Draht für Edelstahl: 308LSi, 316LSi oder 309L, wann welcher

Drei Legierungen, drei verschiedene Aufgaben

In einer Werkstatt, die Edelstahl schneidet und schweißt, reichen meist drei Positionen im Lager. 308L für Chrom-Nickel-Stähle vom Typ 18/8, 316L für Stähle mit Molybdän und 309L für typische Verbindungen von Edelstahl mit unlegiertem Stahl. Mischverbindungen außerhalb dieses Schemas, zum Beispiel mit hochfesten Stählen oder mit Einsatz bei hoher Temperatur, verlangen eine eigene Auswahl. Der Rest des Katalogs sind Sonderfälle.

Die Regel der Auswahl ist einfach: Das Schweißgut soll eine Zusammensetzung nahe am Grundwerkstoff oder reicher haben, nie ärmer. Eine Verarmung an Chrom und Nickel in der Naht bedeutet, dass die Verbindung zuerst korrodiert, auch wenn der Rest der Konstruktion zwanzig Jahre hält.

Auswahl nach Stahlsorte

1.4301 und 1.4307, das klassische 18/8

Für 1.4301 (X5CrNi18-10, Gegenstück zu AISI 304) und 1.4307 (X2CrNi18-9, also 304L) verwenden Sie Schweißgut vom Typ 308L. Das ist der häufigste Fall in der Blechverarbeitung, bei Geländern, Wasserbehältern und Konstruktionen für Küchen.

Die Form erkennen Sie am Buchstaben der Klassifizierung und nicht am Handelsnamen: G ist ein Massivdraht für MIG/MAG, W ist ein Stab für WIG. Dieselbe Legierung 308L gibt es in beiden Formen, und jede davon hat auch eine Ausführung mit erhöhtem Silizium. Im Katalog von voestalpine Böhler Welding steht Thermanit JE-308L Si sowohl als Massivdraht G 19 9 L Si als auch als WIG-Stab W 19 9 L Si; beide tragen die AWS-Nummer ER308LSi.

1.4401 und 1.4404, die Stähle mit Molybdän

Für 1.4401 (X5CrNiMo17-12-2, AISI 316) und 1.4404 (X2CrNiMo17-12-2, also 316L) brauchen Sie Schweißgut 316L. Molybdän in der Zusammensetzung hebt die Beständigkeit gegen Lochkorrosion, also ist das der Werkstoff für Anlagen mit Chloriden, für die Lebensmittelindustrie mit chemischer Reinigung und für Konstruktionen an der Küste.

Ersetzen Sie 316L nicht durch den Draht 308L, denn Sie verlieren das Molybdän in der Naht und verlegen den Punkt der Korrosion genau in die Verbindung. Der umgekehrte Ersatz, also 316L für 1.4301, ist technisch zulässig, aber ohne Grund teurer.

Mischverbindungen und Schwarzstahl

309L ist eine Übergangslegierung. Sie hat etwa 23 Prozent Chrom und 12 Prozent Nickel, also eine Reserve an ferritbildenden und austenitbildenden Elementen gegenüber 308L. Dadurch liegt die Naht nach der Aufmischung mit dem Grundwerkstoff häufiger im austenitisch-ferritischen Bereich, wo einige Prozent Deltaferrit das Risiko von Heißrissen senken. Sie verwenden ihn dort, wo Edelstahl auf unlegierten Stahl trifft.

Typische Anwendungen: Anschweißen eines Flansches aus Edelstahl an ein Rohr aus Schwarzstahl, Reparatur von Auskleidungen, Pufferlage vor dem Auftragschweißen mit Austenit, Verbinden von 1.4301 mit Stahl S235.

Was bei 308L an einer solchen Verbindung passiert: Die mit Eisen aus dem Schwarzstahl aufgemischte Naht verarmt an Chrom und Nickel und verschiebt sich in Richtung des Bereichs, in dem Martensit auftreten kann. Wie weit sie sich verschiebt, hängt vom Anteil des Grundwerkstoffs in der Naht, von der Zusammensetzung beider Werkstoffe und von den Schweißparametern ab. Das ist ein Risiko zum Rechnen und keine Gewissheit: Die Richtung zeigen die Diagramme von Schaeffler und WRC-1992, das Ergebnis entscheidet aber die tatsächliche Aufmischung in Ihrer Verbindung. Deshalb nimmt man bei Mischverbindungen 309L mit Reserve, statt darauf zu setzen, dass 308L schon hält.

Tabelle der Zuordnung

Grundwerkstoff	Typ des Schweißguts	EN ISO	AWS	Erzeugnis von Böhler
1.4301, 1.4307 (304, 304L)	308L	G 19 9 L Si, WIG-Stab W 19 9 L Si	ER308LSi	BÖHLER EAS 2-IG (Si), Thermanit JE-308L Si
1.4401, 1.4404 (316, 316L)	316L	G 19 12 3 L Si, WIG-Stab W 19 12 3 L Si	ER316LSi	BÖHLER EAS 4 M-IG (Si), Thermanit GE-316L Si
Edelstahl mit unlegiertem Stahl	309L	G 23 12 L	ER309L	BÖHLER CN 23/12-IG
1.4301 mit 1.4404	316L	G 19 12 3 L Si	ER316LSi	BÖHLER EAS 4 M-IG (Si)
Reparaturen, Mischverbindungen, Pufferlagen	307	G 18 8 Mn, WIG-Stab W 18 8 Mn	ER307 (mod.)	BÖHLER A 7 CN-IG

Was 307 wirklich kann

Die letzte Zeile ist die Position, nach der Reparaturwerkstätten greifen, aber es ist kein Draht, der jeden unbekannten Werkstoff erledigt. Das Datenblatt von BÖHLER A 7 CN-IG (Ausgabe 08/2024) nennt einen konkreten Bereich: Reparatur und Instandhaltung, Mischverbindungen, Pufferlagen vor dem Auftragschweißen, Manganstähle, Chromstähle von 13 bis 17 Prozent und hitzebeständige Stähle bis 850 Grad, hochkohlenstoffhaltige sowie vergütete Stähle. Für austenitisch-ferritische Verbindungen nennt der Hersteller eine maximale Einsatztemperatur von 300 Grad und verlangt, Vorwärmung und Zwischenlagentemperatur auf den Grundwerkstoff abzustimmen. Gas: Argon mit einem Zusatz von CO2 bis 2,5 Prozent.

Der hohe Mangangehalt, typisch 7 Prozent, senkt die Rissneigung des Schweißguts und erlaubt eine größere Aufmischung als 308L, doch bleibt das ein Risiko, das davon abhängt, was der Grundwerkstoff wirklich ist. Bei der Reparatur eines sicherheitsrelevanten oder unter Druck stehenden Teils stellen Sie die Sorte vor dem Schweißen fest: aus der Dokumentation, aus der Kennzeichnung des Erzeugnisses, aus dem Zeugnis oder aus einer Prüfung der Zusammensetzung mit dem Spektrometer. Ohne Identifizierung des Werkstoffs gibt es weder WPS noch eine Grundlage für die Abnahme.

Stabilisierte Sorten

1.4541 (X6CrNiTi18-10, also 321) und 1.4571 (X6CrNiMoTi17-12-2, also 316Ti) haben einen Zusatz von Titan, der Kohlenstoff statt Chrom bindet. Für sie verwendet man mit Niob stabilisiertes Schweißgut, Typ 347 für 1.4541 und Typ 318 für 1.4571, in der Linie von Böhler entsprechend SAS 2-IG und SAS 4-IG.

Das Datenblatt von Thermanit GE-316L Si nennt diese Legierung auch für mit Titan stabilisierte Stähle wie 1.4571, bei einer Einsatztemperatur bis 400 Grad; darüber verlangt der Hersteller mit Niob stabilisiertes Schweißgut, zum Beispiel BÖHLER SAS 4-IG (Si). Diese Grenze überspringen Sie nicht mit einer Abkürzung aus der Werkstatt.

Ferrit im Schweißgut und das Risiko von Heißrissen

Schweißgut, das vollständig als Austenit erstarrt, neigt stärker zu Heißrissen. Beim Erstarren sammeln sich Schwefel und Phosphor an den Korngrenzen, und beim Schrumpfen kann die Naht entlang der Achse der Raupe aufreißen. Einige Prozent Deltaferrit im Gefüge senken dieses Risiko, denn Ferrit löst Schwefel und Phosphor und unterbricht die durchgehenden Korngrenzen.

Das Risiko ist nicht konstant. Es steigt mit dem Gehalt an Schwefel und Phosphor im Grundwerkstoff und im Schweißgut, mit der Aufmischung, mit hoher Streckenenergie, mit hoher Zwischenlagentemperatur und mit einer ungünstigen Form der Raupe, also schmal und tief. Es sinkt, wenn Sie die Streckenenergie niedrig halten, Endkrater füllen und den Ferritanteil halten.

Deshalb sind die Schweißgüter 308L und 316L so eingestellt, dass sie einige Prozent Ferrit ergeben, und 309L mehr. Das Datenblatt von Thermanit GE-316L Si nennt ein austenitisches Gefüge mit 5 bis 10 Prozent Ferrit, einen typischen Wert von 7 FN nach WRC-92, eine Streckenenergie bis 2,0 kJ/mm und eine Zwischenlagentemperatur bis 150 Grad. Das sind Zahlen des Herstellers für ein konkretes Erzeugnis und keine Regel für den ganzen Edelstahl: Prüfen Sie das Datenblatt Ihres Zusatzwerkstoffs.

Das praktische Anzeichen für fehlenden Ferrit ist ein Längsriss in der Mitte der Nahtoberfläche, meist im Endkrater der Raupe. Sehen Sie ihn bei richtigem Zusatzwerkstoff, prüfen Sie zuerst die Aufmischung mit dem Grundwerkstoff, die Streckenenergie, die Zwischenlagentemperatur und das Füllen der Endkrater.

Was L bedeutet und was Si bedeutet

L, also gesenkter Kohlenstoff

Der Buchstabe L bedeutet höchstens 0,03 Prozent Kohlenstoff im Schweißgut. Der Grund ist einer: Beim Abkühlen durch den Bereich von etwa 450 bis 850 Grad bindet Kohlenstoff das Chrom in Karbiden an den Korngrenzen. Chrom schützt den Stahl dann nicht mehr, und die Verbindung korrodiert interkristallin, meist entlang der Schmelzlinie.

Bei dünnen Blechen und einer Lage ist das Problem klein. Bei mehrlagigen Nähten auf dickem Werkstoff, wo jede weitere Lage die vorige aufwärmt, ist die Ausführung ohne L mitunter ein Fehler, den man in den ersten zwei Jahren des Betriebs der Anlage nicht sieht.

Si, also erhöhtes Silizium

Si im Namen und im Code bedeutet eines: einen erhöhten Gehalt an Silizium im Zusatzwerkstoff. Silizium senkt die Oberflächenspannung des Schmelzbads, das Schweißgut ist also dünnflüssiger, benetzt die Kanten besser, gibt eine flache Oberfläche und weniger Einbrandkerben. Der Preis sind mehr Silikate auf der Oberfläche, die vor dem Beizen oder Lackieren entfernt werden müssen.

Si sagt nichts über das Verfahren. Ausführungen mit erhöhtem Silizium gibt es sowohl bei Drähten für MIG/MAG als auch bei Stäben für WIG. Im Katalog von voestalpine Böhler Welding ist dasselbe Erzeugnis mitunter direkt in beiden Formen gelistet: Thermanit GE-316L Si steht als Massivdraht G 19 12 3 L Si und als WIG-Stab W 19 12 3 L Si, in beiden Fällen mit der AWS-Nummer ER316LSi. Ebenso Thermanit JE-308L Si (G und W 19 9 L Si, ER308LSi) sowie Thermanit H-347 Si (G und W 19 9 Nb Si, ER347Si).

Über die Form des Erzeugnisses spricht also der Buchstabe am Anfang des Codes: G ist ein Massivdraht für MIG/MAG, W ist ein Stab für WIG. Der Handelsname und der Zusatz Si entscheiden das nicht. Beim WIG-Schweißen hat erhöhtes Silizium ebenfalls Sinn, denn ein dünnflüssigeres Schmelzbad lässt sich leichter verteilen, nur ist der Gewinn kleiner als bei MIG/MAG, wo die Benetzung der Kanten sich aus den Parametern des Lichtbogens von selbst ergibt.

Achten Sie auf eine Einzelheit: BÖHLER CN 23/12-IG ist als G 23 12 L und ER309L klassifiziert, ohne Symbol Si. Ausführungen 309LSi gibt es in anderen Linien, wenn also in Ihrer WPS ER309LSi steht, prüfen Sie den Code auf dem Etikett und nicht den Handelsnamen allein.

Das Schutzgas, ohne das der Rest keine Bedeutung hat

Verfahren	Gas	Hinweise
MIG/MAG, Sprüh- und Impulslichtbogen	Argon mit kleinem Zusatz von CO2, etwa 2 Prozent (Gruppe M12)	stabiler Lichtbogen, minimale Aufkohlung der Naht
MIG/MAG, Alternative	Argon mit Zusatz von Sauerstoff, etwa 2 Prozent (Gruppe M13)	glattere Oberfläche, dunklere Anlauffarben zum Beizen
WIG	Argon (I1)	Reinheit mindestens 99,99 Prozent
Wurzelschutz	Argon oder ein Gemisch mit Stickstoff	ohne ihn oxidiert die Wurzel und verliert die Korrosionsbeständigkeit
Was nicht zu verwenden ist	reines CO2 (C1)	kohlt das Schweißgut auf und zerstört die Wirkung des gesenkten Kohlenstoffs

Edelstahl in reinem CO2 zu schweißen ist der häufigste Fehler in Werkstätten, die vom Schwarzstahl umsteigen. Der Zusatzwerkstoff kann richtig sein, der Code auf dem Etikett mit der Dokumentation übereinstimmen, und die Verbindung verliert trotzdem ihre Beständigkeit. Stellen Sie sich eine eigene Flasche und einen eigenen Druckminderer hin, damit das beim Wechsel niemand verwechselt. Das Datenblatt des Zusatzwerkstoffs nennt das zugelassene Gas direkt: Für den Stab Thermanit GE-316L Si nennt der Hersteller Argon, Argon mit 20 bis 30 Prozent Helium oder Argon mit 1 bis 5 Prozent Wasserstoff.

Die Wahl des Drahtes allein reicht nicht, wenn die Nahtoberfläche blank bleiben soll. Lesen Sie deshalb auch, wie Sie beim Formieren der Wurzel Edelstahl ohne Anlauffarben schweißen (Ratgeber auf Polnisch).

Durchmesser und Ströme

Drähte für MIG/MAG für Edelstahl kommen vor allem in 0,8, 1,0 und 1,2 mm, in dickeren Ausführungen auch in 1,6 mm für mechanisiertes Schweißen. Den WIG-Stab Thermanit GE-316L Si nennt der Hersteller in 1,0, 1,2, 1,6, 2,0, 2,4 und 3,2 mm. Stäbe BÖHLER CN 23/12-IG bekommen Sie in 1,6, 2,0, 2,4 und 3,2 mm.

Für Blech von 1,5 bis 3 mm nehmen Sie 0,8 mm und einen Strom von etwa 60 bis 130 A. Für 4 bis 8 mm nehmen Sie 1,0 mm und 120 bis 220 A. Über 8 mm und bei mehrlagigen Nähten 1,2 mm und 180 bis 300 A. Edelstahl leitet die Wärme schlechter ab als Schwarzstahl, halten Sie sich also an niedrigere Werte als bei derselben Dicke unlegierten Stahls.

Die Drahtführungsseele wählen Sie nach der Anleitung Ihres Brenners: Der Hersteller nennt, welche Seele zu welchem Draht und zu welchem Durchmesser gehört. Für Edelstahl sind das meist Seelen aus Kunststoff (PTFE, Polyamid) oder Seelen aus Stahl in einer Ausführung für Drähte aus Edelstahl. Das Problem liegt nicht darin, dass die Spirale aus Stahl ist, sondern darin, dass eine Seele mit Resten vom Draht für Schwarzstahl Eisenpartikel auf die Nahtoberfläche trägt, wo sie als Punkte rosten. Wenn Sie an einem Arbeitsplatz beide Werkstoffe schweißen, halten Sie einen eigenen Satz Verschleißteile für Edelstahl bereit. Dasselbe gilt für die Bürste: für Edelstahl nur Draht aus Edelstahl.

Drei Fehler, die am meisten kosten

• Dasselbe Gas wie für Schwarzstahl: Eine aufgekohlte Naht korrodiert trotz richtigem Zusatzwerkstoff.
• Kein Wurzelschutz bei Rohren und Behältern: Eine oxidierte Wurzel ist ein fertiger Herd für Lochkorrosion.
• Schweißen eines Werkstoffs, dessen Sorte niemand festgestellt hat: Ohne das ist die Wahl des Zusatzwerkstoffs geraten, und bei der Reparatur eines verantwortlichen Teils kostet dieses Raten am meisten.

Alle drei kommen nach Monaten heraus, nicht gleich nach dem Schweißen. Deshalb zählt bei der Abnahme von Aufträgen aus Edelstahl das Verfahren und nicht die Nahtoberfläche allein.

Wir stimmen den Zusatzwerkstoff auf Ihre Sorte ab

Schreiben Sie uns, welchen Werkstoff, welche Dicke, welches Verfahren und welches Gas Sie haben, und wir nennen Ihnen eine konkrete Position aus der Linie Böhler Welding, für die wir autorisierter Distributor sind. Drähte für MIG/MAG finden Sie in der Kategorie Massivdrähte MIG/MAG, die Stäbe in der Kategorie WIG-Stäbe. Suchen Sie bei der Gelegenheit ein Gerät für dünnen Edelstahl, schauen Sie in die Kategorie gebrauchte WIG, wo jedes Gerät in unserer Servicewerkstatt geprüft ist.