Schweißnaht sicher prüfen

Die Schweißnahtprüfung durch Röntgenstrahlen gehört zu den verschiedenen Verfahren, die bei der Schweißnahtprüfung angewendet werden. Beim instand setzen und der Fertigung von neuen Metall-Teilen spielen Schweißverbindungen eine große Rolle. Bei der Luftfahrt, im Schiffsbau oder in der Aluminium- und Stahlindustrie genießt das Schweißen einen hohen Stellenwert und eine genaue Schweißnahtprüfung gehört zur Qualitätskontrolle aller metallverarbeitenden Branchen.

Darüber hinaus ist für Stahlbauten, Brückenteile und Pipelines eine Schweißnahtprüfung unerlässlich. Der Auftraggeber muss unbedingt darauf vertrauen können, dass er ein sicheres Bauwerk erhält. Die vereinbarte Qualität der Bauteile ist im Bauwesen Pflicht. Durch die Schweißnahtprüfung wird garantiert, dass ein Bauwerk abgeliefert wird, das anspruchsvoll und sicher ist.

Für alle betroffenen Industriebranchen ist die Qualität einer Schweißnaht erste Priorität und die Schweißnahtprüfung gehört zu den wichtigsten Verfahren der Materialprüfung, um die Sicherheit der Produkte zu gewährleisten.

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Eine Schweißnahtprüfung soll so ablaufen, dass Werkstücke oder Bauteile nicht beschädigt oder zerstört und beurteilt werden können. Dieser Vorgang wird als zerstörungsfreie Schweißnahtprüfung bezeichnet. Prüfer für Schweißnahtprüfungen haben immer ein Zertifikat nach EN 473 / ISO 9712 in den Stufen 1, 2 und 3 vorzuweisen.

Die zerstörungsfreie Prüfung (NDT / Non-Destructive Testing)

Beim Untersuchen von Struktur und Mechanik von Bauteilen stellt die Art dieser Prüfung einen bedeutenden Faktor dar. Um die Sicherheit und Langlebigkeit von Materialien und Komponenten zu gewährleisten, hat die Prüfung zerstörungsfrei abzulaufen. Es werden Fehler im Material gesucht, die zu vermeiden sind, um bei der Verwendung des Endproduktes Ausfälle oder einen Stillstand einer Anlage auszuschließen.

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Bei der zerstörungsfreien Schweißnahtprüfung liegt der große Vorteil darin, dass Bauteile nicht zerstört und nur fehlerhafte Werkstücke aussortiert werden.

Schweißnähte mithilfe von ZfP (zerstörungsfreie Prüfung) qualitativ zu prüfen, ist ein gängiges Verfahren. Es können, wenn Bauteile unterschiedlich beansprucht werden, verschiedene Bewertungsmaßstäbe angelegt werden, sogenannte Bewertungsgruppen. Es geht hauptsächlich darum, ob die Art und Weise, wie das Teil beansprucht wird, dynamisch oder statischer Natur ist und ob die Betriebsbedingungen temperaturabhängig oder von der Umgebung abhängig sind. Die Fehler werden nach ISO 5817 in ihrer tatsächlichen Größe angegeben. Das können Schlacken, Poren, Bindefehler oder Risse oder die Festigkeit der Schweißnähte sein.

Manchmal erfordert es eine zusätzliche Schweißnahtprüfung, abhängig von Art und Umfang eines Verfahrens. Deshalb ist eine Schweißnahtprüfung, die nicht bildgebend ist, nur erfolgreich, wenn der Schweißfachmann große Erfahrung nachweisen kann. Generell bedeutet Schweißnähte prüfen eine große Herausforderung für den Prüfer.

Die digitale Schweißnahtprüfung ist eine zerstörungsfreie Materialprüfung (ZfP) für Schweißnähte und einzelne Werkstücke. Sie wird als Durchstrahlungsprüfung (RT) mit Röntgenstrahlen bezeichnet.

Sie wurde entwickelt für die Schweißnahtprüfung an Platten oder Rohren und zum Durchleuchten von einzelnen Werkstücken, die aus verschiedenstem Material sein können, wie Kunststoffe, Titan, Eisen, Kupfer oder Aluminium und noch viele andere mehr.

In der Auto- und Flugzeugindustrie und im Apparate- und Anlagenbau wird bei Laser- (LB) und Elektronenstrahlschweißen (EB) immer öfter die zerstörungsfreie Röntgenuntersuchung angewandt. Es wurden deshalb separate Normen und Richtlinien zum Laser- und Elektronenstrahlschweißen erlassen, die ein zerstörungsfreies Prüfen möglich machen.

Der Schweißfachmann und Werkstoffprüfer, führende Aufsichtsperson mit der höchsten Stufe der Schweißerprüfung, zeigt sich allein verantwortlich für die Qualität aller Schweißarbeiten und führt alle Schweißnahtprüfungen durch. Als Ansprechpartner zwischen der fertigenden Abteilung und den Schweißfachingenieuren sorgt er dafür, dass die Schweißnahtprüfung durchgeführt wird. Er prüft Konstruktionspläne und gibt Arbeitsaufträge an die Schweißer in der Fertigung. Als Werkstoffprüfer überprüft der Schweißfachmann metallische Bauteile und Werkstoffe auf mögliche Schäden und ihre Eigenschaften, führt eine Messung durch und protokolliert detailliert das Endergebnis. Schweißnahtprüfer arbeiten in Gießereien, Stahlwerken, in Energieunternehmen, im Fahrzeug-, Maschinen- und Anlagebau, in Einrichtungen für Materialforschung und Prüfanstalten für Werkstoffe.

In einem Unternehmen und für dessen Schweißaufsichtspersonen ist die DIN EN ISO 5817 die Grundlage. Dort werden die Bewertungsgruppen von Unregelmäßigkeiten an Schmelz-Schweißverbindungen festgelegt. Sie beinhaltet drei Bewertungsgruppen (B, C und D). Die höchste Anforderung entspricht der Bewertungsgruppe B. Sie enthalten die unterschiedlichen Belastungsarten, Arten von Schweißnaht-Übergängen, Kantenversätze bei Rohren und Blechen und die Klasse der Schwingfestigkeit.

Verbindungen der Schweißnähte und ihre Regelungen sind in der DIN EN 1993-1-8/4 hinterlegt.

Die Schweißtechnik verwendet bei der Schweißnahtprüfung die Röntgenprüfung, um die Ursachen der Schweißnahtfehler sehen zu können und setzt sie erfolgreich, zum Verhindern von Folgen solcher Fehler, im Durchstrahlungsverfahren ein, besonders bei durchgeschweißten oder stumpfen Schweißnähten.

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Stoßarten nach
DIN EN ISO 17 659

– Stumpfstoß
– Überlappstoß
– Parallelstoß
– T-Stoß
– Kreuzstoß
– Eckstoß
– Mehrfachstoß
– Schrägstoß

Die Symbole der Schweißverbindungen im Stahlbau sind nach DIN EN 2553 international festgelegt.

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Verschiedene Schweißnaht Arten

– Kehlnaht
– Doppelkehlnaht

– V-Naht
– DV-Naht
– HV-Naht
– DHV-Naht

– Y-Naht
– DY-Naht
– HY-Naht
– DHY-Naht

– Gegennaht
– V-Naht mit Gegennaht ringsum

– verlaufende Naht

– Baustellennaht

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Bei flächigen und linearen Kehlnähten eignet sich das Verfahren der Durchstrahlungsprüfung weniger, weil die Schweißnahtfehler entweder gar nicht oder nur sehr schwer zu sehen sind.

Bei einer Schweißnahtprüfung mit Röntgenstrahlen sind nicht nur Oberflächen prüfbar, sondern auch Teile, die versteckt sind. Ein direkter Zugang zum Bereich, den man prüfen möchte, ist nicht nötig. Die Ausmaße und Form der Fehler werden sichtbar gemacht. Fehler mit großem Volumen (Risse, Einschlüsse, Poren und Fehler an den Schweißnähten) sind sehr gut erkennbar. Die Prüfung ist universell einsetzbar und äußerst vielseitig.

Die Durchstrahlungsprüfung erlaubt eindeutigere Ergebnisse als Ultraschallverfahren. Allerdings ist die Dicke des Materials höher und die Durchstrahlungsprüfung ist im Aufwand höher. Unter Zuhilfenahme einer Röntgenröhre wird die Dichte des Prüfkörpers abgebildet. Unterschiedliche Schwarz-Schattierungen zeigen die verschiedenen Dicken oder Dichten des Werkstückes. Je heller der Schwarz-Ton des Films, desto dicker und dichter ist das Werkstück, weil weniger Strahlung durch das Material dringt.

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Bei Fehlern im Volumen eignet sich die Durchstrahlungsprüfung besonders gut. Die Nachweise sind am besten sichtbar bei einem hohen Unterschied der Dichte im Bauteil. Bei verschiedenen Winkeln der Einstrahlung zeigt es auch kleinste Risse. Es gelten besondere Vorschriften für die Bewertung bei Schweißnahtprüfungen und es sind kleine Fehler zulässig, je nach späterem Einsatz des Bauteils.

Die Ausbildung des Schweißfachmanns ist international anerkannt und er wird weltweit im Qualitätsmanagement von Unternehmen eingesetzt. 

Wer Schweißnahtprüfungen durchführt, durchlief vorher strenge Voraussetzungen für eine erfolgreiche Prüfung zum Schweißfachmann. Es sind mehrere Stufen der Schweißerprüfung beim TÜV oder den DVS Werkstätten abzulegen. Voraussetzung ist ein Grundlehrgang Metall. Die fundierte Ausbildung enthält Theorie (Werkstoffkunde) und Praxis. Jede einzelne Ausbildungsstufe endet mit einem Zertifikat.

Der Sinn dieser Prüfung besteht im Sichern der Qualität von Schweißnähten. Viele Unternehmen beschäftigen qualifizierte Schweißer, weil sie der Produkthaftung unterliegen. Die Prüfung gilt zwei Jahre und wird dann erneuert. Die Unternehmen oder die Schweißerei-Aufsicht haben alle 6 Monate auf der Schweißer-Bescheinigung einzutragen, dass der Arbeiter im Geltungsbereich der abgelegten Prüfung arbeitet, regelmäßig Schweißarbeiten ausführt und bestätigen seine Kenntnisse und sein Können. Er darf bis zu sechs Monaten die Arbeit unterbrechen.

Bei der Schweißnahtprüfung ist Strahlenschutz vorgeschrieben.

Schweißnahtprüfungen dürfen ausschließlich von ausgebildeten Prüfern ausgeführt werden und nur unter vorgeschriebenen Sicherheitsvorkehrungen. Die Röntgen-Verordnung (FöV) und die Strahlenschutz-Verordnung (StrlSchuV) schützen Personen, die bei Schweißnahtprüfungen Strahlen ausgesetzt sind und legen die zumutbare Dosis von Strahlen im Jahr fest, der eine Person maximal ausgesetzt werden darf. Es besteht zudem eine Vorschrift, dass Personen, die an Röntgenanlagen arbeiten, eine Plakette mit sich führen müssen. Diese enthält einen Röntgenfilm. Durch seine Schwarz-Schattierungen werden Rückschlüsse auf die Strahlendosis gezogen.

Als Conrad Röntgen (1845 – 1923) am 8. November 1895 die X-Strahlen (X-Ray) entdeckte, fing ein neues, unglaubliches Zeitalter in Wissenschaft, Technik und Medizin an. 
Dafür erhielt er den Nobelpreis. Durch die Entdeckung der Strahlen, die nach seinem Namen benannt wurden, ist der Einsatz von Röntgenstrahlen mithilfe eines Bildes auch bei einer Schweißnahtprüfung möglich. Dank dieser großen Errungenschaft finden sich, neben der Schweißnahtprüfung, viele Anwendungsbereiche, die die Röntgenprüfung einsetzen.

Die Schweißnahtprüfung hat höchste Bedeutung in verschiedenen metallverarbeitenden Branchen, bei Kraftwerken und in der Industrie. Schweißnähte haben besonders oft Fehlerstellen und die ausgebildeten Fachkräfte bieten Ihnen verschiedene Verfahren an, um diese sicher zu bestimmen und um Risiken in der Sicherheit zu vermeiden. Die Schweißnahtprüfung stellt den Schwerpunkt in der Werkstoffprüfung dar. 

Der Preis einer Schweißnahtprüfung durch ein Prüflabor beginnt bei zirka 40 Euro (pro Werkstück) und hängt auch von der Prüf-Stufe des Prüfers ab und vom Umfang des Auftrages. Die Prüfung gewährleistet Ihrem Unternehmen die notwendige Sicherheit aller Ihrer Bauteile und Werkstücke. Die Schweißnahtprüfung gehört zum Qualitätsmanagement eines jeden Unternehmens in der metallverarbeitenden Industrie.

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