Risse in der Schweißnaht
Drei verschiedene Mechanismen unter einem Namen. Sie zu unterscheiden beginnt bei der Frage, wann der Riss auftrat — nicht bei der Frage, wie er aussieht.
Heißrisse
Sie entstehen beim Erstarren, wenn zwischen den bereits festen Kristallen noch ein niedrigschmelzender Film steht und die Schrumpfung ihn aufreißt. Begünstigt durch Schwefel und Phosphor, durch vollaustenitisches Schweißgut und durch eine ungünstige Nahtform: eine schmale, tiefe Raupe reißt in der Mitte eher als eine breite, flache.
Abhilfe: sauberer Grundwerkstoff, Zusatzwerkstoff mit ein paar Prozent Deltaferrit bei Edelstahl — siehe Edelstahl schweißen — und eine Nahtform mit einem Breiten-Tiefen-Verhältnis über eins.
| Einflussgröße | Warum es wirkt | Was zu tun ist |
|---|---|---|
| Schwefel und Phosphor im Werkstoff | Sie bilden niedrigschmelzende Filme | Das Zeugnis prüfen, Zusatzwerkstoff mit wenig S und P nehmen |
| Schmale, tiefe Raupe | Die Kristalle wachsen aufeinander zu, die Nahtmitte bleibt schwach | Die Naht breiter und flacher legen, die Fuge ändern |
| Hohe Streckenenergie | Größeres Bad und stärkere Schrumpfung | Strom senken oder schneller führen, siehe Rechner für die Streckenenergie |
| Starre Einspannung | Die Schrumpfung kann nicht ausweichen, die Spannungen steigen | Die Nahtfolge ändern, eine Seite freigeben |
| Nicht gefüllter Endkrater | Der Lunker gibt dem Riss den Anfang | Den Krater füllen, die Stromabsenkung einschalten |
Kaltrisse
Der Mechanismus mit drei Voraussetzungen, die alle drei zusammenkommen müssen: ein aufhärtendes Gefüge, Wasserstoff und Zugspannung. Fehlt eine, gibt es keinen Riss — und genau daran setzt die Abhilfe an.
Gegen das Gefüge hilft langsamere Abkühlung, also Vorwärmen und ausreichende Streckenenergie: siehe Vorwärmtemperatur und Abkühlzeit t8/5. Gegen den Wasserstoff hilft trockener Zusatzwerkstoff und ein sauberer Grundwerkstoff. Gegen die Spannung hilft eine Schweißfolge, die das Bauteil nicht einspannt.
| Bedingung | Wie man sie beseitigt |
|---|---|
| Wasserstoff | Elektroden rücktrocknen, trocken lagern, Kanten von Feuchte, Öl und Rost säubern, Elektroden mit H5 |
| Aufhärtungsgefüge | Vorwärmen und die Zwischenlagentemperatur überwachen — die Rechnung im CE-Rechner |
| Eigenspannungen | Die Nahtfolge, Spannungsarmglühen nach dem Schweißen, Verzicht auf starre Einspannung |
Terrassenbruch
Ein Riss im Grundwerkstoff parallel zur Blechoberfläche, treppenförmig versetzt. Er entsteht, wenn eine Naht das Blech in Dickenrichtung auf Zug belastet und dort nichtmetallische Einschlüsse in Zeilen liegen. Typisch für dicke Kehlnähte an T-Stößen.
Abhilfe ist konstruktiv: die Nahtform ändern, sodass die Zugkraft nicht senkrecht auf die Blechebene wirkt — oder Blech mit garantierten Dickeneigenschaften nach EN 10164 einsetzen.
Null Toleranz
Risse sind in allen Bewertungsgruppen der ISO 5817 unzulässig. Der Grund ist nicht Strenge, sondern Physik: ein Riss hat eine Spitze, und die Spannung an dieser Spitze wächst mit der Risslänge. Eine Pore fester Größe bleibt eine Pore fester Größe, ein Riss wächst weiter.
Wo der Riss sitzt und was das heißt
| Wo der Riss sitzt | Höchstwahrscheinlich |
|---|---|
| In der Nahtmitte, längs | Heißriss, Erstarrungsriss |
| Im Endkrater, sternförmig | Heißriss, aus der Schrumpfung |
| In der Wärmeeinflusszone, unter der Raupe | Kaltriss, wasserstoffinduziert |
| An der Schmelzlinie, quer | Kaltriss oder aus Bindefehler |
| Erst nach Stunden aufgetreten | Kaltriss, ohne Zweifel |
Rissnummern im Prüfprotokoll: 100 bis 106
In ISO 6520-1 bilden Risse die Gruppe 100, und die Nummer sagt, wie der Riss verläuft und wo er liegt. Das reicht für eine erste Vermutung zur Ursache:
- 1011 — Längsriss im Schweißgut. Entlang der Nahtachse: das typische Bild eines Heißrisses bei schmaler, tiefer Raupe.
- 1012 und 1013 — Längsriss auf der Schmelzlinie und in der WEZ. Unter dem Nahtübergang, parallel zur Naht: der typische Ort des Kaltrisses.
- 1014 — Längsriss im Grundwerkstoff. Außerhalb der Naht; bei Stößen, die das Blech in Dickenrichtung belasten, ein Hinweis auf Terrassenbruch.
- 102 — Querriss. Quer zur Naht; in hochfestem Schweißgut ein häufiges Zeichen für Wasserstoff.
- 104 — Endkraterriss. Ein Stern oder Strich im nicht gefüllten Krater am Raupenende.
- 105 und 106 — Rissanhäufung und verästelter Riss. Netz oder Baum; immer ein Grund, den Werkstoff zu prüfen.
Die Nummer so genau eintragen, wie das Verfahren es erlaubt — die vollständige Liste steht in der Tabelle der Schweißnahtfehler nach ISO 6520-1.
Neigt der Stahl zu Kaltrissen? Ein Rechenbeispiel
Die Kaltrissneigung beurteilt man vor dem Schweißen, aus der chemischen Zusammensetzung. Der CE-Rechner der Website bestimmt das Kohlenstoffäquivalent CE(IIW) = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15 und stuft Stahl unter 0,40 als gut schweißgeeignet ein, 0,40–0,60 als bedingt und über 0,60 als schwierig. Die Vorwärmtemperatur schätzt er nach Verfahren B der EN 1011-2 — aus CET, Dicke, Wasserstoffgehalt und Streckenenergie.
Beispielzusammensetzung: C 0,18; Mn 1,40; Cr 0,05; Mo 0,02; V 0,01; Ni 0,05; Cu 0,10 %. Das ergibt CE = 0,439 — der mittlere Bereich — und CET = 0,331. Bei 1,0 kJ/mm Streckenenergie und einem Zusatz mit 5 ml/100 g Wasserstoff (rückgetrocknete basische Elektroden) liefert der Rechner etwa 80 °C Vorwärmung bei 20 mm Dicke und 110 °C bei 30 mm. Dieselben 30 mm mit einem Zusatz von 10 ml/100 g brauchen schon etwa 140 °C, mit einer Rutilelektrode (etwa 15 ml/100 g) etwa 160 °C. Die Lehre: Der Schritt von 5 auf 10 ml/100 g Wasserstoff hebt die Vorwärmung so stark wie 10 mm mehr Dicke — trockene basische Elektroden sind keine Formsache. Deinen eigenen Stahl prüfst du im Rechner für das Kohlenstoffäquivalent, die Temperatur im Vorwärmrechner.
Wann auf Risse geprüft wird
Ein Kaltriss kann Stunden nach dem Schweißen auftreten, manchmal nach einem Tag oder später. Eine Prüfung direkt nach der letzten Lage beweist deshalb wenig: „keine Anzeigen“ eine Stunde nach dem Schweißen ist keine Abnahme. Bei wichtigen Stößen aus Stählen mit hohem Kohlenstoffäquivalent wird die abschließende ZfP nicht früher als 24–48 Stunden nach dem Schweißen angesetzt; die tatsächliche Wartezeit legt die Produktnorm oder der Prüfplan fest. Oberflächenverfahren — Eindring- und Magnetpulverprüfung — finden Risse, die zur Oberfläche offen sind; Risse unter dem Nahtübergang in der WEZ findet Ultraschall zuverlässiger als die Durchstrahlung, weil sie flächig sind.
Fehler, die mit einem Riss enden
- Punktuelles Vorwärmen. Ein Brenner auf eine Stelle erwärmt nur die Oberfläche direkt an der Fuge. Die Temperatur mit Temperaturmessstift oder Thermometer auf beiden Seiten des Stoßes prüfen, nicht nach Gefühl.
- Lichtbogen abreißen ohne Kraterfüllung. Der kürzeste Weg zum Riss 104 — Krater füllen oder auf ein Auslaufblech ausfahren.
- Schmale, tiefe Raupe um jeden Preis. Hoher Strom bei kleiner Geschwindigkeit in enger Fuge ergibt eine Raupe, die tiefer als breit ist, und einen Heißriss in der Mitte.
- Riss „sauber“ schleifen ohne Kontrolle. Ein Riss ist immer länger, als er aussieht; nach dem Ausarbeiten mit Eindring- oder Magnetpulverprüfung kontrollieren, bevor die neue Raupe kommt.
- Basische Elektroden außerhalb des Köchers. Das Beispiel oben zeigt, was der zusätzliche Wasserstoff an Vorwärmung kostet — oder, wenn nicht höher vorgewärmt wird, an Rissen.
Warum ein Riss in keiner Gruppe zulässig ist und wie das in der Anforderungstabelle aussieht, steht auf der Seite zu den Bewertungsgruppen nach ISO 5817.
Häufige Fragen
Warum tritt ein Riss erst am nächsten Tag auf?
Weil der Wasserstoff Zeit braucht, um an die Stelle der höchsten Spannung zu diffundieren. Der Kaltriss entsteht Stunden bis zwei Tage nach dem Schweißen — deshalb werden kritische Verbindungen mit Abstand geprüft und nicht direkt von der Bank weg.
Heißriss oder Kaltriss — woran erkenne ich das?
Am Zeitpunkt und am Aussehen. Der Heißriss entsteht beim Erstarren, verläuft in Nahtmitte längs und hat oxidierte, angelaufene Flanken. Der Kaltriss kommt später, sitzt meist in der Wärmeeinflusszone und hat blanke Bruchflächen.
Kann ein Riss überschweißt werden?
Nein. Er wächst unter der neuen Naht weiter. Der Riss wird vollständig ausgefugt — bei Bedarf nach Rissstoppbohrungen an den Enden —, das Ende wird durch Eindring- oder Magnetpulverprüfung bestätigt, dann wird neu geschweißt.
Ist ein kleiner Riss in Bewertungsgruppe D zulässig?
Nein. Risse (Gruppe 100 nach ISO 6520-1) sind in keiner der drei Bewertungsgruppen der ISO 5817 — B, C und D — zulässig, egal wie kurz. Ein bei der Prüfung gefundener Riss wird vollständig entfernt und neu geschweißt.
Was ist ein Kraterriss (104)?
Ein Riss im Endkrater einer Raupe, oft sternförmig oder als kurzer Strich. Er entsteht, wenn der Lichtbogen abgerissen wird, ohne den Krater zu füllen: Das Restbad erstarrt zuletzt und schrumpft ohne Nachschub. Abhilfe ist Kraterfüllung am Gerät, kurzes Zurückführen des Lichtbogens oder eine Auslaufplatte.
Aktualisiert: