GSM has changed the face of communication and information exchange, much as the Internet did. With the advances made in the mobile technology arena, new opportunities are created. Mobile Commerce (m-Commerce) is one such opportunity. Each new advance in technology brings with it associated risks. This dissertation focuses on the risks involved with m-Commerce for the banking industry. This dissertation provides a detailed overview of basic services that any m-Commerce application should provide to the banking industry. These principles provide the foundation for securing any financial transaction over untrusted networks. Several mechanisms to provide these services are also discussed. Examples of such mechanisms include hash functions, Message Authentication Codes and Digital Signatures. The security of GSM networks has come under attack in the past. This is largely due to the fact that the GSM consortium opted to develop their security technologies in secret, rather than in the public domain. This dissertation aims to evaluate the security offered by GSM and assess potential attacks in order to further understand risks associated with m-Commerce applications over GSM. In recent years there have been significant additions to the GSM enabling technology family. The arrival of the SIM Application Toolkit and the Wireless Application Protocol promised to again change the face of commerce. Although market acceptance of these technologies proved to be initially slow, usage is set to increase exponentially within the next couple of years. A detailed analysis of these enabling technologies is presented in the dissertation. Possible attacks on these technologies are discussed in the latter part or this document. Based on the findings of the research, some changes to either the application architectures or the processing of the data have been suggested in order to enhance the security offered by these services. It is not the intent of this dissertation to redesign these applications, but to rather leverage off the current technologies in order to enable secure m-Commerce over these channels. This dissertation provides a detailed overview of basic services that any m-Commerce application should provide to the banking industry. These principles provide the foundation for securing any financial transaction over untrusted networks. Several mechanisms to provide these services are also discussed. Examples of such mechanisms include hash functions, Message Authentication Codes and Digital Signatures. The security of GSM networks has come under attack in the past. This is largely due to the fact that the GSM consortium opted to develop their security technologies in secret, rather than in the public domain. This dissertation aims to evaluate the security offered by GSM and assess potential attacks in order to further understand risks associated with m Commerce applications over GSM. In recent years there have been significant additions to the GSM enabling technology family. The arrival of the SIM Application Toolkit and the Wireless Application Protocol promised to again change the face of commerce. Although market acceptance of these technologies proved to be initially slow, usage is set to increase exponentially within the next couple of years. A detailed analysis of these enabling technologies is presented in the dissertation. Possible attacks on these technologies are discussed in the latter part or this document. Based on the findings of the research, some changes to either the application architectures or the processing of the data have been suggested in order to enhance the security offered by these services. It is not the intent of this dissertation to redesign these applications, but to rather leverage off the current technologies in order to enable secure m-Commerce over these channels. / Dissertation (M.Sc (Electronics))--University of Pretoria, 2005. / Electrical, Electronic and Computer Engineering / unrestricted

In der vorliegenden Arbeit wurde die Energiebilanz von der Schweißenergiequelle bis zur Schmelzebildung im Bauteil eingehend analysiert. Hierfür wurden geeignete Messsysteme auf Basis der Kalorimetrie entwickelt und validiert. Neben dem Energieverbrauch der Anlage wird der Wärmeeintrag in das Bauteil kalorimetrisch analysiert. Zur umfassenden Analyse des Energieflusses werden zudem die Verlustgrößen, wie die Wärmeleitung, Wärmestrahlung und der Wärmedurchgang des Lichtbogens als auch der externe Brennerkühlkreislauf der Schweißenergiequelle untersucht. Neueste Untersuchungsmethoden ermöglichen zudem die Tropfentemperatur und die Lichtbogenleistung zu bestimmen. In Abhängigkeit definiert gewählter Prozessparameter wurde der Energiefluss für Schutzgasschweißverfahren mit abschmelzender und nicht abschmelzender Elektrode, sowie für das Unterpulverschweißen erstellt. Die einzelnen Wirkmechanismen der Prozesse wurden analysiert und bewertet sowie Zusammenhänge herausgestellt. Neben der Empfehlung für die Überarbeitung gültiger Normen, wie DIN EN 1011-1 kann mit der Kenntnis das Fügen temperatursensibler Werkstoffe verbessert werden. Gleichzeitig wird die Genauigkeit von Prozess- und Werkstoffsimulationen erhöht und Berechnung von Bauteildeformationen vereinfacht. Es wurden mittlere Tropfentemperaturen in einem Bereich zwischen TTr = 2.350…2.700°C ermittelt. Die Untersuchungen zeigen zudem, dass eine ausschließlich gezielte Änderung der Tropfentemperatur im Schweißprozess nicht möglich ist. Weiterhin konnte nachgewiesen werden, dass der Lichtbogen und dessen Intensität den entscheidenden Einfluss auf die Entstehung des Einbandes in den Grundwerkstoff besitzt. / Welding performance is not the same as the energy input in the component. The efficiency is the ratio of usable to required energy. The aim of any process is to achieve a high efficiency, and thus to keep the share of losses as small as possible. Recent process developments in arc welding with consumable electrode have the aim to regulate the energy input in the component to achieve the target of an optimum welding result. This is based on a fundamental understanding of the operations during the welding process. For this purpose, the knowledge of the individual operations of the energy transport from the electrode contact to the heating behaviour of the component is necessary. Different measurement methods and results for the separate determination of the energy content of droplet and welding arc as well as energy input into the component are presented. For instance the question is analysed and discussed - whether the arc, or the overheated droplet is responsible for the weld penetration? In addition, the situation between relative and absolute efficiency of the welding process is discussed. In welding standards often global efficiencies for different welding processes are indicated. These standards provide this efficiency in relation to the as 100 % set submerged arc welding. This leads to errors in the use of the values for calculations or simulations. With the methods presented a sophisticated analysis of the influence of different parameter settings of the shielding gas welding process on the energy efficiency is possible.

In der vorliegenden Arbeit wurde die Energiebilanz von der Schweißenergiequelle bis zur Schmelzebildung im Bauteil eingehend analysiert. Hierfür wurden geeignete Messsysteme auf Basis der Kalorimetrie entwickelt und validiert. Neben dem Energieverbrauch der Anlage wird der Wärmeeintrag in das Bauteil kalorimetrisch analysiert. Zur umfassenden Analyse des Energieflusses werden zudem die Verlustgrößen, wie die Wärmeleitung, Wärmestrahlung und der Wärmedurchgang des Lichtbogens als auch der externe Brennerkühlkreislauf der Schweißenergiequelle untersucht. Neueste Untersuchungsmethoden ermöglichen zudem die Tropfentemperatur und die Lichtbogenleistung zu bestimmen. In Abhängigkeit definiert gewählter Prozessparameter wurde der Energiefluss für Schutzgasschweißverfahren mit abschmelzender und nicht abschmelzender Elektrode, sowie für das Unterpulverschweißen erstellt. Die einzelnen Wirkmechanismen der Prozesse wurden analysiert und bewertet sowie Zusammenhänge herausgestellt. Neben der Empfehlung für die Überarbeitung gültiger Normen, wie DIN EN 1011-1 kann mit der Kenntnis das Fügen temperatursensibler Werkstoffe verbessert werden. Gleichzeitig wird die Genauigkeit von Prozess- und Werkstoffsimulationen erhöht und Berechnung von Bauteildeformationen vereinfacht. Es wurden mittlere Tropfentemperaturen in einem Bereich zwischen TTr = 2.350…2.700°C ermittelt. Die Untersuchungen zeigen zudem, dass eine ausschließlich gezielte Änderung der Tropfentemperatur im Schweißprozess nicht möglich ist. Weiterhin konnte nachgewiesen werden, dass der Lichtbogen und dessen Intensität den entscheidenden Einfluss auf die Entstehung des Einbandes in den Grundwerkstoff besitzt. / Welding performance is not the same as the energy input in the component. The efficiency is the ratio of usable to required energy. The aim of any process is to achieve a high efficiency, and thus to keep the share of losses as small as possible. Recent process developments in arc welding with consumable electrode have the aim to regulate the energy input in the component to achieve the target of an optimum welding result. This is based on a fundamental understanding of the operations during the welding process. For this purpose, the knowledge of the individual operations of the energy transport from the electrode contact to the heating behaviour of the component is necessary. Different measurement methods and results for the separate determination of the energy content of droplet and welding arc as well as energy input into the component are presented. For instance the question is analysed and discussed - whether the arc, or the overheated droplet is responsible for the weld penetration? In addition, the situation between relative and absolute efficiency of the welding process is discussed. In welding standards often global efficiencies for different welding processes are indicated. These standards provide this efficiency in relation to the as 100 % set submerged arc welding. This leads to errors in the use of the values for calculations or simulations. With the methods presented a sophisticated analysis of the influence of different parameter settings of the shielding gas welding process on the energy efficiency is possible.

À cheval entre nature et culture, le poil et la chevelure humaine condensent un grand ensemble d’enjeux symboliques relevant de questions identitaires, religieuses, scientifiques, et autres. L’étude des discours et des pratiques concernant le poil représente, pour l’historien, une fenêtre sur l’évolution des mentalités d’une société donnée en ce qui concerne les perceptions de soi et de l’autre. S’inscrivant dans le courant intellectuel de l’histoire du corps, cette thèse s’attarde plus précisément aux « systèmes trichologiques » dans la France de l’époque moderne (soit du XVIe au XVIIIe siècle). Elle se fonde sur l’analyse d’une grande variété de sources permettant de recouper différents types de discours touchant au poil : point de vue scientifique des médecins, physiognomonistes et historiens, point de vue prescriptif des traités d’éducation et de civilité, contrepoint exotique des récits de voyage et autre témoignages de « curiosités » ainsi qu’un suivi de l’évolution étymologique des mots pertinents au sein de dictionnaires et encyclopédies. La question centrale de cette thèse est celle du rôle du poil dans le façonnement de représentations servant à identifier, démarquer et hiérarchiser les groupes sociaux; et comment celles-ci évoluent de concert avec d’autres transformations historiques.Le premier chapitre s’attarde au poil comme marqueur de différences individuelles. On y retrace une sorte de « langage » du poil, recensant les significations et connotations rattachées aux diverses manifestations pileuses : couleur, longueur, abondance, forme. Il y a apparait clairement que le poil joue un rôle important tant dans la mise en scène de soi que dans la lecture de l’apparence physique de l’autre. Le deuxième chapitre s’intéresse au poil en tant que marqueur de « genre ». On y examine la contribution des représentations de la pilosité dans la construction des identités masculines et féminines. Le poil s’interprète comme une manifestation extérieure de la nature des différents sexes et de leurs rôles dans la société, ce qui en fait un enjeu dans les relations de pouvoir entre les sexes et entre les gens du même sexe. Le troisième chapitre aborde le poil en ce qu’il permet de délimiter et hiérarchiser les classes sociales. On le voit participer aux modes et au processus de discipline des corps qui permettent aux élites, avec les perruques et le raffinement des conduites et des pratiques d’embellissement, de se distinguer autrement que par les vêtements. On retrace également une politique du poil qui s’étend au-delà du regard, l’état s’accordant le droit d’agir directement sur les corps – les chevelures, les poils – de ses sujets. Le dernier chapitre explore l’instrumentalisation du poil dans la construction d’un « autre » lointain et anormal : le sauvage d’outre-mer, l’enfant-loup, l’aberration de la nature. En caractérisant les poils de cas qu’ils situent aux frontières de l’humanité, les Français de l’Ancien régime exposent leurs propres présupposés sur la normalité et la civilisation. / Both natural and cultural phenomenon, human hair condenses a wide array of symbolic issues relating to notions of identity, religion, science, etc. The analysis of discourses and practices concerning hair affords the historian a window to the evolution of a given society’s attitudes towards the self and others. Following the historiographical current of the history of the body, this thesis examines the “trichological systems” of modern France (16th to 18th centuries). It is based on the survey of a wide variety of sources, allowing the comparison of different types of hair-related discourses: the scientific point of view of physicians, physiognomonists and historians; the prescriptive point of view of education and civility treatises; the exotic counterpoint of travel narratives and other writings on “curiosities”, as well as a review of the etymological evolution of relevant words in dictionaries and encyclopedia. The central question in this dissertation concerns the role of hair in the construction of representations used in identifying, distinguishing and hierarching social groups; and how these representations evolve along other historical transformations. The first chapter highlights hair’s role as marker of individual differences. A “language of hair” is exposed, inventorying meanings and connotations attached to the various factors of hairy manifestations: color, length, affluence, shape. The importance of hair in the staging of the self and the reading of others is highlighted. The second chapter explores the contribution of hair in the construction of gendered identities. Hair is interpreted as an outward sign of the sexes’ different natures and the confirmation of their respective social roles. As such, it is a tool in the negotiation of power between and within genders. The third chapter examines hair as it is used in the demarcation of social classes. It is seen as participating in the process of body discipline of the French elite. The use of wigs alongside refined hair care emphasized their distinction from lower classes beyond the traditional means of clothing. Direct state regulations on the hair of its subjects also show that trichological politics don’t limit themselves to the gaze. The finale chapter highlights the instrumentalization of hair in the construction of faraway and abnormal “other”: the oversea savage, the wolf child, the natural aberration. By characterizing the hair of beings at the frontier of humanity, Ancien Régime French expose their own presuppositions on normality and civilization.

Die Arbeit zeigt Möglichkeiten zur Erzeugung und Anwendung zeitlich veränderlicher Gasvolumenströme beim Schutzgasschweißen auf. Es wird ein System zur Erzeugung definiert gepulster Gasströme vorgestellt, das einfach in bestehende Anlagentechnik integriert werden kann. Der Einfluss eines aktiv geregelten Gasstroms auf die Kaltgasströmung und hervorgerufene Effekte im Lichtbogenprozess werden grundlegend untersucht. Darauf basierend werden sinnvolle Parameterbereiche abgeleitet. Anhand der Auswertung von Schweißversuchen werden verfahrensspezifische Vorteile sowie technologische Grenzen bei Anwendung der Gaspulstechnik zum Schutzgasschweißen dargelegt. / This thesis shows the possibilities for the creation and application of temporally varying gas flow rates for gas-shielded arc welding. A system for generation of defined pulsed volume flows is presented, which can be easily integrated into existing welding equipment. The influence of an actively regulated gas flow rate on the pure gas flow and caused effects in the arc process are investigated. Based on this an array of appropiate parameters are derived. By means of the evaluation of welding tests process specific advantages as well as technological limits for using pulsed gas flows for gas-shielded arc welding are demonstrated.

This diploma thesis is resolving all the possibilities of enhancing the efficiency of furnace structures welding. Small batch production does not offer many possibilities for implementing mechanization or automation. On the other hand, when using a big batch production, efficiency can be enhanced by means of a robotic workstation. When the production batch is big enough, we will see a costs save after a short time, mainly in labor costs. This means the return of investments will be in short time period. In the LAC company there are three types of products made. At laboratory furnaces the efficiency can be enhance by using fixtures. At other standard and atypical furnaces is very difficult to design fixtures or positioners because of their different sizes. Big complication can be also a company location on second floor. The most suitable product regarding to welding efficiency enhancement is big batch production of heaters. For this type the welding time can be shortened by means of a robotic workstation.

Die Arbeit zeigt Möglichkeiten zur Erzeugung und Anwendung zeitlich veränderlicher Gasvolumenströme beim Schutzgasschweißen auf. Es wird ein System zur Erzeugung definiert gepulster Gasströme vorgestellt, das einfach in bestehende Anlagentechnik integriert werden kann. Der Einfluss eines aktiv geregelten Gasstroms auf die Kaltgasströmung und hervorgerufene Effekte im Lichtbogenprozess werden grundlegend untersucht. Darauf basierend werden sinnvolle Parameterbereiche abgeleitet. Anhand der Auswertung von Schweißversuchen werden verfahrensspezifische Vorteile sowie technologische Grenzen bei Anwendung der Gaspulstechnik zum Schutzgasschweißen dargelegt. / This thesis shows the possibilities for the creation and application of temporally varying gas flow rates for gas-shielded arc welding. A system for generation of defined pulsed volume flows is presented, which can be easily integrated into existing welding equipment. The influence of an actively regulated gas flow rate on the pure gas flow and caused effects in the arc process are investigated. Based on this an array of appropiate parameters are derived. By means of the evaluation of welding tests process specific advantages as well as technological limits for using pulsed gas flows for gas-shielded arc welding are demonstrated.

Im Anlagenbau und der Energietechnik werden Rohrleitunen vornehmlich aus nichtrostenden Stählen hergestellt Hierbei hat sich das WIG-Orbitalschweißen als standardmäßiges Fügeverfahren etabliert. Es bietet hohe erreichbare Gütewerte der Fügestelle und eine gute Reproduzierbarkeit der Schweißergebnisse. Aufgrund der positiven Eigenschaften von Kupfer, besteht in einigen Anwendungsbereichen ein gesteigertes Interesse an der Substitution von Rohren aus nichtrostendem Stahl durch Kupferleitungen. Gegenwärtig werden dünnwandige Kupferrohre meist durch Pressfittings, Klemm- sowie Schneidringverschraubungen oder Löten gefügt. Wegen der hohen erreichbaren Gütewerte der Fügeverbindung, ist eine Anwendung des WIG-Orbitalschweißverfahrens auch für Kupferrohre wünschenswert. Ziel dieser Arbeit ist die Bewertung der Schweißversuche zur Etablierung des WIG-Orbitalschweißverfahrens für dünnwandige Kupferrohre. Dazu werden zunächst grundlegende Aussagen über den Rohrleitungswerkstoff Kupfer und das WIG-Orbitalschweißverfahren zusammengetragen. Anschließend werden der Aufbau und die Durchführung der Experimente beschrieben sowie eine Auswertung der Versuchsergebnisse vorgenommen. Die Prüfung der Schweißergebnisse erfolgt durch zerstörungsfreie und zerstörende Prüfverfahren. Soweit vorhanden, wird sich dabei an gebräuchlichen Normenwerken orientiert. Als Ergebnis der Versuche zeigt sich, dass eine sichere Durchschweißung mit einer guten Wurzelausbildung realisierbar ist. Jedoch sind die Schweißnähte sowohl innerlich, wie auch oberflächlich, anfällig für Hohlraumbildung. Innerlich ist eine gleichmäßige Verteilung von Poren, über den gesamten Rohrquerschnitt, zu beobachten. Oberflächlich konzentrieren sich die Unregelmäßigkeiten hauptsächlich auf das oberste Viertel der Schweißnaht, welches in der Rohrposition für Fallendschweißen gefügt wurde. Trotz der detektierten Unregelmäßigkeiten stellt das WIG-Orbitalschweißen ein vielversprechendes Fügeverfahren zum Verbinden dünnwandiger Kupferrohre dar. Bereits denkbare Anwendungen wären Rohre im Niederdruckbereich, welche permanent vom selben Medium durchströmt werden sowie Abgas- und Abwasserleitungen. Aus Korrosionsschutz- und Sicherheitsgründen wird jedoch von einer Durchströmung der Leitungen mit sauren oder toxischen Fluiden abgeraten.:1 Einleitung 1 1.1 Motivation 1 1.2 Zielstellung 1 1.3 Methodik 2 2 Stand der Technik 4 2.1 Rohrleitungen für hochreine Fluide 4 2.2 Kupfer als Konstruktionswerkstoff 5 2.2.1 Allgemeines 5 2.2.2 Kupfersorten 8 2.2.3 Festigkeitswerte von Kupferrohren 9 2.2.4 Schweißeignung von Kupfer 11 2.2.5 Schmelzschweißverbindung von Kupferbauteilen 13 2.2.6 Konventionelle Fügetechniken bei Kupferrohren 16 2.3 WIG-Schweißverfahren 20 2.3.1 Allgemeines 20 2.3.2 Inerte Prozessgase 23 2.3.3 Gepulstes WIG-Schweißen 25 2.3.4 WIG-Orbitalschweißen 27 3 Präzisierung der Aufgabenstellung 31 4 Aufbau und Durchführung der Versuche 32 4.1 Anforderungen an das Verfahren 32 4.2 Experimentelle Rahmenbedingungen 32 4.2.1 Geometrie der Fügestelle 32 4.2.2 Werkstoffauswahl 34 4.2.3 Angewandter Schweißprozess 34 4.2.4 Prozessgasauswahl 34 4.2.5 Verwendete Geräte und deren Modifikationen 35 4.2.6 Schweißparameter 42 4.2.7 Arbeitsvorbereitung 45 4.3 Angewandte Prüfungsverfahren 45 4.3.1 Allgemeines 45 4.3.2 Sichtprüfung 45 4.3.3 Eindringprüfung 46 4.3.4 Durchstrahlungsprüfung 47 4.3.5 Druckprüfung 47 4.3.6 Zugversuch 49 4.3.7 Wurzelprüfung 49 4.3.8 Elementaranalyse oberflächennaher Schichten 50 4.4 Einteilung und Bewertung von Unregelmäßigkeiten 50 4.5 Versuchsablaufplan 51 5 Auswertung der Versuchsergebnisse 54 5.1 Prüfungsergebnisse 54 5.1.1 Sichtprüfung 54 5.1.2 Eindringprüfung 55 5.1.3 Durchstrahlungsprüfung 56 5.1.4 Druckprüfung 58 5.1.5 Zugversuch 61 5.1.6 Wurzelprüfung 63 5.1.7 Elementaranalyse oberflächennaher Schichten 63 5.2 Analyse festgestellter Unregelmäßigkeiten 66 5.2.1 Detektierte Unregelmäßigkeiten 66 5.2.2 Hohlraum 68 5.2.3 Diskussion eventueller Ursachen vor Hohlräumen 72 5.2.4 Formfehler 74 5.2.5 Sonstige Unregelmäßigkeiten 75 5.3 Beobachtungen während der Schweißversuche 76 5.3.1 Nahtbild 76 5.3.2 Verschleiß 77 5.3.3 Temperaturmessung 79 5.4 Reproduzierbarkeit der Schweißergebnisse 81 5.5 Fazit der Versuche 81 6 Zusammenfassung und Ausblick 83 7 Register 86 7.1 Literaturverzeichnis 86 7.2 Abkürzungsverzeichnis 92 7.3 Formelzeichen- und Einheitenverzeichnis 94 7.4 Normenverzeichnis 96 7.5 Abbildungsverzeichnis 100 7.6 Tabellenverzeichnis 102 8 Anhang 104 8.1 Anhangsverzeichnis 104 8.2 Darstellungen 105 9 Eidesstattliche Erklärung 115 10 Datenträger 116

Die Bildung von Anlauffarben durch molekularen Sauerstoff im Wurzelschutzgas ist bereits gut erforscht. Weitere Sauerstoffquellen für die Bildung von Anlauffarben sind Feuchte und CO2. Besonders Feuchte ist in diesem Zusammenhang kritisch, da sie sich wesentlich langsamer mit den etablierten Mitteln entfernen lässt. Im Rahmen dieser Arbeit konnte für durch Feuchte verursachte Anlauffarben im Wurzelschutzgas ein Grenzwert von 300 ppm bei 23 °C ermittelt werden. Die Farbausprägung der durch Feuchte verursachten Anlauffarben tendiert besonders bei schwachen bis mittleren Ausprägungen (450-800 ppm) stärker ins Bräunliche als die durch molekularen Sauerstoff verursachten Anlauffarben. Mit Hilfe des an der TU Dresden entwickelten Algorithmus für die Auswahl von Gaskomponenten für Prozessgase, wurde für das gepulste WIG-Orbitalschweißverfahren von austenitischen CrNi-Stahlrohren das Gasgemisch Ar/He/H2 20/70/10 ausgewählt. Gegenüber dem ursprünglich als Prozessgas verwendeten Argon und einem Ar/He 70/30 Gemisch, zeigte sich eine mögliche Steigerung der Vorschubgeschwindigkeit um den Faktor 3,5. Bei Fragen und Anmerkungen zur Arbeit sowie beim Verfassen einer weiterführenden Arbeit bitte Kontakt mit dem Autor aufnehmen (gerd.hauser@gmx.de). Dieser ist an einer Weiterführung des Themas sowie einer unabhängigen Überprüfung der Messwerte sehr interessiert. / The formation of annealing colors by molecular oxygen in the backing gas is already well understood. Other sources of oxygen for the formation of annealing colors are humidity and CO2. Moisture is especially critical in this context, since they can be removed much more slowly with the established agents. As part of this work can be set a limit for annealing colors (caused by moisture in the root protection gas) of 300 ppm moisture with a environment temparatur of 23 ° C. The annealing colors caused by humidity tends especially in low to moderate conzentrtions (450-800 ppm) mor to a brownish than the annealing colors caused by molecular oxygen. Using the algorithm developed at the TU Dresden for the selection of gas components for process gases,the gas mixture Ar/He/H2 20/70/10 was chosen for the pulsed TIG orbital welding of austenitic stainless steel tubes. Compared to the originally used process gas argon and Ar/He-mixture 70/30, showed the Ar/He/H2 mixtur a possible increase in feed rate by a factor of 3.5.

Die Bildung von Anlauffarben durch molekularen Sauerstoff im Wurzelschutzgas ist bereits gut erforscht. Weitere Sauerstoffquellen für die Bildung von Anlauffarben sind Feuchte und CO2. Besonders Feuchte ist in diesem Zusammenhang kritisch, da sie sich wesentlich langsamer mit den etablierten Mitteln entfernen lässt. Im Rahmen dieser Arbeit konnte für durch Feuchte verursachte Anlauffarben im Wurzelschutzgas ein Grenzwert von 300 ppm bei 23 °C ermittelt werden. Die Farbausprägung der durch Feuchte verursachten Anlauffarben tendiert besonders bei schwachen bis mittleren Ausprägungen (450-800 ppm) stärker ins Bräunliche als die durch molekularen Sauerstoff verursachten Anlauffarben. Mit Hilfe des an der TU Dresden entwickelten Algorithmus für die Auswahl von Gaskomponenten für Prozessgase, wurde für das gepulste WIG-Orbitalschweißverfahren von austenitischen CrNi-Stahlrohren das Gasgemisch Ar/He/H2 20/70/10 ausgewählt. Gegenüber dem ursprünglich als Prozessgas verwendeten Argon und einem Ar/He 70/30 Gemisch, zeigte sich eine mögliche Steigerung der Vorschubgeschwindigkeit um den Faktor 3,5. Bei Fragen und Anmerkungen zur Arbeit sowie beim Verfassen einer weiterführenden Arbeit bitte Kontakt mit dem Autor aufnehmen (gerd.hauser@gmx.de). Dieser ist an einer Weiterführung des Themas sowie einer unabhängigen Überprüfung der Messwerte sehr interessiert.:1 Einleitung 1 2 Stand der Technik 2 2.1 WIG-Schweißen 2 2.1.1 Gepulstes WIG-Schweißen 2 2.1.2 WIG-Orbitalschweißen 5 2.2 Schweißen von austenitischem CrNi-Stahl 7 2.2.1 Schweißtechnische Verarbeitung von austenitischem CrNi-Stahl 7 2.2.2 Schweißnahtunregelmäßigkeit: Anlauffarben 12 2.3 Prozess- und Wurzelschutzgase 17 2.3.1 Prozessgase 18 2.3.2 Wurzelschutzgase 21 2.4 Messung von Sauerstoff und Feuchte bei schweißtechnischen Anwendungen 23 3 Präzisierung der Aufgabenstellung 28 4 Analyse von Baustellenbedingungen und Maßnahmen auf Winterbaustellen 29 4.1 Beschreibung der Bedingungen 29 4.2 Beschreibung der Unregelmäßigkeiten 31 4.3 Bewertung der etablierten Maßnahmen 33 5 Versuchsplanung und Durchführung 35 5.1 Experimentelle Randbedingungen 35 5.1.1 Geräte, Messmittel und Software 35 5.1.2 Versuchswerkstoffe und Materialien 42 5.1.3 Schweißparameter 43 5.1.4 Auswertungsmethoden 44 5.2 Einfluss der Feuchte in Wurzelschutzgasen 47 5.2.1 Schweißversuche bei konstanten und wechselnden Temperaturen 47 5.2.2 Versuche zur Feuchteansammlung im Rohr 49 5.2.3 Versuch zur Bildung von Anlauffarben bei unterschiedlichen Feuchtekonzentrationen im Wurzelschutzgas 51 5.3 Einfluss der Prozessgaszusammensetzung für die Gasgemische Ar, Ar/He, Ar/He/H2 53 6 Auswertung der Versuchsergebnisse und Schlussfolgerungen 56 6.1 Anlauffarben auf Winterbaustellen 56 6.1.1 Einfluss der Außentemperatur auf den Schweißprozess 56 6.1.2 Einfluss von Feuchteansammlungen in Rohren 61 6.1.3 Einfluss von unterschiedlichen Feuchtekonzentrationen im Wurzelschutzgas 63 6.1.4 Schlussfolgerungen für die Anwendung in der Praxis 68 6.2 Einfluss der Prozessgaszusammensetzung beim WIG-Orbitalschweißen 74 6.2.1 Versuchsauswertung 74 6.2.2 Anwendung des Mischgases Ar/He/H2 in der Praxis 80 7 Zusammenfassung und Ausblick 81 8 Quellenverzeichnis 82 9 Verzeichnis der Abbildungen und Tabellen 87 10 Anlagenverzeichnis 92 / The formation of annealing colors by molecular oxygen in the backing gas is already well understood. Other sources of oxygen for the formation of annealing colors are humidity and CO2. Moisture is especially critical in this context, since they can be removed much more slowly with the established agents. As part of this work can be set a limit for annealing colors (caused by moisture in the root protection gas) of 300 ppm moisture with a environment temparatur of 23 ° C. The annealing colors caused by humidity tends especially in low to moderate conzentrtions (450-800 ppm) mor to a brownish than the annealing colors caused by molecular oxygen. Using the algorithm developed at the TU Dresden for the selection of gas components for process gases,the gas mixture Ar/He/H2 20/70/10 was chosen for the pulsed TIG orbital welding of austenitic stainless steel tubes. Compared to the originally used process gas argon and Ar/He-mixture 70/30, showed the Ar/He/H2 mixtur a possible increase in feed rate by a factor of 3.5.:1 Einleitung 1 2 Stand der Technik 2 2.1 WIG-Schweißen 2 2.1.1 Gepulstes WIG-Schweißen 2 2.1.2 WIG-Orbitalschweißen 5 2.2 Schweißen von austenitischem CrNi-Stahl 7 2.2.1 Schweißtechnische Verarbeitung von austenitischem CrNi-Stahl 7 2.2.2 Schweißnahtunregelmäßigkeit: Anlauffarben 12 2.3 Prozess- und Wurzelschutzgase 17 2.3.1 Prozessgase 18 2.3.2 Wurzelschutzgase 21 2.4 Messung von Sauerstoff und Feuchte bei schweißtechnischen Anwendungen 23 3 Präzisierung der Aufgabenstellung 28 4 Analyse von Baustellenbedingungen und Maßnahmen auf Winterbaustellen 29 4.1 Beschreibung der Bedingungen 29 4.2 Beschreibung der Unregelmäßigkeiten 31 4.3 Bewertung der etablierten Maßnahmen 33 5 Versuchsplanung und Durchführung 35 5.1 Experimentelle Randbedingungen 35 5.1.1 Geräte, Messmittel und Software 35 5.1.2 Versuchswerkstoffe und Materialien 42 5.1.3 Schweißparameter 43 5.1.4 Auswertungsmethoden 44 5.2 Einfluss der Feuchte in Wurzelschutzgasen 47 5.2.1 Schweißversuche bei konstanten und wechselnden Temperaturen 47 5.2.2 Versuche zur Feuchteansammlung im Rohr 49 5.2.3 Versuch zur Bildung von Anlauffarben bei unterschiedlichen Feuchtekonzentrationen im Wurzelschutzgas 51 5.3 Einfluss der Prozessgaszusammensetzung für die Gasgemische Ar, Ar/He, Ar/He/H2 53 6 Auswertung der Versuchsergebnisse und Schlussfolgerungen 56 6.1 Anlauffarben auf Winterbaustellen 56 6.1.1 Einfluss der Außentemperatur auf den Schweißprozess 56 6.1.2 Einfluss von Feuchteansammlungen in Rohren 61 6.1.3 Einfluss von unterschiedlichen Feuchtekonzentrationen im Wurzelschutzgas 63 6.1.4 Schlussfolgerungen für die Anwendung in der Praxis 68 6.2 Einfluss der Prozessgaszusammensetzung beim WIG-Orbitalschweißen 74 6.2.1 Versuchsauswertung 74 6.2.2 Anwendung des Mischgases Ar/He/H2 in der Praxis 80 7 Zusammenfassung und Ausblick 81 8 Quellenverzeichnis 82 9 Verzeichnis der Abbildungen und Tabellen 87 10 Anlagenverzeichnis 92