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BV Ostthüringen
24.08.2022
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Schweißtechnisches Forum "Aus der Praxis - für die Praxis"

Vortragsveranstaltung: Heliumknappheit und deren Auswirkung auf die Schweißtechnik

Nach der mehrmonatigen Corona-bedingten Zwangspause konnte der DVS-BV Ostthüringen am 31. März 2022 wieder eine Vortragsveranstaltung in Rahmen des Schweißtechnischen Forums „Aus der Praxis - für die Praxis" durchführen.

12 Fachkollegen versammelten sich im Günter-Köhler-Institut für Fügetechnik und Werkstoffprüfung (ifw) in Jena zum Vortrag von Rocco Madeheim, Anwendungstechniker und Marketing Manager Schweißen und Schneiden der Nippon Gases Deutschland GmbH, NL Erfurt. Das Thema der Fachveranstaltung lautete „Heliumknappheit und deren Auswirkung auf die Schweißtechnik – Lösungen für die zukunftssichere Fertigung“. Die Brisanz des Themas ergibt sich aus der aktuellen wirtschaftlichen und politischen Weltlage sowie deren globalen Auswirkungen auf Fertigungsprozesse, welche Helium speziell auch in der Schweißtechnik benötigen.

Obwohl Helium nach Wasserstoff das zweithäufigste Element im Universum ist, sind die Vorkommen auf der Erde sehr begrenzt.
Die größten Vorräte befinden sich in Algerien, Katar, den USA und Russland. Die USA sind derzeit der weltgrößte Heliumlieferant, während die ertragreichen Vorkommen in Russland aufgrund der schwierigen geografischen Lage noch wenig erschlossen sind.
Da Helium im Allgemeinen in einem zweistufigen Prozess aus Erdgas extrahiert wird, ist der Ertrag maßgeblich vom dessen Heliumanteil abhängig. Durchschnittliche Vorkommen verfügen über Volumenanteile von 0,1 bis 0,5 %, „reiche“, aber seltene Vorkommen erreichen bis zu 16 %.

Aus unterschiedlichen Gründen traten bei der Gewinnung und Lieferung des Gases im vergangenen Jahr bei allen Helium-Herstellern Lieferengpässe auf. Derzeit stehen weltweit nur 65 % der „normalen“ Menge zur Verfügung. Eine Verbesserung dieser Situation ist frühestens im Herbst 2022 zu erwarten. Davon sind zahlreiche Branchen betroffen. Helium wird nicht nur als bekanntes „Ballongas“ verwendet. Es dient als flüssiges Kühlmittel für Tieftemperatur-Prozesse, als Schutz- oder Prozessgas in der Lasertechnik, als Dotierungsgas bei der Mikrochip-Herstellung, als Bestandteil von Atemgasen in der Intensivmedizin und beim Tiefseetauchen sowie als Prüfgas für Dichtheitsprüfungen. In der Schweißtechnik wird Helium als Komponente von Schutzgasen eingesetzt, vorzugsweise beim MSG- und WIG-Schweißen. Der Heliumzusatz verbessert dabei mit steigendem Anteil die Lichtbogenstabilität, den Einbrand, die Benetzung sowie Schweißleistung und Schweißgeschwindigkeit. Der Heliumanteil reicht dabei von 5 % bis 18 % für hochlegierte
CrNi-Stähle bis zu reinem Helium für Aluminium sowie Cu- und Ni-Legierungen. Hier werden auch häufig Ar-He-Gemische eingesetzt.

Aus der aktuellen Liefersituation ergibt sich die Frage, ob Helium für bestimmte Anwendungen durch andere Gase ersetzt werden kann. Während dies beim Einsatz als Prozessgas kaum möglich ist, können für die Anwendung als Schutzgas bei Lichtbogen- oder Laserprozessen spezielle Gasgemische eingesetzt werden. Neben den bekannten Ar-CO2-Mischgasen ist hier der Zusatz geringer Anteile von H2 oder O2 möglich, wobei vergleichbare und teilweise bessere Ergebnisse erzielt werden. Der Referent stellte dazu Beispiele vor und zeigte anhand von mitgebrachten MSG- und WIG-Schweißproben aus Aluminium und CrNi-Stählen die erreichbaren ausgezeichneten Nahtqualitäten.

In seinem Resümee ging der Referent auf die Bewertung von Kosten und Nutzen bei der Auswahl von Schutzgasen und der jeweiligen Lieferform (Einzelflasche oder Bündel) ein.

Dr. T. Körner
Geschäftsführer DVS-BVO

Bildquelle: DVS-Bezirksverband Ostthüringen