5 Schritte zum Erfolg beim Codeschweißen

Die Metallverarbeitung besteht aus vielen beweglichen Teilen. Je komplexer ein Projekt wird, desto mehr bewegliche Teile enthält es, an denen eine Vielzahl von Fachberufen und Fachleuten beteiligt sind: Maschinenbau, Beschichtung, Designer, Ingenieure, Architekten. Die Anzahl der Variablen, die berücksichtigt werden müssen, um ein erfolgreiches, strukturell solides und sicheres Fertigungsprojekt zu erreichen, kann wirklich überwältigend sein.

Nach Ansicht von Paul Cameron gibt es genau aus diesem Grund Schweißvorschriften. „Eine korrekte Dokumentation zur Sicherung Ihrer Schweißarbeiten trägt zum Schutz des Herstellers bei“, sagte er. „Wenn Sie sich mit Arbeiten auf Code-Ebene befassen und bei einem geschweißten Bauteil ein schwerwiegender Fehler auftritt, kommen die Leute zu Ihrer Schweißwerkstatt, um herauszufinden, wie der Fehler aufgetreten ist. Sie stellen möglicherweise fest, dass sie nicht wissen, wie Sie ein bestimmtes geschweißt haben.“ Bauteil, weil es keine dokumentierten Schweißverfahren gibt. All diese Dokumentation schützt den Hersteller, wenn etwas schief geht. Dies gilt für jeden Code, sei es von der American Welding Society (AWS), der American Society of Mechanical Engineers (ASME), dem American Petroleum Institute (API) oder anderswo.

Cameron spricht aus Erfahrung. Er ist zertifizierter Schweißinspektor (CWI) und zerstörungsfreier Prüftechniker bei Braun Intertec Corp., Rochester, Minnesota. Er reist durch das Land und prüft große und kleine Betriebe, um sicherzustellen, dass die Schweißqualität und nicht zuletzt die darin festgelegten Anforderungen eingehalten werden Schweißvorschriften erfüllt sind. Was können Werkstattleiter also tun, um sicherzustellen, dass ihre Schweißvorgänge auf Codeebene geschützt sind? Cameron beschrieb fünf wesentliche Schritte.

Cameron erinnerte sich an einen kürzlichen Werkstattbesuch, bei dem Schweißer Aufträge mit der typischen Dokumentation erhielten. Die Dokumente schienen vollständig zu sein, eine Spezifikation verursachte jedoch Probleme. Darin wurde gefordert, dass Arbeiter beim Schweißen einer bestimmten Güteklasse (in diesem Fall A992 Güteklasse 65) eine bestimmte 80-KSI-Elektrode verwenden. Die Leiter der Schweißwerkstätten hielten die Anforderung für angemessen, also schickten sie diese Dokumente mit dem Auftrag nach unten, und das war's. Das Problem bestand darin, dass die Schweißer, die für dieses Projekt Träger für Träger erhielten, keine Möglichkeit hatten zu wissen, welche Materialqualität sie tatsächlich schweißten.

„Bei der Operation musste eine Möglichkeit geschaffen werden, die es den Schweißern ermöglicht, das Material zu identifizieren“, sagte Cameron.

Die Schweißer in diesem Fab-Shop sprachen mehrere Sprachen, daher wollten sich die Manager nicht auf einen schriftlichen Ausweis verlassen. Sie wollten auch nicht, dass die Identifikation abfiel, während sich der Strahl über den Fabrikboden bewegte. Der Laden entschied sich für eine einfache Lösung. An der Empfangsrampe überprüften die Arbeiter die Güteklasse und sprühten eine orangefarbene Markierung auf das Material der Güteklasse 65. Als Schweißer orangefarbene Sprühfarbe sahen, wussten sie, dass sie eine bestimmte Elektrode verwenden mussten.

Cameron stellte klar, dass die besten Kommunikationspraktiken für jeden Schweißvorgang gelten und nicht nur für diejenigen, die Arbeiten auf Codeebene durchführen. Ohne diese Kommunikationsgrundlagen wird es einer Schweißerei schwer fallen, erfolgreich zu sein, selbst wenn sie Schweißer mit allen möglichen Qualifikationen beschäftigt.

„Viele Schweißbetriebe behaupten, sie hätten zertifizierte Schweißer, aber das ist in Wirklichkeit nicht der Fall“, sagte Cameron. „Sie versuchen niemanden zu täuschen; sie wissen einfach nicht, was der Begriff bedeutet.“

Ein „zertifizierter Schweißer“ muss nicht vom Arbeitgeber des Schweißers, sondern von einem Dritten zertifiziert werden. Unabhängig davon, woher die Zertifizierung stammt, müssen Schweißer die Anforderungen erfüllen, und der Dritte stellt eine Dokumentation zum Nachweis bereit.

„Außerdem verfügt die Branche über unterschiedliche Zertifizierungen für bestimmte Codes, Positionen, Rohrdurchmesser und Materialstärken“, fügte Cameron hinzu. „Es gibt viele Besonderheiten. Wenn Sie sagen, dass Sie ein zertifizierter Schweißer sind, weiß ich, dass Sie in allen Bereichen zertifiziert sind, die mir die Dokumentation Dritter vorgibt. Aber können Sie schweißen, was ich schweißen muss? Wenn ja.“ Nicht in dieser Dokumentation, ich weiß es wirklich nicht. Vielleicht sind Sie für das Schutzgasschweißen [SMAW oder Stablichtbogenschweißen] zertifiziert, aber der Job erfordert Fülldrahtschweißen [FCAW].“

Bördelkegelverbindungen sind in der Strukturfertigung weit verbreitet. Für Arbeiten auf Codeebene müssen Schweißer jedoch für das Schweißen dieser Verbindungsgeometrie qualifiziert sein.

Die überwiegende Mehrheit der Schweißer auf Codeebene in Nordamerika ist nicht von Dritten zertifiziert. Stattdessen sind sie „qualifizierte Schweißer“. Das heißt, ihr Arbeitgeber oder ihre Gewerkschaft testet und qualifiziert sie für die Durchführung bestimmter Prozesse, Positionen und Dicken, wie in den in den Vertragsdokumenten geforderten Schweißvorschriften festgelegt.

Der Fachjargon kann verwirrend sein – und zu ungenauen Vertragsdokumenten führen. „Ich sehe oft Vertragsdokumente, aus denen hervorgeht, dass die Arbeit von Schweißern ausgeführt werden muss, die nach AWS D1.1 zertifiziert sind. Wenn sie es ernst meinten, wäre es ein kostspieliges Unterfangen. Fast immer meinen sie, dass sie Schweißer wollen, die nach AWS D1.1 qualifiziert sind.“ "

„Ich werde oft in eine Schweißwerkstatt gerufen, um alles auf den neuesten Stand zu bringen“, sagte Cameron. „Ich höre Dinge wie: ‚Mein Kunde hat noch nie zuvor ein Schweißverfahren angefordert, und jetzt möchte er eines. Was gibt es?‘ Dann frage ich: „Nun, welchen Code hat der Kunde in den Vertragsdokumenten angegeben? Schweißen Sie an AWS D1.1 oder vielleicht D1.3?“ Dann sagen sie mir, dass sie keine Kopie des Codes haben.

Cameron geht dann zurück zu den Vertragsdokumenten und sieht den Satz: „Schweißen gemäß AWS D1.1, aktuelle Revision.“

„Das bedeutet, dass alles diesem Code entsprechen muss“, sagte Cameron, „und ich meine alles. Dazu gehören das Schweißerqualifikationstestprotokoll (WQTR), das Verfahrensqualifikationsprotokoll (PQR) und die Schweißverfahrensspezifikation (WPS).“

In gängigen Schweißvorschriften wie AWS D1.1 und anderen muss ein Verfahrensqualifikationsdatensatz (PQR) eine Schweißverfahrensspezifikation (WPS) unterstützen.

Wie Cameron erklärte, kann ein WPS einen PQR verwenden, der entwickelt, getestet und nachweislich ein solider Prozess ist. Es ist sehr spezifisch und erfordert einen bestimmten Schweißprozess, ein bestimmtes Verbrauchsmaterial, eine Drahtvorschubgeschwindigkeit, Spannung, Stromstärke, Bewegungsgeschwindigkeit jedes Schweißdurchgangs und mehr.

Das PQR zeigt die Besonderheiten der Schweißnahtprüfung und die daraus resultierenden Prüfergebnisse, wie beispielsweise die zerstörenden und zerstörungsfreien Prüfergebnisse von Prüfstücken. „Wir testen, um sicherzustellen, dass die Schweißnaht die minimale Zugfestigkeit des Grundmaterials erreicht“, sagte Cameron. Der WPS wird unter Verwendung der Testdaten des PQR geschrieben und gibt dem Schweißer einen Bereich für die im PQR aufgezeichneten Parameter (z. B. ±10 Prozent des Drahtvorschubs des PQR, ±7 Prozent der Spannung, des Weges usw.).

Alternativ kann der WPS als vorqualifiziert gelten. Wie können Sie feststellen, ob für einen Job ein vorqualifizierter WPS erforderlich ist? „Das hängt vom Code ab“, sagte Cameron, „und jeder Code gibt Ihnen bestimmte Parameter vor, die Sie befolgen müssen. Beispielsweise kann ein Verfahren nur dann vorqualifiziert werden, wenn Sie ein bestimmtes Material verwenden, an einer bestimmten Position schweißen, eine bestimmte Schweißverbindung herstellen.“ Geometrie, an diesen Positionen, Verläufen, Strömen und Spannungen. Wenn Sie innerhalb all dieser Parameter bleiben, können Sie ein WPS schreiben, ohne auf einen PQR zu testen. Wenn jedoch ein Parameter außerhalb [was der Code für ein vorqualifiziertes WPS angibt] liegt, haben Sie es um einen körperlichen Test zu machen.

Eine Werkstatt könnte über unglaublich talentierte Schweißer verfügen, die geschult und geprüft sind, um den hohen Standards des Unternehmens gerecht zu werden. Eine unternehmensspezifische Schweißerschulung und -prüfung kann eine tolle Sache sein. Aber sie schützen einen Schweißvorgang immer noch nicht, wenn diese Schweißerprüfungen nicht den Vorschriften entsprechen und einer bestimmten WPS folgen.

Wenn ein WPS nicht vorqualifiziert werden kann, benötigt er einen PQR, der auf einem physischen Test, beispielsweise einem Biegetest, basiert.

„Unternehmen, die Schweißnahtprüfungen durchführen, übersehen oft, dass unsere Vorschriften sehr spezifische Prüfungen erfordern, um die spezifischen Schweißungen auf [Codeebene] durchzuführen, die der Kunde verlangt. Dabei kann es sich um eine Stoßverbindungsprüfung an 3/8 oder 1 Zoll handeln . Platte oder 12-Zoll-Rohr“, sagte Cameron. „Zuerst müssten Schweißer dies in einer bestimmten Position tun. Sobald sie die Prüfung in dieser Position bestanden haben, dürfen sie nur noch in den qualifizierten Positionen schweißen. Sie wären jedoch nicht qualifiziert, in anderen Positionen zu schweißen.“ Der jeweilige Test war nicht qualifiziert.

Schweißer könnten diesen horizontalen Nutschweißtest an einer 3/8 Zoll dicken Platte bestehen. „Ich gehe dann in die Werkstatt und finde, dass sie in vertikaler Position schweißen. Das wäre nicht erlaubt“, sagte Cameron. „Es ist einfach, eine Schweißnaht herzustellen, die an dieser Stelle gut aussieht, aber möglicherweise erhält man nicht die gewünschte Qualität.“ Sehr oft führt er eine zerstörende Prüfung an einer schön aussehenden Schweißnaht durch, die in vertikaler Position hergestellt wurde – „und ich bekomme einen Schweißfehler nach dem anderen.“

Durch die Schwerkraft täuscht die vertikal nach unten gerichtete Schweißposition. Das geschmolzene Metall bewegt sich schnell nach unten, was bedeutet, dass sich auch die Schweißpistole schnell bewegen muss. „Viele Leute machen es nicht richtig“, sagte Cameron. „Sie machen es langsam und fangen an, die Schweißpistole wie eine Kartuschenpistole zu verwenden, indem sie Schichten auftragen, sich aber in keiner Weise mit dem vorherigen Arbeitsgang verbinden.“

Cameron sieht ähnliche Probleme bei der Schweißerqualifikation, wenn es um die Materialstärke geht. Wenn ein Schweißer gemäß AWS D1.1 qualifiziert ist, ist das großartig – aber es bedeutet auch, dass er oder sie nur einen bestimmten Dickenbereich schweißen kann, beginnend bei 0,125 Zoll. „Dann gehen Sie in die Schweißerei und sehen sich die Schweißer an, die den Code ausführen -Level-Arbeiten] an 12- und 16-Gauge-Blech.

Wenn Schweißer Schweißungen auf Codeebene an dünnerem Material durchführen müssen, „müssen sie nach AWS D1.3 qualifiziert sein, dem Strukturcode für Bleche.“ Cameron fügte hinzu, dass dies idealerweise in den Vertragsunterlagen festgelegt werden sollte.

Ein weiteres häufiges Problem bei der Qualifikation von Schweißern hängt mit der Geometrie der Schweißnaht zusammen. Cameron erklärte: „Angenommen, ein Schweißer ist zum Schweißen von Nutnähten in flacher Position sowie von Kehlnähten in flacher und horizontaler Position qualifiziert. Das umfasst ziemlich viel von dem, was in einer typischen Fertigungswerkstatt erledigt wird.“

Das ist großartig – aber dann sieht man einen Arbeiter, der ein Stück Vierkantrohr schweißt. Das Rohr liegt auf der Seite, parallel zur darunter liegenden Grundplatte. Dieses Vierkantrohr hat abgerundete Ecken, wodurch eine aufgeweitete, abgeschrägte Nut-Schweißverbindungsgeometrie zwischen Platte und Rohr entsteht. „Ich gehe oft in den Laden und sehe das“, sagte Cameron. „Die Leute, die diese schweißen, sind oft nicht für diese Position qualifiziert.“

Camerons letzter Punkt zur Schweißerqualifikation: Vergessen Sie nicht das Kontinuitätsprotokoll. „Wenn Sie eine Schweißerqualifikationsprüfung bestehen, ist diese Prüfung normalerweise für die Ewigkeit gültig, solange Sie weiterhin mit diesem Verfahren schweißen oder nie länger als sechs Monate ohne Schweißen mit diesem Verfahren auskommen.“

Stellen Sie sich jemanden vor, der von der Werkstatt, in der er das Metall-Schutzgasschweißen (GMAW) durchgeführt hat, in den Bereich wechselt, in dem er ausschließlich SMAW verwendet. Mehr als sechs Monate später kehrt er dann in den Werksjob zurück. Diese Person müsste neu qualifiziert werden.

„Es kann eine einfache Platte sein“, sagte Cameron. „Man muss es nicht komplizierter machen, als es sein muss. In der Vergangenheit habe ich eine einfache Tabelle verwendet, mit den Namen der Schweißer auf einer Achse und dem Schweißverfahren auf der anderen – GMAW, FCAW, Gaswolfram Lichtbogenschweißen usw.

Alle fünf Monate ging er vor Ort, um zu überprüfen, ob jeder Schweißer Prozesse durchführte, für die er qualifiziert war, und notierte dann das Datum. Er druckte es aus, unterschrieb es, scannte es als PDF und legte es elektronisch ab, sodass er mit wenigen Mausklicks darauf zugreifen konnte.

Stellen Sie sich eine Schweißaufgabe auf Codeebene wie einen dreibeinigen Hocker vor, auf dem die Kundenanforderungen sitzen. Ein Bein ist der PQR, der das Verfahren qualifiziert. Das andere ist das WPS, das den Schweißer anweist. Die letzte Etappe ist die WQTR.

Stellen Sie sich das Kontinuitätsprotokoll als den Boden vor. Dies beweist, dass alle Schweißer weiterhin qualifiziert sind. Wenn der Boden nicht fest ist (das heißt, das Kontinuitätsprotokoll ist unvollständig oder nicht vorhanden), wird der gesamte Stuhl instabil.

So viele Arbeiter, die in die Metallverarbeitung einsteigen, lernen durch Stammeswissen. Fragen Sie einen Bediener einer Abkantpresse, einer Plasmaschneidemaschine oder eine Reihe anderer Fertigungsspezialisten, und er wird Ihnen wahrscheinlich sagen, dass er das gelernt hat, indem er etwas getan hat, entweder auf eigene Faust oder indem er jemanden mit mehr Erfahrung begleitet hat. Spezifische Techniken werden nicht niedergeschrieben.

Auch Schweißer lernen durch Handeln, aber wenn es um die Arbeit auf Codeebene geht, sind diese Prozesse gut dokumentiert. Die CWIs und Schweißmanager, die die Codebücher lesen, kennen auch die Nomenklatur, die Unklarheiten minimieren soll. Unklarheiten können bei großen Bau- und Industrieprojekten verheerende Folgen haben, und einige sind so komplex, dass es unmöglich ist, alle Unklarheiten entlang der Lieferkette zu beseitigen. Manchmal passiert zwangsläufig das Unerwartete. Aber wie Cameron erklärte, ist die Schweißerei geschützt, wenn sie sich an ihre Vertragsdokumente und vor allem an die aktuelle Version der Schweißvorschriften hält.

„Wenn Sie über die Papierspur verfügen, die die Vorschriften zur Unterstützung Ihrer Qualitätsarbeit erfordern, und Sie Qualitätsarbeit mit dokumentierten Inspektionsergebnissen leisten, haben Sie Ihren Schweißbetrieb geschützt“, sagte Cameron. „Deshalb gibt es die Schweißvorschriften.“

Paul Cameron, CWI, ist Schweiß- und NDE-Prüfer der Stufe II, Braun Intertec, Rochester, Minnesota. Er ist außerdem Mitglied des Editorial Review Committee von The WELDER. The WELDER ist eine Schwesterpublikation von The FABRICATOR.