Schweißqualitätsprüfungen für die Verarbeitung von Stahlteilen: Ein Schritt--Schrittweiser Leitfaden

Warum die Schweißprüfung über die Qualität von Stahlteilen entscheidet

Bei der Bearbeitung von Stahlteilen ist das Schweißen selten der letzte Arbeitsgang und fast immer ein struktureller Arbeitsgang. Eine Halterung, ein gefertigter Rahmen, eine Druckhalteschale oder eine bearbeitete Baugruppe erbt alle am Bogen erzeugten Diskontinuitäten, und diese Diskontinuitäten sind während der Fertigung viel billiger zu finden als nach der Bearbeitung, Prüfung und dem Versand des Teils. Ein strukturierter Prüfplan umfasst daher drei Phasen: vor dem Zünden des Lichtbogens, während des Schweißens und nach dem Abkühlen der Verbindung.

Vor-Schweißinspektion

Grundmaterial und Verbrauchsmaterialien.Überprüfen Sie die Stahlsorte, die Schmelz- oder Chargenidentität, die Maßangaben und das Werkszertifikat sowohl der Grundplatte als auch des Zusatzmetalls. Bestätigen Sie, dass die Klassifizierung des Verbrauchsmaterials mit dem Verfahren übereinstimmt und dass Elektroden und Flussmittel gemäß den Anweisungen des Herstellers gelagert und gegebenenfalls gebacken wurden.

Gemeinsame Vorbereitung.Nutwinkel, Wurzelfläche, Wurzelspalt, Kantengeradheit und Sauberkeit prüfen. Öl, Zunder, Rost, Farbe und Feuchtigkeit in der Nut sind direkte Quellen für Porosität und wasserstoffbedingte Rissbildung. Daher sollte die Verbindung unmittelbar vor dem Schweißen und nicht erst Stunden zuvor überprüft werden.

Zusammenbau und Montage-.Messen Sie Spalt, Fehlanpassung und Winkelverzerrung anhand der Zeichnung und des Schweißverfahrens. Eine übermäßige Fehlanpassung führt zu einer Konzentration von Spannungen und zwingt den Schweißer häufig dazu, dies mit einem breiteren, heißeren Durchgang auszugleichen, als das Verfahren zulässt.

Ausrüstung und Qualifikation.Bestätigen Sie, dass die Schweißverfahrensspezifikation durch ein qualifiziertes Verfahrenstestprotokoll gestützt wird, dass der Schweißer über eine gültige Qualifikation für den Prozess und die Position verfügt und dass Maschine, Brenner, Gasversorgungs- und Rückführungsleitungen funktionsfähig sind.

In-Schweißinspektion im Prozess

Parameter.Zeichnen Sie Strom, Spannung, Verfahrgeschwindigkeit, Drahtvorschubgeschwindigkeit, Polarität und Schutzgasfluss für jeden Durchgang auf. Durch die Drift ändert sich der Wärmeeintrag und damit die Mikrostruktur und Zähigkeit der Verbindung.

Technik.Beobachten Sie Bewegungswinkel, Arbeitswinkel, Webart, Raupenfolge und Überlappung. Stellen Sie sicher, dass die Wurzellage vollständig verschmolzen ist und dass das Weben die Grenzen des Verfahrens nicht überschreitet.

Interpass-Bedingung.Schlacke, Spritzer und Oxid müssen nach jedem Durchgang entfernt werden. Die Zwischenlagentemperatur muss unter dem durch das Verfahren festgelegten Grenzwert gehalten werden, da eine heiße Verbindung in einem dicken Abschnitt die Wärmezufuhr über den von der Qualifizierung abgedeckten Bereich hinaus erhöhen kann.

Nach-Sicht- und Maßprüfung nach dem Schweißen

Die Schweißfläche sollte glatt und gleichmäßig sein, ohne Risse, Schlackeneinschlüsse, Oberflächenporosität oder Durchbrennen.

Schweißnahtbreite, Kappenhöhe und Zehenwinkel sollten der Zeichnung entsprechen und fließende Übergänge in das Grundmetall aufweisen. Unterschnitt, unvollständige Verschmelzung, mangelnde Durchdringung und Wurzelkonkavität sind bei den in der Akzeptanznorm definierten Werten nicht akzeptabel.

Maßprüfungen umfassen Schweißnahtgröße, Verformung, Wölbung und die Position befestigter Komponenten relativ zum Bezugspunkt. Die Schenkellänge und die Halsdicke der Kehlnaht sollten eher gemessen als geschätzt werden.

Volumetrische Untersuchung und mechanische Prüfung

Bei kritischen oder geometrisch komplexen Verbindungen reicht die Oberflächeninspektion allein nicht aus, da die schädlichsten Defekte - mangelnde Verschmelzung, innere Porosität und vergrabene Risse - unter der Oberfläche liegen. Ultraschallprüfungen sind bei vollständig durchdringenden Stoßverbindungen in dickeren Abschnitten wirksam, während Röntgenprüfungen dort bevorzugt werden, wo die Fehlerausrichtung günstig ist und eine dauerhafte Aufzeichnung erforderlich ist. Die Probenahmeniveaus sind in der Regel an die Kritikalität der Verbindung gebunden: Die höchste Schweißnahtklasse wird über ihre gesamte Länge untersucht, und niedrigere Klassen werden auf Stichprobenbasis mit einem definierten Prozentsatz untersucht.

Die mechanische Prüfung ergänzt die volumetrische Untersuchung. Zugversuche entlang der Verbindung bestätigen, dass die Schweißnaht mindestens der spezifizierten Festigkeit des Grundmetalls entspricht, und Charpy-Schlagversuche am Schweißgut und der Wärmeeinflusszone bestätigen, dass die Zähigkeit nicht durch übermäßige Wärmezufuhr beeinträchtigt wurde, insbesondere bei dicken Abschnitten und bei Stählen, die empfindlich auf schnelles Abkühlen reagieren.

Aufzeichnungen, Rückverfolgbarkeit und Berichtigung

Jedes Prüfergebnis sollte auf die von ihm beschriebene Verbindung rückführbar sein. Ein praktischer Datensatz enthält die Verbindungsidentifikation, die Überarbeitung der Zeichnung, die Schweißverfahrensreferenz, die Chargennummern der Verbrauchsmaterialien, die Identität des Schweißers, die gemessenen Parameter, die Inspektionsergebnisse und die Anordnung etwaiger Reparaturen. Reparaturen sollten mit der gleichen Methode und mit dem gleichen Akzeptanzniveau wie die ursprüngliche Verbindung erneut überprüft werden, und wiederholte Reparaturen an derselben Stelle sollten begrenzt und aufgezeichnet werden, da zyklisches Erhitzen die wärmebeeinflusste Zone zunehmend beeinträchtigt.

Wenn ein Defekt festgestellt wird, sollte die Ursache ermittelt werden, bevor mit dem Schweißen fortgefahren wird. Porosität weist in der Regel auf Verunreinigungen, Feuchtigkeit oder Probleme mit der Gasströmung hin; Mangelnde Fusion weist normalerweise auf Wärmeeintrag, Reisegeschwindigkeit oder Technik hin; und Risse in der wärmebeeinflussten Zone deuten normalerweise auf Wasserstoff, Zurückhaltung oder ein ungeeignetes Vorwärm- und Zwischendurchgangssystem hin.

Häufig gestellte Fragen

F: Was muss vor dem Schweißen überprüft werden?
Grundmaterial- und Zusatzmetallidentität, Nahtvorbereitung und -sauberkeit, Passmaße, Schweißverfahren und Schweißerqualifikation sowie Zustand der Schweißausrüstung und der Gasversorgung.

F: Wann ist die Ultraschallprüfung der Röntgenprüfung vorzuziehen?
Die Ultraschallprüfung eignet sich für dicke Stoßverbindungen mit vollständiger Durchdringung und erkennt flächige Defekte wie z. B. mangelnde Verschmelzung. Röntgenuntersuchungen eignen sich besser für volumetrische Defekte und wenn eine dauerhafte Bildaufzeichnung erforderlich ist.

F: Wie viel Schweißnaht muss untersucht werden?
Der Umfang richtet sich nach der Schweißnahtklasse. Die kritischsten Verbindungen werden über ihre gesamte Länge untersucht, während niedrigere Klassen mit einem definierten, im Inspektionsplan vereinbarten Stichprobenprozentsatz untersucht werden.

F: Warum ist die Zwischenlagentemperatur wichtig?
Es steuert den effektiven Wärmeeintrag und die Kühlrate. Wenn eine Verbindung zu heiß bleibt, wird die Mikrostruktur gröber und die Zähigkeit verringert, während ein zu schnelles Abkühlen die von der Hitze betroffene Zone verhärten und Risse begünstigen kann.

F: Sind mechanische Tests erforderlich, wenn die volumetrische Prüfung erfolgreich ist?
Ja. Bei der volumetrischen Untersuchung werden Diskontinuitäten festgestellt, jedoch weder Festigkeit noch Zähigkeit gemessen. Daher sind für die Verfahrensqualifizierung und für die Projektbemusterung weiterhin Zug- und Schlagprüfungen erforderlich.

F: Wie sollte eine reparierte Schweißnaht überprüft werden?
Sie sollte mit der gleichen Methode, dem gleichen Akzeptanzniveau und auf die gleiche Weise wie die ursprüngliche Verbindung untersucht und aufgezeichnet werden, wobei die Anzahl der Reparaturen an einem Standort innerhalb der vereinbarten Grenze bleiben sollte.