EN ISO 5173 Zerstörende Prüfung von Schweißnähten an metallischen Werkstoffen – Biegeprüfungen

Die Norm „EN ISO 5173 Zerstörende Prüfung von Schweißnähten an metallischen Werkstoffen – Biegeversuche“, die auf einer europäischen Norm basiert und anschließend von der Internationalen Organisation für Normung (ISO) veröffentlicht wurde, beschreibt das Verfahren zur Durchführung von Querwurzel-, Flächen- und Seitenbiegeversuchen an Prüfkörpern aus Stumpfnähten, plattierten Stumpfnähten (unterteilt in Schweißnähte in plattierten Blechen und plattierten Schweißnähten) und plattierten Stumpfnähten, um Fehler an oder nahe der Oberfläche des Prüfkörpers unter Spannung während des Biegeversuchs aufzudecken oder die Duktilität zu bewerten.

Diese Norm legt auch die Abmessungen des Prüfkörpers fest. Sie legt außerdem Verfahren fest, die anstelle von Querbiegeversuchen mit einer Matrize für Schweißverbindungen anzuwenden sind, wenn die Grundwerkstoffe, Wärmeeinflusszonen oder das Schweißgut im Vergleich zur Biegung erhebliche Unterschiede in den physikalischen und mechanischen Eigenschaften aufweisen. Diese Norm gilt für metallische Werkstoffe in allen Produktformen mit Schweißverbindungen, die durch beliebige Schweißverfahren hergestellt werden.

Für die Zwecke dieser Norm gelten die folgenden Begriffe und Definitionen:

• Bei der Kreuzflächenbiegeprobe für einseitige Schweißungen handelt es sich um die Kreuzflächenschweißprobe, bei der die Fläche gespannt ist.
• Bei der Wurzelquerbiegeprobe für einseitige Schweißung handelt es sich um die Wurzelquerschweißprobe, bei der die Wurzel gespannt ist.
• Bei der Prüfprobe für die Querbiegung an einer Seite zum Schweißen an einem Ende handelt es sich um die Schweißprobe, bei der die unter Spannung stehende Oberfläche der Schweißabschnitt ist.
• Bei der Längsbiegeprobe für einseitige Schweißungen handelt es sich um die Probe, deren Richtung parallel zur Schweißrichtung der Enden verläuft und deren Fläche unter Spannung steht.
• Bei der Längswurzelbiegeprobe für einseitige Schweißnähte handelt es sich um Schweißproben, deren Richtung parallel zur Endschweißrichtung verläuft und deren Wurzel unter Spannung steht.
• Bei der Biegezugprobe für nicht stumpfgeschweißte Plattierungen handelt es sich um eine Probe, bei der die Plattierung unter Spannung steht. Sie kann sowohl auf Quer- als auch auf Längsproben angewendet werden.
• Bei Plattierungen ohne Stumpfschweißung handelt es sich bei der Seitenbiegeprobe um eine Probe, bei der der Plattierungsquerschnitt unter Spannung steht. Sie kann sowohl bei Quer- als auch bei Längsproben angewendet werden.
• Bei der Biegeprüfprobe für Stumpfschweißplattierungen handelt es sich um eine stumpfgeschweißte Probe, bei der die Plattierung unter Spannung steht.
• Der Seitenbiegeprüfkörper für stumpfgeschweißte Plattierungen bezieht sich auf die stumpfgeschweißte Probe, bei der der Querschnitt der Plattierung unter Spannung steht.

Bei der Prüfung wird grundsätzlich eine Quer- oder Längsprobe aus einer Schweißverbindung entnommen und durch Biegen ohne Umkehr der Biegerichtung plastisch verformt, sodass eine der Oberflächen oder Abschnitte der Schweißverbindung unter Spannung steht. Die Prüftemperatur ist zu protokollieren. Die Prüfgeschwindigkeit ist konstant und, sofern bekannt, zu protokollieren. Die Prüfung ist nach einem der in dieser Norm beschriebenen Verfahren durchzuführen.

Die in EN ISO 5173 beschriebenen Prüfverfahren dienen der Bewertung der Duktilität und Festigkeit von Schweißnähten, insbesondere der Fähigkeit des geschweißten Materials, sich plastisch zu verformen, ohne dass Risse entstehen. Die wichtigsten Biegeprüfverfahren sind:

• Biegeprüfung: Die Außenfläche der Schweißnaht wird unter Spannung gesetzt. Dieser Test dient der Prüfung auf Risse, fehlende Verschmelzung, unvollständige Durchdringung oder andere Schweißfehler und stellt sicher, dass das Schweißgut und die Wärmeeinflusszone plastischer Verformung standhalten.
• Wurzelbiegeprüfung: Die Wurzel (gegenüberliegende Seite) der Schweißnaht wird unter Spannung gesetzt. Diese Prüfung dient dazu, Wurzeldefekte wie unvollständige Durchdringung, unvollständige Verschmelzung, Porosität und Risse an oder in der Nähe der Wurzel der Schweißnaht zu erkennen und sicherzustellen, dass der Wurzelbereich fehlerfrei plastisch verformt werden kann.
• Seitenbiegeprüfung: Ein Querschnitt der Schweißnaht wird unter Zugspannung geprüft. Diese Prüfung dient dazu, innere Defekte zu identifizieren, die durch Flächen- oder Wurzelbiegeprüfungen allein nicht erkannt werden können, und sicherzustellen, dass der gesamte Schweißbereich ausreichend Duktilität und Festigkeit aufweist. Sie wird typischerweise angewendet, wenn die Materialdicke für Flächen- oder Wurzelbiegeprüfungen zu groß ist.
• Längsbiegeversuch: Eine Probe wird entlang der Schweißnahtachse gebogen (seltener). Dieser Versuch dient der Bewertung der Gesamtduktilität der Schweißnaht und der umliegenden Bereiche entlang der Schweißnahtrichtung sowie der Identifizierung von Defekten wie Längsrissen, mangelnder Verschmelzung, Einschlüssen und schweißnahtgerichteter Porosität.

Diese Prüfmethoden werden in einer Vielzahl von Situationen verwendet, um die mechanische Integrität und Festigkeit von Schweißverbindungen in metallischen Werkstoffen zu bewerten.

Prüfkörper sollten so vorbereitet werden, dass der Vorbereitungsprozess weder das Grundmaterial noch das Schweißgut beeinträchtigt. Größe und Vorbereitung der Proben hängen von der Materialstärke und der Art des Biegeversuchs ab. Die Proben sind typischerweise rechteckig und werden aus einer Schweißverbindung hergestellt.

Bei der Prüfung wird die Probe auf zwei Auflagen gelegt und über eine Matrize (Dorn) mit einem bestimmten Durchmesser gebogen. Je nach Methode kann das Biegen mit einer geführten Biegeprüfmaschine oder mit Rollen erfolgen. Biegewinkel und Matrizendurchmesser werden je nach Materialart und -dicke gewählt.

Nach dem Biegen wird die Probe auf Oberflächenrisse oder andere Unregelmäßigkeiten untersucht. Die Annahmekriterien basieren auf der maximal zulässigen Rissgröße oder dem Vorhandensein offensichtlicher Mängel. Risse, die durch Kanteneffekte oder bereits vorhandene Mängel (nicht schweißbedingt) verursacht werden, können ignoriert werden, wenn sie eindeutig identifiziert sind.

Kurz gesagt besteht der Zweck dieser Norm darin, sicherzustellen, dass Schweißverbindungen eine ausreichende Duktilität aufweisen und frei von signifikanten inneren oder Oberflächenfehlern sind. Sie wird häufig bei der Prüfung der Schweißnahtqualifikation und der Qualitätskontrolle von Schweißprodukten verwendet.

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