Anforderungen an die Nachbesserung von Schweißnähten in Druckbehältern

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Weldungsreparaturen: Weldungsreparaturen im Herstellungsprozess sind nicht vollständig zu vermeiden. Um die Qualität der Nachbesserungen bei der Schweißarbeit zu gewährleisten, gelten folgende Anforderungen. Bedingungen für eine Nachbesserung: Bei Schweißverbindungen sind Mängel vorhanden, die über den zulässigen Grenzwerten liegen. Nach Beseitigung dieser Mängel wird in der Regel eine Schweißnachbesserung vorgenommen. Bei Oberflächenfehlern an Schweißnähten ist es sinnvoll, diese mit Hilfe von Schleifwerkzeugen zu beseitigen. Wenn die Tiefe der Bearbeitung unter dem zulässigen Standardwert liegt, kann auf eine Nachbearbeitung des Schweißnachlasses verzichtet werden. Dies ist insbesondere für in Betrieb befindliche Druckbehälter von Bedeutung, da die Schweißbedingungen vor Ort (wie Schweißposition, Schweißumgebung sowie Vor- und Abkühlung) sowie das Können des Schweißers oft erhebliche Unterschiede zu denen des Herstellers aufweisen. Im Zuge von Nachschweißarbeiten können dadurch weitere Risiken entstehen. Anforderungen an die Nachbesserung: Eine gründliche Analyse der Ursachen für die auftretenden Mängel sowie die Erarbeitung von Präventionsmaßnahmen sind Voraussetzungen dafür, eine erfolgreiche Nachbesserung beim Schweißen durchzuführen. Im Allgemeinen besteht die Nachbearbeitung durch Schweißen aus den folgenden Schritten: (1) Zunächst wird das Defekt beseitigt. Dabei können sowohl kühle Verfahren wie das Schleifen mit Schleifsteinen als auch heiße Verfahren wie das Entgraten mit Kohlenstoffbogen verwendet werden. Die Wahl der Entfernungsmethode hängt vom Stärkegrad des Materials sowie vom Legierungsgehalt ab. Bei Stählen mit einem Mindestwert der Standardzugfestigkeit von Rm ≥ 540 MPa sowie bei Cr-Mo-Niedriglegierungsstählen muss bei der Beseitigung von Defekten mittels Wärbeverarbeitung darauf geachtet werden, dass durch die Entstehung einer gehärteten Oberflächenschicht keine Ausbreitung bestehender Defekte oder das Entstehen neuer Defekte ausgelöst wird. Es kann auch eine Kombination aus kalter und warmer Bearbeitung verwendet werden – das heißt, zunächst wird mit einem Kohlenstoffbogen entgratet, anschließend wird die gehärtete Schicht an der Oberfläche mit einer Schleifmaschine abgeschliffen. (2) Überprüfung der Defektbeseitigung Nach der Beseitigung der Defekte werden in der Regel zerstörungsfreie Prüfverfahren wie Magnetpulverprüfung oder Durchflussprüfung eingesetzt, um zu überprüfen, ob die Defekte vollständig beseitigt wurden. Dies ist entscheidend für die Qualität der Nachbesserungen bei der Schweißarbeit. (3) Prozessbewertung vor der Nachbesserung durch Schweißen Da der Prozess bei der Nachbesserung von dem Prozess abweichen kann, der beim ursprünglichen Schweißen verwendet wurde – beispielsweise wird beim ursprünglichen Schweißen automatischer Schweißprozess angewandt, während bei der Nachbesserung manueller Schweißprozess mit Elektrodenschweißen verwendet wird – ist es notwendig, vor der Nachbesserung eine Prozessbewertung durchzuführen. Wenn eine bereits als zulässig bewertete Fertigungsverfahren gemäß den Vorgaben von NB/T 47014 auch für die Nachbesserungsverfahren geeignet ist, gilt dies als eine Bewertung des Fertigungsverfahrens vor der Nachbesserung. (4) Überprüfung nach der Nachbesserung des Schweißens Um die Qualität der Nachbesserung zu gewährleisten, sollten bei der Überprüfung der nachgebesserten Schweißnähte dieselben zerstörungsfreien Prüfverfahren wie beim ursprünglichen Schweißen verwendet werden (innerer RT oder UT, oberflächenbezogene MT oder PT). Zudem muss sichergestellt werden, dass es keine Mängel gibt, die über die zulässigen Grenzen hinausgehen. Zeitpunkt der Nachbearbeitung: Der Zweck der Wärmebehandlung nach dem Schweißen besteht darin, übermäßige Schweißspannungen zu beseitigen. Daher sollten Behälter, bei denen eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen erforderlich ist, in der Regel vor dieser Behandlung noch einmal geschweißt werden. Wenn nach dem Drucktest eine Nachbearbeitung durch Schweißen erforderlich ist und die Tiefe der Nachbearbeitung mehr als 1/2 der Wandstärke beträgt, müssen gemäß den geltenden Vorschriften und Standards in unserem Land (z. B. GB/T150) erneut Drucktests durchgeführt werden. Anzahl der Nachbesserungen: Früher bestand die Befürchtung, dass durch wiederholte Nachbesserungen an derselben Schweißstelle das Wachstum der Kristalle aufgrund der wiederholten Erhitzung die Sicherheit des Behälters beeinträchtigen könnte. Doch nach mehreren Tests stellte sich heraus, dass das Wachstum der Kristalle durch die wiederholten Nachbesserungen nicht besonders ausgeprägt ist und somit keine Bedrohung für den sicheren Betrieb des Behälters darstellt. Daher ist es unbegründet, einen Schweißnaht an derselben Stelle für unbrauchbar zu erklären, wenn die Anzahl der Nachbesserungen mehr als 2 beträgt. Aus den oben genannten Gründen ist in unseren nationalen Standards die Beschränkung der Anzahl der Nachbesserungen an derselben Stelle der Naht nicht verpflichtend. Deshalb wird die Formulierung „nicht mehr als 2 Mal“ verwendet. Für Fälle, in denen mehr als 2 Nachbesserungen erforderlich sind, gelten folgende Warnmaßnahmen: Jede Nachbesserung muss vorher von dem technischen Leiter des Herstellers genehmigt werden. Die Anzahl der Nachbesserungen, die betroffene Stelle sowie die Art der Nachbesserungen müssen im Qualitätszertifikat des Behälters festgehalten werden. Ziel dieser Vorgaben ist es, die Disziplin bei der Schweißarbeit zu gewährleisten. Weldreparatur von Edelstahlbehältern: Die Korrosion, die entlang der Grenzen zwischen den Metallkristallen auftritt, wird als interkristalline Korrosion bezeichnet. Interkristalline Korrosion ist eine der wichtigsten Korrosionsformen bei Edelstahl. Auch in den Schweißnähten sowie in den Wärmebehandlungsgebieten von Edelstahlträgern kann es zu interkristalliner Korrosion kommen. Der Grund dafür ist, dass Edelstahl bei Temperaturen zwischen 500 °C und 700 °C für eine gewisse Zeit verweilt – dadurch entsteht durch das Ausfällen von Chromcarbid eine Chrommangelzone zwischen den Kristallen, was wiederum zur interkristallinen Korrosion führt. Interkristalline Korrosion ist eine äußerst gefährliche Form der Zerstörung in Behältern aus Edelstahl. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass die äußeren Abmessungen sowie der Metallglanz nahezu unverändert bleiben, während die mechanischen Eigenschaften des Materials stark nachlassen. Um die interkristalline Korrosion zu verhindern, muss aus den geltenden Normen für die Prüfmethoden zur Bestimmung der Anfälligkeit von Edelstählen gegenüber interkristalliner Korrosion eine geeignete Methode ausgewählt werden. Zudem muss das Material – einschließlich der Schweißmaterialien – sorgfältig geprüft werden, um sicherzustellen, dass die Anforderungen an die Widerstandsfähigkeit gegenüber interkristalliner Korrosion erfüllt werden. Bei der Nachbearbeitung durch Schweißen kann aufgrund falscher Materialwahl oder mangelhafter Handhabung die ursprüngliche Widerstandsfähigkeit gegen interkristalline Korrosion beeinträchtigt werden. Deshalb verlangen Vorschriften wie GB 150, dass bei Behältern oder Druckkomponenten mit besonderen Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit auch nach der Nachbearbeitung weiterhin eine mindestens gleich gute Korrosionsbeständigkeit gewährleistet ist. Daher sollte bei der Nachbearbeitung so gering wie möglich Energie für das Schweißen eingesetzt werden. Bei mehreren Schweißschichten muss die Temperatur zwischen den Schichten streng kontrolliert werden. Der nächste Schweißvorgang sollte erst dann durchgeführt werden, wenn die vorherige Schicht auf etwa 60 °C abgekühlt ist. Dadurch wird die Zeit reduziert, in der die Schweißnaht im Bereich der Sensibilisierungstemperatur verweilt ； Außerdem sollten unter Berücksichtigung der Notwendigkeit, die Stärke zu gewährleisten, möglichst niederkohlenstoffhaltige Austenit-Stahl-Schweißelektroden verwendet werden, um das Auftreten von Kohlenstoffablagerungen sowie einen Chrommangel zwischen den Kristallen zu verringern.