Häufige Schweißfehler: Arten, Ursachen und Erkennung behandelt die Unregelmäßigkeiten, die in Schmelzschweißverbindungen entstehen, warum sie auftreten und wie jede einzelne gefunden wird, bevor sie zu einem Ausfall im Betrieb führt. Jede Schweißnaht enthält Unregelmäßigkeiten. Entscheidend ist, ob deren Art, Größe und Lage die Annahmegrenzen der geltenden Norm überschreiten.
ISO 6520‑1 ordnet Schweißunregelmäßigkeiten in sechs Gruppen: Risse (Gruppe 100), Hohlräume einschließlich Porosität (200), feste Einschlüsse wie Schlacke (300), unzureichende Verschmelzung und Durchdringung (400), Formfehler wie Unterspülung (500) und sonstige Unregelmäßigkeiten (600). Diese Klassifikation entspricht direkt dem Verhalten eines Fehlers und seiner Auffindbarkeit. Rundliche volumetrische Fehler wie Gasporen vertragen deutlich höhere Beanspruchungen als scharfe planare Fehler wie Risse oder unzureichende Verschmelzung.
Die nützlichste Einteilung zur Auswahl einer Prüfmethodik ist, ob ein Fehler die Oberfläche durchbricht oder im Nahtvolumen verborgen liegt. Oberflächendurchbrechende Fehler wie Unterspülung, Oberflächenrisse und oberflächennahe Porosität werden durch Sichtprüfung, Eindringprüfung oder Magnetpulverprüfung erkannt. Volumetrische Fehler wie innere Porosität, Schlackeneinschlüsse und unvollständige Durchdringung erfordern Röntgen‑ oder Ultraschallprüfung.
Planare Fehler wie unzureichende Verschmelzung und Risse sind am gefährlichsten und am schwersten zu finden, da ein enger Riss, der ungünstig zum Röntgenstrahl liegt, völlig übersehen werden kann.
Porosität ist bei der Erstarrung eingeschlossene Gasphase, meist verursacht durch Feuchtigkeit, Verunreinigungen oder verlorenes Schutzgas. Sie ist volumetrisch und rundlich und damit vergleichsweise unkritisch, jedoch können gehäufte oder linienförmige Porosität trotzdem die Annahmekriterien verletzen. Schlackeneinschlüsse sind nichtmetallische Rückstände, die entstehen, wenn Schlacke einer Schweißlage nicht vor dem Auftrag der nächsten Lage entfernt wird. Beide Fehler werden zuverlässig mittels Röntgenprüfung erkannt, wo sie als dunkle Flecken oder längliche Schatten erscheinen.
Unzureichende Verschmelzung tritt auf, wenn das Schweißmetall nicht mit dem Grundwerkstoff oder einer vorherigen Lage verschmilzt, in der Regel durch zu geringe Wärmeeinbringung, zu hohe Vorschubgeschwindigkeit oder ungünstigen Brenner-/Elektrodenwinkel. Unvollständige Durchdringung bedeutet, dass die Wurzel des Fugenbereichs nicht ausgefüllt wird, verursacht durch zu engen Wurzelspalt, zu geringen Strom oder zu dicke Wurzelanschnitte.
Beide Fehler sind planare Undichtigkeiten und reduzieren die tragende Querschnittsfläche, sodass sie strukturell schwerwiegend sind. Die Ultraschallprüfung erkennt sie gut, weil der Schallstrahl stark an der flachen, nicht verschmolzenen Grenzfläche reflektiert.
Unterspülung ist eine in das Grundmaterial eingebrannte Furche an der Nahtlippe, die nicht aufgefüllt ist, verursacht durch zu hohen Strom, zu langen Lichtbogen oder falschen Winkel der Elektrode/des Brenners. Sie ist ein Oberflächenfehler und ein Spannungsriser, weshalb sie bei dynamisch beanspruchten Verbindungen eng begrenzt wird.
Schweißspritzer, die um die Naht herum abgeschleuderten Tropfen, sind kosmetisch, können aber echte Fehler verdecken. Beide werden durch systematische Sichtprüfung erfasst. Ein strukturiertes Schweißprüfprogramm beginnt mit der visuellen Abnahme, bevor volumetrische Verfahren angewandt werden.
Risse sind die am wenigsten tolerierbaren Fehler, weil sie scharf, planar sind und sich im Betrieb oft fortpflanzen. Heißrisse entstehen während der Erstarrung, wenn niedrig schmelzende Filme aus Schwefel oder Phosphor sich bei Schrumpfungszwang an Korngrenzen anreichern.
Kaltrisse, auch wasserstoffunterstützte oder verzögerte Risse genannt, benötigen drei gemeinsam auftretende Faktoren: diffusionsfähigen Wasserstoff aus Feuchtigkeit oder Verunreinigungen, eine harte, anfällige Gefügestruktur im wärmebeeinflussten Bereich und Zugspannungen. Sie können erst Stunden nach dem Schweißen auftreten, weshalb bei höherfesten Stählen die Abnahmeprüfung oft bis zu 48 Stunden verzögert wird. Gegenmaßnahmen sind trockene Zusatzwerkstoffe, korrektes Vorwärmen und wasserstoffarme Verfahren.
Eine Unregelmäßigkeit wird erst dann zum Fehler, wenn sie die Grenzwerte der geltenden Norm überschreitet. ISO 5817 definiert Qualitätsstufen B, C und D (B die strengste) für Stahlschweißnähte, und Risse, unzureichende Verschmelzung sowie fehlende Durchdringung sind auf keiner dieser Stufen zulässig. Konstruktive Normen wie AWS D1.1 legen eigene Annahmekriterien für Serien‑/Produktionsschweißnähte fest, während ASME BPVC Abschnitt IX die Qualifikation von Schweißverfahren und Schweißern regelt und nicht die Annahmegrenzen im Betrieb. Dieselbe kleine Pore kann bei Stufe D akzeptiert werden, bei Stufe B jedoch abgelehnt. Die folgende Tabelle verknüpft jeden Fehler mit seiner typischen Ursache und der Methode, die ihn findet.
| Fehler | Typische Ursache | Hauptprüfmethode |
|---|---|---|
| Porosität | Eingeschlossene Gase, Feuchtigkeit, Verlust des Schutzgases | Röntgenprüfung; visuell bei oberflächenöffnenden Poren |
| Schlackeneinschluss | Schlacke wurde zwischen den Lagen nicht entfernt | Röntgen‑ und Ultraschallprüfung |
| Unzureichende Verschmelzung | Geringe Wärmeeinbringung, schlechte Technik | Ultraschallprüfung (planarer Fehler) |
| Unvollständige Durchdringung | enger Wurzelspalt, niedriger Strom, schnelle Vorschubgeschwindigkeit | Röntgen‑ und Ultraschallprüfung |
| Unterspülung | zu hoher Strom, langer Lichtbogen, falscher Winkel | Sichtprüfung |
| Heißriss (Erstarrungsriss) | Anreicherung von Schwefel oder Phosphor, Spannungszwang | Ultraschall; Eindringprüfung oder Magnetpulverprüfung bei oberflächenöffnenden Rissen |
| Kaltriss (wasserstoffbedingt) | diffusionsfähiger Wasserstoff, harte WBZ, Zugspannungen | Ultraschall; verzögerte Magnetpulverprüfung |
Oberflächenrisse in ferromagnetischem Stahl werden schnell mit der Magnetpulverprüfung gefunden, während vergrabene volumetrische Fehler mit der Röntgenprüfung dokumentiert werden. Das Protokollieren dieser Prüfergebnisse, Abnahmeentscheidungen und Nachschweißungen zu jedem Anlagenobjekt ist in einem einzigen Instandhaltungssystem einfacher. Buchen Sie eine Fabrico‑Demo, um zu sehen, wie Schweißprüfhistorie gemeinsam mit Anlagenunterlagen erfasst werden kann.
Eine Unregelmäßigkeit ist jede Unterbrechung in der normalen Struktur einer Schweißnaht. Sie wird erst dann zum Fehler, wenn sie die Annahmekriterien der geltenden Norm oder Spezifikation überschreitet.
Risse und unzureichende Verschmelzung sind am schwerwiegendsten, weil sie scharf und planar sind, die tragende Querschnittsfläche reduzieren und als Startstellen für Rissausbreitung dienen. Kaltrisse durch Wasserstoff sind besonders heimtückisch, da sie erst Stunden nach dem Abkühlen des Schlages auftreten können.
Unzureichende Verschmelzung ist ein enger, planarer Fehler. Die Röntgenprüfung beruht auf einer Dickenänderung entlang des Strahlwegs, sodass ein flacher Defekt, der nicht günstig zum Strahl liegt, unsichtbar bleiben kann. Ein Ultraschallstrahl wird stark an der flachen, nicht verschmolzenen Fläche reflektiert, wodurch die Methode für planare Fehler deutlich zuverlässiger ist.
Begrenzen Sie die drei beitragenden Faktoren: halten Sie den diffusionsfähigen Wasserstoff niedrig durch trockene, wasserstoffarme Zusatzwerkstoffe und saubere Fugen; verwenden Sie korrektes Vorwärmen und geeignete Zwischenlagentemperaturen, um das Abkühlen zu verlangsamen und die WBZ zu entschärfen; und reduzieren Sie Eigenspannungen durch geeignete Fugen‑ und Schweißfolgegestaltung.
Anmeldung
Blog
