Reparaturschweißen: einen Riss so instand setzen, dass er nicht wiederkommt
Eine Reparaturnaht ist schwieriger als die ursprüngliche. Die Fuge sitzt in einem steifen Bauteil, der Stahl ist oft unbekannt, und die Ursache des Risses ist noch da. Hier steht der Ablauf für einen Riss in Stahl, Guss oder Aluminium; Einsätze für durchgerostete Abschnitte und das Auftragen verschlissener Flächen behandelt die Seite Reparatur und Instandsetzung.
Kurze Antwort
Reparaturschweißen heißt: den Fehler vollständig entfernen und durch gesundes Schweißgut ersetzen, unter Bedingungen, die nicht schlechter sind als bei der ursprünglichen Naht. Für einen Riss: die echten Enden mit Eindringprüfung (PT) oder Magnetpulverprüfung (MT) finden, knapp dahinter 3–4 mm anbohren, eine V- oder U-Fuge bis ins gesunde Metall ausschleifen oder fugenhobeln, die Fuge erneut prüfen, auf den Wert aus dem Vorwärmrechner vorwärmen (S355J2, 20 mm, wasserstoffarmer Zusatz: 75 °C), in kurzen Abschnitten von den Enden zur Mitte schweißen, die Zwischenlagentemperatur zwischen Vorwärmtemperatur und 250 °C halten und die Reparatur erneut prüfen — bei aufhärtenden Stählen nicht früher als 24–48 h nach dem Schweißen.
Riss reparieren Schritt für Schritt
- Werkstoff und Ursache klären. Sorte und Kohlenstoffäquivalent kommen aus dem Zeugnis oder einer Analyse (CE- und CET-Rechner), die Ursache aus Ort und Zeitpunkt des Risses — Heiß-, Kalt- oder Ermüdungsriss. Ein Riss, dessen Ursache bleibt, kommt an derselben Stelle wieder.
- Enden finden. Die Oberfläche metallisch blank schleifen: Das sichtbare Ende ist selten das echte. PT (ISO 3452-1) geht an jedem Metall, MT (ISO 17638) nur an ferromagnetischem Stahl, zeigt aber auch Risse knapp unter der Oberfläche. Die Enden mit dem Körner markieren.
- Rissstoppbohrungen setzen: 3–4 mm knapp hinter jedem Ende, damit die Spitze herauskommt, statt im Metall zu bleiben. Die Bohrungen werden Teil der Fuge und mit ihr zugeschweißt.
- Bis ins gesunde Metall ausarbeiten. Schleifen oder Fugenhobeln über die ganze Länge und Tiefe des Risses. V- oder U-Fuge mit gerundetem Grund, so weit offen, dass die Elektrode den Grund erreicht — etwa 60° bei E-Hand, 50–60° bei MAG, wie bei einer neuen Stumpfnaht —, die Enden flach auslaufen lassen. Ein durchgehender Riss bekommt eine richtige Stumpfnahtvorbereitung mit Steg und Spalt (Schweißnahtvorbereitung). Gefugte Flanken metallisch blank nachschleifen.
- Fuge prüfen. PT oder MT an der sauberen Fuge. Jede Anzeige heißt: tiefer schleifen und erneut prüfen. Länge und Tiefe der Ausarbeitung notieren — Dokumentation und Schweißgutmenge brauchen beides.
- Vorwärmen. Den Wert aus dem Rechner nehmen, nicht aus Gewohnheit. Die Reparaturfuge wird vom ganzen Bauteil gehalten und ist stärker eingespannt als die ursprüngliche Naht, der Rechenwert ist also das Minimum. Einen breiten Streifen erwärmen und mit Temperaturmessstift auf beiden Seiten der Fuge prüfen. Die Abkühlzeit prüfst du mit dem t8/5-Rechner.
- Nach Plan schweißen. Wasserstoffarmer Zusatz, basische Elektroden rückgetrocknet nach der Tabelle zum Rücktrocknen. Zuerst Bohrungen und Enden, dann kurze Abschnitte zur Mitte; Strichraupen Lage für Lage, Schlacke von jeder entfernen, jeden Krater füllen.
- Zwischenlagentemperatur halten. Nicht unter der Vorwärmtemperatur und bei üblichem Baustahl nicht über etwa 250 °C — den oberen Wert verwendet auch der Vorwärmrechner. Austenitischer Edelstahl bleibt unter etwa 150 °C, Aluminium der Reihe 6xxx unter etwa 120 °C.
- Fertige Reparatur prüfen. Zuerst Sichtprüfung, dann PT oder MT über die Naht und das Metall daneben, bei dicken Querschnitten UT für innere Fehler. Bei Stählen mit hohem Kohlenstoffäquivalent kommt die Endprüfung nicht früher als 24–48 h nach dem Schweißen: Kaltrisse brauchen Zeit. Abgenommen wird wie die ursprüngliche Naht, und Risse sind in keiner Bewertungsgruppe der ISO 5817 zulässig.
- Dokumentieren. Wo, wie lang und wie tief; ZfP vorher und nachher; gemessene Vorwärm- und Zwischenlagentemperatur; Zusatz, Schweißer, WPS.
Vorwärmen bei der Reparatur: Werte aus dem Rechner
Einige Sorten und Dicken, gerechnet mit der Formel des Rechners. Der Wasserstoff wiegt so viel wie die Dicke: Bei S355J2 mit 20 mm hebt der Schritt von HD 4 auf HD 12 (Rutilelektrode) die Vorwärmung von 75 auf 120 °C.
| Dicke, mm | S235JR CET 0,25 · HD 12, °C | S355J2 CET 0,34 · HD 4, °C | S355J2 CET 0,34 · HD 12, °C | S460N CET 0,42 · HD 4, °C |
|---|---|---|---|---|
| 10 | — | 35 | 85 | 100 |
| 20 | 50 | 75 | 120 | 135 |
| 30 | 80 | 100 | 150 | 165 |
| 40 | 100 | 120 | 170 | 185 |
| 60 | 120 | 140 | 190 | 205 |
Streckenenergie 1,5 kJ/mm, Ergebnis auf 5 °C aufgerundet — dieselbe Formel wie im Rechner (EN 1011-2, Verfahren B). „—“ — nach der Formel kein Vorwärmen. Die CET-Werte der Sorten sind Ausgangswerte des Rechners; bei der Reparatur zählt der CET aus dem Zeugnis oder einer Analyse.
Reparatur nach Werkstoff: Entscheidungstabelle
Der Ablauf bleibt gleich, die Einzelheiten ändern sich mit dem Metall. Ausführlich steht Guss unter Gusseisen schweißen, Aluminium unter Aluminium schweißen und Edelstahl unter Edelstahl schweißen.
| Werkstoff | Riss finden und ausarbeiten | Vorwärmen und Zwischenlagentemperatur | Zusatz und Technik | Worauf achten |
|---|---|---|---|---|
| Unlegierter Baustahl (S235, S355) | PT oder MT; ausschleifen oder fugenhobeln, V- oder U-Fuge, gefugte Flanken metallisch blank nachschleifen | Laut Rechner: S355J2, 20 mm — 75 °C bei HD 4, 120 °C bei HD 12; Zwischenlage von der Vorwärmtemperatur bis 250 °C | Basische Elektrode oder Massivdraht MAG mit gleicher Festigkeit; Strichraupen von den gebohrten Enden zur Mitte | Die Ursache: Ein Ermüdungsriss kommt wieder, wenn das Detail bleibt |
| Hochfester oder dicker Stahl (ab S460, über 30 mm) | Besser MT; auf ganzer Tiefe ausarbeiten, der Riss reicht tiefer, als er aussieht | Nie unter dem Rechenwert: S460N, 40 mm, HD 4 — 185 °C; die Reparaturfuge ist stärker eingespannt als die ursprüngliche Naht | Nur wasserstoffarme Zusätze (HD 5 und weniger), rückgetrocknete basische Elektroden; t8/5 im Fenster des Stahlherstellers | Kaltrisse kommen Stunden später: Endprüfung nach 24–48 h |
| Austenitischer Edelstahl (1.4301, 1.4404) | Nur PT — MT funktioniert an austenitischem Stahl nicht; mit Scheiben schleifen, die nur an Edelstahl laufen | Kein Vorwärmen; Zwischenlage unter etwa 150 °C | Zusatz passend zur Sorte, L-Sorten (C unter 0,03 %); wenig Streckenenergie, kurze Raupen | Sensibilisierung bei 450–850 °C; Anlauffarben nach dem Schweißen entfernen |
| Grauguss und Sphäroguss, kalter Weg | PT oder das ölige Teil leicht anwärmen — austretendes Öl zeichnet den Riss; Bohrungen 3–4 mm, U-Fuge mit gerundetem Grund, Öl ausbrennen | Kein Vorwärmen; nächste Raupe erst, wenn das Teil handwarm ist | Ni-CI oder NiFe-CI (EN ISO 1071), etwa 25 A je mm Durchmesser, Raupen 20–40 mm, jede sofort heiß hämmern | Die WEZ wird zu weißem Guss: Die Reparatur hält, lässt sich aber nicht bearbeiten |
| Gusseisen, warmer Weg | Wie beim kalten Weg | Das ganze Gussteil auf 500–600 °C, während der Arbeit halten, über viele Stunden langsam im Ofen abkühlen | Gasschweißen mit Gussstab und Flussmittel | Braucht einen Ofen; der einzige Weg zu einer Verbindung, die sich wie der Guss bearbeiten lässt |
| Aluminiumlegierungen | PT; Oxid mit einer Edelstahlbürste nur für Alu entfernen, mit Hartmetallfräser ausarbeiten | Nur maßvoll anwärmen; 6xxx höchstens etwa 120 °C und nicht länger als 15 min | WIG mit Wechselstrom oder MIG; 5356 oder 5183 für 5xxx, 4043 oder 5356 für 6xxx, 4043 für Guss | Wärme hebt die Aushärtung der 6xxx in der WEZ auf — die Reparaturzone ist schwächer |
| Stahlguss | PT oder MT; Gusshohlräume unter der Oberfläche sind oft größer als die Anzeige — ausarbeiten, bis die Fuge gesund ist | Wie Walzstahl gleicher Zusammensetzung: CE oder CET aus dem Zeugnis, dann der Rechner | Wasserstoffarmer Zusatz passend zur Zusammensetzung | War das Gussteil wärmebehandelt, kann seine Spezifikation eine Wärmebehandlung nach der Reparatur verlangen |
Dokumentation, WPS und Verfahren
An einem Bauteil, das nach einer Norm gefertigt ist, wird die Reparatur wie jede Fertigungsnaht nach einer WPS geschweißt. Liegen Verfahren, Werkstoffgruppe, Dicke und Position der Reparaturfuge im Geltungsbereich einer vorhandenen Verfahrensprüfung (WPQR nach ISO 15614-1), gilt die ursprüngliche WPS; ein anderes Verfahren oder eine Fuge außerhalb dieses Bereichs braucht ein eigenes qualifiziertes Verfahren. In einem Qualitätssystem nach ISO 3834 ist die Reparatur eine Abweichung: schriftliche Reparaturanweisung, erneute Prüfung nach den ursprünglichen Anforderungen und ein Nachweis. Ohne Papiere reparieren geht bei einer Konsole auf dem eigenen Hof, nicht bei einem Teil, das ein anderer abnimmt.
Wann nicht reparaturgeschweißt wird
- Druckgeräte und drucktragende Teile — nur durch einen Betrieb und nach einem Verfahren, die das geltende Regelwerk anerkennt, mit Prüfung. Keine Werkstattarbeit nebenbei.
- Hebezeuge, Brems- und Lenkungsteile und alles, dessen Versagen jemanden verletzen kann: ersetzen.
- Ermüdungsrisse ohne Änderung der Konstruktion. Die Naht stellt dieselbe Kerbe wieder her, und der Riss kommt zurück. Zuerst die Ursache klären — Last, Detail, Steifigkeit — mit dem Konstrukteur.
- Gehärtete und wärmebehandelte Teile — Federn, einsatzgehärtete Zahnräder, vergütete Wellen. Die Schweißwärme zerstört die Behandlung, und die WEZ härtet auf. Nur mit einem Verfahren, das eine Wärmebehandlung danach einschließt; sonst ersetzen.
- Weißer Guss und Hartguss sind praktisch nicht schweißbar; Gusseisen, das durch Jahre im heißen Betrieb verzundert ist, reißt neben jeder Raupe neu.
- Eine Stelle, die schon zweimal repariert wurde. Der Stahl dort ist zweimal überhitzt und spröde.
- Stahl, der sich nicht bestimmen lässt. Ohne CE kein Vorwärmwert; zuerst eine Analyse oder wenigstens eine Härteprüfung.
Fehler bei der Reparatur: Ursache, Prüfung, Abhilfe
Acht Fehler in der Reihenfolge, in der sie bei einer Reparatur passieren.
| # | Ursache | So prüfst du | Abhilfe |
|---|---|---|---|
| 1 | Riss ohne Ausarbeiten überschweißt | Eine Linie oder PT-Anzeige im Fugengrund | Bis ins gesunde Metall ausarbeiten und vor der ersten Raupe mit PT oder MT bestätigen |
| 2 | Rissenden nicht gefunden oder nicht gebohrt | Nach wenigen Tagen läuft ein neuer Riss über das Ende der Reparatur hinaus | Echte Enden mit PT finden, 3–4 mm knapp dahinter bohren, Bohrungen in die Fuge einbeziehen |
| 3 | Zu wenig oder punktuell mit dem Brenner vorgewärmt | Temperaturmessstift oder Kontaktthermometer auf beiden Seiten der Fuge, nicht nur an der Oberfläche daneben | Einen breiten Streifen gleichmäßig auf den Rechenwert bringen und über alle Lagen halten |
| 4 | Feuchte basische Elektroden | Spritzender Lichtbogen, feine Poren an der Oberfläche, am nächsten Tag ein Quer- oder WEZ-Riss | Bei 300–350 °C für 2 h rücktrocknen, danach im Köcher bei 100–150 °C halten |
| 5 | Endprüfung direkt nach der letzten Lage | „Keine Anzeigen“ eine Stunde nach dem Schweißen | Bei Stählen mit hohem Kohlenstoffäquivalent die abschließende ZfP nicht früher als 24–48 h nach dem Schweißen |
| 6 | Ermüdungsriss mit demselben Detail neu geschweißt | Riss am Nahtübergang, an einer Bohrung oder einem Ausschnitt unter wechselnder Last, Rastlinien auf der Bruchfläche | Die Last klären und mit dem Konstrukteur das Detail ändern; die Naht allein stellt dieselbe Kerbe wieder her |
| 7 | Dritte Reparatur an derselben Stelle | Spuren alter Reparaturen, harte spröde Zone | Teil oder Abschnitt ersetzen: zweimal überhitzter Stahl ist spröde |
| 8 | Stahlelektrode auf Gusseisen | Nach wenigen Tagen ein Riss entlang der Schmelzlinie, der Bohrer rutscht auf der Naht | Nickelelektrode, kurze Raupen, hämmern |
Wie es weitergeht
Warum Risse entstehen und wie sie im Prüfprotokoll nummeriert werden: Risse in der Schweißnaht. Was jedes Prüfverfahren findet und was nicht: die Tabelle im Katalog der Schweißnahtfehler. Einsätze, Auftragschweißen und Reparaturen an Stahlbau und Maschinen: Reparatur und Instandsetzung. Die Zahlen für deinen eigenen Stahl: Vorwärmtemperatur, Kohlenstoffäquivalent und Abkühlzeit t8/5.
Häufige Fragen
Darf man einen Riss einfach überschweißen?
Nein. Die Rissspitze bleibt unter der neuen Naht, und der Riss wächst von dort weiter. Der Riss wird bis ins gesunde Metall ausgearbeitet, die Fuge mit Eindring- oder Magnetpulverprüfung kontrolliert, erst dann wird geschweißt.
Wie groß müssen Rissstoppbohrungen sein?
3–4 mm, knapp hinter jedem Ende, nachdem die Eindringprüfung gezeigt hat, wo der Riss wirklich aufhört. Die Bohrung nimmt die scharfe Spitze heraus; danach gehört sie zur Reparaturfuge und wird mit ihr zugeschweißt.
Wie hoch muss beim Reparaturschweißen vorgewärmt werden?
Mindestens so hoch wie für die ursprüngliche Naht, gerechnet aus CET, Dicke, Wasserstoff und Streckenenergie. Für S355J2 mit 20 mm und 1,5 kJ/mm liefert der Rechner 75 °C mit wasserstoffarmem Zusatz (HD 4) und 120 °C mit Rutilelektrode (HD 12). Die Reparaturfuge ist stärker eingespannt als die ursprüngliche Naht, der Rechenwert ist also die Untergrenze.
Wann wird die Reparaturnaht geprüft?
Sichtprüfung und Eindringprüfung sofort, die abschließende ZfP bei Stählen mit hohem Kohlenstoffäquivalent aber nicht früher als 24–48 h nach dem Schweißen, weil Kaltrisse verzögert auftreten. Die tatsächliche Wartezeit legt die Produktnorm oder der Prüfplan fest.
Braucht eine Reparatur eine eigene WPS?
Nicht immer. Liegen Verfahren, Werkstoffgruppe, Dicke und Position der Reparatur im Geltungsbereich einer vorhandenen Verfahrensprüfung (WPQR nach ISO 15614-1), wird nach dieser WPS geschweißt. Ein anderes Verfahren, eine Fuge außerhalb des Dickenbereichs oder ein anderer Werkstoff braucht eine eigene Qualifizierung.
Gusseisen reparieren: kalt oder warm?
Kalt mit Ni- oder NiFe-Elektroden, kurzen Raupen von 20–40 mm und Hämmern für die meisten Konsolen und Gehäuse. Warm, mit dem ganzen Gussteil auf 500–600 °C und langsamem Abkühlen im Ofen, wenn die Stelle danach bearbeitet werden muss.
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