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Formiergas berechnen: Spülmenge und Spülzeit für Rohre

Wie lange muss ein Rohr vorgespült werden, bevor die Wurzel geschweißt wird? Der Rechner bestimmt aus Innendurchmesser, Spülstrecke und Volumenstrom das Rohrvolumen, die Formiergasmenge und die Vorspülzeit — als Spanne nach den veröffentlichten Spülfaktoren von Messer, basi und Linde. Dazu gibt es den Formieren-Spickzettel als PDF mit Gasgruppen, Ablauf und Rechenregel.
Vorschau: Formieren-Spickzettel (PDF, 2 Seiten)

Formieren-Spickzettel (PDF, 2 Seiten)

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  • 4 Formiergase mit Gruppe nach ISO 14175, wie basi und Messer sie angeben
  • Spülfaktoren der Hersteller nebeneinander, mit Rechenbeispiel
  • Vorspülzeit je Meter für gängige Durchmesser und Volumenströme
  • Ablauf in 7 Schritten, Restsauerstoff-Richtwerte und Sicherheit

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Spülmenge und Spülzeit berechnen

10 bis 1000 mm

Länge zwischen den Abschottungen

5 bis 25 l/min

Vielfaches des Rohrvolumens

Rohrvolumen
7,9 l
Spülvolumen (2 bis 6-fach)
16 bis 47 l
Vorspülzeit
2 bis 5,9 min

Restsauerstoff messen. Die Rechnung ersetzt die Messung nicht.

Je Hersteller (kein Mittelwert, die Angaben widersprechen sich):

Messer (2- bis 3-fach, Anhaltswert für Behälter und Rohre)16 bis 24 l · 2 bis 2,9 min
basi (2,5- bis 3-fach, Richtwert, z. B. bei Rohrleitungen)20 bis 24 l · 2,5 bis 2,9 min
Linde (5- bis 6-fach, nichtrostende Stähle (genügende Verdünnung))39 bis 47 l · 4,9 bis 5,9 min
  • Messer nennt den Wert ausdrücklich als ungenau und nur bei sorgfältiger, routinierter Arbeitsweise brauchbar. (Messer Schweiz AG)
  • Die Anhaltswerte-Tabelle im selben Prospekt rechnet mit rund dem 2- bis 2,3-fachen Rohrvolumen, also weniger als der Richtwert im Text. (eigene Auswertung)
  • Linde nennt den Wert „in der Regel“; sein Rechenbeispiel gilt nur, wenn das Gas die Luft langsam, gleichmäßig und ohne Verwirbelung verdrängt. (Linde Gas Schweiz AG (PanGas))

Orientierung nach den veröffentlichten Herstellerangaben. Spülzeit und Restsauerstoff legt die verantwortliche Schweißaufsicht fest.

So rechnet der Rechner

Das Rohrvolumen ergibt sich aus dem Innendurchmesser und der Spülstrecke zwischen den Abschottungen: V = π/4 · d² · L. Mit d in Dezimetern und L in Dezimetern kommt das Volumen direkt in Litern heraus. Die Formiergasmenge ist ein Vielfaches dieses Volumens, die Vorspülzeit ist die Formiergasmenge geteilt durch den Volumenstrom.

Linde rechnet das in seinen Tipps für Praktiker vor: Ein Rohr mit 132 mm Innendurchmesser und 1 m Spülstrecke fasst 14 l; mit dem 6-Fachen sind das 84 l Formiergas, bei 12 l/min also 7 Minuten Vorspülzeit. Linde rundet das Rohrvolumen auf ganze Liter. Der Rechner rechnet ungerundet mit 13,7 l und kommt auf 82 l und 6,8 Minuten. Er ist gegen dieses Beispiel und gegen die Anhaltswerte-Tabelle von basi geprüft.

Drei Hersteller, drei Spülfaktoren

  • Messer Schweiz AG: 2- bis 3-fach — Anhaltswert für Behälter und Rohre. Messer nennt den Wert ausdrücklich als ungenau und nur bei sorgfältiger, routinierter Arbeitsweise brauchbar.
  • Basi Schöberl GmbH & Co. KG: 2,5- bis 3-fach — Richtwert, z. B. bei Rohrleitungen. Die Anhaltswerte-Tabelle im selben Prospekt rechnet mit rund dem 2- bis 2,3-fachen Rohrvolumen, also weniger als der Richtwert im Text.
  • Linde Gas Schweiz AG (PanGas): 5- bis 6-fach — nichtrostende Stähle (genügende Verdünnung). Linde nennt den Wert „in der Regel“; sein Rechenbeispiel gilt nur, wenn das Gas die Luft langsam, gleichmäßig und ohne Verwirbelung verdrängt.

Die Werte widersprechen sich, und keiner davon stammt aus einer Norm. Messer zeigt eine grafische Darstellung der Vorspülzeit mit Bezug auf das DVS-Merkblatt 0937; das Merkblatt selbst lag für diese Seite nicht vor und wird nur als Bezug genannt. Die Spanne „alle“ im Rechner reicht deshalb vom 2- bis zum 6-Fachen.

Die Rechnung ersetzt die Messung nicht

Wie gut die Luft verdrängt ist, hängt davon ab, wie dicht der Stoß ist, wie das Gas einströmt und ob es verwirbelt. PanGas schreibt, dass eine belastbare Aussage über den Restsauerstoff an der Wurzel nur ein Sauerstoffmessgerät liefert. Die berechnete Zeit ist ein Startwert für die Vorspülung. Geschweißt wird, wenn die Messung den Wert erreicht, den der Betrieb festgelegt hat. Wo der Wurzelschutz in Schweißanweisung und Verfahrensprüfung erscheint, beschreibt die Seite Formieren von Edelstahl.

Das Ergebnis ist eine Orientierung nach den veröffentlichten Herstellerangaben. Spülzeit, Formiergas und zulässigen Restsauerstoff legt die verantwortliche Schweißaufsicht fest.

Quellen

Häufige Fragen

Wie viel Formiergas brauche ich für ein Rohr?

Die Hersteller rechnen mit einem Vielfachen des Rohrvolumens zwischen den Abschottungen: Messer nennt das 2- bis 3-Fache als ungenauen Anhaltswert, basi das 2,5- bis 3-Fache als Richtwert zum Beispiel bei Rohrleitungen, Linde für nichtrostende Stähle das 5- bis 6-Fache. Die Spülzeit ist dann diese Gasmenge geteilt durch den Volumenstrom. Ob die Wurzel ausreichend geschützt ist, zeigt erst die Messung des Restsauerstoffs.

Warum unterscheiden sich die Spülfaktoren so stark?

Die Angaben gelten für unterschiedliche Fälle und Arbeitsweisen. Linde bezieht das 5- bis 6-Fache auf nichtrostende Stähle, sein Rechenbeispiel gilt nur bei langsamer, verwirbelungsfreier Verdrängung; Messer bezeichnet das 2- bis 3-Fache selbst als ungenau. PanGas schreibt, dass sich der Spülfaktor bei der Verdünnungsspülung nicht exakt vorhersagen lässt. Der Rechner zeigt deshalb die Spanne je Hersteller und bildet keinen Mittelwert.

Spült ein höherer Volumenstrom schneller?

Nicht im selben Verhältnis. basi empfiehlt je nach Rohrdurchmesser 5 bis 12 l/min. Laut PanGas entstehen bei großen Gasmengen Verwirbelungen, das Gas vermischt sich mit der Luft, und die Spülzeit sinkt weniger stark, als der Volumenstrom steigt. Der Rechner weist über 12 l/min darauf hin und rechnet nur zwischen 5 und 25 l/min — dem Bereich, für den die grafische Darstellung der Vorspülzeit in der Messer-Broschüre (Bezug DVS-Merkblatt 0937) Kurven zeigt.

Welcher Restsauerstoff ist zulässig?

Einen allgemeinen Normwert nennen die ausgewerteten Quellen nicht; die Hersteller geben Richtwerte: Linde spricht von Sauerstoffgehalten im Bereich von einigen ppm, basi höchstens 20 ppm, Messer in der Regel ca. 20 bis 50 ppm je nach Werkstoff, PanGas unter ca. 50 ppm nur schwache Anlauffarben und ca. 100 ppm als generelle Grenze bei nichtrostenden Stählen. Was für das Bauteil gilt, legt die Schweißaufsicht fest, etwa in der Schweißanweisung.

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