D1.1 Vorwärmrechner

A36 ist ein Stahl der Gruppe I in D1.1:2025 Tabelle 5.6 und fällt je nach Schweißverfahren gemäß Tabelle 5.11 in die Vorwärmkategorie A oder B. Bei Nicht-Niedrigwasserstoff-SMAW-Elektroden wie E6010 oder E6011 (Kategorie A) beträgt die Mindestvorwärmung 32°F (0°C) für Material bis zu 3/4 Zoll, 150°F (65°C) für 3/4 bis 1-1/2 Zoll, 225°F (110°C) für 1-1/2 bis 2-1/2 Zoll und 300°F (150°C) über 2-1/2 Zoll. Bei Niedrigwasserstoff-Verfahren — E7018 SMAW, Unterpulverschweißen, Metall-Schutzgasschweißen oder Fülldrahtschweißen (Kategorie B) — sind die Vorwärmanforderungen niedriger: 32°F bis zu 3/4 Zoll, 50°F (10°C) für 3/4 bis 1-1/2 Zoll, 150°F für 1-1/2 bis 2-1/2 Zoll und 225°F über 2-1/2 Zoll. Die Vorwärmtemperatur ist gemäß Clause 7.6.4 unmittelbar vor dem Zünden des Lichtbogens für jeden Durchgang zu überprüfen.

Ja. Metall-Schutzgasschweißen fällt in D1.1 Tabelle 5.11 unter Kategorie B, zusammen mit Niedrigwasserstoff-SMAW, Unterpulverschweißen und Fülldrahtschweißen. Für gängige Baustähle wie A36, A572 Gr.50 und A992 beträgt die Mindestvorwärmung beim Metall-Schutzgasschweißen 32°F (0°C) bis zu einer Dicke von 3/4 Zoll, 50°F (10°C) für 3/4 Zoll–1-1/2 Zoll, 150°F (65°C) für 1-1/2 Zoll–2-1/2 Zoll und 225°F (110°C) über 2-1/2 Zoll. Das Minimum von 32°F für dünne Bleche bedeutet, dass oberhalb des Gefrierpunkts keine aktive Vorwärmung erforderlich ist — die Umgebungstemperatur der Werkstatt erfüllt die Anforderung. Metall-Schutzgasschweißen qualifiziert sich für Kategorie B, da Massivdrahtelektroden wie ER70S-6 von Natur aus niedrige Werte an diffusiblem Wasserstoff erzeugen, typischerweise deutlich unter dem H8-Schwellenwert von 8 ml pro 100 g abgeschiedenem Schweißgut. Diese Niedrigwasserstoff-Eigenschaft ist der Grund, warum Metall-Schutzgasschweißen die gleiche günstige Vorwärmbehandlung wie Niedrigwasserstoff-SMAW-Elektroden wie E7018 erhält. Metall-Schutzgasschweißen wird jedoch niemals unter Kategorie A aufgeführt, da die Nicht-Niedrigwasserstoff-Klassifizierung nicht auf das Metall-Schutzgasschweißverfahren zutrifft.

Kategorie B in D1.1 Tabelle 5.11 umfasst Stähle, die mit Niedrigwasserstoff-Elektroden (E7018, E7016 usw.), Unterpulverschweißen (SAW), Metall-Schutzgasschweißen (GMAW) oder Fülldrahtschweißen (FCAW) geschweißt werden. Sie gilt für die am häufigsten verwendeten Baustähle im Hoch- und Brückenbau: A36, A572 Gr.50, A992, A588, A709 Gr.36, A709 Gr.50, A500 Gr.B/C, A53 Gr.B und A106 Gr.B. Kategorie B hat geringere Vorwärmanforderungen als Kategorie A, da diese Verfahren und Elektroden deutlich weniger diffusiblen Wasserstoff im Schweißgut erzeugen, was das Risiko von wasserstoffinduzierten Rissen (auch Kaltriss oder verzögerte Rissbildung genannt) reduziert. Die Vorwärmwerte für Kategorie B sind: 32°F (0°C) bis zu 3/4 Zoll, 50°F (10°C) für 3/4 Zoll–1-1/2 Zoll, 150°F (65°C) für 1-1/2 Zoll–2-1/2 Zoll und 225°F (110°C) über 2-1/2 Zoll. In der Praxis ist Kategorie B die am häufigsten verwendete Vorwärmkategorie, da die meisten Baustahlfertigungen Niedrigwasserstoff-Verfahren verwenden.

In D1.1 ist die Mindestvorwärmtemperatur die Grundwerkstofftemperatur, die vor dem Zünden des ersten Lichtbogens erforderlich ist. Die Mindestzwischenlagentemperatur ist die niedrigste Temperatur, auf die die Schweißzone zwischen aufeinanderfolgenden Durchgängen bei einer Mehrlagenschweißung abkühlen darf. Tabelle 5.11 setzt beide auf den gleichen Wert — die angegebene Temperatur gilt sowohl für die anfängliche Vorwärmung als auch für die Abkühlung zwischen den Durchgängen. Sie dürfen den Schweißbereich während des Mehrlagenschweißens nicht unter die angegebene Temperatur abkühlen lassen. Wenn beispielsweise Tabelle 5.11 150°F für Ihren Stahl und Ihre Dicke vorschreibt, müssen Sie vor dem Schweißen auf mindestens 150°F vorwärmen und zwischen jedem Durchgang mindestens 150°F halten. Die Vorwärmtemperatur ist gemäß Clause 7.6.4 unmittelbar vor dem Zünden des Lichtbogens für jeden Durchgang zu überprüfen. Einige höherfeste Stähle haben auch eine maximale Zwischenlagentemperaturgrenze, um Kornvergröberung zu verhindern — überprüfen Sie die WPS auf eine Obergrenze.

Für die meisten Baustähle der Kategorien A und B (einschließlich A36, A572 Gr.50, A992 und A500 Gr.B/C) beträgt die Mindestvorwärmung für Material bis zu 3/4 Zoll Dicke 32°F (0°C) gemäß Tabelle 5.11 — was bedeutet, dass die Umgebungstemperatur der Werkstatt die Anforderung erfüllt, solange die Bedingungen über dem Gefrierpunkt liegen. Gemäß Fußnote (a) von Tabelle 5.11 müssen Sie, wenn die Grundwerkstofftemperatur unter 32°F liegt, auf mindestens 70°F (20°C) vorwärmen und diese Temperatur während des gesamten Schweißvorgangs beibehalten. Diese Fußnote gilt für alle Kategorien und ist die primäre Regel für die Vorwärmung bei kaltem Wetter. Stähle der Kategorie C (wie A588 und A709 Gr.50W bei bestimmten Verfahren) erfordern auch unter 3/4 Zoll ein Minimum von 50°F (10°C). Für die Kategorien D bis G (höherfeste Stähle wie A913 Gr.65 oder A514) kann die Vorwärmung unter 3/4 Zoll je nach Wasserstoff-Einstufung 50°F bis 150°F betragen. Überprüfen Sie immer Ihren spezifischen Stahl in Tabelle 5.6, um die richtige Kategorie zu bestätigen.

D1.1 Tabelle 5.11 legt die Mindestvorwärm- und Zwischenlagentemperaturen für vorqualifizierte Schweißverfahren (WPS) fest. Sie ordnet zugelassene Grundwerkstoffe in sieben Kategorien (A bis G) ein, basierend auf chemischer Zusammensetzung, Streckgrenze und Empfindlichkeit gegenüber wasserstoffinduzierten Rissen. Jede Kategorie definiert Vorwärmanforderungen über vier Dickenbereiche (bis zu 3/4 Zoll, 3/4 Zoll–1-1/2 Zoll, 1-1/2 Zoll–2-1/2 Zoll und über 2-1/2 Zoll) und nach Schweißverfahrenstyp. Die Kategorien A und B umfassen gängige Baustähle mit Nicht-Niedrigwasserstoff- bzw. Niedrigwasserstoff-Verfahren. Die Kategorien C bis G betreffen höherfeste und Spezialstähle, die spezifische wasserstoffkontrollierte Zusatzwerkstoffe (H8- oder H4-Bezeichnungen) erfordern. Tabelle 5.11 gilt nur für vorqualifizierte WPS gemäß Clause 5 — Verfahren, die durch Prüfung gemäß Clause 6 qualifiziert wurden, dürfen andere Vorwärmwerte verwenden, wenn dies durch die Qualifikationsprüfergebnisse gestützt und vom Ingenieur genehmigt wird. Für Stähle, die nicht in Tabelle 5.6 aufgeführt sind, oder wenn Tabelle 5.11 übermäßig konservativ erscheint, bietet Anhang B eine analytische Alternative unter Verwendung der tatsächlichen Stahlchemie aus Werkszeugnissen.

H4 und H8 sind Bezeichnungen für diffusiblen Wasserstoff, definiert durch AWS A4.3 Prüfmethoden. H8 bedeutet, dass die Elektrode, der Draht oder die Flux-Kombination nicht mehr als 8 ml diffusiblen Wasserstoff pro 100 g abgeschiedenem Schweißgut ablagert. H4 ist strenger — nicht mehr als 4 ml pro 100 g. Diese Bezeichnungen sind für Tabelle 5.11 wichtig, da höherfeste Stähle anfälliger für wasserstoffinduzierte Risse sind und eine strengere Wasserstoffkontrolle erfordern. Zum Beispiel qualifizieren sich A913 Gr.50, 60 und 65 Stähle in Tabelle 5.11 für die Vorwärmkategorie D, wenn sie mit H8-Zusatzwerkstoffen geschweißt werden. A913 Gr.80 erfordert H4-Zusatzwerkstoffe — die restriktivste Klassifizierung — was seine höhere Streckgrenze und größere Rissanfälligkeit widerspiegelt. Gängige H8-Zusatzwerkstoffe umfassen E7018-H8 SMAW-Elektroden und die meisten GMAW-Massivdrähte wie ER70S-6. H4-Zusatzwerkstoffe erfordern typischerweise spezielle Handhabungs- und Lagerungsverfahren, um ihre Niedrigwasserstoff-Einstufung aufrechtzuerhalten.

D1.1 Anhang B bietet zwei analytische Methoden zur Bestimmung der Vorwärmung unter Verwendung der tatsächlichen Stahlchemie anstelle von spezifikationsbasierten Kategorien. Die HAZ-Härtekontrollmethode verwendet CE = C + (Mn+Si)/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15 für Kehlnähte. Die Wasserstoffkontrollmethode verwendet Pcm = C + Si/30 + Mn/20 + Cu/20 + Ni/60 + Cr/20 + Mo/15 + V/10 + 5B für alle Nahtarten. Anhang B berücksichtigt die tatsächliche Chemie aus Ihrem Werkszeugnis, den Wasserstoffgehalt Ihrer Zusatzwerkstoffe und die Einspannung Ihrer Verbindung — drei Variablen, die Tabelle 5.11 nicht berücksichtigt. Tabelle 5.11 ist der Standard für vorqualifizierte WPS. Anhang B ist die Alternative, wenn Tabelle 5.11 für Ihre spezifische Stahlchemie übermäßig konservativ oder nicht ausreichend anspruchsvoll erscheint. Der Ingenieur muss die Verwendung von Anhang B gemäß Clause B1 genehmigen. Berechnen Sie Ihr CE und Pcm mit unserem Kohlenstoffäquivalent-Rechner.