A. Weiß. Schweißanweisung DIN EN ISO Anforderungen und Qualifizierung von Schweißverfahren für metallische Werkstoffe.

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1 GSI Gesellschaft für Schweißtechnik International mbh Niederlassung SLV München DIN EN ISO Anforderungen und Qualifizierung von Schweißverfahren für metallische Werkstoffe Schweißanweisung A. Weiß

2 Schweißanweisung (WPS) WPS Schweißanweisung Was heißt das??? WPS = Welding Procedure Specification Die Schweißanweisung ist das Dokument, welches alle Einflussgrößen enthalten muss, um es dem Schweißer zu ermöglichen eine bestimmte Schweißaufgabe qualitativ einwandfrei und reproduzierbar durchzuführen. pwps = WPQR = vorläufige Schweißanweisung Bericht über die Qualifizierung des Schweißverfahrens GSI mbh NL SLV München 2

3 Schweißanweisung (WPS) Schweißanweisung aus 1989 GSI mbh NL SLV München 3

4 Schweißanweisung (WPS) Schweißanweisung aus 1989 V-Naht, Aluminium, 8 mm, Schweißposition: Grundspannung: Pulsspannung : Frequenz : Drahtvorschub: Stufe 6 Pulsweite: 11/12 Zusatzwerkstoff: AlSi, 1,6 Schweißgerät: Castolin waagerecht (w) 22 Volt (bei Zwischen- und Decklage höhere Einstellung) 28 Volt GSI mbh NL SLV München 4

5 Technischer Inhalt der Schweißanweisung Sowohl die vorläufige Schweißanweisung (pwps), als auch die qualifizierte Schweißanweisung (WPS) muss alle notwendigen Angaben enthalten, die zur Herstellung einer Schweißung erforderlich sind. Für einige Anwendungsfälle kann eine Ergänzung oder Verringerung der Anforderungsliste notwendig sein. Eine Schweißanweisung wird durch eine Qualifizierung gültig. GSI mbh NL SLV München 5

6 Technischer Inhalt der Schweißanweisung Schweißanweisungen gelten für einen bestimmten Werkstoffdickenbereich sowie für einen Bereich der Grundwerkstoffe und ebenfalls für Schweißzusätze. Einige Hersteller bevorzugen das Erstellen von zusätzlichen Arbeitsanweisungen für jede besondere Arbeitsaufgabe als Teil der ausführlichen Fertigungsplanung. GSI mbh NL SLV München 6

7 Technischer Inhalt der Schweißanweisung Angaben bezogen auf den Hersteller Normanforderung Kennzeichnung des Herstellers Kennzeichnung der WPS Verweis auf: den Bericht über die Qualifizierung des Schweißverfahrens (WPQR) oder andere Dokumente, soweit erforderlich Beispiel Musterbau GmbH & Co KG WPS-BW-S SLV 15123/11 GSI mbh NL SLV München 7

8 Technischer Inhalt der Schweißanweisung Beispiel: Angaben des Herstellers GSI mbh NL SLV München 8

9 Technischer Inhalt der Schweißanweisung Angaben zur Art des Grundwerkstoffes Normanforderung Kennzeichnung der (des) Werkstoffe(s) und Bezugsnorm(en) Gruppennummer(n) nach CR ISO Beispiel S690QL nach DIN EN Eine WPS kann eine Gruppe von Werkstoffen umfassen Dickenbereiche der Verbindung 10 mm Außendurchmesserbereiche für Rohre --- GSI mbh NL SLV München 9

10 Technischer Inhalt der Schweißanweisung Normanforderung Schweißprozess(e) nach DIN EN ISO Gestaltung der Verbindung Schweißprozess, Gestaltung der Verbindung Eine Skizze der Verbindung/ Verbindungsanordnung mit Maßen oder Verweis auf Normen, die solche Angaben enthalten die Raupenfolge ist auf der Skizze anzugeben, wenn sie für die Eigenschaften der Schweißung wesentlich ist. Beispiel Anwendbare Schweißpositionen nach DIN EN ISO 6947 PA GSI mbh NL SLV München 10

11 Technischer Inhalt der Schweißanweisung Schweißprozesse nach DIN EN ISO 4063 (Auswahl) 111 = Lichtbogenhandschweißen 135 = Metall-Aktivgasschweißen 141 = Wolfram-Inertgasschweißen 311 = Gasschweißen 136 = Metall-Aktivgasschweißen mit pulvergefüllter Fülldrahtelektrode 138 = Metall-Aktivgasschweißen mit Metallpulver- Drahtelektrode 114 = Metall-Lichtbogenschweißen ohne Schutzgas 142 = WIG-Schweißen ohne Schweißzusatz 143 = WIG-Schweißen mit Fülldraht 145 = WIG-Schweißen mit reduzierenden Gasanteilen im ansonsten inerten Schutzgas und Schweißstab 131 = Metall-Inertgasschweißen 121 = Unterpulverschweißen mit Massivdrahtelektrode 125 = Unterpulverschweißen mit Fülldrahtelektrode 15 = Plasmaschweißen GSI mbh NL SLV München 11

12 Technischer Inhalt der Schweißanweisung Gestaltung der Verbindung Die Raupenfolge ist auf der Skizze anzugeben, wenn sie für die Eigenschaften der Schweißung wesentlich ist. GSI mbh NL SLV München 12

13 Technischer Inhalt der Schweißanweisung Schweißnahtausführung GSI mbh NL SLV München 13

14 Technischer Inhalt der Schweißanweisung Schweißpositionen nach DIN EN ISO 6947 PA Neu PB PC Neu Neu GSI mbh NL SLV München 14

15 Technischer Inhalt der Schweißanweisung Schweißpositionen nach DIN EN ISO 6947 PD PE Neu Neu PF Neu GSI mbh NL SLV München 15

16 Technischer Inhalt einer Schweißanweisung Schweißpositionen nach DIN EN ISO 6947 PG Neu Neu Neu PH PJ GSI-Gesellschaft für Schweißtechnik International mbh Niederlassung SLV München 16

17 Technischer Inhalt einer Schweißanweisung Schweißpositionen nach DIN EN ISO 6947 H L045 J L045 PK GSI-Gesellschaft für Schweißtechnik International mbh Niederlassung SLV München 17

18 Technischer Inhalt einer Schweißanweisung PH PJ PA PB PG PC PF PE PD GSI-Gesellschaft für Schweißtechnik International mbh Niederlassung SLV München 18

19 Technischer Inhalt der Schweißanweisung Normanforderung Schweißnahtvorbereitung Methoden der Schweißnahtvorbereitung, einschließlich der angewendeten Verfahren Arbeitstechnik beim Schweißen Pendeln, wenn angewendet größte Breite der Raupe beim Handschweißen größte Pendelung oder Amplitude, Frequenz und Verweilzeit bei der Oszillation für das mechanische Schweißen Anstellwinkel für den Brenner, die Stab- und/oder Drahtelektrode Ausfugen Schweißnahtvorbereitung Beispiel z.b. Brennschneiden, metallisch blank, Festspannen und Heften (An-und Ablaufblech) Angewendetes Verfahren Tiefe und Form GSI mbh NL SLV München 19

20 Technischer Inhalt der Schweißanweisung Schweißbadsicherung, Schweißzusätze Normanforderung Schweißbadsicherung Verfahren und Art der Schweißbadsicherung Werkstoff der Schweißbadsicherung und Maße Ggf. Wurzelschutzgase nach DIN EN ISO auswählen Schweißzusätze Bezeichnung, Fabrikat (Hersteller und Markenname); Maße (Größe); Handhabung ( z.b. Trocknung) Beispiel Keine (nb) DIN EN ISO A G 69 4 M Mn3Ni1CrMo Ø = 1,2 mm --- GSI mbh NL SLV München 20

21 Technischer Inhalt der Schweißanweisung Elektrische Parameter Normanforderung Elektrische Parameter Stromart Wechselstrom (AC) oder Gleichstrom (DC) und Polung; Angaben zum Pulsschweißen Maschineneinstellung Programmauswahl Bereich der Stromstärke Mechanisches und automatisches Schweißen Bereich der Vorschubgeschwindigkeit; Bereich der Draht-/Bandvorschubgeschwindigkeit Falls die Einrichtung eine Überwachung einer dieser Einflussgrößen nicht zulässt, müssen dafür die Einstelldaten der Maschine festgelegt werden. Der Anwendungsbereich der WPS muss dann auf diese besondere Art der Einrichtung beschränkt werden. Beispiel DC ± 15 A cm/min ca. 7 m/min GSI mbh NL SLV München 21

22 Technischer Inhalt der Schweißanweisung Weitere Angaben Normanforderung Vorwärmtemperatur Die Mindesttemperatur, bei Beginn und während des Schweißens Die niedrigste Temperatur des Werkstücks vor dem Schweißen ohne Vorwärmung Zwischenlagentemperatur Die höchste und, falls nötig, die niedrigste Zwischenlagentemperatur. Beispiel 80 C 200 C Haltetemperatur Die niedrigste Temperatur, die in der Schweißzone aufrechtzuerhalten ist, wenn die Schweißung unterbrochen wird. --- GSI mbh NL SLV München 22

23 Technischer Inhalt der Schweißanweisung Normanforderung Wasserstoffarmglühen Temperaturbereich Mindesthaltezeit Wärmenachbehandlung Der Mindestzeit- und Mindesttemperaturbereich für die Wärmenachbehandlung oder das Aushärten muss festgelegt sein, oder es muss auf andere Normen verwiesen werden, in denen diese Angaben festgelegt sind Schutzgas Bezeichnung nach DIN EN ISO und, wenn zutreffend, chemische Zusammensetzung, Hersteller und Markenname Beispiel M21 82% Ar, 18% CO 2 Wärmeeinbringung Bereich der Wärmeeinbringung (falls festgelegt) ca. 10 kj/cm GSI mbh NL SLV München 23

24 Technischer Inhalt der Schweißanweisung Besondere Anforderungen für eine Gruppe von Schweißprozessen Normanforderung Schweißprozess 111 (Lichtbogenhandschweißen) Für Schweißprozess 111 die Ausziehlänge der verarbeiteten Elektrode oder die Vorschubgeschwindigkeit Schweißprozess 12 (Unterpulverschweißen) Bei Mehrfachelektrodensystemen die Anzahl und Anordnung der Drahtelektroden und die Polarität Stromkontaktrohrabstand/Werkstück: Der Abstand der Kontaktdüse von der Werkstückoberfläche; Schweißpulverkennzeichnung: Bezeichnung; Hersteller und Markenname zusätzlicher Zusatzwerkstoff Bereich der Lichtbogenbrennspannung Beispiel GSI mbh NL SLV München 24

25 Technischer Inhalt der Schweißanweisung Besondere Anforderungen für eine Gruppe von Schweißprozessen Normanforderung Schweißprozess 13 (Metall-Schutzgasschweißen) Durchflussmenge des Schutzgases und Gasdüsendurchmesser Anzahl der Drahtelektroden zusätzlicher Zusatzwerkstoff Kontaktrohrabstand Bereich der Lichtbogenbrennspannung Art des Tropfenübergangs Beispiel l/min 16 mm 1 20 ± 3 mm V Übergangslichtbogen GSI mbh NL SLV München 25

26 Technischer Inhalt der Schweißanweisung Besondere Anforderungen für eine Gruppe von Schweißprozessen Normanforderung Schweißprozess 14 (Wolfram-Schutzgasschweißen) Wolframelektroden: Durchmesser und Kurzname nach DIN EN ISO 6848; Durchflussmenge des Schutzgases und Düsendurchmesser zusätzliche Zusatzwerkstoffe Schweißprozess 15 (Plasmaschweißen) Kennwerte für das Plasmagas, z. B Chemische Zusammensetzung Düsendurchmesser Durchflussmenge Brennerart Stromkontaktrohrabstand Beispiel WCe20, grau, 2,4 mm; 8l/min. 8 mm GSI mbh NL SLV München 26

27 Technischer Inhalt der Schweißanweisung Beispiel Angaben zu den Schweißparametern GSI mbh NL SLV München 27

28 Technischer Inhalt der Schweißanweisung Beispiel Angaben zu den Schweißstoffen GSI mbh NL SLV München 28

29 Qualifizierung Qualifizierung von Schweißverfahren Die Qualifizierung eines Schweißverfahrens (bzw. einer WPS) bedeutet den Nachweis zu führen, dass das jeweilige Verfahren die gewünschten und geforderten Ergebnisse bringt. Das gängige Wort Schweißverfahren wird fälschlicherweise häufig benutzt um z.b. das MAG-Schweißen zu bezeichnen. Hierbei handelt es sich jedoch um einen Schweißprozess (Prozess-Nr. 135) Das Schweißverfahren beinhaltet mehr: Die komplette Schweißaufgabe mit allen Einflussfaktoren Den Schweißprozess Dokumentiert mit einer WPS nach DIN EN ISO GSI mbh NL SLV München 29

30 Qualifizierung Qualifizierung aufgrund des Einsatzes von geprüften Schweißzusätzen nach DIN EN ISO DIN EN ISO beschreibt die Methode, eine pwps auf der Basis von geprüften Schweißzusatzwerkstoffen zu qualifizieren. Ein geprüfter Schweißzusatzwerkstoff ist z.b. ein Schweißdraht, für den ein Hersteller eine Prüfung abgelegt hat, um deren Eignung für bestimmte Einsatzbereiche nachzuweisen. Beispiel hierfür ist: Alt: DB-Kennblatt für den bauaufsichtlichen Bereich (Ü-Zeichen) Neu: DB-Zulassungszertifikat für den bauaufsichtlichen Bereich (CE-Zeichen) GSI mbh NL SLV München 30

31 Qualifizierung Qualifizierung aufgrund des Einsatzes von geprüften Schweißzusätzen nach DIN EN ISO Eine Qualifizierung auf diese Weise ist möglich, wenn man sich im Geltungsbereich der Zulassung bewegt und darüberhinaus folgende Bedingungen erfüllt sind: Es dürfen keine Bedingungen für Härte, Kerbschlagzähigkeit, kontrollierte Wärmeeinbringung, Zwischenlagentemperatur und Wärmenachbehandlung der geschweißten Verbindung festgelegt sein. Die Qualifizierung gilt nur für die Werkstoffgruppen 1.1 und 8.1 bei Stahl, (z.b S235 aus der Gruppe 1.1oder , , aus der Gruppe 8.1) und für die Gruppen 21, 22.1 und 22.2 bei Aluminium. Für Blechdicken von 3 40 mm und Rohrdurchmessern 25 mm und einem a-maß 3 mm bei Kehlnähten. Die Qualifizierung ist auf den Markennamen beschränkt. GSI mbh NL SLV München 31

32 Qualifizierung Qualifizierung aufgrund des Einsatzes von geprüften Schweißzusätzen nach DIN EN ISO GSI mbh NL SLV München 32

33 Qualifizierung Qualifizierung aufgrund des Einsatzes von geprüften Schweißzusätzen nach DIN EN ISO GSI mbh NL SLV München 33

34 Qualifizierung Qualifizierung aufgrund des Einsatzes von geprüften Schweißzusätzen nach DIN EN ISO GSI mbh NL SLV München 34

35 Qualifizierung Qualifizierung aufgrund schweißtechnischer Erfahrung nach DIN EN ISO Viele Hersteller haben beträchtliche Erfahrungen in der Herstellung geschweißter Konstruktionen. Die geschweißten Bauteile und Konstruktionen können an Endverbraucher oder Kunden für eine Reihe von Anwendungen geliefert worden sein und haben ihre Dienste zufriedenstellend verrichtet. Die vorliegende schweißtechnische Erfahrung muss durch dokumentierte Untersuchungen und/oder durch Prüfdaten belegt werden. Die Dokumentation muss umfassen: Zerstörungsfreie, zerstörende, Leck- oder Druckprüfungen in allen Fällen. Zusätzlich: Eine Übersicht über die schweißtechnische Herstellung von mindestens einem Jahr oder Eignung der Schweißungen im betrieblichen Einsatz von 5 Jahren. GSI mbh NL SLV München 35

36 Qualifizierung Qualifizierung durch den Einsatz von Standardschweißverfahren nach DIN EN ISO Ein Standardschweißverfahren nach DIN EN ISO ist ein Schweißverfahren, das in Übereinstimmung mit DIN EN ISO durch einen Prüfer oder eine Prüfstelle qualifiziert wurde, aber nicht von dem Hersteller des Schweißverfahrens, sondern einer anderen Stelle genutzt wird. Der Anwender ist also hier nicht gleichzeitig der Hersteller des Schweißverfahrens. Z.B. qualifizierte WPS eines Schweißgeräteherstellers oder einer anderen Firma. Der Anwender benötigt eine Schweißaufsicht und geprüfte Schweißer/Bediener und muss die Qualitätsanforderungen nach DIN EN ISO 3834 Teile 1-4 erfüllen. Die Norm ist für die Grundwerkstoffgruppen : Gruppe 1 mit 1; Gruppe 1 mit 11, 8 mit 8, Aluminium Gruppe 21, 22; Kupfer und Nickel anwendbar. GSI mbh NL SLV München 36

37 Qualifizierung Qualifizierung aufgrund einer vorgezogenen Arbeitsprüfung nach DIN EN ISO Bei einer vorgezogenen Arbeitsprüfung nach DIN EN ISO wird die pwps durch einen Prüfer oder eine Prüfstelle qualifiziert. Die Besonderheit dieser Qualifizierung liegt darin, dass nach DIN EN ISO keine genormten Prüfstücke verwendet werden, sondern Prüfstücke, die Form und Maße sowie die realen schweißtechnischen Bedingungen des Bauteils nachahmen. Die Auswertung der geschweißten Proben wird soweit wie möglich nach dem entsprechenden Teil der DIN EN ISO durchgeführt. Folgende Prüfungen sind (mindestens) durchzuführen: 100% Sichtprüfung, Oberflächenrissprüfung Härteprüfung z.b. beim S 355 (nicht S235) Makroschliffuntersuchungen Der Geltungsbereich richtet sich nach DIN EN ISO Über die Qualifizierung ist ein Bericht (WPQR) anzufertigen. GSI mbh NL SLV München 37

38 Qualifizierung Vorgezogene Arbeitsprüfung GSI mbh NL SLV München 38

39 Qualifizierung Vorgezogene Arbeitsprüfung GSI mbh NL SLV München 39

40 Qualifizierung Qualifizierung durch eine Verfahrensprüfung DIN EN ISO 15614,Teil 1 Lichtbogen- und Gasschweißen von Stählen und Lichtbogenschweißen von Nickel und Nickellegierungen. Anwendungsbereich: Lichtbogen- und Gasschweißen umfasst die folgenden Schweißprozesse nach DIN EN ISO 4063: 111, 114, 12, 131, 135, 136, 137, 141, 15, 311 Prüfstücke: - Stumpfstoß am Blech oder am Rohr - T-Stumpfstoß - Rohrabzweig, immer mit voller Durchschweißung - Kehlnaht am Blech oder am Rohr GSI mbh NL SLV München 40

41 Anforderungen in Regelwerken GSI mbh NL SLV München 41

42 Anforderungen in Regelwerken GSI mbh NL SLV München 42

43 Anforderungen in Regelwerken GSI mbh NL SLV München 43

44 Anforderungen in Regelwerken GSI mbh NL SLV München 44

45 Anforderungen in Regelwerken GSI mbh NL SLV München 45

46 Anforderungen aus Regelwerken GSI mbh NL SLV München 46

47 GSI mbh NL SLV München 47

48 Normen Norm DIN EN ISO DIN EN ISO DIN EN ISO DIN EN ISO DIN EN ISO DIN EN ISO DIN EN ISO DIN EN ISO DIN EN ISO CEN ISO/TR Allgemeine Regeln Titel Schweißanweisung, Lichtbogenschweißen Schweißanweisung, Gasschweißen Qualifizierung aufgrund des Einsatzes von geprüften Schweißzusätzen Qualifizierung aufgrund von vorliegender schweißtechnischer Erfahrung Qualifizierung durch den Einsatz eines Standardschweißverfahrens Qualifizierung aufgrund einer vorgezogenen Arbeitsprüfung Schweißverfahrensprüfung-Teil 1, Lichtbogenschweißen und Gasschweißen von Stählen und Lichtbogenschweißen von Nickel und Nickellegierungen Schweißverfahrensprüfung-Teil 2, Lichtbogenschweißen von Aluminium und seinen Legierungen Gruppeneinteilung von metallischen Werkstoffen GSI mbh NL SLV München 48

49 Software WPS Maker 1.1 (MIG Weld) Ca. 150,- Schweißassistent 5: (hsk-welding solutions) Ca. 700,- GSI mbh NL SLV München 49

50 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit GSI mbh NL SLV München 50

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