Schweißnahtreinigung und Nachbereitung der Schweißoberfläche: Methoden und Standards

Die Schweißzone gehört zu den anspruchsvollsten Aufgaben der Oberflächenvorbereitung an jeder Stahlkonstruktion und jeder Pipeline. Hier bündeln sich die Probleme, die die Haftung der Beschichtung erschweren: Schweißspritzer, die unter dem Beschichtungsfilm scharfe Erhebungen bilden, Oxidation in der Wärmeeinflusszone (WEZ), die den Verbund schwächt, scharfe Kanten der Nahtoberraupe, die zu Schichtdickenverlust führen, sowie schwer erkennbare Flussmittel- und Schweißrauchrückstände. Das Versagen von Beschichtungen an geschweißten Konstruktionen beginnt sehr häufig an Schweißnähten und Kanten. Dieser Artikel zeigt, was vor dem Beschichten aus einer Schweißzone entfernt werden muss, welche Normen gelten und welche Verfahren (mechanisch, chemisch und strahlmittelfrei) das geforderte Ergebnis zuverlässig erreichen. Den Anwendungsüberblick finden Sie unter Schweißnähte und Wärmeeinflusszonen.

Was vor dem Beschichten aus einer Schweißzone entfernt werden muss

Verunreinigungen der Oberfläche nach dem Schweißen lassen sich in fünf Kategorien einteilen, die jeweils ein eigenes Entfernungsverfahren erfordern. Ein Vorbereitungsverfahren, das nur eine oder zwei davon beseitigt und die übrigen zurücklässt, erfüllt eine typische Beschichtungsspezifikation nicht.

1. Schweißspritzer

Schweißspritzer (kleine kugelige oder unregelmäßige Tropfen aus wiedererstarrtem Metall, die beim Schweißen herausgeschleudert werden) haften rund um die Wärmeeinflusszone am Grundwerkstoff und an der Nahtoberraupe. Für die Beschichtung verursachen sie mehrere Probleme: Sie bilden scharfkantige Erhebungen, an deren Spitze die Schichtdicke gegen null gehen kann; sie schließen an ihrem Fuß Feuchtigkeit und Verunreinigungen ein; und sie erzeugen Spannungskonzentrationen im Beschichtungsfilm. Unter zyklischer Belastung oder thermischen Bewegungen sind Spritzer typische Ausgangspunkte für ein Versagen der Beschichtung. ISO 8501-3 legt fest, wie viele Spritzer im jeweiligen Vorbereitungsgrad verbleiben dürfen; für Beschichtungen unter starker Beanspruchung oder im Eintauchbetrieb gilt üblicherweise, dass Spritzer entfernt und nicht überbeschichtet werden.

2. Anlauffarben und WEZ-Oxidation

Beim Schweißen oxidiert der Stahl in der Wärmeeinflusszone während des Erhitzens und Abkühlens. Es entsteht beidseitig der Naht eine verfärbte Oxidschicht, die je nach Wärmeeinbringung von strohgelb bei niedrigeren Temperaturen über blau-violett bis grauschwarz bei höherer Wärmeeinbringung reicht. Dieses Oxid bildet sich anders als Walzhaut, ist aber wie diese ein schlechter Untergrund für Beschichtungen: Es haftet nur schwach am Stahl und ist oft mit Flussmittel und Schweißrauchkondensat verunreinigt. Eine Beschichtung über intaktem WEZ-Oxid versagt mit hoher Wahrscheinlichkeit an der Grenzfläche zwischen Oxid und Stahl statt innerhalb der Beschichtung. Das Oxid sollte vor dem Beschichten bis auf das blanke Metall entfernt werden.

3. Flussmittelrückstände und Schweißrauchkondensat

Verfahren mit Flussmittelschutz (Lichtbogenhandschweißen/E-Hand, Fülldrahtschweißen, Unterpulverschweißen) hinterlassen Schlacke auf der Schweißraupe und Flussmittelrückstände in der Umgebung. Selbst nach dem Abklopfen der Schlacke kann ein dünner Flussmittelfilm zurückbleiben. Flussmittelrückstände können hygroskopisch sein und lösliche Salze enthalten, die die Unterwanderungskorrosion beschleunigen und osmotische Blasenbildung auslösen können. Schweißrauchkondensat lagert sich auf den Flächen neben der Naht ab und ist schwer zu erkennen. Beides muss vor dem Beschichten durch mechanische Vorbereitung oder Waschen entfernt werden, und der Gehalt an löslichen Salzen sollte geprüft werden.

4. Scharfe Kanten der Nahtoberraupe und Nahtgeometrie

Eine Nahtoberraupe mit spitzer Kante, insbesondere dort, wo die Naht unter einem scharfen Übergangswinkel auf den Grundwerkstoff trifft, führt bei flüssig applizierten Beschichtungen zu einer Stelle mit verringerter Schichtdicke. Die Oberflächenspannung im Nassfilm zieht diesen von scharfen Kanten weg, sodass die Schicht an der Kante deutlich unter der vorgeschriebenen Trockenschichtdicke (DFT) liegen kann. ISO 12944-3 empfiehlt für beschichtete Stahlkonstruktionen, Kanten auf einen Radius von mindestens 2 mm zu runden. Kanten, die schärfer als das vorgeschriebene Minimum sind, müssen vor der abschließenden Vorbereitung und Beschichtung auf Radius geschliffen werden.

5. Walzhaut im Bereich der Schweißnahtvorbereitung

Das Schweißen brennt die Walzhaut in der unmittelbaren Schmelzzone durch oder verdrängt sie, doch auf dem Grundwerkstoff in der WEZ und darüber hinaus bleibt sie bestehen. Schleifen oder spanende Bearbeitung der Nahtvorbereitung vor dem Schweißen entfernt die Walzhaut örtlich, aber der angrenzende Bereich, der beim Schweißen ebenfalls Wärme aufnimmt, weist oft sowohl beschädigte Walzhaut als auch WEZ-Oxidation auf. Beides muss in der Vorbereitungsabfolge nach dem Schweißen behandelt werden.

Normen für die Oberflächenvorbereitung von Schweißzonen

Die Vorbereitung von Schweißzonen liegt an der Schnittstelle von Schweißregelwerken (die die Sauberkeit vor dem Schweißen festlegen), Normen zur Stahlvorbereitung (die den Zustand von Schweißnähten, Kanten und die Oberflächenreinheit vor dem Beschichten festlegen) und, bei Pipelines, Normen für die Nachumhüllung von Feldschweißnähten.

ISO 8501-3: Vorbereitungsgrade für Schweißnähte und Kanten

ISO 8501-3 ist genau für diese Aufgabe geschrieben. Sie definiert Vorbereitungsgrade für Schweißnähte, Schnittkanten und andere Bereiche mit Oberflächenunregelmäßigkeiten, damit diese für das Aufbringen von Beschichtungsstoffen geeignet sind. Es gibt drei Grade: P1 (leichte Vorbereitung), P2 (gründliche Vorbereitung) und P3 (sehr gründliche Vorbereitung). Der Grad legt für jede Unregelmäßigkeit einzeln fest, wie mit Schweißspritzern, Schuppung der Nahtoberfläche, Einbrandkerben, Poren, Endkratern, Dopplungen und scharfen Kanten zu verfahren ist. Der P-Grad wird zusätzlich zum Reinheitsgrad angegeben (zum Beispiel „Sa 2½ P3“), nicht an dessen Stelle.

Normen zur Oberflächenreinheit vor dem Beschichten

SP 5, SP 10 und SP 6 (sowie Sa 3, Sa 2½, Sa 2) sind Strahlreinigungsgrade. Ein mit Maschinenwerkzeug erzieltes Ergebnis wird daher als vergleichbar mit einem Strahlgrad beschrieben und vom Inspektor gegen die Projektspezifikation abgenommen. Schweißnahtunregelmäßigkeiten wie Spritzer und scharfe Kanten werden gesondert nach ISO 8501-3 bewertet.

Anforderungen der Schweißregelwerke an die Sauberkeit vor dem Schweißen

AWS D1.1 (Structural Welding Code — Steel) verlangt, dass die zu schweißenden Flächen und die an die Naht angrenzenden Flächen frei von loser oder dicker Zunderschicht, Schlacke, Rost, Feuchtigkeit, Fett und anderen Fremdstoffen sind, die ein einwandfreies Schweißen verhindern oder störende Dämpfe erzeugen würden. Für das Schweißen von Pipelines legen API 1104 (Onshore) und DNV-ST-F101 (Unterwasser-Pipelinesysteme, früher DNV-OS-F101) vergleichbare Anforderungen fest. Diese Anforderungen vor dem Schweißen überschneiden sich mit denen an die Beschichtungsvorbereitung nach dem Schweißen: Die Fuge vor dem Schweißen zu reinigen und die Schweißzone danach erneut zu reinigen, ist die übliche Abfolge.

Normen für die Nachumhüllung von Pipeline-Feldschweißnähten

Bei Rundnähten von Pipelines (Feldschweißnähten) ergeben sich die Anforderungen an die Oberflächenvorbereitung typischerweise aus:

• ISO 21809-3 (Nachumhüllungen von Feldschweißnähten), mit DNV-RP-F102 als empfohlener Praxis für ihre Anwendung
• ISO 21809-1 und DIN 30670 (Polyolefin-/Polyethylen-Umhüllungen von Leitungsrohren, die die Werksumhüllung definieren, die die Nachumhüllung überlappen muss)
• ISO 21809-2 und AWWA C213 (Schmelzepoxid-Beschichtungen, FBE)
• Die projektspezifische Beschichtungsspezifikation, die an das qualifizierte Nachumhüllungssystem gebunden ist

Spezifikationen für Feldschweißnähte fordern üblicherweise mindestens Sa 2½ / SSPC-SP 10, manche Systeme Sa 3 / SP 5. Der erforderliche Bereich des Rauheitsprofils wird durch das Datenblatt des Beschichtungsherstellers und das qualifizierte Verfahren festgelegt und unterscheidet sich daher zwischen Epoxid-, Schrumpfmanschetten- und Bandsystemen.

Reinigungsverfahren nach dem Schweißen: was funktioniert und was nicht

Abklopfen und Drahtbürsten

Das Abklopfen entfernt die Hauptmenge der Schlacke bei E-Hand- und Fülldrahtnähten und ist ein notwendiger erster Schritt. Anschließend werden mit der Drahtbürste lose Spritzer, lose Schlackenreste und Oberflächenverunreinigungen entfernt. Handdrahtbürsten erreicht SSPC-SP 2 / St 2 und maschinelles Drahtbürsten bestenfalls SSPC-SP 3 / St 3: Es entfernt keine fest haftenden Spritzer, bringt die WEZ-Oxidation nicht auf blankes Metall und erzeugt kein Rauheitsprofil. SSPC-SP 11 weist darauf hin, dass maschinelle Drahtbürsten allein das geforderte Profil möglicherweise nicht erzeugen und ein vorhandenes Profil verschlechtern können. Abklopfen und Drahtbürsten sind Vorarbeiten, nicht die abschließende Vorbereitung für eine Hochleistungsbeschichtung.

Winkelschleifer und Fächerscheiben

Das Schleifen mit Schleif- oder Fächerscheiben auf dem Winkelschleifer ist für das Entfernen von Spritzern, das Beschleifen der Nahtoberraupe und das Runden von Kanten weit verbreitet. Es entfernt erhabene Spritzer wirksam und schleift scharfe Kanten auf den geforderten Mindestradius. Seine Grenzen für die abschließende Vorbereitung der Schweißzone liegen beim Profil und beim Oberflächenbild: In Werfttests (Dankiw und Fosdike, 2018) erzeugten ein Schleifer mit Körnung 36 und eine Fächerscheibe mit Körnung 40 30–40 µm, gegenüber 50–80 µm mit einem Bristle-Blasting-Werkzeug auf denselben Stählen; Schleifen hinterlässt gerichtete Riefen und kann die bearbeitete Oberfläche polieren. Schleifen ist das richtige Werkzeug für Spritzer und Kanten, sollte aber von einem Verfahren gefolgt werden, das die gesamte Zone reinigt und profiliert.

Nadelpistole / Nadelentroster

Nadelpistolen entfernen Schweißspritzer, Schlacke und Zunder an unregelmäßigen Geometrien (rund um Schweißnähte, in engen Ecken, an Profilstählen) wirksam. SSPC-SP 11 führt Nadelpistolen unter den Schlagwerkzeugen auf, die für die maschinelle Reinigung bis auf blankes Metall eingesetzt werden können, doch die gehämmerte Oberfläche ist unregelmäßig und das Profil muss geprüft werden. An Schweißzonen ist eine Nadelpistole ein nützliches ergänzendes Werkzeug für Spritzer und Schlacke vor dem Profilieren mit dem Bristle Blaster®; allein erreicht sie selten die gleichmäßige Reinheit und das Profil, die SP 10-vergleichbare Spezifikationen erwarten.

Beizpaste (Edelstahl und Duplex)

Bei Schweißnähten an Edelstahl und Duplex-Edelstahl ist saure Beizpaste (typischerweise auf Salpeter-/Flusssäurebasis) das Standardverfahren, um Anlauffarben in der WEZ ohne mechanischen Kontakt zu entfernen, der Eisenverunreinigungen einbringen könnte. Dies ist eine werkstoffspezifische Anwendung. Beizpaste wird bei Kohlenstoffstahl in der Beschichtungsvorbereitung nicht eingesetzt, und ihre Handhabungsanforderungen sind erheblich: Flusssäure ist hochgefährlich. Für die Vorbereitung von Schweißnähten an Kohlenstoffstahl nach Beschichtungsnormen sind mechanische Verfahren vorzuziehen.

Strahlen mit Strahlmittel an Schweißzonen

Wo eine Strahlanlage verfügbar ist, erreicht das Strahlen mit Strahlmittel an Schweißzonen zuverlässig SP 10 und SP 5 und ist das Referenzverfahren in der Werkstattfertigung. Die Grenzen in Instandhaltung und Feldeinsatz sind die üblichen des Strahlens: Einschränkungen in explosionsgefährdeten Bereichen, Einhausung, Entsorgung und Mobilisierungskosten bei kleinen, verstreuten Arbeitsumfängen. An einer Rundnaht, deren umgebende Pipeline in Betrieb ist, ist das Auffangen des verbrauchten Strahlmittels und die Erfüllung der ATEX- und Genehmigungsanforderungen des Standorts ein erheblicher Aufwand. Für Feldschweißnähte und Schweißreparaturen im laufenden Betrieb wird Bristle Blasting zunehmend als Vorbereitungsverfahren in Spezifikationen aufgenommen, wo Strahlen nicht praktikabel ist.

Bristle Blasting an Schweißzonen

Der Bristle Blaster® ist ein praxistaugliches mechanisches Verfahren zur Vorbereitung von Schweißzonen im Feldeinsatz und bei der Instandhaltung im laufenden Betrieb. Er entfernt WEZ-Oxidation, verbliebene Flussmittelverunreinigungen und restliche Walzhaut vom Grundwerkstoff im selben Arbeitsgang, in dem er das Rauheitsprofil erzeugt. In dokumentierten Tests an Standardstahl erzielt er eine Reinheit vergleichbar mit Sa 2½ / SSPC-SP 10 bei einem Rauheitsprofil von 65–85 µm Rz (2,6–3,3 mil), ohne Strahlmittel. Die Ergebnisse variieren mit Stahlsorte, Rostgrad, Band und Arbeitstechnik, daher sollte das Profil bei jedem Auftrag gemessen werden.

Für Schweißspritzer lautet die richtige Abfolge:

1. Die Hauptmenge der Spritzer mit Winkelschleifer oder Nadelpistole entfernen: Spritzererhebungen bündig mit dem Grundwerkstoff abschleifen und scharfe Kanten auf den vorgeschriebenen Mindestradius bearbeiten.
2. Den Bristle Blaster® über die gesamte Schweißzone führen (Nahtoberraupe, Nahtübergänge, WEZ und angrenzender Grundwerkstoff), um WEZ-Oxidation, verbliebene Verunreinigungen und Walzhaut zu entfernen und dabei das Rauheitsprofil zu erzeugen.

Diese zweistufige Abfolge für Schweißzonen unterscheidet sich von der Zwei-Schritt-Methode (Tercoo® + Bristle Blaster®), die bei starker, bereits vorhandener Korrosion eingesetzt wird. Bei Schweißzonen mit leichten bis mäßigen Spritzern ist Winkelschleifen gefolgt vom Bristle Blaster® die Standardabfolge. Bei Schweißzonen an stark korrodierten Bestandskonstruktionen, an denen sowohl Korrosion als auch Nahtgeometrie zu behandeln sind, verringert eine Vorbehandlung mit Tercoo® vor dem Bristle Blaster® die Bandbelastung und erhöht die Flächenleistung.

Die Zwei-Schritt-Methode an korrodierten Schweißzonen

Bei Instandhaltungsschweißungen (Reparaturschweißungen an korrodierten Konstruktionen, Einbindeschweißungen an gealterten Pipelines, Schweißreparaturen in Betriebsanlagen) liegt die Schweißzone in einer Oberfläche, die sowohl vorhandene Korrosion als auch durch die Schweißhitze beschädigte Beschichtung aufweist. Die Herausforderung bei der Vorbereitung ist nicht nur die Naht selbst, sondern der Übergang vom neuen Nahtbereich in die korrodierte Bestandsoberfläche.

Schritt 1: Tercoo® zur Entfernung von Korrosion und Beschichtung in der Übergangszone

Die Tercoo®-Scheibe wird auf derselben Antriebseinheit wie der Bristle Blaster® montiert, der Wechsel dauert etwa 30 Sekunden. Sie entfernt starke Korrosion, hitzegeschädigte Beschichtung und dicke Oxidablagerungen aus der Übergangszone neben der Naht, ohne das nachfolgende Bristle Blaster®-Band zu überlasten. Wo die Übergangszone Schichtkorrosion oder dicke Beschichtungsreste vom Rückbrand beim Schweißen aufweist, trägt der Tercoo® dieses Material ab, bevor der Bristle Blaster® die gesamte Fläche profiliert.

Schritt 2: Bristle Blaster® für die vollständige Vorbereitung der Schweißzone

Nachdem die Hauptverunreinigungen beseitigt sind, bringt der Bristle Blaster® die gesamte vorbereitete Fläche (Nahtoberraupe, WEZ, Übergangszone und angrenzender Grundwerkstoff) auf eine mit SP 10 vergleichbare Reinheit mit kontrolliertem Rauheitsprofil. Das Ergebnis ist eine durchgängig vorbereitete Oberfläche über die Schweißzone und den umgebenden Bereich, bereit zum Beschichten, ohne Absatz zwischen der Vorbereitung von Naht und Grundwerkstoff.

Anforderungen an die Nahtgeometrie vor dem Beschichten

ISO 8501-3, ISO 12944-3 und die Datenblätter der Beschichtungshersteller legen Geometrieanforderungen an Schweißzonen fest, die erfüllt sein müssen, bevor die Vorbereitung beginnt. Es handelt sich um Vorarbeiten, die bei Instandhaltungsarbeiten häufig übersehen werden.

Kantenradius

Flüssig applizierte Beschichtungen werden an scharfen Kanten aufgrund der Oberflächenspannung im Nassfilm dünner. ISO 12944-3 fordert, Kanten auf einen Radius von mindestens 2 mm zu runden, und auch der höchste Grad nach ISO 8501-3 (P3) verlangt gerundete Kanten. Manche Projektspezifikationen fordern 3 mm. Kanten, die schärfer als das vorgeschriebene Minimum sind, müssen vor der Oberflächenvorbereitung auf Radius geschliffen werden: Schleifen nach der Vorbereitung verunreinigt die Oberfläche erneut und bedeutet, sie noch einmal vorbereiten zu müssen.

Profil der Nahtoberraupe

Stark überhöhte Nahtoberraupen, insbesondere bei mehrlagigen Rundnähten an Rohren, können unter dem Beschichtungsfilm Schattenbereiche bilden, in denen sich Feuchtigkeit sammelt. Wo die Beschichtungsspezifikation eine Mindest-DFT auf der Nahtoberraupe verlangt, muss die Raupe so weit beschliffen werden, dass ein Nassschichtdickenkamm aufliegen und die Beschichtung die vorgeschriebene Dicke erreichen kann. Das Schleifen auf diese Geometrie ist eine Vorarbeit.

Behandlung des Nahtübergangs

Der Nahtübergang, an dem die Nahtoberraupe auf den Grundwerkstoff trifft, ist eine Stelle hoher Spannungskonzentration an einer Schweißverbindung und ein häufiger Ausgangspunkt für Ermüdungsrisse. In ermüdungskritischen Anwendungen (Offshore-Konstruktionen, Brücken, Druckbehälter) kann der Nahtübergang durch Schleifen oder Nadelhämmern nachbearbeitet werden, um die Spannungskonzentration zu verringern und Druckeigenspannungen einzubringen. Bristle Blasting selbst hinterlässt Druckeigenspannungen in der Randschicht, wie in einer NACE-Studie zu Eigenspannungen gemessen wurde; es ersetzt jedoch kein vorgeschriebenes Verfahren zur Nachbearbeitung des Nahtübergangs.

Elektrochemische Schweißnahtreinigung: Edelstahl und Nichteisenmetalle

Die elektrochemische Schweißnahtreinigung, bei der ein Niederspannungsstrom durch einen an der Naht aufgebrachten Elektrolyten geleitet wird, ist ein Verfahren für Edelstahl, Duplex-Edelstahl und einige Nichteisenlegierungen. Sie entfernt Anlauffarben in der WEZ ohne mechanischen Kontakt, unterstützt die Wiederherstellung der passiven Chromoxidschicht auf Edelstahloberflächen und hinterlässt eine blanke, korrosionsbeständige Schweißzone.

Bei Kohlenstoffstahl wird sie nicht eingesetzt. Für die Vorbereitung von Schweißzonen an Kohlenstoffstahl nach Beschichtungsnormen sind mechanische Verfahren (Schleifen, Nadelpistole, Bristle Blaster®) der richtige Ansatz: Elektrochemisches Reinigen erzeugt weder die Reinheit noch das Profil, die die Vorbereitungsgrade nach SSPC und ISO verlangen.

Nachumhüllung von Pipeline-Feldschweißnähten: der vollständige Vorbereitungsablauf

Die Nachumhüllung von Pipeline-Feldschweißnähten (das Aufbringen eines Schutzbeschichtungssystems auf den Rundnahtbereich nach dem Verschweißen der Rohre) ist eine der mengenmäßig größten Anwendungen der Oberflächenvorbereitung von Schweißzonen im Energiesektor. Der Vorbereitungsablauf ist eng getaktet und zeitkritisch. Weitere Details finden Sie in unserem Leitfaden zur Oberflächenvorbereitung von Pipeline-Feldschweißnähten und korrodierten Schweißnähten.

Typischer Ablauf der Vorbereitung einer Feldschweißnaht mit dem Bristle Blaster®:

1. Porenprüfung der angrenzenden Werksumhüllung. Vor Beginn der Vorbereitung die Unversehrtheit der Werksumhüllung beidseits der Feldschweißnaht prüfen. Fehlstellen für die Reparatur nach der Nachumhüllung markieren.
2. Anschrägen der Umhüllungskante. Die Kante der Werksumhüllung beidseits der blanken Verbindung auf den Winkel und die Überlappungslänge anschrägen, die das Nachumhüllungsverfahren vorgibt, damit die Nachumhüllung ohne harte Kante, die sich ablösen kann, auf die intakte Werksumhüllung überlappt.
3. Entfernen der Spritzer. Alle Schweißspritzer mit Winkelschleifer oder Nadelpistole von der Nahtoberraupe und der WEZ entfernen. Scharfe Kanten auf den vorgeschriebenen Mindestradius bearbeiten.
4. Vorbereitung mit dem Bristle Blaster®. Den Bristle Blaster® über die gesamte Verbindungszone führen (Nahtoberraupe, vollständige WEZ und Überlappungszone auf beiden Seiten), bis zur vorgeschriebenen Reinheit, typischerweise vergleichbar mit SP 10 (bzw. SP 5, wo gefordert), mit dem vorgeschriebenen Rauheitsprofil. Die Fläche je Verbindung ist der Rohrumfang mal der Breite des vorbereiteten Streifens: Ein 12-Zoll-Rohr (DN 300, 323,9 mm Außendurchmesser) hat einen Umfang von etwa 1,02 m, sodass jede 100 mm Streifenbreite rund 0,1 m² hinzufügen.
5. Staubentfernung. Vorbereitungsrückstände mit sauberer, trockener, ölfreier Druckluft oder einem sauberen, fusselfreien Tuch entfernen. Keine Druckluft aus einem ölenden Kompressor auf einer vorbereiteten Oberfläche verwenden.
6. Salzprüfung. Lösliche Salze nach dem Bresle-Verfahren (ISO 8502-6) extrahieren und die Leitfähigkeit messen (ISO 8502-9). Ergebnis dokumentieren. Überschreitet die Verunreinigung den vorgeschriebenen Höchstwert, waschen und erneut prüfen.
7. Beschichtung aufbringen. Das Nachumhüllungssystem innerhalb der von der Spezifikation zugelassenen Höchstzeit und vor jedem sichtbaren Wiederanrosten aufbringen. Bei hoher Luftfeuchtigkeit oder kaltem Stahl vor dem Auftrag die Oberflächentemperatur erneut mit dem Taupunkt abgleichen (üblicherweise mindestens 3 °C darüber).

Prüfung und Dokumentation der Vorbereitung von Schweißzonen

Bei jedem Projekt, bei dem eine Beschichtungsspezifikation oder ein Qualitätsplan die Arbeiten regelt, muss die Vorbereitung der Schweißzone geprüft und dokumentiert werden, bevor beschichtet wird. Der QS/QK-Plan des Projekts erfasst typischerweise:

• Vorbereitungsgrad von Schweißnaht und Kanten (ISO 8501-3 P1, P2 oder P3)
• Oberflächenreinheitsgrad (ISO 8501-1 oder SSPC-SP-Referenz)
• Rauheitsprofil (ASTM D4417, zum Beispiel Methode C mit Replika-Band; Anzahl und Lage der Messungen gemäß Spezifikation oder SSPC-PA 17)
• Verunreinigung durch lösliche Salze (ISO 8502-6 / ISO 8502-9 oder SSPC-Guide 15)
• Oberflächentemperatur, relative Luftfeuchtigkeit und Taupunkt zum Zeitpunkt des Beschichtens
• Zeitspanne zwischen Vorbereitung und Beschichtung
• Name des Ausführenden, Datum, Ort und festgestellte Abweichungen

Bei Pipeline-Bauprojekten werden die Vorbereitungsprotokolle der Schweißzonen typischerweise mit der Schweißnahtnummer in der Baudokumentation der Pipeline verknüpft, sodass die Vorbereitungsqualität jeder Verbindung über die gesamte Nutzungsdauer der Pipeline rückverfolgbar bleibt.

Häufig gestellte Fragen

Müssen Schweißspritzer vor dem Beschichten entfernt werden?

Bei den meisten Korrosionsschutzbeschichtungen ja. Spritzer bilden scharfe Erhebungen, an denen der Beschichtungsfilm kritisch dünn ist, schließen an ihrem Fuß Feuchtigkeit ein und erzeugen Spannungskonzentrationen im Film. ISO 8501-3 legt fest, wie viele Spritzer im jeweiligen Vorbereitungsgrad (P1 bis P3) verbleiben dürfen; die höheren Grade für starke Beanspruchung und Eintauchbetrieb verlangen, dass Spritzer entfernt und nicht überbeschichtet werden.

Was ist WEZ-Oxidation und wie wird sie entfernt?

WEZ-Oxidation (Wärmeeinflusszone) ist das farbige Oxid, von strohgelb über blau-violett bis grauschwarz, das sich beim Schweißen auf dem Stahl neben der Naht bildet. Es haftet schlecht am Stahl und an jeder darüber aufgebrachten Beschichtung. Auf Kohlenstoffstahl wird es mechanisch bis auf blankes Metall entfernt, zum Beispiel durch Bristle Blasting, Nadelpistole oder Strahlen mit Strahlmittel, und anschließend anhand der Referenzfotos nach ISO 8501-1 geprüft.

Kann ich eine gereinigte Schweißnaht ohne Strahlen direkt beschichten?

Ja, wenn die Oberfläche die Anforderungen der Beschichtungsspezifikation an Reinheit und Rauheitsprofil erfüllt. Auf Standardstahl erzielt der Bristle Blaster® eine Reinheit vergleichbar mit Sa 2½ / SSPC-SP 10 bei einem Profil von 65–85 µm Rz, ohne Strahlmittel. Das Ergebnis, nicht das Verfahren, muss die Spezifikation erfüllen; prüfen Sie daher, ob das Datenblatt der Beschichtung das gemessene Profil zulässt.

Was ist die richtige Abfolge bei der Vorbereitung einer Schweißzone?

Alle Spritzer bündig schleifen oder mit der Nadelpistole entfernen; scharfe Kanten auf den vorgeschriebenen Radius bearbeiten (typischerweise mindestens 2 mm); die gesamte Zone (Nahtoberraupe, WEZ und angrenzender Grundwerkstoff) mit dem Bristle Blaster® reinigen und profilieren; Rückstände entfernen; auf lösliche Salze prüfen; dann innerhalb der vorgeschriebenen Zeit beschichten. Die ersten beiden Schritte müssen abgeschlossen sein, bevor der Profilierdurchgang beginnt.

Wie breit sollte die Vorbereitung der Schweißzone sein?

Über die WEZ hinaus auf beiden Seiten der Naht und so weit, dass die im Nachumhüllungsverfahren oder in der Reparaturspezifikation festgelegte Überlappung auf die angrenzende Beschichtung eingeschlossen ist. Bei Instandhaltungsschweißungen sollte die vorbereitete Zone die gesamte durch die Schweißhitze beschädigte Beschichtung umfassen, die weit über die sichtbaren Anlauffarben hinausreichen kann, zuzüglich der vom Beschichtungssystem geforderten Überlappung.

Eignet sich Bristle Blasting für die Vorbereitung der Nahtoberraupe?

Ja. Das flexible Borstenband folgt der Kontur der Nahtoberraupe und lässt sich in einem durchgehenden Arbeitsgang über die Raupe, die Nahtübergänge hinab und auf den Grundwerkstoff führen; dabei entfernt es WEZ-Oxid und Flussmittelrückstände und erzeugt das Rauheitsprofil. Bei stark überhöhten Nahtoberraupen kann zunächst ein Schleifdurchgang nötig sein, damit das Band gleichmäßig aufliegt.

Welches Rauheitsprofil ist für die Nachumhüllung von Pipeline-Feldschweißnähten erforderlich?

Das hängt vom qualifizierten Nachumhüllungssystem ab: Flüssigepoxid-, Schmelzepoxid-, Schrumpfmanschetten- und Bandsysteme haben jeweils ihren eigenen Bereich im Herstellerdatenblatt und im Projektverfahren nach ISO 21809-3. Messen Sie nach ASTM D4417 und vergleichen Sie mit diesem Bereich. Das typische Ergebnis des Bristle Blaster® von 65–85 µm Rz passt zu vielen gängigen Systemen.

Weiterführende Ressourcen

• Walzhaut von Stahl entfernen: Werkzeuge, Verfahren und Spezifikationen: Verfahren zur Walzhautentfernung, SSPC-Normen und Messung des Rauheitsprofils.
• Was ist Bristle Blasting? Funktionsweise, erreichte Normen und Einsatzbereiche: der Schlagmechanismus, Forschung und Formulierungen für Spezifikationen.