Technischer Inhalt der Schweißanweisung

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GSI – Gesellschaft für Schweißtechnik International mbH
Niederlassung SLV München
DIN EN ISO 15609
Anforderungen und Qualifizierung von
Schweißverfahren für metallische Werkstoffe
Schweißanweisung
A. Weiß
[email protected]
Schweißanweisung (WPS)
WPS…Schweißanweisung… Was heißt das???
WPS = Welding Procedure Specification
Die Schweißanweisung ist das Dokument, welches
alle Einflussgrößen enthalten muss, um es dem
Schweißer zu ermöglichen eine bestimmte
Schweißaufgabe qualitativ einwandfrei und
reproduzierbar durchzuführen.
pWPS =
WPQR =
GSI mbH NL SLV München
vorläufige Schweißanweisung
Bericht über die Qualifizierung des
Schweißverfahrens
2
Schweißanweisung aus 1989
3
Schweißanweisung aus 1989
V-Naht, Aluminium, 8 mm,
Schweißposition:
Grundspannung:
Pulsspannung :
Frequenz :
Drahtvorschub:
Pulsweite:
Zusatzwerkstoff:
Schweißgerät:
waagerecht (w)
22 Volt (bei Zwischen- und Decklage
höhere Einstellung)
28 Volt
180-190
Stufe 6
11/12
AlSi,  1,6
Castolin
4
• Sowohl die vorläufige Schweißanweisung
(pWPS), als auch die qualifizierte Schweißanweisung (WPS) muss alle notwendigen Angaben
enthalten, die zur Herstellung einer Schweißung
erforderlich sind.
• Für einige Anwendungsfälle kann eine
Ergänzung oder Verringerung der
Anforderungsliste notwendig sein.
• Eine Schweißanweisung wird durch eine
Qualifizierung gültig.
5
• Schweißanweisungen gelten für einen
bestimmten Werkstoffdickenbereich sowie für
einen Bereich der Grundwerkstoffe und
ebenfalls für Schweißzusätze.
• Einige Hersteller bevorzugen das Erstellen von
zusätzlichen Arbeitsanweisungen für jede
besondere Arbeitsaufgabe als Teil der
ausführlichen Fertigungsplanung.
6
Angaben bezogen auf den Hersteller
Normanforderung
Beispiel
Kennzeichnung des Herstellers
Musterbau GmbH & Co KG
Kennzeichnung der WPS
WPS-BW-S690-12
Verweis auf:
 den Bericht über die Qualifizierung des
Schweißverfahrens (WPQR) oder
SLV 15123/11
 andere Dokumente, soweit erforderlich
7
Beispiel: Angaben des Herstellers
8
Angaben zur Art des Grundwerkstoffes
Normanforderung
Beispiel
Kennzeichnung der (des) Werkstoffe(s)
S690QL nach
und Bezugsnorm(en)
DIN EN 10025-6
Gruppennummer(n) nach CR ISO 15608
3.1
Eine WPS kann eine Gruppe von Werkstoffen umfassen
Dickenbereiche der Verbindung
10 mm
Außendurchmesserbereiche für Rohre
---
9
Schweißprozess, Gestaltung der Verbindung
Normanforderung
Beispiel
Schweißprozess(e) nach DIN EN ISO 4063
135
Gestaltung der Verbindung
 Eine Skizze der Verbindung/
Verbindungsanordnung mit Maßen oder
Verweis auf Normen, die solche Angaben
enthalten
 die Raupenfolge ist auf der Skizze
anzugeben, wenn sie für die Eigenschaften
der Schweißung wesentlich ist.
Anwendbare Schweißpositionen nach
DIN EN ISO 6947
PA
10
Schweißprozesse nach DIN EN ISO 4063 (Auswahl)
111 = Lichtbogenhandschweißen
135 = Metall-Aktivgasschweißen
141 = Wolfram-Inertgasschweißen
311 = Gasschweißen
136 = Metall-Aktivgasschweißen mit pulvergefüllter Fülldrahtelektrode
138 = Metall-Aktivgasschweißen mit Metallpulver- Drahtelektrode
114 = Metall-Lichtbogenschweißen ohne Schutzgas
142 = WIG-Schweißen ohne Schweißzusatz
143 = WIG-Schweißen mit Fülldraht
145 = WIG-Schweißen mit reduzierenden Gasanteilen im ansonsten inerten
Schutzgas und Schweißstab
131 = Metall-Inertgasschweißen
121 = Unterpulverschweißen mit Massivdrahtelektrode
125 = Unterpulverschweißen mit Fülldrahtelektrode
15 = Plasmaschweißen
11
Gestaltung der Verbindung
Die Raupenfolge ist auf der Skizze
anzugeben, wenn sie für die
Eigenschaften der Schweißung
wesentlich ist.
12
Schweißnahtausführung
13
Schweißpositionen nach DIN EN ISO 6947
PA
Neu
PB
PC
Neu
Neu
14
PD
Neu
PE
PF
Neu
Neu
15
Technischer Inhalt einer Schweißanweisung
PG
Neu
Neu
PH
GSI-Gesellschaft für Schweißtechnik International mbH Niederlassung SLV München
Neu
PJ
16
H – L045
J – L045
PK
17
PJ
PA
PB
PH
PG
PC
PD
PF
PE
18
Schweißnahtvorbereitung
Normanforderung
Beispiel
Schweißnahtvorbereitung
z.B. Brennschneiden,
metallisch blank,
Festspannen und Heften
(An-und Ablaufblech)
Methoden der Schweißnahtvorbereitung,
einschließlich der angewendeten Verfahren
Arbeitstechnik beim Schweißen
 Pendeln, wenn angewendet
 größte Breite der Raupe beim Handschweißen
 größte Pendelung oder Amplitude, Frequenz und
Verweilzeit bei der Oszillation für das mechanische
Schweißen
 Anstellwinkel für den Brenner, die Stab- und/oder
Drahtelektrode
---------
Ausfugen
 Angewendetes Verfahren
 Tiefe und Form
----19
Schweißbadsicherung, Schweißzusätze
Normanforderung
Beispiel
Schweißbadsicherung
 Verfahren und Art der
Schweißbadsicherung
 Werkstoff der Schweißbadsicherung und
Maße
 Ggf. Wurzelschutzgase nach DIN EN ISO
14175 auswählen
Keine (nb)
-----
Schweißzusätze
 Bezeichnung, Fabrikat (Hersteller und
Markenname);
 Maße (Größe);
 Handhabung ( z.B. Trocknung)
DIN EN ISO 16834 – A
G 69 4 M Mn3Ni1CrMo
Ø = 1,2 mm
---
20
Elektrische Parameter
Normanforderung
Beispiel
Elektrische Parameter
Stromart
Wechselstrom (AC) oder
Gleichstrom (DC) und Polung;
Angaben zum Pulsschweißen
Maschineneinstellung
Programmauswahl
Bereich der Stromstärke
DC +
-----
240 ± 15 A
Mechanisches und automatisches Schweißen
Bereich der Vorschubgeschwindigkeit;
Bereich der Draht-/Bandvorschubgeschwindigkeit
35…40 cm/min
ca. 7 m/min
Falls die Einrichtung eine Überwachung einer dieser Einflussgrößen
nicht zulässt, müssen dafür die Einstelldaten der Maschine
festgelegt werden. Der Anwendungsbereich der WPS muss dann
auf diese besondere Art der Einrichtung beschränkt werden.
21
Weitere Angaben
Normanforderung
Beispiel
Vorwärmtemperatur
 Die Mindesttemperatur, bei Beginn und während
des Schweißens
 Die niedrigste Temperatur des Werkstücks vor
dem Schweißen ohne Vorwärmung
80 °C
Zwischenlagentemperatur
 Die höchste und, falls nötig, die niedrigste
Zwischenlagentemperatur.
200 °C
Haltetemperatur
 Die niedrigste Temperatur, die in der
Schweißzone aufrechtzuerhalten ist, wenn die
Schweißung unterbrochen wird.
---
22
Normanforderung
Beispiel
Wasserstoffarmglühen
 Temperaturbereich
 Mindesthaltezeit
-----
Wärmenachbehandlung
 Der Mindestzeit- und
 Mindesttemperaturbereich für die Wärmenachbehandlung
oder das Aushärten muss festgelegt sein, oder es muss
auf andere Normen verwiesen werden, in denen diese
Angaben festgelegt sind
-----
Schutzgas
Bezeichnung nach DIN EN ISO 14175 und, wenn zutreffend,
chemische Zusammensetzung, Hersteller und Markenname
M21
82% Ar, 18% CO2
Wärmeeinbringung
Bereich der Wärmeeinbringung (falls festgelegt)
ca. 10 kJ/cm
23
Besondere Anforderungen für eine Gruppe von Schweißprozessen
Normanforderung
Beispiel
Schweißprozess 111 (Lichtbogenhandschweißen)
Für Schweißprozess 111 die Ausziehlänge der verarbeiteten
Elektrode oder die Vorschubgeschwindigkeit
Schweißprozess 12 (Unterpulverschweißen)
 Bei Mehrfachelektrodensystemen die Anzahl und
Anordnung der Drahtelektroden und die Polarität
 Stromkontaktrohrabstand/Werkstück: Der Abstand der
Kontaktdüse von der Werkstückoberfläche;
 Schweißpulverkennzeichnung: Bezeichnung; Hersteller
und Markenname
 zusätzlicher Zusatzwerkstoff
 Bereich der Lichtbogenbrennspannung
24
Normanforderung
Beispiel
Schweißprozess 13 (Metall-Schutzgasschweißen)
 Durchflussmenge des Schutzgases und
Gasdüsendurchmesser
 Anzahl der Drahtelektroden
 zusätzlicher Zusatzwerkstoff
 Kontaktrohrabstand
 Bereich der Lichtbogenbrennspannung
 Art des Tropfenübergangs
12…14 l/min
16 mm
1
20 ± 3 mm
24..26 V
Übergangslichtbogen
25
Normanforderung
Beispiel
Schweißprozess 14 (Wolfram-Schutzgasschweißen)
 Wolframelektroden: Durchmesser und Kurzname nach
DIN EN ISO 6848;
 Durchflussmenge des Schutzgases und
 Düsendurchmesser
 zusätzliche Zusatzwerkstoffe
WCe20, grau,
 2,4 mm;
8l/min.
8 mm
Schweißprozess 15 (Plasmaschweißen)
 Kennwerte für das Plasmagas, z. B
 Chemische Zusammensetzung
 Düsendurchmesser
 Durchflussmenge
 Brennerart
 Stromkontaktrohrabstand
26
Beispiel – Angaben zu den Schweißparametern –
27
Beispiel – Angaben zu den Schweißstoffen –
28
Qualifizierung
Qualifizierung von Schweißverfahren
Die Qualifizierung eines Schweißverfahrens (bzw. einer WPS) bedeutet
den Nachweis zu führen, dass das jeweilige Verfahren die gewünschten
und geforderten Ergebnisse bringt.
Das gängige Wort „Schweißverfahren“ wird fälschlicherweise häufig
benutzt um z.B. das MAG-Schweißen zu bezeichnen. Hierbei handelt es
sich jedoch um einen Schweißprozess (Prozess-Nr. 135)
Das Schweißverfahren beinhaltet mehr:
•
•
•
Die komplette Schweißaufgabe mit allen Einflussfaktoren
Den Schweißprozess
Dokumentiert mit einer WPS nach DIN EN ISO 15609
29
Qualifizierung
Qualifizierung aufgrund des Einsatzes von geprüften Schweißzusätzen
nach DIN EN ISO 15610
DIN EN ISO 15610 beschreibt die Methode, eine pWPS auf der Basis von
geprüften Schweißzusatzwerkstoffen zu qualifizieren.
Ein geprüfter Schweißzusatzwerkstoff ist z.B. ein Schweißdraht , für
den ein Hersteller eine Prüfung abgelegt hat, um deren Eignung für
bestimmte Einsatzbereiche nachzuweisen.
Beispiel hierfür ist:
Alt: DB-Kennblatt für den bauaufsichtlichen Bereich (Ü-Zeichen)
Neu: DB-Zulassungszertifikat für den bauaufsichtlichen Bereich
(CE-Zeichen)
30
Qualifizierung
Eine Qualifizierung auf diese Weise ist möglich, wenn man sich im
Geltungsbereich der Zulassung bewegt und darüberhinaus folgende
Bedingungen erfüllt sind:
• Es dürfen keine Bedingungen für Härte, Kerbschlagzähigkeit,
kontrollierte Wärmeeinbringung, Zwischenlagentemperatur und
Wärmenachbehandlung der geschweißten Verbindung festgelegt sein.
• Die Qualifizierung gilt nur für die Werkstoffgruppen 1.1 und 8.1 bei
Stahl, (z.B S235 aus der Gruppe 1.1oder 1.4301, 1.4541, 1.4571 aus der
Gruppe 8.1) und für die Gruppen 21, 22.1 und 22.2 bei Aluminium.
• Für Blechdicken von 3 – 40 mm und Rohrdurchmessern  25 mm und
einem a-Maß ≥ 3 mm bei Kehlnähten.
Die Qualifizierung ist auf den Markennamen beschränkt.
31
Qualifizierung
32
Qualifizierung
33
Qualifizierung
34
Qualifizierung
Qualifizierung aufgrund schweißtechnischer Erfahrung nach
DIN EN ISO 15611
Viele Hersteller haben beträchtliche Erfahrungen in der Herstellung
geschweißter Konstruktionen. Die geschweißten Bauteile und
Konstruktionen können an Endverbraucher oder Kunden für eine Reihe
von Anwendungen geliefert worden sein und haben ihre Dienste
zufriedenstellend verrichtet.
Die vorliegende schweißtechnische Erfahrung muss durch
dokumentierte Untersuchungen und/oder durch Prüfdaten belegt werden.
Die Dokumentation muss umfassen:
Zerstörungsfreie, zerstörende, Leck- oder Druckprüfungen in allen Fällen.
Zusätzlich: Eine Übersicht über die schweißtechnische Herstellung von
mindestens einem Jahr oder Eignung der Schweißungen im betrieblichen
Einsatz von 5 Jahren.
35
Qualifizierung
Qualifizierung durch den Einsatz von Standardschweißverfahren nach
DIN EN ISO 15612
Ein Standardschweißverfahren nach DIN EN ISO 15612 ist ein
Schweißverfahren, das in Übereinstimmung mit DIN EN ISO 15614
durch einen Prüfer oder eine Prüfstelle qualifiziert wurde, aber nicht von
dem Hersteller des Schweißverfahrens, sondern einer anderen Stelle
genutzt wird.
Der Anwender ist also hier nicht gleichzeitig der Hersteller des
Schweißverfahrens.
Z.B. qualifizierte WPS eines Schweißgeräteherstellers oder einer
anderen Firma.
Der Anwender benötigt eine Schweißaufsicht und geprüfte
Schweißer/Bediener und muss die Qualitätsanforderungen nach DIN EN
ISO 3834 Teile 1-4 erfüllen.
Die Norm ist für die Grundwerkstoffgruppen :
Gruppe 1 mit 1; Gruppe 1 mit 11, 8 mit 8, Aluminium Gruppe 21, 22;
Kupfer und Nickel anwendbar.
36
Qualifizierung
Qualifizierung aufgrund einer vorgezogenen Arbeitsprüfung nach
DIN EN ISO 15613
Bei einer vorgezogenen Arbeitsprüfung nach DIN EN ISO 15613 wird die
pWPS durch einen Prüfer oder eine Prüfstelle qualifiziert.
Die Besonderheit dieser Qualifizierung liegt darin, dass nach DIN EN ISO
15613 keine genormten Prüfstücke verwendet werden, sondern
Prüfstücke, die Form und Maße sowie die realen schweißtechnischen
Bedingungen des Bauteils nachahmen.
Die Auswertung der geschweißten Proben wird soweit wie möglich nach
dem entsprechenden Teil der DIN EN ISO 15614 durchgeführt.
Folgende Prüfungen sind (mindestens) durchzuführen:
• 100% Sichtprüfung,
• Oberflächenrissprüfung
• Härteprüfung z.B. beim S 355 (nicht S235)
• Makroschliffuntersuchungen
Der Geltungsbereich richtet sich nach DIN EN ISO 15614
Über die Qualifizierung ist ein Bericht (WPQR) anzufertigen.
37
Qualifizierung
Vorgezogene Arbeitsprüfung
38
Qualifizierung
Vorgezogene Arbeitsprüfung
39
Qualifizierung
Qualifizierung durch eine Verfahrensprüfung
DIN EN ISO 15614,Teil 1 – Lichtbogen- und Gasschweißen von Stählen
und Lichtbogenschweißen von Nickel und Nickellegierungen.
Anwendungsbereich:
Lichtbogen- und Gasschweißen umfasst die folgenden Schweißprozesse
nach DIN EN ISO 4063:
111, 114, 12, 131, 135, 136, 137, 141, 15, 311
Prüfstücke:
- Stumpfstoß am Blech oder am Rohr
- T-Stumpfstoß
- Rohrabzweig, immer mit voller Durchschweißung
- Kehlnaht am Blech oder am Rohr
40
Anforderungen in Regelwerken
41
42
43
44
45
Anforderungen aus Regelwerken
46
47
Normen
Norm
Titel
DIN EN ISO 15607
Allgemeine Regeln
DIN EN ISO 15609-1
Schweißanweisung, Lichtbogenschweißen
DIN EN ISO 15609-2
Schweißanweisung, Gasschweißen
DIN EN ISO 15610
Qualifizierung aufgrund des Einsatzes von geprüften
Schweißzusätzen
DIN EN ISO 15611
Qualifizierung aufgrund von vorliegender schweißtechnischer
Erfahrung
DIN EN ISO 15612
Qualifizierung durch den Einsatz eines
Standardschweißverfahrens
DIN EN ISO 15613
Qualifizierung aufgrund einer vorgezogenen Arbeitsprüfung
DIN EN ISO 15614-1
Schweißverfahrensprüfung-Teil 1, Lichtbogenschweißen und
Gasschweißen von Stählen und Lichtbogenschweißen von
Nickel und Nickellegierungen
DIN EN ISO 15614-2
Schweißverfahrensprüfung-Teil 2, Lichtbogenschweißen von
Aluminium und seinen Legierungen
CEN ISO/TR 15608
Gruppeneinteilung von metallischen Werkstoffen
48
Software
WPS Maker 1.1 (MIG Weld)
http://www.migweld.de/produkte/software/wps-maker.html
Ca. € 150,-
Schweißassistent 5: (hsk-welding solutions)
http://www.schweissassistent.de/index.php?s=10&lang=de
Ca. € 700,-
49
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
50

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