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Schweißtechnische Untersuchung

Foto zeigt einen Schweißvorgang. Funken sprühen.

Wasserstoffbestimmung in Schweißnähten

Risse verhindern

Wasserstoffinduzierte Kaltrisse stellen nicht nur wegen ihres verzögerten Auftretens eine tückische Fehlerart in der Schweißnaht und in der Wärmeeinflusszone dar. Häufige Ursachen sind Schweißzusatzwerkstoffe wie UP-Pulver, Fülldraht- oder Stabelektroden.

Mit unseren akkreditierten Analysen (DIN EN ISO 3690) prüfen und qualifizieren wir Schweißzusatzstoffe im Hinblick auf ihren Wasserstoffgehalt. Wir erzeugen definierte Schweißproben und analysieren sie mit der Trägergas-Heißextraktions- oder der Quecksilbermethode.

Kaltrisstests

Kaltrisse vermeiden

Kaltrisse sind interkristalline oder transkristalline Materialtrennungen, die beim Schweißen in der Wärmeeinflusszone oder im Schweißgut auftreten können. Ursache ist im allgemeinen ein kritisches Zusammenspiel zwischen Wasserstoffgehalt, mechanischer Spannung und Mikrogefüge.

Zur Beurteilung der Kaltrissempfindlichkeit von Grund- und Zusatzwerkstoffen bieten wir anerkannte, selbstbeanspruchende Kaltrissprüfverfahren an, die auch für Eignungs- und Abnahmeprüfungen einsetzbar sind.

  • Tekken-Prüfung: Strenger Test, insbesondere für Grundwerkstoffe.
    Eine Wurzelraupe simuliert eine dehnbehinderte Stumpfnaht. Diese Schweißnaht und die Wärmeeinflusszone werden metallografisch auf Risse untersucht (relevante Normen: ISO 17642 und JIS Z 3158 - japanische Industrienorm).
  • CTS-Prüfung (Controlled Thermal Severity):
    Eine Schweißraupe wird auf einer Kehlnahtprobe abgeschmolzen, die unter definierten Bedingungen aus zwei Blechen gefertigt wurde. Schweißgut und Wärmeeinflusszone werden anschließend metallografisch auf Risse untersucht
    (CTS-Test nach DIN EN ISO 17642).
  • WIC-Test (Welding Institute of Canady):
    Quantitative Abschätzung der Kaltrissempfindlichkeit niedrig legierter Stähle im Schweißgut und in der Wärmeeinflusszone. Hauptanwendungsgebiet ist die Bewertung von umlaufenden Rohrschweißnähten, sog. Orbitalnähten. Nach der Spezifikation wird eine Schweißnaht auf bestimmte Bedingungen geprüft (Wasserstoffgehalt, Vorwärmtemperatur, Streckenenergie), bei denen keine Risse auftreten (WIC-Test nach Spezifikation CSA W47.1).

Feuchteanalyse

Kontollinstrument in der schweißtechnischen Fertigung

Zur Vermeidung von wasserstoffinduzierten Kaltrissen sollte der Feuchtigkeitsgehalt von Elektrodenumhüllungen und Schweißpulvern möglichst einen definierten Wert einhalten.

Sowohl für die Kontrolle bei der Herstellung als auch für die produktionsbegleitende Überwachung in der schweißtechnischen Fertigung bieten wir eine Feuchteanalyse an, die auf dem Infrarot-Messprinzip basiert (Kohlenstoff-/Wasser-Analyse).

Schweißeignungsuntersuchung

Werkstoffe qualifizieren

Ob ein Rohr- oder Blechwerkstoff die in der Wärmeeinflusszone vorgeschriebenen mechanisch-technologischen Eigenschaften erfüllt, untersuchen wir mit Schweißtests. Diese Eigenschaften sind in allgemeinen Richtlinien (DNV OS-F101, API RP 2Z, DIN ISO EN 10225 oder API 1104 etc.) sowie in speziellen Kundenspezifikationen festgelegt. In allen gängigen Schweißprozessen haben wir umfangreiche Erfahrungen:

  • Metall-Schutzgas-Schweißen (auch vollmechanisch in Zwangslage)
  • Lichtbogenhandschweißen
  • Unterpulver-Schweißen (UP-Schweißen)
  • Wolfram-Inertgas-Schweißen

Wir bieten Schweißeignungstests (Schweißtests) an vielen Grundwerkstoffen an:

  • Pipeline-Stähle (bis X100)
  • Konstruktionsstähle (bis S960)
  • Cr-Ni-Stähle
  • Ni-Basis-Werkstoffe

Bead-on-Plate (Pipe) Test

Zur Beurteilung der Schweißeignung von Stahlwerkstoffen ist die Neigung des Werkstoffs zum Aufhärten in der Wärmeeinflusszone ein wichtiges Kriterium. Diese Eigenschaft ermitteln wir quantitativ mit einer WIG-Auftragsschweißung.
Schweißparameter, Vorwärmtemperaturen sowie andere Randbedingungen sind in der Norm BS 7363 (British Standard) festgelegt.

Bestimmung der Fügeeignung von Stahl-Feinblechen nach SEP 1220

Nachweis der Kompatibilität zum gesamten Fertigungsprozess.

Der Nachweis fügetechnischer Verarbeitbarkeit eines Werkstoffs wird allgemein für jedes Verbindungsverfahren gemäß Stahl-Eisenprüfblatt (SEP) 1220 ermittelt.

Werkstofffreigabeprozess des Widerstandspunktschweißens (SEP 1220-2)

Foto zeigt Werkstofffreigabeuntersuchung Punktschweißen
Foto zeigt Detail zur Werkstofffreigabeuntersuchung Punktschweißen

Das Stahl-Eisenprüfblatt (SEP) 1220-2 umfasst die

  • Probenform und -vorbereitung
  • anzuwendenden Prüfmethoden und Versuchsbedingungen
  • Vorgaben der Versuchsdurchführung
  • Dokumentation der Versuchsdaten für den Kunden

Werkstofffreigabeprozess für das Laserstrahlschweißen (SEP 1220-3)

Foto zeigt 16 kW-Laserschweißzelle mit Festkörperlaser.

Die Probenformen und Versuchsbedingungen sind im Wesentlichen mit denen aus Stahl-Eisenprüfblatt (SEP) 1220-2 für das Punktschweißen vergleichbar. Als Qualitätsgrenze gilt bei einer vorgegebenen Laserleistung die maximal erreichbare Vorschubgeschwindigkeit, bei der noch eine volle Durchschweißung an der Blechdopplung des untersuchten Blechwerkstoffs erzielt werden kann. Im Vergleich zu SEP 1220-2 werden die Nähte zusätzlich einer Röntgenprüfung unterzogen sowie ein Heißrisstest durchgeführt.

Werkstofffreigabeprozess für das Schutzgaslöten (SEP 1220-4) und Schutzgasschweißen (SEP 1220-5)

Das Stahl-Eisenprüfblatt (SEP) 1220-4 beschreibt den Werkstofffreigabeprozess für das Metall-Schutzgas-Löten und das SEP 1220-5 den für das Schutzgas-Schweißen. Die Probenformen und Versuchsbedingungen sind im Wesentlichen mit denen der SEP 1220-2 vergleichbar. Hierbei werden jedoch verfahrenstypisch keine Überlappnähte, sondern Kehlnähte hergestellt. Die Versuchs- und Prüfbedingungen sind beim Schutzgas-Löten und beim Schutzgas-Schweißen gleich. Hinsichtlich der Qualitätsgrenzen werden für eine vorgegebene Prozessgeschwindigkeit ein minimal bzw. maximal zulässiger Anbindungsquerschnitt ermittelt. Die Nähte werden im Vergleich zu SEP 1220-2 zusätzlich einer Röntgenprüfung unterzogen. Darüber hinaus wird ein Heißrisstest durchgeführt.

Analysemethoden zur Wasserstoffbestimmung bei Schweißnähten

Quecksilbermethode: Auslagerung in quecksilberbefüllten Büretten bei Raumtemperatur.

Foto zeigt Mitarbeiter, der eine Schweißprobe analysiert
Trägergas-Heißextraktion: Warmauslagerung der Probe bei 400 °C.
Foto zeigt glühende Schweißprobe bei der Trägergas-Heißextraktion
© Salzgitter Mannesmann Forschung GmbH
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