Hygienisch rein: WIG-Schweißen in der Lebensmittelindustrie

Ob im Brauereiwesen oder in der Milchkäseindustrie – für die Getränke- und Lebensmittelindustrie gelten gesetzlich äußerst strenge Vorgaben. Das hundertprozentige Einhalten der Hygienevorschriften hat daher oberste Priorität. Damit Keime und Bakterien keine Haftungsmöglichkeiten vorfinden, müssen Schweißverbindungen so glatt wie möglich und  dabei vor allem porenfrei sein. Deshalb setzt die Lebensmittelindustrie auf Edelstahl, der sich natürlich durch seine Korrosionsbeständigkeit auszeichnet und darüber hinaus sehr gut schweißen lässt. Hinsichtlich der Hygiene erfüllt er die gesetzlichen Qualitätsvorgaben, welche sich auf Oberflächenstruktur, Härte, Hitzebeständigkeit und Reinigungsfähigkeit des Materials beziehen. Außerdem ist hier das WIG-Schweißen verlangt:

Denn erst in Kombination mit dem WIG-Prozess und seinem äußerst stabilen Lichtbogen sind wirklich porenfreie und blechebene Schweißnähte gewährleistet, welche die Hygieneanforderungen erfüllen. Dabei spielt auch die Tatsache eine Rolle, dass mit WIG gefertigte Nähte kaum anfällig für Risse sind. Allerdings gilt es beim WIG-Schweißen auf Edelstahl in der Lebensmittelindustrie einiges zu beachten: Zum Beispiel sind Anlauffarben unbedingt zu vermeiden.

Wie entstehen Anlauffarben beim WIG-Schweißen?

Rostfreier Stahl bildet eine Oxidschicht, auch Passivschicht genannt. Es handelt sich hierbei um einen Oberflächenschutzfilm, der Korrosion verhindert. Dieser Schutzfilm kann jedoch beim Schweißen ohne Oxidationsschutz (Schutzgas) beschädigt werden. Infolge entstehen verbrannte,  also beschädigte Oxidschichten, die sich in Form von Anlauffarben wiederspiegeln.

In diesem Fall wurde also die empfindliche Passivschicht verletzt, was an den betreffenden Stellen Korrosion zur Folge haben kann. Die Korrosion mit ihrer aufgerauten Oberfläche bietet wiederum Anhaftungsmöglichkeiten für Keime und Bakterien. Um das zu verhindern ist beim WIG-Schweißen auf Edelstahl die Gasmenge sowie die Gasnachströmzeit an der Schweißnahtoberfläche von entscheidender Wichtigkeit.

Bei allen WIG-gefügten Edelstahlblechen gilt es also – besonders in der Lebensmittelindustrie – die empfindliche Oxydschicht zu schützen. Doch gerade bei Wurzelschweißungen, vor allem im Behälter- und Rohrleitungsbau, muss nicht nur die Schweißnahtoberfläche, sondern auch die Unterseite der Wurzel entsprechend geschützt werden. Hier kommt Formiergas zum Einsatz, analog zum Schutzgas aus dem Schweißbrenner an der Schweißnahtoberfläche.

Formieren im Rohrleitungs- und Behälterbau

Formieren ist also ein in der Lebensmittelindustrie unverzichtbarer Vorgang, um Korrosion an der Wurzelunterseite zu vermeiden. Die eingesetzten Formiergase, zum Beispiel Stickstoff (N₂), Argon (Ar) oder Argon-Wasserstoff (H₂)-Gemische, verdrängen – ähnlich dem Schutzgas aus dem Schweißbrenner an der Wurzeloberseite – den Luftsauerstoff im Schweißbereich. Zudem wird dabei die Form der Wurzelunterseite während der Schweißung optimiert, da sie sich deutlich glatter und nahezu perfekt ausbildet, wodurch enorm an Nacharbeit eingespart werden kann. Rohre, Tanks und Lagerbehälter – zum Beispiel für Brauereien – werden auf diese Weise auch innenseitig mit präzise gefertigten, hochreinen Oberflächen versehen.

Im Rohrleitungsbau werden die Formiergase oft durch das komplette Werkstück, oder durch den entsprechenden Abschnitt der zu schweißenden Rundnaht gespült. Dazu werden spezielle Formiergaseinrichtungen aus Silikon verwendet, die das Rohr nahezu abdichten, um so den Raum mit Gas auszufüllen.

Analog hierzu werden im Behälterbau oder auch bei Rohren mit größerem Durchmesser sogenannte Formiergasschuhe verwendet, die das Gas ebenfalls um die Unterseite der Schweißnaht spülen, ohne jedoch das komplette Werkstück komplett füllen zu müssen. Zu beachten ist, dass auch nach Beendigung des Schweißprozesses die Formierung so lange fortgeführt wird, bis sich das Grundmaterial auf unter 200° C – je nach Werkstoff verschieden – abgekühlt hat.

Formiergaseinreichtungen:

Trotz dieser Optimierung während des Schweißprozesses, sind restliche Nahtüberhöhungen auf der Wurzelunterseite generell blecheben zu schleifen. Allerdings ist derartige Nacharbeit bei schmalen Rohren oftmals auf Grund der Zugänglichkeit unmöglich. Auch hier unterstützt die Formierung perfekt, um von Haus aus Oberflächen zu schaffen, die so rein wie möglich sind. Darüber hinaus können manche Bauteile, bei deren Fertigung keine Fomierung während der Schweißung stattgefunden hat, gar nicht mehr nachbearbeitet werden – und sind deshalb Ausschuss.

Zusammenfassend lässt sich also sagen: Formieren beim WIG-Schweißen in der Lebensmittelindustrie ist ein absolutes Muss. Das Fertigen hochreiner Nähte und Edelstahloberflächen ist letztlich ohne Formieren undenkbar.

Automatisiertes WIG-Schweißen in der Lebensmittelindustrie

Die Qualitätskriterien der Lebensmittelindustrie gelten natürlich auch fürs mechanisierte WIG-Schweißen: Hochreine Oberflächen und saubere, glatte Nahtstrukturen sind entscheidend. Die gefertigten Rundnähte müssen ebenfalls perfekt und im mechanisierten Einsatz vor allem beliebig reproduzierbar sein. Unterschieden wird bei derartigen Automations-Schweißsystemen grob zwischen Anlagen, bei denen sich der Schweißbrenner um das Bauteil bewegt, und Systemen, bei denen der Brenner fixiert ist, hingegen das Bauteil gedreht wird.

Auch die Welding Automation von Fronius stellt hier unterschiedliche, erfolgreiche Anlagen zur Verfügung. Für Rohrschweißungen mit fixiertem Brenner bietet sich zum Beispiel das Fronius-System FCW Compact an. Das Fronius Orbitalschweißsystem ermöglicht im Gegensatz dazu schnelle und einfache Rohr-Schweißungen, bei denen das Bauteil fixiert und der Brenner beweglich ist.

Interesse zum WIG-Schweißen allgemein?

Informationen zu den WIG-Schweißgeräten von Fronius finden sich hier.

Die Basics übers WIG-Schweißen können auch auf dem Perfect Welding Blog nachgelesen werden, im Artikel: Was ist eigentlich WIG-Schweißen?

Mehr Infos über WIG-Schweißgeräte im mobilen Einsatz finden sich im Artikel: 5 Funktionen, die ein mobiles WIG-Gerät haben sollte.

Mehr Informationen zu Schweißen in der Lebensmittelindustrie