Arten von Schweißrissen: Ursachen und Erkennungsmethoden

Schweißrisse sind Defekte, die die strukturelle Integrität und Leistung von Schweißverbindungen beeinträchtigen können. Das Verständnis der Arten von Schweißrissen, ihrer Ursachen und Erkennungsmethoden ist entscheidend für die Gewährleistung der Qualität und Zuverlässigkeit geschweißter Strukturen. Dieser Artikel bietet einen detaillierten Überblick über die verschiedenen Arten von Schweißrissen, ihre zugrunde liegenden Ursachen und die Techniken zu ihrer Erkennung.

Warum reißen Schweißnähte?

Die Entstehung von Rissen in Schweißnähten ist ein komplexes Phänomen, das in der Regel auf innere Spannungen zurückzuführen ist, die die Festigkeit des Schweißmaterials überschreiten. Zu dieser erhöhten Spannung tragen mehrere Faktoren bei, darunter unsachgemäße Wärmebehandlung, Schweißnahtgeometrie, Spannungskonzentration und Materialeigenschaften.

Wenn wir uns eingehender mit der Rolle von Spannungen befassen, stellen wir fest, dass sowohl physikalische Belastungen als auch Eigenspannungen eine entscheidende Rolle bei der Entstehung und Ausbreitung von Schweißrissen spielen. Eigenspannungen, die häufig durch die Ausdehnung und Kontraktion von Materialien während des Schweißens entstehen, schwächen die Schweißverbindung zwangsläufig. Physikalische Belastungen wie extreme Vibrationen, Spannung, Kompression und Biegung wirken sich hingegen direkt auf die Schweißnaht aus und verursachen Risse.

Insbesondere Eigenspannungen entstehen beim Schweißen, wenn sich das Material bei Hitze ausdehnt und anschließend zusammenzieht. Wenn das Schweißmaterial oder das Grundmaterial nicht robust genug ist, um diesen Kräften standzuhalten, können sich innere Risse bilden. Mit der Zeit, wenn die Schweißverbindung altert und wiederholt extremen Belastungen ausgesetzt ist, nimmt ihre Belastbarkeit gegenüber physikalischen Belastungen ab.

Arten von Schweißrissen

Schweißrisse können grob in zwei Kategorien eingeteilt werden: Heißrisse und Kaltrisse. Diese Kategorien basieren auf dem Temperaturbereich, in dem die Risse entstehen.

1. Heiße Risse

Heißrisse, auch Hochtemperaturrisse genannt, entstehen bei erhöhten Temperaturen während der Erstarrung des Schweißmetalls. Sie bilden sich normalerweise, wenn das Schweißbad erstarrt und sich zusammenzieht. Heißrisse sind typischerweise intergranular und befinden sich entlang der Korngrenzen. Es gibt mehrere Unterarten von Heißrissen:

Mittellinienrisse (Segregationsrisse oder wulstförmige Risse)

Mittellinienrisse, auch als Entmischungsrisse oder wulstförmige Risse bekannt, treten entlang der Mittellinie der Schweißraupe auf. Sie bilden sich während der Erstarrungsphase beim Schweißen, wenn das geschmolzene Schweißmetall abzukühlen und sich zusammenzuziehen beginnt.

Ursachen

• Abgrenzung: Das Vorhandensein von Verunreinigungen mit niedrigem Schmelzpunkt wie Schwefel, Phosphor oder Blei kann zu Entmischungen an den Korngrenzen führen. Diese Verunreinigungen können die Schweißnaht schwächen und Risse verursachen.
• Unsachgemäße Schweißnahtform: Eine konkave Schweißnaht oder eine übermäßige Schweißverstärkung können die Wahrscheinlichkeit einer Rissbildung in der Mittellinie aufgrund ungleichmäßiger Abkühlung und Verfestigung erhöhen.
• Hohe Schweißgeschwindigkeiten: Eine zu hohe Schweißgeschwindigkeit kann zu einem schmalen und tiefen Schweißbad führen, was die Bildung von Entmischungen und Mittellinienrissen begünstigt.

Kraterrisse

Kraterrisse treten am Ende einer Schweißnaht auf und bilden sich normalerweise, wenn der Schweißlichtbogen beendet wird. Sie erscheinen als kleine Risse oder Spalten im Krater, den der Schweißlichtbogen hinterlassen hat.

Ursachen

• Schnelles Kühlen: Das plötzliche Ende der Wärmezufuhr kann zu einer schnellen Abkühlung und Kontraktion des Schweißmetalls führen, was wiederum Kraterrisse zur Folge hat.
• Unrechtmäßige Kündigung: Wenn der Krater vor dem Stoppen des Schweißvorgangs nicht ausreichend gefüllt wird, kann eine schwache Stelle zurückbleiben, die anfällig für Risse ist.
• Schadstoffe: Das Vorhandensein von Verunreinigungen oder Unreinheiten im Schweißbad kann die Kraterrissbildung verschlimmern.

Längsrisse

Längsrisse verlaufen parallel zur Schweißnaht und können sowohl im Schweißmetall als auch in der Wärmeeinflusszone (WEZ) auftreten. Sie sind eine Art Heißriss, der während der Erstarrung oder aufgrund von Eigenspannungen entsteht.

Ursachen

• Hohe Eigenspannungen: Durch ungleichmäßiges Erhitzen und Abkühlen kann es zu hohen Eigenspannungen in der Schweißnaht kommen, die Längsrisse zur Folge haben.
• Falsches Gelenkdesign: Eine schlechte Fugenkonstruktion oder Passung kann zu Spannungskonzentrationen führen, die die Bildung von Längsrissen begünstigen.
• Materialeigenschaften: Werkstoffe mit hohem Wärmeausdehnungskoeffizienten oder schlechter Schweißbarkeit sind anfälliger für Längsrisse.

Lamellenriss

Lamellenrisse sind eine Rissart, die im Grundmetall parallel zur Schweißnaht auftritt. Sie sind durch die Trennung von Metallschichten aufgrund nichtmetallischer Einschlüsse gekennzeichnet.

Ursachen

• Nichtmetallische Einschlüsse: Das Vorhandensein von Sulfiden, Oxiden oder anderen Einschlüssen im Metall kann als Spannungskonzentratoren wirken und Lamellenrisse auslösen.
• Querspannungen: Hohe Querspannungen, insbesondere in dicken Platten, können zum Lamellenreißen führen.
• Schweißausrichtung: Die Ausrichtung der Schweißnaht relativ zur Walzrichtung des Grundmetalls kann die Wahrscheinlichkeit eines Lamellenrisses beeinflussen.

Erstarrungsrisse

Erstarrungsrisse entstehen im Schweißmetall während der Erstarrungsphase des Schweißens. Sie treten typischerweise entlang der Mittellinie der Schweißnaht auf, wo das Metall zuletzt erstarrt.

Ursachen

• Verunreinigungen mit niedrigem Schmelzpunkt: Das Vorhandensein von Verunreinigungen wie Schwefel, Phosphor oder Blei kann sich während der Erstarrung an den Korngrenzen ablagern und schwache Stellen erzeugen, die anfällig für Risse sind.
• Hohe Schweißgeschwindigkeiten: Eine zu hohe Schweißgeschwindigkeit kann zu einem schmalen und tiefen Schweißbad führen, wodurch sich die Wahrscheinlichkeit von Erstarrungsrissen aufgrund schneller Abkühlung und Kontraktion erhöht.
• Unsachgemäße Schweißnahtkonstruktion: Fugenkonstruktionen mit hoher Beanspruchung oder unzureichendem Füllmaterial können zu ungleichmäßiger Schrumpfung und Spannungskonzentration führen und so die Rissbildung begünstigen.

Versickerungsrisse

Liquationsrisse treten in der Wärmeeinflusszone (WEZ) des Grundmetalls auf. Diese Risse entstehen durch das teilweise Schmelzen des Grundmetalls neben dem Schweißbad, das beim Abkühlen nicht richtig erstarrt.

Ursachen

• Teilweises Schmelzen: Wenn das Grundmetall in der Nähe des Schweißbades teilweise schmilzt, entsteht eine lokale Zone mit einem niedrigeren Schmelzpunkt. Bei schneller Abkühlung erstarrt diese Zone möglicherweise nicht gleichmäßig, was zu Rissen führt.
• Schnelles Kühlen: Schnelle Abkühlungsraten können dazu führen, dass das geschmolzene Material in der Wärmeeinflusszone nicht richtig erstarrt, was zu Rissen führt.
• Verunreinigungen: Ähnlich wie bei Erstarrungsrissen kann das Vorhandensein von Verunreinigungen die Bildung von Liquationsrissen verschlimmern, indem der Schmelzpunkt des Grundmetalls in lokalen Bereichen gesenkt wird.

2. Kälterisse

Kaltrisse, auch als Niedertemperaturrisse oder verzögerte Risse bekannt, treten auf, nachdem die Schweißnaht auf Raumtemperatur abgekühlt ist. Sie sind normalerweise transgranular und können sich sowohl im Schweißmetall als auch in der Wärmeeinflusszone bilden. Zu den wichtigsten Unterarten von Kaltrissen gehören:

Wasserstoffinduzierte Risse (HIC)

Wasserstoffinduzierte Risse (HIC), auch als Wasserstoffversprödungsrisse bekannt, entstehen, wenn beim Schweißvorgang Wasserstoff in das Schweißmetall absorbiert wird und später in Bereiche mit hoher Spannung diffundiert, was zur Rissbildung führt.

Ursachen

• Wasserstoffquellen: Feuchtigkeit, Öl, Fett oder andere Verunreinigungen auf dem Grundmetall oder den Schweißzusätzen können Wasserstoff in das Schweißbad einbringen.
• Hohe Eigenspannungen: Schnelles Abkühlen und hohe Restspannungen können die Diffusion von Wasserstoff zu Spannungskonzentrationspunkten fördern und so Risse verursachen.
• Niedertemperaturschweißen: Schweißen bei niedrigen Temperaturen kann die Wasserstofflöslichkeit im Schweißmetall erhöhen und das Problem verschärfen.

Rissbildung in der Wärmeeinflusszone (WEZ)

HAZ-Risse treten in der Region neben dem Schweißmetall auf, wo das Grundmetall thermisch beeinflusst, aber nicht geschmolzen wurde. Diese Risse sind häufig mit Veränderungen in der metallurgischen Struktur und Eigenspannungen verbunden.

Ursachen

• Schnelles Kühlen: Schnelle Abkühlungsraten können zu spröden Mikrostrukturen in der Wärmeeinflusszone führen und diese anfällig für Risse machen.
• Hohe Eigenspannungen: Ungleichmäßiges Erhitzen und Abkühlen kann zu hohen Restspannungen in der Wärmeeinflusszone führen und so zu Rissbildung führen.
• Materialeigenschaften: Einige Werkstoffe, wie z. B. hochfeste Stähle, neigen aufgrund ihrer metallurgischen Eigenschaften stärker zur Rissbildung in der Wärmeeinflusszone.

Risse in den Zehen

Spitzenrisse treten an der Verbindung zwischen Schweißmetall und Grundmetall auf, häufig an der Spitze der Schweißnaht. Diese Risse sind in der Regel Oberflächenrisse, können sich jedoch in die Schweißnaht oder das Grundmetall ausbreiten.

Ursachen

• Hohe Eigenspannungen: Spannungskonzentrationen an der Schweißnahtkante können zu Rissen führen.
• Schlechte Schweißtechnik: Unzureichende Schweißverfahren, wie etwa falsche Schweißwinkel oder übermäßige Wärmezufuhr, können zur Rissbildung an der Zehe beitragen.
• Materialeigenschaften: Einige Materialien sind aufgrund ihrer metallurgischen Eigenschaften anfälliger für Zehenrisse.

Wurzelrisse

Wurzelrisse treten an der Wurzel der Schweißnaht auf, wo das Schweißmetall auf der Rückseite der Schweißnaht auf das Grundmetall trifft. Diese Risse können innen oder außen sein und entstehen oft aufgrund unzureichender Durchdringung oder anderer Schweißfehler.

Ursachen

• Unzureichende Durchdringung: Eine unzureichende Durchdringung der Schweißnaht kann zu Hohlräumen oder schwachen Stellen an der Wurzel führen, die zu Rissen führen. Dies kann auf eine geringe Wärmezufuhr, eine falsche Schweißtechnik oder eine falsche Verbindungskonstruktion zurückzuführen sein.
• Hohe Eigenspannungen: Spannungskonzentrationen an der Schweißnahtwurzel können zu Rissen führen. Diese Spannungen entstehen häufig durch thermische Kontraktion während der Abkühlung, falsche Passung oder Schweißreihenfolge.
• Schadstoffe: Das Vorhandensein von Verunreinigungen wie Feuchtigkeit, Öl oder Schmutz an der Schweißnahtwurzel kann die Verbindung schwächen und Risse verursachen. Verunreinigungen können durch unsaubere Grundmaterialien, die Schweißumgebung oder unsachgemäße Lagerung von Schweißzusätzen entstehen.

Eigenspannungsrisse

Eigenspannungsrisse entstehen aufgrund der Eigenspannungen, die während des Schweißvorgangs entstehen. Diese Risse können sich sowohl im Schweißmetall als auch in der Wärmeeinflusszone (WEZ) bilden.

Ursachen

• Hohe Wärmezufuhr: Übermäßiger Wärmeeintrag beim Schweißen kann zu hohen Eigenspannungen führen, wenn die Schweißnaht abkühlt und sich zusammenzieht. Hohe Hitze kann zu starkem Kornwachstum führen und Zonen mit unterschiedlichen Abkühlgeschwindigkeiten erzeugen.
• Falsche Schweißreihenfolge: Schweißfolgen, bei denen die Wärmeverteilung nicht ausreichend kontrolliert wird, können zu Eigenspannungen und Rissbildung führen. Dazu zählen eine schlechte Planung der Schweißlagen und unzureichendes Vorwärmen oder eine unzureichende Wärmebehandlung nach dem Schweißen.
• Materialeigenschaften: Materialien mit hoher Eigenspannungsempfindlichkeit, wie z. B. hochfeste Stähle, neigen eher zu Rissen. Diese Materialien weisen möglicherweise eine geringere Duktilität oder bestimmte metallurgische Eigenschaften auf, die sie anfälliger für Eigenspannungen machen.

Quer- und Schmelzlinienrisse

Querrisse sind Risse, die senkrecht zur Richtung der Schweißnaht verlaufen. Diese Risse können im Schweißgut oder in der Wärmeeinflusszone (WEZ) auftreten und sind typischerweise mit hohen Eigenspannungen oder äußeren Belastungen verbunden, die senkrecht zur Schweißnaht wirken.

Schmelzlinienrisse treten entlang der Schmelzlinie auf, der Schnittstelle zwischen dem Schweißmetall und dem Grundmetall. Diese Risse können aufgrund unzureichender Verschmelzung während des Schweißvorgangs entstehen und zu Schwachstellen führen, die unter Belastung oder thermischen Zyklen anfällig für Risse sind.

Ursachen

• Hohe Eigenspannungen: Spannungskonzentrationen senkrecht zur Schweißnaht können zu Querrissen führen. Diese Spannungen können durch ungleichmäßige Abkühlung, Schrumpfung oder äußere Belastungen entstehen.
• Schlechte Schweißverbindung: Eine unzureichende Verschmelzung zwischen Schweißgut und Grundwerkstoff kann zu Rissen in der Schmelzlinie führen. Dies kann auf unzureichende Wärmezufuhr, falsche Schweißtechnik oder falsche Nahtvorbereitung zurückzuführen sein.
• Materialeigenschaften: Einige Werkstoffe, etwa solche mit hoher Härte oder geringer Duktilität, neigen aufgrund ihrer metallurgischen Eigenschaften stärker zur Quer- und Schmelzlinienrissbildung.

Ursachen und Abhilfe bei Schweißrissen

Um diese Mängel zu vermeiden, ist es wichtig, die verschiedenen Arten von Schweißrissen sowie die Produktionsursachen zu kennen und entsprechende Abhilfemaßnahmen zu ergreifen. Im Folgenden finden Sie Abhilfemaßnahmen für verschiedene Schweißrisse, um diese zu verringern.

Materialauswahl

Verschiedene Metalle und Legierungen sind je nach Streckgrenze, Duktilität und anderen Materialeigenschaften unterschiedlich anfällig für Risse. Beim Schweißen zweier unterschiedlicher Metalle ist es wichtig, ihre relativen Festigkeiten zu kennen und geeignete Füllmaterialien und Schweißtechniken auszuwählen, um eine robuste Verbindung zu erzielen.

Stahl, Edelstahl und Aluminium gehören zu den am häufigsten geschweißten Materialien, doch jedes davon bringt seine eigenen Herausforderungen mit sich. Stahl und Edelstahl sind anfällig für wasserstoffinduzierte Rissbildung. Diese entsteht, wenn Wasserstoff in die Schweißzone diffundiert und innere Spannungen erzeugt, die die Duktilität des Materials übersteigen. Aluminium hingegen ist aufgrund seiner hohen Wärmeleitfähigkeit und Rückfederungstendenz anfälliger für Heißrisse.

Um Rissbildung zu vermeiden, ist es wichtig, eine Auswahltabelle für Füllmetalle zu konsultieren und ein Füllmetall auszuwählen, das der chemischen Zusammensetzung und den mechanischen Eigenschaften des Grundmetalls entspricht. Darüber hinaus kann die Verwendung von Schweißtechniken, die den Wasserstoffeintrag minimieren, wie wasserstoffarme Schweißelektroden oder Schutzgasschweißverfahren, dazu beitragen, das Risiko wasserstoffbedingter Risse zu verringern.

Temperaturänderungen

Temperaturschwankungen beim Schweißen sind eine der Hauptursachen für Rissbildung. Wenn die Schweißnaht erhitzt wird, dehnt sie sich aufgrund der Wärmeausdehnung aus. Wenn die Schweißnaht jedoch abkühlt und erstarrt, zieht sie sich zusammen oder schrumpft, wodurch innere Spannungen entstehen, die die Duktilität des Materials überschreiten und zu Rissbildung führen können.

Um das Risiko von Rissen aufgrund von Temperaturschwankungen zu verringern, können verschiedene Strategien angewendet werden. Der Einsatz von Schweißtechniken, die die Wärmezufuhr minimieren, wie z. B. Impulsschweißen oder Kurzlichtbogenschweißen, kann dazu beitragen, die in die Schweißzone eingebrachte Wärmemenge zu reduzieren. Darüber hinaus kann das Vorwärmen des Grundmetalls vor dem Schweißen dazu beitragen, den Temperaturgradienten zu verringern und die beim Abkühlen entstehenden inneren Spannungen zu minimieren.

Klemmen und Vorrichtungen können auch verwendet werden, um die Schweißnaht zu fixieren und zu verhindern, dass sie sich während der Abkühlung übermäßig zusammenzieht. Schweißmapping-Techniken, bei denen in einer bestimmten Reihenfolge geschweißt wird, um Restspannungen zu minimieren, können ebenfalls wirksam sein. Schließlich kann eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen durchgeführt werden, um Restspannungen abzubauen und die Rissbeständigkeit der Schweißnaht zu verbessern.

Vermeiden Sie schwefelreichen Stahl und bestimmte Perlen

Das Schweißen von Stahl mit hohem Schwefelgehalt sollte unbedingt vermieden werden, da dieser anfällig für Heißrisse ist. Schwefel, der bei etwa 239 Grad Fahrenheit siedet, neigt dazu, sich während der Verflüssigung in Richtung der Schweißnahtmittellinie anzusammeln, was beim Erstarren Risse verursacht.

Vermeiden Sie außerdem extrem konkave oder konvexe Schweißperlen. Konkave Perlen können das Füllmetall nicht richtig ablagern, was möglicherweise zu Rissen aufgrund unzureichender Verstärkung führt. Umgekehrt kann übermäßiges Füllmaterial in konvexen Perlen auch aufgrund innerer Spannungen während der Metallausdehnung Risse verursachen. Entscheiden Sie sich stattdessen für normale Perlen mit einer leicht konvexen oder konkaven Form für eine bessere gute Schweißnaht Integrität und Zuverlässigkeit.

Restspannungen oder angewandte Spannungen

Risse in Schweißnähten entstehen häufig durch Spannungskonzentrationen wie unsachgemäße Nahtvorbereitung, Verunreinigungen oder Wolframeinschlüsse. Auch übermäßiges intermittierendes Schweißen erhöht die Risiken, da jeder Stopp-Start-Punkt Risse begünstigen kann. Zur Vorbeugung sind strenge Prozesse, saubere Arbeitsplätze und sorgfältige Aufmerksamkeit erforderlich – Kennzeichen fachkundigen Schweißens.

Bei der Sanierung werden die betroffenen Bereiche abgeschliffen, bis das Metall intakt ist, und es wird eine neue Schweißnaht angebracht. Dies ist jedoch mühsam und kostspielig. Die Beseitigung der Grundursachen ist entscheidend, um wiederkehrende Fehler zu vermeiden und die Integrität der Schweißnaht sicherzustellen.

Chemisches Make-up

Die chemische Zusammensetzung des Grundmetalls und des Füllmaterials spielt eine bedeutende Rolle bei der Rissbildung in Schweißnähten. Edelstahl enthält beispielsweise Chrom, das zur Bildung einer schützenden Oxidschicht beiträgt, die Korrosion widersteht. Chrom kann jedoch beim Schweißen auch mit Wasserstoff reagieren, was zur Bildung spröder Phasen im Schweißmetall führt, die anfällig für Risse sind.

Andererseits machen die hohe Wärmeleitfähigkeit und der niedrige Schmelzpunkt Aluminium anfällig für Heißrisse. Umweltfaktoren wie Feuchtigkeit und Verunreinigungen können die Schweißbarkeit von Aluminium ebenfalls beeinträchtigen, indem sie Verunreinigungen einbringen, die die Rissbildung fördern.

Um die Auswirkungen der chemischen Zusammensetzung auf Schweißrisse zu mildern, ist es wichtig, Materialien mit geringem Verunreinigungsgrad zu wählen und den Schweißprozess zu optimieren, um die Einführung schädlicher Elemente zu minimieren. Darüber hinaus kann die Verwendung von Schweißzusätzen, die mit dem Grundmetall kompatibel sind, dazu beitragen, das Risiko der Rissbildung zu verringern.

Verlangsamen Sie den Abkühlungsprozess

Um Schweißrisse zu minimieren, ist es wichtig, die Abkühlgeschwindigkeit zu verlangsamen. Eine langsamere Abkühlung verbessert die Wasserstoffdiffusion, sodass Wasserstoff aus dem Schweißmetall entweichen kann, wodurch das Risiko von Rissen verringert wird.

Eine effektive Methode, dies zu erreichen, ist die Verwendung einer Heizdecke. Heizdecken sorgen für gleichmäßige und kontrollierte Wärme im Schweißbereich und verlangsamen den Abkühlungsprozess. Eine weitere Lösung sind Schweißöfen, bei denen das gesamte geschweißte Bauteil in einen Ofen gelegt wird, um eine gleichmäßige und allmähliche Abkühlung zu gewährleisten. Einige Schweißer verwenden auch Induktionserwärmung. Bei diesem Verfahren wird elektromagnetische Induktion zum Erhitzen des Metalls verwendet, wodurch eine präzise Kontrolle der Abkühlungsrate möglich ist.

Erkennungsmethoden für Schweißrisse

Das Erkennen von Schweißrissen ist entscheidend, um die Integrität geschweißter Strukturen sicherzustellen. Zur Erkennung von Rissen in Schweißnähten werden verschiedene zerstörungsfreie Prüfverfahren (ZfP) eingesetzt. Zu den gängigsten Verfahren gehören:

1. Visuelle Inspektion: Die visuelle Inspektion ist die einfachste und am weitesten verbreitete Methode zum Erkennen von Oberflächenrissen. Dabei wird die Schweißoberfläche mit bloßem Auge oder Vergrößerungswerkzeugen gründlich untersucht. Während durch die visuelle Inspektion Oberflächenrisse identifiziert werden können, ist sie nicht effektiv zum Erkennen von Defekten unter der Oberfläche.
2. Farbeindringprüfung (DPT): Die Farbeindringprüfung ist eine Methode zum Erkennen von oberflächenbrechenden Rissen. Dabei wird ein flüssiger Farbstoff auf die Schweißoberfläche aufgetragen, in die Risse eindringen gelassen und anschließend der überschüssige Farbstoff entfernt. Anschließend wird ein Entwickler aufgetragen, der den Farbstoff aus den Rissen zieht und sie unter UV-Licht oder normalem Licht sichtbar macht.
3. Magnetpulverprüfung (MPT): Die Magnetpulverprüfung dient zum Aufspüren von Oberflächenrissen und oberflächennahen Rissen in ferromagnetischen Werkstoffen. Die Schweißnaht wird magnetisiert und magnetische Partikel werden auf die Oberfläche aufgebracht. Risse stören das Magnetfeld, wodurch sich die Partikel an den Defektstellen ansammeln und unter geeigneten Lichtbedingungen sichtbar werden.
4. Ultraschallprüfung (UT): Bei der Ultraschallprüfung werden hochfrequente Schallwellen verwendet, um innere Risse zu erkennen. Ein Wandler sendet Schallwellen in die Schweißnaht und etwaige Unstetigkeiten reflektieren die Wellen zurück zum Wandler. Die reflektierten Wellen werden analysiert, um das Vorhandensein und den Ort von Rissen zu bestimmen.
5. Röntgenprüfung (RT): Bei der Röntgenprüfung werden Röntgen- oder Gammastrahlen verwendet, um Bilder der Schweißnaht zu erstellen. Risse und andere Defekte erscheinen auf dem Röntgenbild als dunkle Flecken. Die RT eignet sich gut zum Erkennen von inneren Rissen und anderen Defekten unter der Oberfläche.
6. Wirbelstromprüfung (ECT): Die Wirbelstromprüfung wird verwendet, um Oberflächenrisse und oberflächennahe Risse in leitfähigen Materialien zu erkennen. Ein Wechselstrom wird durch eine Spule geleitet, wodurch Wirbelströme im Material erzeugt werden. Risse unterbrechen den Fluss der Wirbelströme, die erkannt und analysiert werden, um Defekte zu identifizieren.

Ist ein Schweißriss ein Defekt oder nur eine Unstetigkeit?

Beim Schweißen ist die Unterscheidung zwischen Defekten und Unstetigkeiten von entscheidender Bedeutung. Eine Unstetigkeit ist ein Fehler, der nicht unbedingt die Schweißnahtintegrität beeinträchtigen muss. Ein Defekt wird erst dann, wenn er bestimmte Vorschriften oder interne Qualitätsstandards verletzt und eine Reparatur erforderlich macht.

Defekte gelten immer als Diskontinuitäten, aber nicht alle Diskontinuitäten sind Defekte. Defekte wie Risse oder erhebliche Porosität müssen korrigiert werden, da sie Fehler verursachen können. Diskontinuitäten wie kleinere Oberflächenunregelmäßigkeiten können akzeptabel sein, wenn sie den entsprechenden Normen entsprechen.

Qualifizierte Prüfer bewerten Unstetigkeiten mithilfe von Methoden wie Sichtprüfung, Ultraschallprüfung oder Röntgenprüfung, um ihre Auswirkungen zu bestimmen. Auch wenn eine Unstetigkeit den Normen entspricht, kann es sein, dass die Kundenspezifikationen ihre Reparatur erfordern, um höchste Qualität und Sicherheit zu gewährleisten.

Wer trägt die Verantwortung für die Vermeidung von Schweißrissen?

• Pflichten des Schweißers: Der Schweißer ist für Mängel verantwortlich, die auf sein Können oder seine Schweißtechnik zurückzuführen sind. Probleme wie unvollständige Verschmelzung, übermäßig konkave oder konvexe Schweißnahtkonturen und falsche Schweißnahtgröße entstehen häufig durch schlechte Technik, falsche Schweißgeschwindigkeit, falsche Elektrodenhandhabung oder falsche Parametereinstellungen. Darüber hinaus müssen Schweißer die Vorgesetzten über alle während der Arbeit auftretenden Probleme informieren.
• Verantwortung des Vorgesetzten: Vorgesetzte müssen sicherstellen, dass Schweißer über die notwendigen Werkzeuge und Ressourcen verfügen, um effektiv arbeiten zu können. Dazu gehört die Aufrechterhaltung einer sicheren Arbeitsumgebung gemäß den OSHA-Vorschriften, die Bereitstellung der richtigen Grund- und Füllmetalle, die Gewährleistung ordnungsgemäßer Schweißverfahrenstests und die Bereitstellung funktionsfähiger Schweißgeräte. Effektive Schulungsprogramme und richtig entworfene, zugängliche Schweißverbindungen sind ebenfalls von entscheidender Bedeutung.
• Überlegungen zu Design und Verwaltung: Neben Schweißern und Vorgesetzten wirken sich auch Konstruktionsfragen zur Herstellbarkeit auf die Schweißqualität aus. Konstrukteure müssen die Zugänglichkeit der Verbindungen sicherstellen, damit Schweißer ihre Werkzeuge richtig positionieren und handhaben können. Wenn eine Konstruktion den Zugang zum Schweißbereich erschwert, erhöht dies das Risiko von Defekten.

Wie können Hinterschnittfehler zu Schweißrissen führen?

Unterschnittdefekte, bei denen die Dicke des Grundmetalls an der Schweißnahtoberfläche reduziert ist, wird die Spannungsübertragung gestört und es entstehen potenzielle Spannungskonzentrationspunkte, an denen Risse entstehen können, insbesondere unter Bedingungen mit hoher Spannung.

Um diese Defekte zu vermeiden. Bei Konstantspannungsprozessen wie nicht gepulstem GMAW- und Fülldrahtschweißen ist eine manuelle Spannungseinstellung möglich. Bei Konstantstromprozessen wie GTAW und SMAW variiert die Spannung mit der Lichtbogenlänge, was eine sorgfältige Steuerung erfordert. Richtige Elektrodenwinkel und reduzierte Vorschubgeschwindigkeiten tragen ebenfalls zu einer effektiven Schweißabscheidung bei und minimieren Einbrandkerben, wodurch das Risiko von Schweißrissen im Laufe der Zeit verringert wird.

Führt Kaltläppen zu Schweißrissen?

Kaltes Überlappen oder Überlappen stellt beim Schweißen ein erhebliches Risiko dar. Wenn die Schweißnaht nicht mit dem Grundmetall verschmilzt und dadurch eine Diskontinuität entsteht, wird die Spannungsübertragung durch die Schweißverbindung beeinträchtigt. Dieser Mangel an Kontinuität wirkt als Spannungserhöhung und kann unter Betriebsbelastung Risse verursachen.

Um Kaltläppung zu verhindern, ist es wichtig, eine gleichmäßige Elektrodenmanipulation zwischen den Grundmetallen sicherzustellen. Eine ungleichmäßige Verteilung kann zu unzureichender Verschmelzung und Überlappung führen, was insbesondere dann problematisch ist, wenn beim Schweißen keine klare Sicht auf die Verbindung besteht.

Gemäß den AWS-Standards ist ein glatter Übergang an der Schweißnaht von größter Bedeutung. Dieses Verfahren fördert eine gleichmäßige Spannungsverteilung und trägt dazu bei, die Bildung schädlicher Risse zu verringern. Dadurch wird die allgemeine Integrität und Haltbarkeit geschweißter Strukturen sichergestellt.

Fazit

Das Verständnis der Arten von Schweißrissen, ihrer Ursachen und Erkennungsmethoden ist entscheidend für die Gewährleistung hochwertiger Schweißnähte. Durch den Einsatz geeigneter Schweißtechniken, die Verwendung sauberer Materialien und die Durchführung geeigneter Wärmebehandlungen vor und nach dem Schweißen kann das Risiko von Schweißrissen minimiert werden.

FAQ

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Katalog: Leitfaden zur Blechbearbeitung