DACH - Jahrestagung 2004 Salzburg

ZfP in Forschung, Entwicklung und Anwendung

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Die Sichtprüfung aus der Sicht der Schweißtechnik

Dipl. Ing. Johann Hohenwarter
TÜV BAYERN SZA Techn. Prüf-GmbH
Arsenal Obj. 207, A-1030 Wien

Kontakt: Dipl.-Ing. Johann Hohenwarter

Fragt man bei einer Abnahme eines Bauteiles, ob eine Sichtprüfung durchgeführt wurde, bekommt man meist sehr spontan die Antwort: "Ja natürlich".
Ist man lästig und hinterfragt:
Wer?
Wann?
Wie?
Anforderung?
Prüfgrundlage?
Protokoll?
Dokumentation?
muss man oft feststellen, dass die Sichtprüfung zwar durchgeführt wurde aber nach eigenem Gutdünken und die Prüfergebnisse in manchen Köpfen gespeichert aber nicht nachvollziehbar sind.
Dabei ist die Sichtprüfung nichts Neues, wir finden die Sichtprüfung schon in teils sehr alten Normen und Regelwerken.
In der in Österreich noch immer gültigen Stahlbaunorm B 4600,T7:1975 steht z.B.:
"Alle Nähte sind durch Augenschein zu überprüfen und wie folgt zu beurteilen:
.....endkraterfrei Ausführung
.....schlanker, von Einbrandkerben freier Übergang
.....vereinzelte kleine Kerben
.....möglichst glatte Oberfläche."
Die Prüfung sollte von "geschultem Personal" durchgeführt werden.
Wie dieses Zitat zeigt, gab es auch damals schon Annahmekriterien, die aber sehr unscharf abgegrenzt waren, sodass unterschiedliche Interpretationen die Folge waren.
In der deutschen Stahlbaunorm DIN EN 18800-7:2002-09, die auch schon die Vorgaben des Eurocodes, der ENV 1090-1, berücksichtigt, sind schon genauere Angaben zur Sichtprüfung vorhanden.
Hier ist festgelegt, dass jede Schweißnaht nach Beendigung des Schweißvorganges einer Sichtprüfung unterzogen werden muss. In diesem Regelwerk wird auch schon auf die für die Sichtprüfung geltende EN 970 verwiesen, die sehr praxisbezogene Durchführungsbestimmungen enthält. Als Annahmestandart wird die EN 25817 (nun EN 5817) verwiesen.
Für die Zuständigkeit findet man den Hinweis: " Abschließende qualitätsrelevante Prüfungen müssen von nach EN 473 geschultem Personal ausgeführt werden."
Diese Aussage ist natürlich teilweise unbefriedigend, da grundsätzlich alle Schweißverbindungen qualitätsrelevant sind. In der Praxis würde das heißen, dass in den Zeichnungen jene Schweißnähte gekennzeichnet werden müssten, die als qualitätsrelevant gelten und daher von nach EN 473 qualifiziertem Personal zu prüfen sind.
In diesem Regelwerk wird auch noch darauf hingewiesen, dass die Anforderungen an das Prüfpersonal in der DVS - Richtlinie - EWF 1178 Stufe I bis III enthalten sind.
In der europäischen Norm für unbefeuerte Druckbehälter EN-13445-5:2002 wird für alle Schweißnähte eine Sichtprüfung verlangt, wobei wiederum für die Durchführung auf die EN 970 und für die Zulässigkeitskriterien auf die EN ISO 5817 verwiesen wird, wobei für Oberflächenfehler die Bewertungsgruppe C mit Einschränkungen gefordert wird.
Sehr wesentlich und interessant ist die Feststellung, dass das Personal für die Sichtprüfung nach EN 473 qualifiziert aber nicht zertifiziert sein muss. Zwingend vorgeschrieben sind auch Verfahrensanweisungen und Prüfprotokolle.
Sehr wichtig ist auch der Hinweis, dass der Hersteller dafür zu sorgen hat und somit verantwortlich ist, dass entsprechendes qualifiziertes Personal eingesetzt wird, selbst dann, wenn Komponenten in Unteraufträgen weiter vergeben werden.

In der im Schienenfahrzeugbau teils gesetzlich vorgeschriebenen (Schienefahrzeuge der DB) und sehr häufig verlangten Norm DIN 6700-2 wird ebenfalls für alle Schweißnähte eine 100% ige Sichtprüfung verlangt, wobei für die Durchführung wieder auf die EN 970 und die Zulässigkeitskriterien auf die EN 25817 verwiesen wird.
Für das Personal wird hier verlangt, dass Schweißnahtprüfungen, also auch die Sichtprüfung, unter Verantwortung der verantwortlichen Schweißaufsichtsperson (vSAP) durchgeführt und bewertet werden müsse, d.h. die vSAP muss die Sichtprüfer nachweislich über die Annahmekriterien der Normenreihe DIN 6700 schulen.
"Falls für die Fertigung gefordert, ist für den Prüfer mindestens eine Qualifikation Stufe 1 nach EN 473 erforderlich, für die Schweißaufsicht die Stufe 2." Diese Aussage kann sehr leicht fehl interpretiert werden, gemeint ist hier, dass, falls ein Kunde eine zerstörungsfreie Prüfung ausdrücklich zusätzlich verlangt, diese von nach EN 473 qualifizierten Personal durchgeführt werden muss.

Sehr interessant sind die Aussagen zur Sichtprüfung in einer demnächst erscheinenden Norm VDIN 27201-1 "Zustand der Eisenbahnfahrzeuge - Grundlagen und Fertigungstechnologie - Teil 6: Schweißen". Hier wird erstmalig ganz deutlich unterschieden zwischen dem "Sichtprüfer (SP)" und dem "ZfP - Prüfer (VT)".
Dieser Sichtprüfer muss nur die Anforderungen der EN 970, Abs. 4 nachweisen und durch die vSAP hinsichtlich der Kriterien der DIN 6700-5 eingewiesen sein, während der ZfP-Prüfer VT nach EN 473 qualifiziert und ebenfalls von der VSAP unterwiesen sein muss.

In der EN 970 sind die Anforderungen an den Prüfer sehr klar definiert:


Normenkenntnis
Kenntnisse über die eingesetzten Schweißverfahren
Sehtest

In den beiden letzt genannten Normen DIN 6700-2 und VDIN 27201-1 kommt der Schweißaufsichtsperson eine sehr bedeutende Rolle zu, die auch in der EN 719 niedergeschrieben ist.
Darin gehören zur Tätigkeit der Schweißaufsichtsperson nachstehende Tätigkeeiten:
Sichtprüfung

Vollständigkeit der Schweißung
Maße der Schweißung
Form, Maße und Grenzabmaße der geschweißten Bauteile
Nahtaussehen

Zerstörende und zerstörungsfreie Prüfung

Anwendung von zerstörenden und zerstörungsfreien Prüfungen
Sonderprüfungen

Bewertung der Schweißung

Beurteilung der Überprüfungs- und Prüfergebnisse
Ausbesserung von Schweißungen
Erneute Beurteilung der ausgebesserten Schweißung
Verbesserungsmaßnahmen

Wie aus den Betrachtungen einiger ausgewählter Normen ersichtlich, geht nicht immer klar hervor, wer für die Sichtprüfung eigentlich zuständig ist. In vielen Unternehmen ist es üblich, dass Schweißnähte in Selbstkontrolle durch den Schweißer geprüft werden. Dabei wirft sich die Frage auf, welche Ausbildung das schweißtechnische Personal hinsichtlich zerstörungsfreier Prüfung hat.

ZfP - Ausbildung des Schweißpersonals

Schweißer keine
E(I)WP 10 Std
E(I)WS 6 Std
E(I)WT 10 Std (davon ca. 50% Labor)
E(I)WE 20 Std (davon ca. 50% Labor)

EWE European Welding Engineer
IWE International Welding Engineer
P Practitioner
S Spezialist
T Technologist
E Enigeer

Wie diese Aufstellung zeigt, ist die Ausbildung auf dem Gebiet der zerstörungsfreien Prüfung im Zuge der schweißtechnischen Ausbildung nur dazu angetan, einen Überblick über die einzelnen Prüfverfahren zu vermitteln.
Aus diesem Grund hat die European Welding Federation im Doc. 450-02 (European Welding Inspection Personnel) eine Ausbildung für schweißtechnisches Prüfpersonal festgelegt, die auch der schon in der bereits erwähnten DVS - Richtlinie EWF 1178 enthalten ist. Auch hier gibt es ähnlich der Ausbildung des Schweißpersonals 4 Stufen, wobei hier - um die Verwirrung etwas zu verstärken - der Level 1 die höchste Stufe darstellt. Dieses Ausbildungsprogramm beruht sowohl auf einer schweißtechnischen als auch einer prüftechnischen, wobei sich die Unterrichtsstunden etwa die Waage halten:


Schweißtechnik Prüftechnik
EWI-E (Level 1) 123 120
EWI-T (Level 2) 123 120
EWI-T (Level 3) 69 80
EWI-T (Level 4) 56 43
EWI-E....European Welding Inspector - Engineer

Im Zuge dieser Ausbildung werden schweißtechnische Kenntnisse aus der schweißtechnischen Ausbildung ebenso anerkannt, wie jene aus Ausbildungsprogrammen entsprechend EN 473, sodass sich die Ausbildungszeiten verkürzen.

Diese Ausbildung gewährleistet zwar eine für die Beurteilung von Schweißnähten sicherlich unbedingt notwendige Kenntnis der eingesetzten Schweißverfahren, doch entspricht diese Ausbildung nicht der EN 473 und kann daher auch nicht anstelle dieser herangezogen werden, da in nahezu allen neueren Normen die Ausbildung nach EN 473 verlangt wird.

Doch nun zur täglichen Praxis:


Bild

Die beiden Bilder spiegeln die tagtägliche Praxis wieder, wobei glücklicherweise das linke Bild häufiger anzutreffen ist.

Nach EN 473 qualifiziertes Personal ist nur teilweise vorhanden, Prüfanweisungen für die Sichtprüfungen sind selten. Auch gibt es wenige Prüfberichte über durchgeführte Sichtprüfungen, vielmehr findet man auf anderen Prüfprotokollen Hinweise auf durchgeführte Sichtprüfungen wie z.B. "Zusätzliche VT-Prüfung o.B." auf einem PT oder MT - Protokoll.

Ein großes Problem bereitet vielerorts immer die Bestimmung der Kehlnahtdicke (a-Maß). Es ist erschreckend, dass viele Prüfer aber auch Schweißaufsichtspersonen nicht in der Lage sind, die Kehlnahtdicke richtig zu messen. Zum Großteil fehlen in Betrieben auch geeignete Messinstrumente, meist sind nur einfache, für die überschlagsmäßige Bestimmung zwar praktische und ausreichende Lehren vorhanden. Die in der EN 970 im Anhang angeführten und bildlich dargestellten Kehlnahtlehren sind sicherlich einem Großteil der Prüfer aber auch Schweißaufsichtspersonen unbekannt, bzw. sind diese auch nicht ohne weiters im Handel erhältlich.

Ein häufiges Problem in der Praxis ist die Tatsache, dass in Zeichnungen Schweißnähte eingezeichnet werden, die aufgrund unterschiedlicher Gründe nicht verwirklicht werden können, wie untenstehendes Bild zeigt. Hier wurden zwei Muffenrohr verschweißt, wobei zwischen den beiden zu verbindenden Rohrteilen ein mehrere Millimeter breiter Spalt war, der auf den in der Rohrnorm festgesetzten Abmessungen beruht. Dadurch war es unmöglich, die in der Zeichnung dargestellte Schweißnahtausführung einzuhalten, zumal auch noch unter schwierigsten Bedingungen in einer Künette geschweißt werden musste.


Bild

Mechanische Erprobungen haben hier den Nachweis erbracht, dass die an die Schweißverbindung gestellten Anforderungen erfüllt werden. Eine reine Sichtprüfung mit der niedrigsten Zulässigkeitsstufe nach EN 25817 als Anforderung hätte bei dieser Schweißnaht zur Zurückweisung geführt. Dieses Beispiel soll zeigen, dass für einen Sichtprüfer schweißtechnische Kenntnisse sehr hilfreich sind.

Weiters muss von einem Schweißnahtprüfer verlangt werden, dass er Zeichnungen lesen kann.


Bild

Beide Bilder zeigen eine baugleiche Konstruktion, die entsprechend der Zeichnung wie im rechten oberen Bild auszuführen war. Da bei diesem Bauteil aufgrund der Fertigungstoleranzen diese nicht verschweißte Stelle öfters sehr klein war, wurde diese zugeschweißt, was als logisch erscheint. Die rechte Ausführung wurde jedoch von einem Prüfer zurückgewiesen, obwohl sie genau der Zeichnung entspricht.

Bei der Sichtprüfung schwierig zu beurteilen sind Rohrverschneidungen insbesonders bei größeren Dimensionen. In den Zeichnungen sind meist nur eine oder höchstens zwei Schnittebenen dargestellt. Hier wird man nicht umhinkommen Schablonen anzufertigen, wenn eine genaue Ermittlung des erforderlichen Schweißnahtquerschnittes verlangt wird.


Bild

Eine große Hilfe bei der Sichtprüfung stellen heute Videoendoskope dar. Besonders im Rohrleitungsbau im Lebensmittel- oder Pharmabereich gehört ein solches Gerät beinahe zur Standartausrüstung eines Schweißbetriebes.

Die beiden unteren Bilder zeigen Aufnahmen mit dem Videoendoskop bei austenitischen Rohrleitungen. Ungenügend durchgeschweißte Bereiche sind sicher erkennbar, auch können nur so Anlauffarben festgestellt werden, die bei diesen Werkstoffen von größter Bedeutung sind. Da letztere sehr schwer zu beschreiben sind, bietet sich hier an, eine Art "Fehlerkatalog" zu erstellen, wo auf relativ einfache Weise Zulässigkeitsgrenzen vereinbart werden können. Der Vorteil dieser Prüfmethode liegt darin, das die Prüfergebnisse ausgedruckt und abgespeichert werden können und somit eine lückenlose Dokumentation gewährleistet ist. Bei diesem Anwendungsbereich (dünne Rohrleitungen) kann die Endoskopie sogar die Durchstrahlungsprüfung ersetzen.


Bild

Bild

Bei allen Betrachtungen sollte auch nicht vergessen werden, dass die Sichtprüfung nicht nur als abschließende Prüfung eingesetzt wird, sondern schon bei der Vorbereitung und auch als Zwischenprüfung, wie dies in der EN 970 auch vorgesehen ist. Besonders bei versenkten Kehlnähten ist eine Prüfung im gehefteten Zustand oft aussagekräftiger als eine Endprüfung.

Aufgrund der beschriebenen Beispiele aus der Praxis ergeben sich nachstehende wesentliche Anforderungen an einen Schweißnahtprüfer VT:

Ausreichende Schweißtechnische Kenntnisse (praktische Schweißkenntnisse sind natürlich von Vorteil)
Kenntnisse der Schweißnahtarten und deren Maße
Kenntnisse der Schweißnahtsymbole
Richtiger Umgang mit Schweißnahtlehren
Sichere Handhabung von Hilfsmitteln (Endoskope)
Erfahrung im Zeichnungslesen
Fähigkeit, Regelwerke richtig zu interpretieren.

Wie schon eingangs mehrmals angesprochen, ist in den Regelwerken meist nur sehr ausweichend beschrieben, wer die Sichtprüfung durchführen darf. Daher sollenabschließend einige Punkte angeführt werden, die von den zuständigen Gremien in nächster Zeit behandelt werden sollten:

Klare Festlegungen in Normen und Regelwerken, wer welche Sichtprüfungen durchführen darf/kann/soll.
Die Ausbildung zum Sichtprüfer sollte in die schweißtechnische Ausbildung integriert werden. Anzustreben ist eine Qualifikation der Stufe 2, da meist eine sofortige Entscheidung zulässig/nicht zulässig getroffen werden muss.
Zusammenarbeit zwischen EWF und IWF (European bzw. International Welding Federation) bzw. der schweißtechnischen mit den für die zerstörungsfrei Prüfung zuständigen Normengremien, um Zweigleisigkeit zu vermeiden.

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