Auftragschweißen nach Merkblatt DVS 3010

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Das Merkblatt DVS 3010 beinhaltet praxisrelevante Empfehlungen für die fachgerechte Ausführung von Auftragschweißungen im Bereich des Anlagen-, Behälter- und Rohrleitungsbaus. Es informiert über das Auftragschweißungen wie

  • dem Auftragen von korrosionsbeständigen Schichten (Plattieren) und
  • dem verschleißfesten Schichten (Panzern) mit konventionellen Lichtbogen-Schweißverfahren

Hinweis
Das DVS-Regelwerk wird in einer gerichtlichen Auseinandersetzung besonders wichtig. Die Einhaltung der dort enthaltenen Vorgaben sorgt dafür, dass – vergleichbar den DIN- bzw. EN-Normen – das Gericht zunächst (widerlegbar) vermutet, dass der „allgemein anerkannte Stand der Technik“ beachtet wurde (sogenannter Anscheinsbeweis).

Bei diesem Beitrag handelt es sich um einen Auszug. Den vollständigen Beitrag finden Sie im Produkt „Die Schweißaufsicht im Betrieb“.

Geltungsbereich

Das DVS-Merkblatt 3010 enthält Empfehlungen für die fachgerechte Ausführung beim Auftragschweißen. Die Vor- und Nachteile der unterschiedlichen Verfahren sind sehr vom Anforderungsprofil an die Auftragschweißung abhängig. So werden beispielsweise an Verschleißschichten andere Anforderungen als an Korrosionsschichten oder auch an Hochtemperaturanwendungen gestellt.

Hinweis
Auftragschweißungen mit Laserstrahl werden im DVS-Merkblatt 3010 nicht thematisiert, hierfür ist das DVS-Merkblatt 3215 einschlägig. Für Verfahren des thermischen Spritzens wird auf das DVS-Merkblatt 2301 verwiesen.

Begriffsbestimmungen

In den Begriffsbestimmungen wird betont, dass das Auftragschweißen eine effiziente Lösung zur Herstellung und Reparatur von korrosions- oder auch verschleißfesten Oberflächen darstellt. Als Grundwerkstoffe reichen hier meist einfache Stähle, die durch das Auftragschweißen in den Oberflächeneigenschaften verbessert und für den gewünschten Einsatzfall optimiert werden können. Danach folgen drei Definitionen für die drei häufigsten Anwendungen beim Auftragschweißen:

  • Plattieren: Aufbringen einer Schutzschicht gegen Korrosionsangriff
  • Panzern: Aufbringen einer Schutzschicht gegen Verschleiß
  • Puffern: Auftragschweißen, um einen geeigneten Übergang zwischen dem Grundwerkstoff und der darauffolgenden Schweißung zu ermöglichen

Schweißprozesse

Laut Merkblatt 3010 eignen sich für die Herstellung einer Plattierung oder Panzerung grundsätzlich alle konventionellen Lichtbogenprozesse. Die Wahl, welcher Prozess zur Anwendung kommt, ist jeweils von der

  • Form,
  • Größe und
  • Anforderung

an die Plattierung oder Panzerung und der Erfahrung und den Möglichkeiten des Herstellers abhängig. Dabei gilt, dass jeder Hersteller eine Plattierung oder Panzerung nach einem qualifizierten Verfahren ausführen muss.

Hinweis
Die DIN EN ISO 15614-7:2020-03 beschreibt die Anforderung und Qualifizierung von Schweißverfahren für metallische Werkstoffe – Schweißverfahrensprüfung – Teil 7: Auftragschweißen.

Laut Merkblatt 3010 ist die Verfahrens- und Werkstoffauswahl vom Einsatzgebiet des Bauteils abhängig. So ist beispielsweise für Bauteile, die schnellen Temperaturwechseln unterliegen, meist eine Pufferung mit Schweißzusatz auf Nickelbasis erforderlich. Weitere Gründe für eine Pufferung können z.B. in unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten oder werkstofftechnischer Unverträglichkeit zwischen Grundwerkstoff und Auftragschicht liegen.

Es wird darauf hingewiesen, dass konventionelle Lichtbogenverfahren beim Auftragschweißen am Grundwerkstoff ggf. einen tiefen Einbrand verursachen, der zu einer relativ hohen Aufmischung führen kann. Hierdurch sind entsprechend mehrere Lagen notwendig, um die geforderten Eigenschaften in der Auftragschicht zu erfüllen.

Digital gesteuerte und programmierbare Stromquellen ermöglichen neue wellenformgesteuerte Schweißprozesse (Merkblatt DVS 0973-1) mit deutlich geringerem Aufmischungsgrad wie auch einer erhöhten Abschmelzleistung bei geringerem Streckenenergieeintrag.

Tipp
Durch derartige Prozessregelvarianten sind beispielsweise Eisenanteile in Nickelbasisplattierungen von Fe < 5 % bei einlagiger Auftragschweißung möglich. Es wird darauf hingewiesen, dass bei austenitischen Plattierungen die Ferrit-Nummer zwischen 2 FN und 8 FN liegen sollte.

Notwendige Herstellervoraussetzungen

Je nach Anforderungen aus dem Anwendungsregelwerk hat der Hersteller laut DVS-Merkblatt 3010 vor Aufnahme der Arbeiten über

  • Qualifikationen entsprechend dem anzuwendenden Regelwerk (z.B. DIN-EN-ISO-Reihe 3834, AD 2000-Merkblatt HP 0),
  • ein qualifiziertes Schweißverfahren für Auftragschweißungen nach DIN EN ISO 15614-7 und – falls gefordert – AD 2000-Merkblatt HP 2/1,
  • eine Schweißanweisung (WPS) und einen Prüfplan unter Berücksichtigung der jeweiligen Anwendungsbedingungen und Regelwerke und
  • eine Qualifizierung der eingesetzten Schweißer nach DIN SPEC 35234 sowie Bediener von vollmechanischen Schweißeinrichtungen nach DIN EN ISO 14732

zu verfügen.

Das AD 2000-Regelwerk

Die Konstruktion und die Dimensionierung von Druckbehältern werden in verschiedenen technischen Regelwerken thematisiert. Die seit 2016 geltende Druckgeräterichtlinie 2014/68/EU lässt die Wahl des anzuwendenden Regelwerks offen, in Deutschland kommt jedoch meist das AD 2000-Regelwerk zum Einsatz (AD = Arbeitsgemeinschaft Druckgeräte). Dem AD 2000-Regelwerk liegt eine langfristige Verbändevereinbarung von FDBR, DGUV, VCI, VDMA, VDEh, VGB Power Tech e.V. und VdTÜV zugrunde. Das Regelwerk konkretisiert laut eigenen Angaben alle wesentlichen Sicherheitsanforderungen, die laut Druckgeräterichtlinie beachtet werden müssen, und setzt darüber hinaus den hohen Qualitätsstandard des früheren AD-Regelwerks fort. Im Wettbewerb mit den anderen nationalen Regelwerken und der EN 13445 (unbefeuerte Druckgeräte) sowie EN 13480 (Rohrleitungen), die die Beschaffenheit von Druckgeräten regeln, ist das deutsche Regelwerk laut AD wegen seiner in sich geschlossenen und logischen Form in der Industrie besonders populär.

Das AD 2000-Regelwerk wird laufend aktualisiert.

Allgemeine Hinweise des Merkblatts DVS 3010

Bei Auftragschweißungen können laut Abschnitt 5.1 „Schrumpfung und Verzug“ zusätzliche Spannungen im Grundmaterial aufgrund der Schrumpfung nicht vermieden werden. Hiervon betroffen sind vor allem:

  • Rohrböden von Druckgeräten
  • Membranwände von Dampfkesseln und
  • weitere Bauteile mit einseitiger Auftragschweißung

Damit die Funktionsfähigkeit des auftraggeschweißten Bauteils sichergestellt ist, soll durch geeignete Maßnahmen der Verzug so gering wie möglich gehalten werden. Dazu zählen beispielsweise:

  • das Aufspannen/Verspannen auf eine solide Unterkonstruktion (Träger oder massive Platten je nach Werkstück)
  • das Vorverformen
  • geeignete Wärmeführung und/oder
  • eine Wärmebehandlung (vor/nach dem Auftragen)

Laut Abschnitt 5.2 „Ergänzende Hinweise aus Anwendungsregelwerken“ muss auf die mögliche Berücksichtigung der Plattierung im

  1. Tragfähigkeitsnachweis,
  2. Stabilitätsnachweis und
  3. Ermüdungsnachweis

hingewiesen werden (siehe DIN EN 13445-3:2018-12 Anhang B 7.3 (Plattierte Teile)).

Hinweis

Im AD 2000-Regelwerk finden Sie die entsprechenden Anforderungen an plattierte Stähle in Abschnitt 4 des Merkblatts W8.

Autor: Ernst Schneider

Den kompletten Beitrag finden Sie in dem Produkt „Die Schweißaufsicht im Betrieb“.