Was ist ein Nahtprofil?
Ein Nahtprofil ist die Querschnittsform der fertigen Schweißraupe. Es beschreibt, ob die Nahtoberseite flach mit dem Grundwerkstoff ist, darüber gewölbt (konvex) oder darunter eingetaucht (konkav). Das Profil ist wichtig, da es die Ermüdungslebensdauer, die Spannungskonzentration und die Fähigkeit zur Zerstörungsfreien Prüfung direkt beeinflusst.
D1.1:2025 Clause 7.23 verlangt, dass alle Schweißnähte die visuellen Abnahmekriterien der Tables 8.1 oder 10.14 erfüllen und frei von Rissen, Überlappungen und den in Figure 7.4, Table 7.8 und Table 7.9 gezeigten unzulässigen Profilunregelmäßigkeiten sind.
Zulässige vs. unzulässige Profile
Figure 7.4 klassifiziert Nahtprofile in drei Kategorien: wünschenswert, zulässig und unzulässig. Die Klassifizierung variiert je nach Stoßart:
Stumpfnähte (Stumpfstöße): Die Überhöhung muss innerhalb der Grenzen von Table 7.9 Schema A liegen. Die Nahtoberseite sollte einen allmählichen Übergang zur Grundwerkstoffoberfläche aufweisen. Übermäßige Überhöhung, abrupte Übergänge und Überlappung sind unzulässig.
Kehlnähte (T-Stöße, Überlappungsstöße, Innenecken): Die Nahtoberseite kann gemäß Clause 7.23.1 leicht konvex, flach oder leicht konkav sein. Konvexitätsgrenzen werden durch Table 7.9 Schema C festgelegt. Übermäßige Konvexität konzentriert Spannungen an den Nahtzehen und ist unzulässig. Unzureichende Nahtdicke (Konkavität, die das effektive Nahtmaß unter das Minimum reduziert) ist ebenfalls unzulässig.
Kehlnähte an Außenecken: Unterliegen Schema D, das die Konvexität auf die Hälfte der Dicke der dünneren freiliegenden Kantenabmessung festlegt.
Convexity Grenzwerte — Tables 7.8 and 7.9
D1.1 verwendet vier Konvexitätsschemata, die in Table 7.9 definiert sind. Table 7.8 ordnet jede Stoßart und Nahtart dem anwendbaren Schema und Figure 7.4 Diagramm zu.
Schedule A — CJP Groove Welds (Butt Joints)
| Plate Dicke (t) | R min. | R max. (reinforcement) |
|---|---|---|
| t ≤ 1 in [25 mm] | 0 | 1/8 in [3 mm] |
| t > 1 in, ≤ 2 in [50 mm] | 0 | 3/16 in [5 mm] |
| t > 2 in [50 mm] | 0 | 1/4 in [6 mm]* |
*Für zyklisch geladene Strukturen beträgt R max. für t > 2 Zoll 3/16 Zoll [5 mm].
Schedule B — CJP Groove Welds (Corner and T-Joints)
| Plate Thickness (t) | R min. | R max. | C max. (convexity/concavity) |
|---|---|---|---|
| t < 1 in [25 mm] | 0 | unlimited | 1/8 in [3 mm] |
| t ≥ 1 in [25 mm] | 0 | unlimited | 3/16 in [5 mm] |
Schedule C — Fillet Welds (Most Common)
| Weld Face Width (W) | C max. (convexity) |
|---|---|
| W ≤ 5/16 in [8 mm] | 1/16 in [2 mm] |
| W > 5/16 in, < 1 in [25 mm] | 1/8 in [3 mm] |
| W ≥ 1 in [25 mm] | 3/16 in [5 mm] |
Diese Grenzen gelten nicht nur für die gesamte Nahtoberseitenbreite der fertigen Schweißnaht, sondern auch für die Breite einer einzelnen Oberflächenraupe bei einer Mehrlagenschweißnaht gemäß Clause 7.23.1.
Konkavität: Es gibt keine Beschränkung der Konkavität, solange das Minimum-Nahtmaß (unter Berücksichtigung von Schenkellänge und Nahtdicke) gemäß Table 7.9 Fußnote b erreicht wird.
Schedule D — Outside Corner Fillet Welds
Für Kehlnähte an Außenecken beträgt die maximale Konvexität C = t/2, wobei t die Dicke der dünneren freiliegenden Kantenabmessung ist. Siehe Figure 7.4F, wo Schema C vs. D anwendbar ist.
Was bedeutet „Flach“?
Gemäß Clause 7.23.3.1 müssen Schweißnähte, die flach sein müssen, so bearbeitet werden, dass die Dicke des dünneren Grundwerkstoffs oder Schweißguts um nicht mehr als 1/32 Zoll [1 mm] reduziert wird. Die verbleibende Überhöhung darf 1/32 Zoll [1 mm] Höhe nicht überschreiten und muss sich glatt in die Grundwerkstoffoberflächen einfügen, wobei die Übergangsbereiche frei von Einbrandkerben sein müssen.
Alle Überhöhungen müssen entfernt werden, wo die Schweißnaht Teil einer Fügungs- oder Kontaktfläche ist.
„Flach“ bedeutet nicht perfekt eben. Es bedeutet innerhalb von 1/32 Zoll der Grundwerkstoffoberfläche mit einem glatten, einbrandkerbenfreien Übergang. Übermäßiges Schleifen, das den Grundwerkstoff unter diese Toleranz verdünnt, ist ein Fehler.
Anforderungen an die Oberflächengüte
Gemäß Clause 7.23.3.2 dürfen, wo eine Oberflächenbearbeitung erforderlich ist, die Oberflächenrauheitswerte 250 Mikroinch [6,3 Mikrometer] gemäß ASME B46.1 nicht überschreiten.
Für zyklisch geladene Strukturen muss die Bearbeitung parallel zur Richtung der primären Spannung erfolgen, außer dass eine endgültige Rauheit von 125 Mikroinch [3,2 Mikrometer] oder weniger in jeder Richtung bearbeitet werden darf.
Meißeln und Fugenhobeln können als anfängliche Materialentfernungsmethoden verwendet werden, vorausgesetzt, sie werden durch Schleifen oder Bearbeiten gefolgt, um die erforderliche Oberflächenrauheit zu erreichen.
Schleif- und Reparaturmethoden
Gemäß Clause 7.25 kann Schweißgut oder Grundwerkstoff durch Bearbeiten, Schleifen, Meißeln oder Fugenhobeln entfernt werden. Die Arbeit muss so ausgeführt werden, dass angrenzendes Schweißgut oder Grundwerkstoff nicht eingekerbt oder ausgehöhlt wird. Sauerstofffugenhobeln ist nur bei warmgewalzten Stählen zulässig.
Der Auftragnehmer hat die Wahl, entweder eine unzulässige Schweißnaht zu reparieren oder die gesamte Schweißnaht gemäß Clause 7.25.1 zu entfernen und zu ersetzen. Die reparierte oder ersetzte Schweißnaht muss mit der ursprünglichen Methode und denselben Zulässigkeitskriterien erneut geprüft werden.
Hämmern kann auf Zwischenschweißlagen zur Kontrolle von Schrumpfspannungen gemäß Clause 7.26 verwendet werden, aber kein Hämmern ist an der Wurzel- oder Oberflächenlage der Schweißnaht oder am Grundwerkstoff an den Kanten der Schweißnaht zulässig.
Visual Prüfung Criteria — Tabelle 8.1
Table 8.1 ist die Master-Tabelle der Sichtprüfung-Zulässigkeitskriterien. Profilanforderungen sind Punkt (4): Nahtprofile müssen Clause 7.23 entsprechen. Dies gilt sowohl für statisch als auch für zyklisch geladene nicht-rohrförmige Verbindungen.
Verwandte Punkte in Tabelle 8.1, die mit der Profilabnahme interagieren:
| Item | Criterion | Static | Cyclic |
|---|---|---|---|
| (4) Weld Profiles | Conform to Clause 7.23 | Required | Required |
| (6) Undersized Fillet | Undersize allowed per schedule (e.g. ≤ 1/16 in for 1/8-3/16 fillet) | Max 10% of length | Max 10% of length |
| (7) Undercut | ≤ 1/32 in for material < 1 in thick (static) | 1/32 in general | 0.01 in transverse to stress |
Eine Schweißnaht, die das Konvexitätsschema erfüllt, aber übermäßige Einbrandkerben an den Zehen aufweist, fällt dennoch bei der Sichtprüfung durch. Profil, Einbrandkerbe und Unterschreitung des Nahtmaßes werden zusammen als Teil derselben Clause 8.9 Sichtprüfung überprüft.