rhode, Michael A1 - Kromm, Arne A1 - Mente, Tobias A1 - Czeskleba, Denis A1 - Brackrock, Daniel A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Bauteilversuch zur Bewertung der wasserstoffunterstützten Rissanfälligkeit geschweißter, dickwandiger Offshore-Gründungsstrukturen N2 - Offshore-Windenergieanlagen erfordern Gründungskonzepte aus unterpulver-(UP-)geschweißten Dickblechen (bspw. der Güte S420ML). Während der Schweißfertigung kann eine zeitverzögerte wasserstoffunterstützte Kaltrissbildung auftreten, deren Bewertung aufgrund der Bauteilgröße von Offshore-Strukturen sehr komplex ist. Deswegen wurde eine bauteilähnliche Geometrie (Mock-Up) entwickelt, um reale Steifigkeitsverhältnisse auf den Labormaßstab zu übertragen. Zusätzliche Versteifungen simulieren die Wirkung einer Einspannung bzw. Schrumpfbehinderung der Schweißnaht. Über die Verwendung von Schweißpulvern mit definierter Feuchte wurden zudem ein Extremszenario der Wasserstoffaufnahme simuliert. Entsprechend der vorgegebenen Mindestwartezeit für die ZfP von bis zu 48 h wurde die Schweißnaht zerstörungsfrei mit Phased-Array-Ultraschall-Prüfung (PAUT) geprüft und die Eigenspannungen über Röntgendiffraktometrie (XRD) bestimmt. Zusätzlich wurde die Wasserstoffverteilung in der Schweißverbindung numerisch simuliert. Außer zulässigen Defekten (wie Poren), wurde keine verzögerte Kaltrissbildung in den Mock-Ups festgestellt, was auf hohe Rissbeständigkeit hindeutet. T2 - Tagung Werkstoffprüfung 2023 CY - Berlin, Germany DA - 23.11.2023 KW - Kaltrissbildung KW - Wasserstoff KW - Offshore KW - Schweißen KW - Bauteiltest PY - 2023 U6 - https://doi.org/10.48447/WP-2023-219 SP - 316 EP - 321 CY - Berlin AN - OPUS4-58908 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Witte, Julien A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Börner, Andreas A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Michels, H. A1 - Hamm, C. A1 - Appelt, M. A1 - Hamacher, M. T1 - Ultraschallunterstütztes Fräsen zur Reduzierung der Belastung auf Werkzeug und Bauteiloberfläche von Eisenaluminid-Bauteilen N2 - Intermetallische Werkstoffe werden für Hochtemperaturanwendungen immer wichtiger. Insbesondere Aluminide mit hohen spezifischen Festigkeiten haben ein großes Potenzial für Leichtbauanwendungen, z. B. werden Titanaluminide bereits in Flugzeugturbinen eingesetzt. Ökonomische und ökologische Aspekte sind die treibende Kraft zur Substitution konventioneller Legierungen, z. B. Nickelbasislegierungen, die eine wesentlich höhere Kostenintensität und ein höheres Gewichts-Festigkeits-Verhältnis aufweisen. Insbesondere Eisenaluminide (FeAl) sind aufgrund guter mechanischer Eigenschaften und der guten Verfügbarkeit der wichtigsten Hauptlegierungselemente attraktiv. Speziell entwickelte FeAl-Legierungskonzepte ermöglichen eine wirtschaftliche Produktion im Kokillenguss, bei der die Erstarrung der Schmelze spezielle komplexe Gefüge ermöglicht, um die hohen thermischen und mechanischen Eigenschaften durch eine hohe Anzahl von harten Ausscheidungen entlang der Korngrenzen zu erreichen. Zu diesen Eigenschaften gehört aber auch, dass notwendige Bearbeitungsschritte, wie das Schlichtfräsen, zur Erzielung komplexer Endkonturen, zu vorzeitigem Werkzeugverschleiß und geringen Oberflächengüten führen. Für das finale FeAl-Bauteil ist eine hohe Oberflächenintegrität insbesondere in sicherheitsrelevanten Anwendungen in der Luftfahrt oder im Energiebereich erforderlich. Aus diesem Grund konzentriert sich die vorliegende Untersuchung auf die Mechanismen und die Minimierung des Werkzeugverschleißes und die Auswirkungen auf die Oberfläche eines in Kokille vergossenen FeAl-Bauteils. Neben den Optimierungen des Fräsprozesses und der Werkzeugparameter (Geometrie, Material) wird ein modernes hybrides Bearbeitungsverfahren, das ultra-schallunterstützte Fräsen (USAM), eingesetzt, bei dem eine Überlagerung mit einer hochfrequenten Schwingung des rotierenden Werkzeugs erzeugt wird. Analysen der Kräfte und Temperaturen im Fräsprozess, der Verschleißerscheinungen am Werkzeug und der Oberflächenintegrität zeigen positive Auswirkungen durch USAM. Darüber hinaus wird eine valide Grundlage für die Optimierung des Werkzeugs und des Fräsprozesses geschaffen, um eine hohe Oberflächenintegrität (z. B. Verringerung von Zugeigenspannungen und Defekten) und eine längere Werkzeuglebensdauer zu gewährleisten, die zukünftig eine wirtschaftliche Herstellung von FeAl-Bauteilen ermöglicht. T2 - 5. Symposium Materialtechnik CY - Clausthal-Zellerfeld, Germany DA - 23.02.2023 KW - Eisenaluminid KW - Ultraschallunterstütztes Fräsen KW - Werkzeugverschleiß KW - Oberflächenintegrität PY - 2023 VL - 12 SP - 738 EP - 748 PB - Shaker Verlag CY - Düren AN - OPUS4-59219 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Giese, Marcel A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Gräbner, Maraike A1 - Treutler, Kai A1 - Wesling, Volker T1 - Legierungsmodifikation und Einsatz hybrider Fräsprozesse zur Optimierung der Zerspanungssituation Ni-basierter Verschleißschutzauftragschweißungen mit definierten Oberflächen N2 - Die Verringerung der CO2-Emissionen ist eng mit der Entwicklung hocheffizienter und wirtschaftlicher Komponenten aus Stahl in der Anlagen- und Verfahrenstechnik verknüpft. Um den hohen kombinier-ten korrosiven, tribologischen, thermischen und mechanischen Beanspruchungen stand zu halten, werden auf Anwendungsfall und Stahlwerkstoff abgestimmte Verschleißschutzschichten eingesetzt. Neben der zunehmenden Forderung konventionelle Kobalt- durch Nickellegierungen zu ersetzen, wächst auch der Bedarf nach definierten Ober- bzw. Funktionsflächen hoher Güte. Aufgrund hohen Werkzeugverschleißes ist die erforderliche Fräsbearbeitung zu Herstellung der komplexen Geomet-rien der Bauteile für KMU oftmals wirtschaftlich nicht möglich. Mittels Legierungsmodifikation der Schweißzusätze für nickelbasierte plasmaauftraggeschweißte Verschleißschutzschichten und durch den Einsatz innovativer ultraschallunterstützter Fräsprozesse soll eine günstigere Zerspanbarkeit er-reicht werden, ohne das Verschleißschutzpotential zu mindern. Im vorliegenden Beitrag wird der Ein-fluss der mittels Legierungsmodifikation eingestellten Gefüge- und Ausscheidungsmorphologie auf die Zerspanbarkeit untersucht. Dies erfolgt anhand einer typischerweise für Schneckenmaschinen einge-setzten Verschleißschutzlegierung NiCrMoSiFeB-Legierung („Colmonoy 56 PTA“), die konventionelle CoCr-Legierungen (Stellite) substituiert. Metallurgische Untersuchungen und In-situ-Messungen auf-tretender Prozesskräfte an der Werkzeugschneide beim Fräsen sowie anschließende Untersuchungen von Werkzeugverschleiß und Oberflächenintegrität ermöglichen eine detaillierte Analyse und Korrela-tion zwischen mikrostrukturellen Eigenschaften und Zerspanbarkeit. T2 - DVS Congress 2023 CY - Essen, Germany DA - 11.09.2023 KW - Werkzeugverschleiß KW - Oberflächenintegrität KW - Ultraschallunterstütztes Fräsen KW - Zerspankräfte PY - 2023 SP - 742 EP - 747 AN - OPUS4-59210 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Scharf-Wildenhain, R. A1 - Hälsig, A. A1 - Hensel, J. A1 - Wandtke, Karsten A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Korrelation von Wärmeführung, Nahtgeometrie, Bauteildesign und Eigenspannungen bei DED-Arc mit hochfesten Zusatzwerkstoffen N2 - Hochfeste Feinkornbaustähle verfügen über großes Potenzial für gewichtsoptimierte, effiziente Strukturen in vielen modernen Stahlkonstruktion. Weitere Effizienzsteigerungen können durch additives Fertigen sowie bionische Bauweisen erreicht werden. Hochfeste Zusatzwerkstoffe für formgebendes MSG-Schweißen (engl.: Wire Arc Additive Manufacturing, WAAM) sind bereits von den Schweißzusatzherstellern lieferbar. Eine breite industrielle Anwendung insbesondere für KMU ist aufgrund fehlender quantitativer Erkenntnisse und Richtlinien bezüglich schweißbedingter Beanspruchungen und Bauteilsicherheit während der Herstellung und des Betriebs derzeit stark limitiert. In einem gemeinsamen Forschungsprojekt (FOSTA-P1380/IGF21162BG) der BAM und der TU Chemnitz werden daher die mit Eigenspannungsausbildung und der Gefahr einer Kaltrissbildung verbundenen prozess- und werkstoffbedingten sowie konstruktiven Einflüsse beim WAAM hochfester Stähle untersucht. Der vorliegende Beitrag fokussiert die Analyse der Auswirkungen von Schweißwärmeführung und Design der WAAM-Bauteile auf Nahtgeometrie, Materialausnutzung und Eigenspannungen. Hierfür werden geometrisch definierte Probenkörper (Hohlquader) vollautomatisiert mit einem speziellen, hochfesten WAAM-Massivdraht (Streckgrenze >790 MPa) geschweißt. Die Wärmeführung wird innerhalb eines statistischen Versuchsplans so variiert, dass die Dt8/5-Abkühlzeiten im empfohlenen Verarbeitungsbereich (ca. 5 s bis 20 s) liegen. Das WAAM-Schweißen komplexer Geometrien mit variierenden Schweißwärmeführungen und geometrischen Verhältnissen bzw. Wanddicken bedingt neben den Auswirkungen auf die Abkühlbedingungen, Abkühlzeiten und Gefüge deutliche Einflüsse auf die konstruktiven Steifigkeitsverhältnisse beim Schweißen. Es zeigen sich anhand der Schweißexperimente signifikante Auswirkungen durch Probenskalierung und Wärmeeinbringung auf die resultierenden lokalen Eigenspannungen. Die Folge können ungünstige Bauteileigenschaften und risskritische Zugeigenspannungen sein. T2 - 43. Assistentenseminar Füge- und Schweißtechnik 2022 CY - Chemnitz, Germany DA - 27.09.2022 KW - Additive Fertigung KW - Hochfester Stahl KW - Eigenspannungen PY - 2023 VL - 386 SP - 1 EP - 7 PB - DVS Media CY - Düsseldorf AN - OPUS4-59232 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Wandtke, Karsten A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Scharf-Wildenhain, R. A1 - Hälsig, A. A1 - Kromm, Arne A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Hensel, J. T1 - Fertigungsbedingte Beanspruchungen und Kaltrisssicherheit in generativ gefertigten Bauteilen aus hochfesten Feinkornbaustählen - Kurzdarstellung der Projektergebnisse, FOSTA P1380 N2 - Die Verwendung hochfester Feinkornbaustähle hat für viele Anwendungen des Stahlbaus ein großes Potenzial für gewichtsoptimierte, effiziente Strukturen mit ho-her mechanischer Beanspruchbarkeit. Weitere Zugewinne an Effizienz sind durch generative Fertigungsschritte sowie bionische Bauweisen erzielbar. Hierzu stehen bereits kommerzielle hochfeste drahtförmige Zusatzwerkstoffe für formgebendes MSG-Schweißen zur Verfügung. Dem Einsatz stehen noch fehlende quantitative Aussagen zu den fertigungsbedingten Beanspruchungen und der Bauteilsicherheit während Herstellung und Betrieb im Wege. Dies betrifft insbesondere prozess- sowie materialbedingte Einflüsse und die konstruktive Schrumpfbehinderung verbunden mit der Ausbildung hoher Zugeigenspannungen und damit zusammenhängenden Kaltrissbildung. Hierfür wurden im Projekt detaillierte und anwenderbezogene Kenntnisse zu den komplexen Wechselwirkungen zwischen Schweißprozess und Wärmeführung während der Fertigung, der metallurgischen Vorgänge und insbesondere der vorliegenden konstruktiven Einflüsse auf die entstehenden Eigenspannungen erarbeitet, um ein frühzeitiges Bauteilversagen aufgrund eines hohen fertigungsbedingten Beanspruchungsniveaus bis hin zu einer Rissbildung während der Fertigung sicher zu vermeiden. Gleichzeitig wurden die Einflüsse auf die mechanisch-technologischen Gütewerte systematisch analysiert. Zudem wurden die Auswirkungen trennender Verfahren durch Entfernen der Substratplatte sowie durch die spanende Bearbeitung der Vorformlinge zu Endbauteilgeometrien geklärt, da diese unmittelbar den Eigenspannungszustand beeinflussen und deutlichen Verzug der Bauteile auslösen. Für das generative Schweißen konnten Verarbeitungsempfehlungen sowie Normenvorgaben erarbeitet werden. Dies hilft insbesondere KMU eine wirtschaftliche, beanspruchungsgerechte und risssichere generative Fertigung von Bauteilen aus hochfesten Feinkornbaustählen zu ermöglichen. KW - MAG-Schweißen KW - Additive Fertigung KW - Eigenspannungen KW - Kaltrisssicherheit KW - Hochfester Stahl PY - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-582198 N1 - Das IGF-Vorhaben IGF-Nr. 21162 BG (P 1380) "Fertigungsbedingte Beanspruchungen und Kaltrisssicherheit in generativ gefertigten Bauteilen aus hochfesten Feinkornbaustählen" der Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V. wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. SP - 1 EP - 2 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-58219 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Quackatz, Lukas A1 - Gornushkin, Igor A1 - Griesche, Axel A1 - Kannengiesser, Thomas A1 - Treutler, Kai A1 - Wesling, Volker T1 - In situ chemical analysis of duplex stainless steel weld by laser induced breakdown spectroscopy N2 - The high corrosion resistance and good mechanical properties of duplex stainless steel (DSS) are due to its special chemical composition, which is a balanced phase ratio of ferrite (α) and austenite (γ). Many industrial applications require the integration of DSS components. For this, Gas tungsten arc welding (GTAW) is an excellent choice, as it allows an automated operation with high reproducibility. However, when the weld pool solidifies, critical ratios of α- and γ- phases can occur, which lead to solidification cracking, increased susceptibility to corrosion, and a decrease in ductility and critical strength. Previous studies have shown that these defects can be caused by the accumulation of manganese and chromium in the heat affected zone (HAZ), requiring ongoing monitoring of this accumulation. A suitable method for such monitoring is laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS), which can be used in two operating modes: calibration using standard reference samples and calibration-free. Unlike conventional quantitative LIBS measurements, which require reference samples to generate a calibration curve, calibration-free LIBS (CF-LIBS) allows chemical compositions to be determined solely from the emission spectrum of the plasma. Numerous publications show that CF-LIBS is a fast and efficient analytical method for the quantitative analysis of metal samples. In this work, CF-LIBS is applied to spectra obtained during GTAW DSS welding and the result is compared with those obtained by PLS analysis. A good correlation was found between both types of analysis, demonstrating the suitability of the CF-LIBS method for this application. The CF-LIBS method has a significant advantage over conventional LIBS due to the rapid in situ measurement of concentrations of major alloying elements without calibration procedure. This, combined with fast feedback and appropriate adjustment of welding parameters, helps prevent welding defects. KW - Duplex stainless steels KW - In situ measurement KW - LIBS KW - GMAW PY - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-597940 SN - 0584-8547 VL - 214 SP - 1 EP - 7 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-59794 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -