Schlechte Schweißnähte: Wie kann man sie erkennen, verhindern und reparieren?

Schweißen ist das Rückgrat des modernen Bauwesens und der Fertigung und verbindet alles von Wolkenkratzern und Brücken bis hin zu Pipelines und Präzisionsmaschinen. Die Integrität einer Schweißverbindung ist von größter Bedeutung, da eine fehlerhafte Schweißnaht die strukturelle Sicherheit beeinträchtigen, zu Materialversagen führen und katastrophale finanzielle oder menschliche Kosten verursachen kann. Das Verständnis schlechter Schweißnähte – deren Formen, Ursachen, Erkennung und Behebung – ist für jeden Fachmann, der an der Fertigung oder Inspektion beteiligt ist, von entscheidender Bedeutung. Eine „schlechte Schweißnaht“ wird technisch als Schweißfehler oder -diskontinuität bezeichnet, eine Unvollkommenheit, die gegen etablierte Codes und Standards (wie die von AWS oder ISO) verstößt.

So erkennen Sie fehlerhafte Schweißnähte: Die Inspektionshierarchie

Die Erkennung fehlerhafter Schweißnähte erfordert eine Reihe von Techniken, von der einfachsten Sichtprüfung bis hin zu fortgeschrittenen zerstörungsfreien Prüfungen (NDT). Die gewählte Methode hängt von der Kritikalität des Bauteils und der Art des gesuchten Fehlers ab.

Visuelle Inspektion (VT)

Der erste und wichtigste Schritt ist eine gründliche Sichtprüfung. Viele häufige Fehler sind oberflächenbrechend und mit bloßem Auge sichtbar, oft mit Hilfe einer Lupe, einer Taschenlampe und Schweißlehren.

• Oberflächenfehler:SuchenRisse, die den schwerwiegendsten Defekt darstellen und längs-, quer- oder kraterbasiert sein können. SuchenUnterbieten, eine in das Grundmetall neben der Schweißnaht eingeschmolzene Rille, die die effektive Dicke des Grundmaterials verringert.Überlappenist ein Zustand, bei dem das Schweißgut über die Spitze läuft, ohne mit dem Grundmetall zu verschmelzen.Porositäterscheinen als kleine Löcher oder Gastaschen auf der Oberfläche.Spritzer(kleine Metalltröpfchen) sind in der Regel kosmetischer Natur, können aber auf falsche Parameter hinweisen.Übermäßige Verstärkungoder ein unregelmäßiges Wulstprofil deutet auf eine schlechte Technik oder Hitzekontrolle hin.

Zerstörungsfreie Prüfung (NDT)

Wenn es sich um interne oder subtilere Mängel handelt, werden NDT-Methoden eingesetzt, um die strukturelle Integrität zu überprüfen, ohne das Teil zu beschädigen.

• Eindringprüfung (PT) oder Farbeindringprüfung (DPI):Wird zur Erkennung von oberflächenbrechenden Rissen und Porosität verwendet. Ein flüssiger Farbstoff wird aufgetragen, man lässt ihn in die Fehler eindringen und dann wird ein Entwickler verwendet, um den Farbstoff herauszuziehen und den Defekt sichtbar zu machen.

• Magnetpulverprüfung (MT) oder Magnetpulverprüfung (MPI):Wird bei ferromagnetischen Materialien (wie Stahl) verwendet, um sowohl oberflächliche als auch geringfügig unter der Oberfläche liegende Diskontinuitäten zu erkennen. Es wird ein Magnetfeld angelegt und Eisenpartikel werden über die Fläche gestreut; Fehler verursachen einen Streufluss, der die Partikel anzieht und den Fehler umreißt.

• Ultraschallprüfung (UT):Bei dieser Technik dringen hochfrequente Schallwellen in die Schweißnaht ein. Der Schall wird von internen Defekten reflektiert (zMangel an Fusion,Unvollständige Penetration, oder internSchlackeneinschlüsse), sodass Techniker den Fehler lokalisieren und dimensionieren können.

• Radiographische Prüfung (RT) oder Röntgen/Gammastrahlung:Diese Methode erzeugt ein Bild (Röntgenbild) der inneren Struktur der Schweißnaht. Es eignet sich hervorragend zur Erkennung volumetrischer Defekte wie Porosität, interne Einschlüsse und Hohlräume, ist jedoch bei dichten, planaren Fehlern wie Rissen weniger effektiv.

So verhindern Sie schlechtes Schweißen: Ursachenbekämpfung

Vorbeugung ist immer kostengünstiger und sicherer als Reparatur. Fast alle Schweißfehler sind auf drei Hauptkategorien zurückzuführen: schlechte Nahtvorbereitung, falsche Schweißparameter oder schlechte Bedienertechnik.

Richtige Vorbereitung und Anpassung

• Sauberkeit ist entscheidend:Das Grundmetall muss sorgfältig gereinigt werden, um Rost, Zunder, Feuchtigkeit, Öl, Farbe und Schmutz zu entfernen. Durch Verunreinigungen gelangen Verunreinigungen und Gas in das Schweißbad, was zu Porosität und Einschlüssen führt.

• Gelenkdesign und Passform:Stellen Sie sicher, dass die Verbindungsgeometrie (Fasenwinkel, Wurzelfläche, Wurzelspalt) korrekt ist und mit der genehmigten Schweißverfahrensspezifikation (WPS) übereinstimmt. Durch die richtige Ausrichtung und Klemmung wird das Risiko einer Verformung minimiert und sichergestellt, dass der Lichtbogen die Verbindungswurzel erreichen kann, um eine vollständige Durchdringung zu erreichen.

• Lagerung und Handhabung von Verbrauchsmaterialien:Elektroden, Flussmittel und Zusatzdraht müssen in trockenen, kontrollierten Umgebungen gelagert werden. Feuchtigkeitsverunreinigung ist eine Hauptursache für wasserstoffinduzierte Rissbildung und Porosität.

Schweißparameter optimieren

• Wärmeeintrag und Fahrgeschwindigkeit:Eine unzureichende Wärmeeinbringung und eine zu hohe Fahrgeschwindigkeit führen dazuUnvollständige FusionUndUnvollständige Penetration. Umgekehrt kann es zu übermäßiger Hitze und langsamer Fahrt kommenUnterbieten,Durchbrennenoder Verzerrung. Stromstärke, Spannung und Fahrgeschwindigkeit müssen ausgeglichen sein.

• Schutzgas:Die Durchflussmenge des Schutzgases muss richtig eingestellt sein. Zu wenig führt zu einer Kontamination der Atmosphäre (was zu Porosität führt), und zu viel kann zu Turbulenzen führen, die die Umgebungsluft anziehen.

• Polarität und Stromstärke:Diese Einstellungen müssen auf das spezifische Material, die Elektrode und den verwendeten Prozess (z. B. GMAW, SMAW) abgestimmt sein, um einen stabilen Lichtbogen und eine ordnungsgemäße Metallübertragung sicherzustellen.

Schweißtechnik und -schulung

• Bogenlänge und Winkel:Die Einhaltung der richtigen Lichtbogenlänge gewährleistet ein kontrolliertes Schmelzen und eine kontrollierte Metallübertragung. Die richtigen Arbeits- und Verfahrwinkel sind von entscheidender Bedeutung, um Fehler wie Hinterschneidungen und Schlackeneinschlüsse zu vermeiden.

• Kratermanagement:Wenn der Lichtbogen abrupt endet, bilden sich häufig Risse im Krater. Schweißer müssen eine allmähliche Auslauftechnik oder eine Rückschrittmethode anwenden, um den Krater zu füllen, bevor der Lichtbogen unterbrochen wird.

• Zwischenreinigung:Beim Mehrlagenschweißen muss die gesamte Schlacke zwischen den Durchgängen vollständig entfernt werden, um dies zu verhindernSchlackeneinschlüsse.

So reparieren Sie fehlerhafte Schweißnähte: Sanierung

Sobald ein Defekt erkannt und identifiziert wird, wird das Reparaturverfahren durch Vorschriften und Standards geregelt, folgt jedoch in der Regel einem strengen Prozess, um sicherzustellen, dass die endgültige Reparatur einwandfrei ist.

• Mängelbeseitigung:Der gesamte defekte Bereich muss vollständig entfernt werden. Dies erfolgt in der Regel durch Schleifen, Lichtbogen-Fugenhobeln oder Zerspanen, gefolgt von einem abschließenden Feinschliff. Der Techniker muss sicherstellen, dass kein Teil des ursprünglichen Fehlers zurückbleibt. Es wird eine zerstörungsfreie Prüfung (häufig MT oder PT) durchgeführtnachEntfernen, um sicherzustellen, dass der Riss oder Einschluss vollständig verschwunden ist.

• Oberflächenvorbereitung:Die durch den Entfernungsprozess entstandene Nut muss (wie bei der ersten Verbindungsvorbereitung) gereinigt werden, um alle Schleifrückstände, Zunder und Verunreinigungen zu entfernen.

• Nachschweißen:Der Bereich wird dann gemäß der ursprünglichen, genehmigten WPS erneut verschweißt. Es ist von entscheidender Bedeutung, die richtige Vorwärmung (falls erforderlich) und die richtigen Schweißparameter einzuhalten, um die Bildung neuer Defekte zu verhindern.

• Endkontrolle:Die reparierte Schweißnaht wird demselben Inspektionsniveau wie die ursprüngliche Schweißnaht unterzogen, einschließlich einer Sichtprüfung und häufig den gleichen ZfP-Methoden (PT, MT, UT oder RT), um die Reparatur zu zertifizieren.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Herstellung qualitativ hochwertiger Schweißnähte ein integrierter Prozess ist, der eine sorgfältige Vorbereitung, die strikte Einhaltung eines qualifizierten Verfahrens, eine geschickte Ausführung durch den Schweißer und eine strenge Inspektion erfordert. Durch die Fokussierung auf die Ursachen häufiger Fehler und die Implementierung einer robusten Erkennungs- und Reparaturstrategie können Hersteller die Zuverlässigkeit, Sicherheit und Langlebigkeit ihrer geschweißten Komponenten gewährleisten.