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Schweißnaht-Qualitätsprüfung: 10 häufige Fehler & Erkennungstipps

Schweißnaht-Qualitätsprüfung

Um die zufriedenstellende Leistung einer geschweißten Konstruktion zu gewährleisten, muss die Qualität der Nähte durch angemessene Prüfverfahren bestimmt werden. Daher werden sie unter Bedingungen geprüft, die dieselben oder strenger sind als jene, denen die Konstruktionen im Einsatz ausgesetzt sind.

Diese Seite enthält Tipps zur Sichtprüfung. Folgeseiten behandeln Prüfverfahren für GMAW und physikalische Schweißnahtprüfung.

Diese Tests decken schwache oder fehlerhafte Bereiche auf, die vor Freigabe für den Feldeinsatz korrigiert werden können. Sie bestimmen auch das richtige Schweißdesign für Rüstungsgeräte und verhindern Verletzungen und Unannehmlichkeiten für Personal.

ZfP (Zerstörungsfreie Prüfung / NDT) bezeichnet zerstörungsfreie Prüfung. Es ist ein Prüfansatz, der die Naht bewertet, ohne Schaden zu verursachen. Er spart Zeit und Geld, einschließlich Fern-Sichtprüfung (RVI), Röntgen, Ultraschallprüfung und Farb-Eindringprüfung.

Bei den meisten Nähten wird die Qualität basierend auf der vorgesehenen Funktion geprüft. Wenn Sie ein Maschinenteil reparieren und die Maschine funktioniert einwandfrei, gilt die Naht oft als korrekt. Es gibt einige Wege, eine korrekte Naht zu erkennen:

Weitere Sichtprüfungen umfassen Kontrollen vor (Wurzelgesicht, Spalt, Anfaswinkel, Passung), während (Elektrodenverbrauch, Metallfluss, Lichtbogengeräusch und -licht) und nach dem Schweißen (Unterschnitt, Wurzelfusionsfehler, Nadellöcher, übermäßige Spritzer, Nahtabmessungen).

Sichtprüfung (VT – Visual Testing)

Sichtprüfung ist ein ZfP-Verfahren (NDT), bei dem eine Naht mit dem Auge auf Oberflächenunterbrechungen untersucht wird. Es ist die gängigste Methode der Schweißnaht-Qualitätsprüfung.

Vorteile der zerstörungsfreien Schweißnahtprüfung:

Nachteile:

Schritte der sichtbaren Schweißnaht-Qualitätsprüfung

Verfahren für konsistente Anwendung üben und entwickeln

  1. Materialien vor dem Schweißen prüfen
  2. Qualitätsprüfung während des Schweißens
  3. Prüfung nach Abschluss der Naht
  4. Probleme markieren und Naht reparieren

Sichtprüfung während des Schweißens

Prüfung nach dem Schweißen

10 häufige Schweißfehler, die Sie kennen sollten

Was sind Schweißfehler?

Schweißfehler sind Unregelmäßigkeiten im Schweißmetall durch falschen Schweißprozess oder inkorrekte Schweißführung etc. Der Fehler kann von der gewünschten Nahtform, -größe und -qualität abweichen.

Fehler können außerhalb oder innerhalb des Schweißmetalls auftreten. Manche Fehler sind zulässig, wenn sie innerhalb tolerierbarer Grenzen liegen, aber Risse werden nie akzeptiert.

Ingenieurwesen erkennt Unvollkommenheiten an und arbeitet mit Toleranzen. Toleranz definiert den Akzeptanzgrad vor Unvollkommenheit. Jede Toleranz sollte nur für eine bestimmte Anwendung, Prozess und Material definiert werden.

Unvollkommenheiten sind jede Abweichung vom Konstruktionsplan. Sie sind in der Technik unvermeidbar, aber nicht alle inakzeptabel.

Was sind Schweißunterbrechungen (Discontinuities)?

Eine Unterbrechung ist eine Unterbrechung der typischen physikalischen Struktur eines Materials, die dessen Eigenschaften schlagartig ändert. Einfache Eigenschaftsschwankungen kennzeichnen keine Unterbrechung. Nur Unterbrechungen, die den Toleranzgrenzwert überschreiten, gelten als Schweißfehler.

Eine Naht mit einem bestimmten Riss kann für die eine Anwendung genehmigt, für eine andere abgelehnt werden.

Arten von Schweißfehlern

Nach der Erkennung lernen wir, welchen Fehler wir vorliegen haben. Jeder hat eigene Merkmale und erfordert einen anderen Reparaturansatz.

1. Mangelnde Durchdringung / Unvollständige Durchdringung (Lack of Penetration)

Unvollständige Durchdringung liegt vor, wenn die Wurzel des Schweißperls die Wurzel der Fuge nicht erreicht, um die gegenüberliegende Fläche im Bauteil zu verschweißen. Zur Korrektur: Strom erhöhen, Schweißgeschwindigkeit verringern oder Fugen-Geometrie ändern.

Ursachen:

Abhilfe:

2. Mangelnde Fusion / Unvollständige Fusion (Lack of Fusion)

Unvollständige Fusion tritt mit lokalem Fusionsmangel auf, entweder an der Fugenflanke oder an der Oberfläche der zuvor abgeschiedenen Lage. Korrektur: Strom erhöhen, Geschwindigkeit verringern, Fugen-Geometrie ändern oder Maßnahmen gegen Magnetablenkung (Magnetblasen) ergreifen.

Ursachen:

Abhilfe:

3. Unterschnitt (Undercut)

Er tritt als Vertiefung (Kerbenform) an der Nahtfußlinie auf. Korrektur: Strom reduzieren oder Schweißgeschwindigkeit verringern.

Diese Unregelmäßigkeit ist eine Kerbenbildung an der Nahtkante, die die Querschnittsstärke des Grundwerkstoffs verringert. Resultat: geschwächte Naht und Werkstück.

Ursachen:

Abhilfe:

4. Schlackeneinschluss (Slag Inclusion)

Er tritt durch Einschluss fester Materialien (metallisch oder nicht) im Schweißmetall auf. Ursachen: unzureichende Reinigung der Nahtoberfläche zwischen den Lagen. Kann auch bei Einlagen-Schweißungen auftreten, wenn Schlacke in Wurzel und Nahtfüßen eingeschlossen wird.

Schlackeneinschlüsse sind meist gut sichtbar in der Naht. Schlacke ist ein glasartiges Material, Nebenprodukt von Elektroden-, Fülldraht- und UP-Schweißen. Entsteht, wenn der Fluss (fester Schutzstoff beim Schweißen) im Schweißbad oder an der Nahtzonenoberfläche schmilzt.

Ursachen:

Abhilfe:

5. Spritzer (Spatter)

Spritzer entstehen durch Ausspritzung geschmolzener Partikel aus dem Schweißbad. Korrektur: Strom reduzieren und Instabilität im Metallübergang kontrollieren.

Spritzer haften als kleine Partikel an der Umgebungsoberfläche. Besonders häufig beim MIG-Schweißen (GMAW). Vollständig vermeiden lässt es sich nicht, aber minimieren.

Ursachen:

Abhilfe:

6. Schweißriss (Weld Crack)

Zu den metallurgischen Unterbrechungen zählen Risse, die in der vom Schweiß beeinflussten Zone (Schmelzzone oder Wärmeeinflusszone) durch Faktoren wie Erstarrungskontraktion und Kornwachstum auftreten. Klassifizierung: Kalt-Risse, Erstarrungsrisse, Wiedererwärmungsrisse.

Der schwerwiegendste Schweißfehler ist ein Riss – von fast allen Industriestandards nicht akzeptiert. Er kann an der Oberfläche, im Schweißmetall oder in der wärmebeeinflussten Zone auftreten.

Risstypen nach Entstehungs-temperatur:

Ursachen:

Abhilfe:

7. Porosität (Porosity)

Sie tritt durch Bildung von Gasblasen in der Schmelzzone auf. Kann intern und an der Oberfläche auftreten. Korrektur: Schutzgasfluss korrigieren, Gas mit höherer Reinheit verwenden.

Porosität entsteht durch Verunreinigung des Schweißmetalls. Eingeschlossene Gase erzeugen blasenreiche, schwache Nähte, die mit der Zeit kollabieren können.

Ursachen:

Abhilfe:

8. Überlappung (Overlap)

Überlappung tritt auf, wenn das Nahtbild weit über die Nahtkante hinausragt. Meist verursacht durch zu große Elektroden oder schlechte Schweißtechnik.

Ursachen:

Abhilfe:

9. Verzug (Warpage)

Verzug ist eine unerwünschte Form- und Positionsänderung der Metallteile. Er entsteht durch falsche Wärmeeinbringung und durch Kontraktion/Expansion der geschweißten Teile.

Ursache:

Abhilfe:

10. Durchbrand (Burn Through)

Wenn das Schweißmetall die Grundwerkstoffe durchdringt, spricht man von Durchbrand. Häufig bei dünnen Blechen. Tritt auf, wenn Wurzelspalt zu groß oder zu hohe Spannung verwendet wird.

Unterscheidung: Schweißunterbrechung vs. Schweißfehler

Eine Schweißunterbrechung ist leicht erkennbar, da sie wie eine Unterbrechung des normalen Flusses aussieht. Auch als Schweißunvollkommenheit bekannt, findet sie sich im Schweiß- oder Grundmetall. Sie entsteht durch falsches Schweißmuster oder -technik. Sie kann von Nahtform, -dicke und letztlich -qualität abweichen.

Generell sollte eine Unterbrechung vermieden und behoben werden, ist aber marginal weniger schwerwiegend als ein Schweißfehler. Dennoch: Finden Sie eine Unterbrechung, beheben Sie sie.

Eine Gruppe von Unterbrechungen kann zum Fehler werden, wenn sie die in Ihrem Projekt festgelegten Grenzwerte überschreitet. Dies richtet sich nach Land, Material und Umgebung.

Letztlich ist der effektivste Weg, einen Schweißauftrag – besonders an engen Stellen – zu prüfen, der Einsatz einer Schweißkamera. Hier einige Video-Beispiele.

Schweißfehler rechtzeitig erkennen

Die Wichtigkeit, Schweißfehler rechtzeitig zu entdecken, kann nicht überschätzt werden. Selbst der kleinste Fehler kann katastrophal sein. Von der Schweißtechnik über Strom und Überwachung – Schweißen ist ein komplexes Handwerk, das höchste Aufmerksamkeit erfordert.

Investition in die richtigen Werkzeuge macht die Arbeit einfach und sicher. Für Unternehmen in Öl, Gas und Bergbau ist es entscheidend, die häufigsten Schweißfehler zu erkennen, um handeln zu können.

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