Fünf Schweißfehler, die jeder QC-Ingenieur kennen sollte

Eine Schweißnaht ist nur so gut wie das, was in ihrem Inneren geschieht — und das meiste, was schiefgeht, fällt auf eine kleine Zahl wiederkehrender Fehler. Für jeden, der für die Qualität gefertigter Ausrüstung verantwortlich ist, sind das Erkennen dieser Fehler, das Verständnis ihrer Entstehung und das Wissen um ihre Detektion die Grundlage der Schweißnahtprüfung. Hier sind fünf, die immer wieder auftreten, und warum jeder einzelne zählt.

1. Porosität

Porosität (Porosity) ist Gas, das beim Erstarren im Schweißgut eingeschlossen wird und Hohlräume hinterlässt — von vereinzelten Poren bis zu geclusterten Einschlüssen. Sie entsteht meist durch Verunreinigung — Feuchtigkeit, Öl, Rost oder Walzzunder an der Fuge — oder durch verlorene Schutzgasabdeckung, häufig verursacht durch Zugluft oder einen falschen Gasdurchfluss. Da Porosität den tragenden Querschnitt der Naht verringert und sich verbinden kann, gilt sie überall dort als Fehler, wo eine einwandfreie, dichte Verbindung gefordert ist. Sie wird typischerweise durch Durchstrahlungs- (RT) oder Ultraschallprüfung (UT) gefunden, oberflächenoffene Porosität durch Sicht- (VT) oder Eindringprüfung (PT).

2. Risse

Risse (Cracks) sind der schwerwiegendste Schweißfehler, weil sie Spannungen konzentrieren und unter Last wachsen können. Sie teilen sich grob in Heißrisse, die beim Erstarren der Naht entstehen und oft mit Verunreinigung oder ungünstiger Nahtform zusammenhängen, und Kaltrisse, die nach dem Abkühlen auftreten — häufig wasserstoffbedingt und mitunter Stunden nach Abschluss des Schweißens. Diese verzögerte Natur macht Rissbildung gefährlich: Eine Verbindung kann eine sofortige Sichtprüfung bestehen und später reißen.

Deshalb werden rissempfindliche Nähte mit Verfahren geprüft, die enge, flächige Fehler finden — Ultraschallprüfung sowie Magnetpulver- (MT) oder Eindringprüfung für Oberflächenrisse — und Arbeiten hoher Integrität können eine Prüfung nach einer Wartezeit erfordern, damit sich etwaige Wasserstoffrisse ausbilden können.

Die meisten Nahtversagen beginnen nicht an der sichtbaren Oberfläche — sie beginnen am Fehler, den man nicht sieht.

3. Bindefehler und mangelnde Durchschweißung

Diese beiden verwandten Fehler betreffen die fehlende Verbindung dort, wo sie sein sollte. Bindefehler (Lack of Fusion) liegt vor, wenn das Schweißgut sich nicht richtig mit dem Grundwerkstoff oder einer vorherigen Lage verbindet und eine ungebundene Grenzfläche hinterlässt. Mangelnde Durchschweißung (Incomplete Penetration) liegt vor, wenn die Naht nicht die volle geforderte Tiefe der Verbindung erreicht und ein Teil der Wurzel ungebunden bleibt. Beide verringern das effektive a-Maß der Naht und erzeugen scharfe, rissähnliche Diskontinuitäten — und beide gehen meist auf zu geringen Wärmeeintrag, zu hohe Schweißgeschwindigkeit oder schlechte Zugänglichkeit und Technik zurück.

Da sie häufig im Inneren der Verbindung liegen, werden diese Fehler überwiegend durch Ultraschall- oder Durchstrahlungsprüfung gefunden, nicht durch Sichtprüfung.

4. Einbrandkerbe

Die Einbrandkerbe (Undercut) ist eine in den Grundwerkstoff entlang der Nahtkante, des Nahtübergangs, eingeschmolzene Rille, die nicht mit Schweißgut gefüllt ist. Sie schwächt den Grundwerkstoff genau an der Stelle, an der sich Spannungen zu konzentrieren neigen — weshalb sie über das Erscheinungsbild hinaus zählt. Verursacht wird sie häufig durch zu hohe Stromstärke, einen zu langen Lichtbogen oder einen falschen Elektrodenwinkel und falsche Schweißgeschwindigkeit. Die Einbrandkerbe ist in der Regel oberflächenoffen und wird daher typischerweise durch Sichtprüfung erfasst — wobei ihre Tiefe darüber entscheidet, ob sie gegen den anwendbaren Standard zulässig ist.

5. Schlackeneinschlüsse

Bei Verfahren mit Schweißpulver oder Umhüllung ist Schlacke der auf der Naht verbleibende Rückstand. Schlackeneinschlüsse (Slag Inclusions) entstehen, wenn dieser Rückstand im Schweißgut eingeschlossen wird, statt an die Oberfläche aufzusteigen — oft weil vorherige Lagen nicht richtig gereinigt wurden oder durch unstete Technik, die Taschen hinterlässt, in denen sich Schlacke festsetzt. Wie Porosität unterbrechen Einschlüsse die Kontinuität der Naht und verringern ihre effektive Festigkeit. Sie werden häufig durch Durchstrahlungsprüfung sichtbar, und eine gute Zwischenlagenreinigung ist der einfachste Weg, sie zu vermeiden.

Warum das für die Prüfung zählt

Diesen fünf Fehlern ist gemeinsam, dass mehrere von ihnen von außen nicht zu sehen sind. Eine Naht, die sauber aussieht, kann dennoch Bindefehler, innenliegende Porosität oder einen verzögerten Riss enthalten — genau deshalb reicht die Sichtprüfung allein bei kritischen Arbeiten selten aus, und genau deshalb legt der Inspection and Test Plan das richtige zerstörungsfreie Verfahren für die Verbindung und ihr Risiko fest.

Für den Käufer gefertigter Ausrüstung ist der praktische Punkt einfach: Nahtqualität entscheidet sich in der Werkstatt, lange bevor etwas die Baustelle erreicht. Unabhängige Verifizierung am Fertigungsort — mit der richtigen Prüfung an den richtigen Haltepunkten — macht aus einer Naht, die akzeptabel aussieht, eine, deren Eignung bestätigt ist.