Post-Weld Wärmebehandlung (PWHT) — D1.1:2025 Requirements
This PWHT Leitfaden explains when Wärmebehandlung nach dem Schweißen enters a Schweißen job, what information must be controlled, and why the decision should be tied to the governing contract and procedure package. Use it to separate general thermal-treatment language from project-specific hold, heating, and cooling Anforderungen.
D1.1:2025 Clause 5.9 definiert, wann eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) vorqualifiziert ist. Clause 7.8 regelt das Spannungsarmglühverfahren: Haltetemperatur 1100–1200°F [600–650°C], Aufheizgeschwindigkeit nicht über 400°F/h über 800°F, Eintrittstemperatur nicht über 800°F, Abkühlgeschwindigkeit nicht über 500°F/h über 800°F.
Wann ist eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) gemäß D1.1:2025 erforderlich?
Die Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) wird nicht automatisch durch D1.1 vorgeschrieben. Sie muss in den Vertragsunterlagen spezifiziert werden. Wenn spezifiziert, kann sie gemäß Clause 5.9 vorqualifiziert sein oder es kann sich um eine Anforderung zur Spannungsarmglühung gemäß Clause 7.8 handeln, die außerhalb des vorqualifizierten WPS-Rahmens angewendet wird.
Der Ingenieur schreibt die Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) vor, wenn Restspannungen aus dem Schweißen reduziert werden müssen — typischerweise für Anwendungen, bei denen Dimensionsstabilität, Anfälligkeit für Spannungsrisskorrosion oder Materialanforderungen dies erfordern. D1.1 definiert nicht die Betriebsbedingungen, die eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) auslösen; dieses Urteil obliegt dem verantwortlichen Ingenieur. D1.1 definiert das Verfahren, wenn eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) erforderlich ist.
Clause 5.9 — Vorqualifizierung der Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT)
Eine WPS, die eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) verwendet, ist gemäß Clause 5.9 nur dann vorqualifiziert, wenn alle fünf Bedingungen erfüllt sind:
(1) Streckgrenze — Die minimale spezifizierte Streckgrenze des Grundwerkstoffs überschreitet nicht 50 ksi [345 MPa].
(2) Stahltyp — Der Stahl ist nicht vergütet (Q&T), selbstvergütet (QST), thermomechanisch kontrolliert gewalzt (TMCP) oder kaltverfestigt, um verbesserte mechanische Eigenschaften zu erzielen. Diese metallurgischen Zustände sind empfindlich gegenüber erhöhten Temperaturen, und eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) kann sie beeinträchtigen.
(3) CVN-Anforderungen — Die WPS muss keine Anforderungen an die Kerbschlagzähigkeit nach Charpy V-Kerb (CVN) erfüllen. Eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) kann die Zähigkeit des Schweißguts auf eine Weise verändern, die spezifische Qualifizierungsprüfungen erfordert.
(4) Schweißgutdaten — Daten zu den mechanischen Eigenschaften des Schweißguts für den Zustand nach der Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) sind vom Zusatzwerkstoffhersteller oder aus früheren Qualifizierungsprüfungen verfügbar.
(5) Verfahrenskonformität — Die Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) wird gemäß Clause 7.8 durchgeführt.
Wenn eine dieser fünf Bedingungen nicht erfüllt ist, muss die WPS durch Prüfung gemäß Clause 4 qualifiziert werden.
Clause 7.8.1 — Stähle, die nicht für eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) empfohlen werden
Vergütete (Q&T), selbstvergütete (QST), ausscheidungsgehärtete (PH) und thermomechanisch kontrolliert gewalzte (TMCP) Stähle werden gemäß Clause 7.8.1 nicht für eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) empfohlen. Die erhöhten Temperaturen der Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) können den metallurgischen Zustand, den diese Stähle erreichen sollten, verändern und die Streckgrenze, Zugfestigkeit oder Kerbschlagzähigkeit unter die minimalen spezifizierten Werte reduzieren.
Wenn eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) für einen dieser Stahltypen erforderlich ist, muss das Verfahren gemäß den Empfehlungen des Stahlherstellers entwickelt werden und bedarf der Genehmigung durch den Ingenieur. Der vorqualifizierte Weg gemäß Clause 5.9 steht für diese Stähle nicht zur Verfügung — eine Qualifizierungsprüfung ist erforderlich.
Clause 7.8.2 — Anforderungen an das Verfahren der Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT)
Das Verfahren der Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) muss schriftlich vorliegen und gemäß Clause 7.8.2 die folgenden Elemente enthalten:
| Parameter | Requirement |
|---|---|
| Entry temperature | Furnace shall not exceed 800°F [430°C] when weldment is loaded |
| Heating rate above 800°F | ≤400°F/hr ÷ Maximum metal Dicke (in) [≤560°C/hr ÷ cm]; Minimum 100°F/hr [55°C/hr] |
| Holding temperature | 1100–1200°F [600–650°C] per Clause 7.8.3.2 |
| Holding time | Per Clause 7.8.3.2 (minimum time based on thickness) |
| Cooling rate above 800°F | ≤500°F/hr ÷ maximum thickness (in) [≤700°C/hr ÷ cm] |
| Cooling below 800°F | Cool in still air |
| Thermocouple locations | Must be specified in the procedure |
| Heating method | Must be specified in the procedure |
Hinweis zur Dicke: Die Formeln für die Heiz- und Abkühlgeschwindigkeit verwenden die maximale Metalldicke im wärmebehandelten Schweißteil. Bei einer 2 Zoll dicken Platte beträgt die maximale Heizgeschwindigkeit über 800°F 400 ÷ 2 = 200°F/h. Die Formel erzeugt automatisch langsamere Geschwindigkeiten für dickere Abschnitte, wodurch thermische Gradienten und das Risiko von Verzug oder Rissen während des Wärmebehandlungszyklus reduziert werden.
Alternative Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) (Clause 7.8.3.3)
Niedrigere Temperaturen mit längeren Haltezeiten sind gemäß Table 7.3 zulässig. Dies bietet Flexibilität, wenn die Norm-Haltetemperatur von 1100°F [600°C] nicht erreichbar ist oder dem Material schaden würde. Die alternativen Temperatur-Zeit-Kombinationen in Table 7.3 müssen genau befolgt werden — die Haltezeit erhöht sich, wenn die Temperatur unter den Standardbereich sinkt. Dieser Weg kann für die Wärmebehandlung vor Ort nützlich sein, wo die Präzision der Ofentemperatur begrenzt ist.
Vergleich der Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) nach verschiedenen Normen
Die Anforderungen an die Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) variieren erheblich zwischen den Schweißregelwerken. Die Temperaturbereiche, Haltezeiten und der obligatorische oder optionale Charakter unterscheiden sich je nach Geltungsbereich des Regelwerks und den abgedeckten Materialien.
| Aspect | D1.1:2025 | ASME VIII | API 650 |
|---|---|---|---|
| When required | Only when specified in Vertragsunterlagen (Clause 5.9) | Mandatory per UCS-56 based on P-Number, thickness, and service | Required per Tabelle 6-1 based on nominal thickness |
| Temperature range | 1100–1200°F (600–650°C) per Clause 7.8 | 1100–1250°F for P-No. 1; varies by P-Number (UCS-56 Table) | 1100–1175°F (593–635°C) |
| Holding time | 1 hr per inch of thickness (Clause 7.8.3.1) | 1 hr/inch for ≤2 in; 2 hr + 15 min per additional inch above 2 in (UCS-56) | 1 hr per inch, 15 min minimum |
| Heating rate limit | 400°F/hr ÷ thickness (above 800°F) | No specific rate mandated (good practice: ≤400°F/hr) | No specific rate mandated |
| Cooling rate limit | 500°F/hr ÷ thickness (above 800°F) | No specific rate mandated above 800°F | No specific rate mandated |
| Alternative temps | Yes — Table 7.3 (lower temp, longer hold) |
Yes — lower temps permitted with longer holding per UCS-56 | Limited alternatives per Section 6.4 |
ASME VIII Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) (UCS-56)
Im Gegensatz zu D1.1 schreibt ASME Section VIII Division 1 die Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) für viele Material-/Dickenkombinationen zwingend vor — der Ingenieur muss sie nicht separat spezifizieren. UCS-56 enthält eine Tabelle, die die Anforderungen an die Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) basierend auf der P-Nummer, der Nenndicke und der minimalen Vorwärmtemperatur festlegt. Für Kohlenstoffstähle der P-Nummer 1 ist die Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) im Allgemeinen für Dicken über 1.5 Zoll (38 mm) erforderlich, es sei denn, es gibt eine Ausnahme gemäß UCS-56(b). Für legierte Stähle der P-Nummer 3 und höher sind die Schwellenwerte für die Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) niedriger — oft für jede Dicke erforderlich.
ASME VIII erlaubt auch Ausnahmen von der Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT), wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind, einschließlich: maximale Kohlenstoffgehaltsgrenzen, Aufrechterhaltung der Vorwärmung über Mindesttemperaturen und Verwendung spezifischer Zusatzwerkstoffe, die Niedrigwasserstoff-Schweißgut erzeugen. Diese Ausnahmen sind in UCS-56 sorgfältig definiert und müssen in den Fertigungsunterlagen dokumentiert werden.
Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) für Cr-Mo- und P91-Stähle
Chrom-Molybdän-Stähle (P-Nummer 4, 5A, 5B) und 9Cr-1Mo-V-Stähle (P-Nummer 15E) erfordern eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) unter praktisch allen Konstruktionsregelwerken. Die Parameter der Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) sind materialspezifisch und müssen präzise kontrolliert werden:
- P-Number 4 (1-2% Cr): Regelwerk minimum 1,200°F (650°C) per UCS-56-3, 1 hr/inch. Mandatory for all thicknesses (with limited exemptions for thin-wall pipe ≤5/8 in).
- P-Number 5A/5B/5C (2.25-9% Cr): Code minimum 1,250°F (675°C) per UCS-56-4, 1 hr/inch. Mandatory for all thicknesses (with limited exemptions for thin-wall pipe ≤5/8 in with ≤3% Cr).
- P-Number 15E (P91): Code minimum 1,300°F (705°C) per ASME VIII UCS-56-11. Industry best practice narrows to 1,350–1,425°F for optimal toughness. Maximum depends on filler Ni+Mn content (1,455°F max for Ni+Mn ≤1.0%). Hold 2 hr minimum. The 1,300–1,350°F range is code-legal but produces inferior toughness.
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Ask FluxWichtige Erkenntnisse
- D1.1 PWHT is optional — only required when specified in contract documents. ASME VIII makes it mandatory based on material and thickness.
- D1.1 specifies both heating and Abkühlgeschwindigkeit limits (400/500°F per hour divided by thickness) — ASME VIII does not mandate specific rates.
- P91 PWHT is critical — code minimum is 1,300°F (UCS-56-11), best practice is 1,350–1,425°F. Errors in either direction cause in-service failures that may not be detectable by NDE.
- Alternative lower-Temperatur PWHT is allowed by both D1.1 (
Table 7.3) and ASME VIII (UCS-56) with longer holding times.
„Die Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) ist die am häufigsten über-spezifizierte und am wenigsten verstandene Anforderung in der Stahlbaufertigung. Gemäß D1.1 ist sie nicht erforderlich, wenn die Vertragsunterlagen sie nicht vorschreiben — unabhängig von der Materialdicke.“
D1.1:2025 Clause 5.9 defines PWHT as a Vorqualifiziert condition only when specified by the Engineer in the contract documents
Häufig gestellte Fragen
D1.1:2025 schreibt eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) nicht automatisch vor — sie muss in den Vertragsunterlagen vom Ingenieur spezifiziert werden. Wenn spezifiziert, wird die Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) verwendet, um Restschweißspannungen abzubauen. Clause 5.9 definiert Bedingungen, unter denen eine WPS für die Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) vorqualifiziert ist: minimale Streckgrenze nicht über 50 ksi, Stahl nicht Q&T/QST/TMCP, keine CVN-Zähigkeitsanforderungen, Schweißgutdaten für den Zustand nach der Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) verfügbar und das Verfahren gemäß Clause 7.8 durchgeführt.
Gemäß D1.1:2025 Clause 7.8.3.2 muss die Haltetemperatur der Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) 1100–1200°F [600–650°C] betragen. Das Schweißteil muss gemäß Clause 7.8.2.3 in einem Ofen platziert werden, dessen Temperatur 800°F [430°C] nicht überschreitet. Oberhalb von 800°F darf die Heizgeschwindigkeit 400°F/h geteilt durch die maximale Metalldicke in Zoll nicht überschreiten, mit einem Minimum von 100°F/h. Die Abkühlung oberhalb von 800°F darf 500°F/h geteilt durch die maximale Dicke nicht überschreiten; unterhalb von 800°F darf das Schweißteil an ruhender Luft abgekühlt werden.
Gemäß D1.1:2025 Clause 7.8.1 werden vergütete (Q&T), selbstvergütete (QST), ausscheidungsgehärtete (PH) und thermomechanisch kontrolliert gewalzte (TMCP) Stähle nicht für eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) empfohlen. Die erhöhten Temperaturen der Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) können den metallurgischen Zustand dieser Stähle verändern und ihre mechanischen Eigenschaften reduzieren. Wenn eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) für diese Stähle erforderlich ist, muss das Verfahren gemäß den Empfehlungen des Stahlherstellers entwickelt und vom Ingenieur genehmigt werden.
D1.1:2025 Clause 7.8.3.3 erlaubt eine alternative Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) unter Verwendung niedrigerer Temperaturen mit längeren Haltezeiten gemäß Table 7.3. Dies bietet Flexibilität, wenn die Standard-Haltetemperatur von 1100–1200°F [600–650°C] unpraktisch oder potenziell schädlich für das Material ist. Die alternativen Temperatur-Zeit-Kombinationen in Table 7.3 müssen genau befolgt werden — die Haltezeit erhöht sich, wenn die Temperatur unter den Standardbereich sinkt.
Nicht immer, aber ASME VIII Division 1 schreibt die Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) für viele Material-/Dickenkombinationen gemäß UCS-56 zwingend vor. Für Kohlenstoffstähle der P-Nummer 1 ist die Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) im Allgemeinen erforderlich, wenn die Nenndicke 1.5 Zoll (38 mm) überschreitet. Für legierte Stähle der P-Nummer 3 und höher kann die Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) bei jeder Dicke erforderlich sein. Ausnahmen bestehen gemäß UCS-56(b), wenn spezifische Bedingungen erfüllt sind — einschließlich maximaler Kohlenstoffgehaltsgrenzen, Aufrechterhaltung der Vorwärmung und Verwendung von Niedrigwasserstoff-Zusatzwerkstoffen. Im Gegensatz zu D1.1, wo der Ingenieur die Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) spezifizieren muss, ist sie bei ASME VIII in den Regelwerksanforderungen enthalten.
ASME VIII UCS-56-11 schreibt eine minimale Haltetemperatur von 1.300 Grad Fahrenheit (705 Grad Celsius) für Stähle der P-Nummer 15E (SA-335 P91, SA-213 T91, SA-182 F91) vor. Die beste Industriepraxis grenzt dies auf 1.350 bis 1.425 Grad Fahrenheit ein, da der Bereich von 1.300 bis 1.350 Grad Fahrenheit, obwohl regelwerkskonform, eine schlechtere Zähigkeit erzeugt. Die maximale Temperatur hängt vom Ni+Mn-Gehalt des Zusatzwerkstoffs ab: 1.455 Grad Fahrenheit für Ni+Mn bei oder unter 1.0 Prozent, 1.435 Grad Fahrenheit für 1.0 bis 1.2 Prozent. Die minimale Haltezeit beträgt 2 Stunden für Dicken bis zu 5 Zoll. Eine Überschreitung des Maximums birgt das Risiko einer Erweichung unter die minimalen Zugfestigkeitsanforderungen. Die Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) von P91 muss präzise kontrolliert und dokumentiert werden.
Ja. Vergütete (Q and T), selbstvergütete (QST) und thermomechanisch kontrolliert gewalzte (TMCP) Stähle können an Festigkeit und Zähigkeit verlieren, wenn sie einer Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) bei Temperaturen ausgesetzt werden, die ihre ursprüngliche Anlasstemperatur überschreiten oder sich ihr nähern. D1.1 Clause 7.8.1 warnt ausdrücklich vor einer Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) für diese Stahltypen ohne Genehmigung des Stahlherstellers. Bei ASME-Anwendungen kann ein Überanlassen von Cr-Mo-Stählen oder das Überschreiten der oberen PWHT-Grenze für P91 eine gefährlich weiche Mikrostruktur erzeugen, die möglicherweise nicht durch Standard-NDE-Methoden nachweisbar ist.
Referenzdaten von AWS D1.1/D1.1M:2025 und ASME BPVC VIII-1. Nicht mit AWS oder ASME verbunden.