AWS D1.3 — Stahlbau-Schweißnorm for Sheet Steel
AWS D1.3 ist das Regelwerk für das Schweißen von Baustahlblechen und kaltgeformten Bauteilen mit einer Dicke von 3/16 Zoll (5 mm) oder weniger. Es deckt fünf Lichtbogenschweißverfahren ab — Metall-Schutzgasschweißen, Fülldrahtschweißen, Lichtbogenhandschweißen, Wolfram-Inertgasschweißen und Unterpulverschweißen — für dünne Verbindungen in Leichtmetallbausystemen und kaltgeformten Stahlrahmen.
Kurzlichtbogenübertragung zulässig: D1.3 erlaubt ausdrücklich die Kurzlichtbogenübertragung beim Metall-Schutzgasschweißen für alle Blechanwendungen. Dies ist der bedeutendste Verfahrensunterschied zu D1.1, das Metall-Schutzgasschweißen-S von vorqualifizierten WPSs ausschließt.
Was ist AWS D1.3?
AWS D1.3 regelt das Schweißen von Baustahlblechen unter 3/16 Zoll (5 mm) Dicke. Es befasst sich mit den einzigartigen Herausforderungen dünner Materialien: Durchbrandvermeidung, Verzugskontrolle und Blech-Struktur-Verbindungen. D1.3 erlaubt ausdrücklich die Kurzlichtbogenübertragung beim Metall-Schutzgasschweißen (Metall-Schutzgasschweißen-S), die D1.1 nicht vorqualifiziert.
AWS D1.3/D1.3M — Structural Schweißnorm — Sheet Steel — deckt die Anforderungen an das Lichtbogenschweißen für Baustahlbleche und kaltgeformte Bauteile ab, bei denen das dünnste verbundene Teil 3/16 Zoll (5 mm) oder weniger beträgt. Das Regelwerk gilt für Baustahlbleche mit einer Mindeststreckgrenze von bis zu 80 ksi (550 MPa), einschließlich blankem und verzinktem Stahl. D1.3 deckt auch Hohlprofile (HSS) mit einer Wanddicke von weniger als 1/8 Zoll (3 mm) ab. Es gilt für Baustahlbleche, die in Leichtmetallbausystemen, kaltgeformten Stahlrahmen, Metalldeckbefestigungen, Vorhangfassadenstützen und ähnlichen strukturellen Anwendungen verwendet werden, bei denen dünne Materialien die Nahtausführung bestimmen.
Das Regelwerk befasst sich mit den einzigartigen Herausforderungen beim Schweißen von dünnem Baustahlblech. Im Gegensatz zu Baustahlplatten, die von D1.1 abgedeckt werden, ist Baustahlblech anfällig für Durchbrand durch übermäßige Streckenenergie, starken Verzug durch schweißbedingte Eigenspannungen und Schmelzen der Blechkante, das die rechnerische Nahtdicke reduziert. Die Schweißparameter, Nahtausführungen und Zulässigkeitskriterien in D1.3 sind speziell auf das Verhalten dünner Materialien abgestimmt und nicht nur eine Skalierung der D1.1-Anforderungen.
D1.3 legt die Grenze zwischen Blech- und Baustahlschweißen bei 3/16 Zoll (5 mm) fest, was ungefähr 7 Gauge entspricht. Materialien, die dicker als diese Grenze sind, fallen unter D1.1 für allgemeine strukturelle Anwendungen oder D1.8 (das D1.1 ergänzt) für seismische Anwendungen. Wenn ein Blechbauteil an ein Bauteil geschweißt wird, das 3/16 Zoll überschreitet, bietet der normative Anhang A einen abschnittsweisen Querverweis, der regelt, welches Regelwerk für jeden Aspekt der Verbindung gilt.
Schweißverfahren nach D1.3
D1.3 deckt fünf Lichtbogenschweißverfahren ab: Metall-Schutzgasschweißen (einschließlich Kurzlichtbogenübertragung), Fülldrahtschweißen, Lichtbogenhandschweißen, Wolfram-Inertgasschweißen und Unterpulverschweißen. Die Kurzlichtbogenübertragung beim Metall-Schutzgasschweißen ist das primäre Produktionsverfahren für Baustahlbleche, da sie eine präzise Streckenenergiekontrolle bei niedrigen Stromstärken ermöglicht und das Durchbrandrisiko bei dünnem Material reduziert.
D1.3 erlaubt fünf Lichtbogenschweißverfahren. Der Anwendungsbereich ist explizit auf das Lichtbogenschweißen beschränkt — alle fünf Verfahren verwenden einen elektrischen Lichtbogen zwischen Elektrode und Werkstück, um die Schweißnaht zu erzeugen.
- Metall-Schutzgasschweißen (Metall-Schutzgasschweißen)
- The primary process for production sheet steel Schweißen. D1.3 explicitly permits all GMAW transfer modes including short-circuit transfer (GMAW-S), which is the most common mode for sheet steel because it provides the lowest heat input, minimizing Durchbrand risk. This is a critical distinction from D1.1, which does not prequalify GMAW-S procedures. Sprühlichtbogen is generally too hot for material under 16 gauge. Pulsed spray can be used on heavier gauge material (10–7 gauge) for higher deposition rates with controlled heat input. GMAW, FCAW-G, and GTAW are restricted when wind exceeds 5 mph (8 kph) without adequate protection.
- Fülldrahtschweißen (Fülldrahtschweißen)
- Used for sheet steel welding where higher deposition rates are needed or where wind conditions make gas-shielded GMAW impractical. Self-shielded FCAW (FCAW-S) eliminates the need for external Schutzgas, making it suitable for field welding of metal building components and is not subject to the 5 mph wind restriction. Gas-shielded FCAW (FCAW-G) provides better Mechanische Eigenschaften but requires wind protection per the same limit as GMAW.
- Lichtbogenhandschweißen (Lichtbogenhandschweißen)
- Permitted for sheet steel welding but requires careful technique to avoid burn-through. Small-diameter electrodes (3/32 inch) with fast travel speeds are typical. SMAW is less common than GMAW for sheet steel but remains useful for field Reparatur and small-volume work where setting up wire feed equipment is impractical.
- Wolfram-Inertgasschweißen (Wolfram-Inertgasschweißen)
- Provides the most precise heat control of all arc processes and is used for critical thin-gauge joints where burn-through risk is highest. GTAW is slower than GMAW but offers superior control on material under 18 gauge. Autogenous welding (no filler) is sometimes used on the thinnest sheet materials. Subject to the 5 mph wind restriction.
- Unterpulverschweißen (Unterpulverschweißen)
- Permitted under D1.3 for sheet steel applications where the material Dicke and joint configuration can support the higher heat input. SAW is less common than GMAW for sheet steel but is used in automated production lines for heavier gauge material approaching the 3/16 inch boundary. Procedures using SAW that fall outside Vorqualifiziert joint configurations require qualification by Prüfung under Abschnitt 6.
Vorqualifizierte WPS und Verfahrensprüfung
D1.3 Abschnitt 5 bietet vorqualifizierte WPS-Optionen für gängige Blechverbindungen. Vorqualifizierte Nahtdetails, Zusatzwerkstoffe und Schweißparameter sind für Blech-Blech- und Blech-Struktur-Verbindungen spezifiziert. WPSs, die außerhalb der vorqualifizierten Grenzen liegen, erfordern eine Qualifizierung durch Prüfung.
D1.3 bietet einen vorqualifizierten WPS-Pfad unter Abschnitt 5, ähnlich dem Konzept des vorqualifizierten Systems von D1.1. WPSs, die Lichtbogenhandschweißen, Metall-Schutzgasschweißen, Fülldrahtschweißen oder Wolfram-Inertgasschweißen mit spezifischen Nahtkonfigurationen verwenden, die in Tabelle 5.1 aufgeführt sind, werden als vorqualifiziert bezeichnet und dürfen ohne Qualifizierungsprüfung verwendet werden. Diese vorqualifizierten Nähte umfassen Stumpfnähte mit quadratischer Fuge, Kehlnähte, Bördelnähte sowie Lichtbogenpunkt- und Rollennahtschweißungen — die am häufigsten im Blechbau verwendeten Nahttypen.
Verfahren, die außerhalb der vorqualifizierten Nahtkonfigurationen liegen, Parameter außerhalb der vorqualifizierten Bereiche verwenden oder Unterpulverschweißen verwenden, erfordern eine Qualifizierung durch Prüfung gemäß Abschnitt 6. Die wesentlichen Variablen für die Verfahrensprüfung sind in Tabelle 6.2 definiert und umfassen Änderungen des Schweißverfahrens, des Zusatzwerkstoffs, des Grundwerkstoffs, der Position und der wichtigsten Schweißparameter.
Umwelt- und thermische Anforderungen
D1.3 erfordert im Allgemeinen keine Vorwärmung für Blechdicken. Das dünne Material erwärmt und kühlt schnell ab, und das Hauptanliegen ist die Kontrolle der Streckenenergie, um Durchbrand und Verzug zu verhindern, anstatt Wasserstoffriss zu vermeiden. Zwischenlagentemperaturgrenzen können bei Bedarf gelten.
D1.3 enthält keine spezielle Vorwärmtabelle für Blech-Blech-Verbindungen, da dünnes Blech einen geringen Kohlenstoffäquivalent aufweist, eine schnelle Wärmeableitung, die Wasserstoffansammlungen verhindert, und eine minimale Einschränkung im Vergleich zu dicken Bauteilen. Diese Eigenschaften machen Wasserstoffinduzierte Risse bei Blech-Blech-Verbindungen äußerst unwahrscheinlich.
Schweißen ist verboten, wenn die Umgebungstemperatur unter 0°F (−18°C) liegt, wenn der Grundwerkstoff Feuchtigkeit (Regen, Schnee) ausgesetzt ist oder — für Metall-Schutzgasschweißen, Fülldrahtschweißen-G und Wolfram-Inertgasschweißen — wenn der Wind 5 mph (8 km/h) ohne ausreichenden Schutz überschreitet. Das Schweißen bei kaltem Wetter erfordert Parametereinstellungen gemäß Abschnitt 7.4 für Lichtbogenpunkt-, Rollennaht- und Lichtbogenstopfenschweißungen.
Bei Verbindungen unterschiedlicher Dicke, bei denen Blech an Bauteile geschweißt wird, die dicker als 3/16 Zoll sind, muss die Bauteilseite die von D1.1 vorgeschriebene Vorwärmung erhalten, basierend auf ihrer eigenen Materialkategorie, dem Wasserstoffgehalt und der Dicke. Die Ausgabe 2025 (7. Auflage) hat Abschnitt 7.5 hinzugefügt, um diese Vorwärm- und Zwischenlagentemperaturanforderungen für das Schweißen von Blech an Baustahl formal zu kodifizieren, wobei Kehl- und Stumpfnähte von Punkt-, Rollen- und Stopfennähten unterschieden werden. Zuvor wurde dies durch die normative Anhang A Querverweis-Matrix geregelt.
Blech-Struktur-Verbindungen
D1.3 Anhang A (normativ) behandelt das Schweißen von Blech an Bauteile, die von D1.1 geregelt werden. Wenn Blech an Baustahl befestigt wird, gelten sowohl D1.3- als auch D1.1-Anforderungen. Die Vorwärmanforderung folgt D1.1 Tabelle 5.11 basierend auf der Dicke des Bauteils, nicht der Blechdicke.
Einer der praktisch wichtigsten Aspekte von D1.3 ist die Behandlung von Verbindungen zwischen Blechbauteilen und Baustahlbauteilen. Diese Verbindungen unterschiedlicher Dicke sind im Metallbau üblich, wo leichte Pfetten, Riegel oder Deckplatten an Baustahlrahmen, Stützen oder Trägern befestigt werden.
Mischverbindungen werden durch den normativen Anhang A geregelt, der eine abschnittsweise Querverweistabelle (Tabelle A.1) bereitstellt, die festlegt, ob D1.3- oder D1.1-Anforderungen für jeden Aspekt der Verbindung gelten. Vorqualifizierte WPS-Pfade gelten nicht für gemischte Blech-Struktur-Verbindungen — beide Regelwerke erfordern für diese Verbindungen eine Qualifizierungsprüfung gemäß Abschnitt 6. Das Nahtmaß einer Blech-Struktur-Verbindung ist durch die Blechdicke begrenzt, um Durchbrand zu verhindern. Bei Kehlnähten ist die maximale Kehlnahtdicke typischerweise die Dicke des Blechbauteils.
Wenn das Bauteil Vorwärmung, Schweißerqualifizierung nach D1.1 oder eine spezifische Zusatzwerkstoffkompatibilität erfordert, gelten diese Anforderungen für die Bauteilseite der Verbindung gemäß Anhang A.
Wie D1.3 im Vergleich zu anderen AWS-Strukturregelwerken abschneidet
D1.3 regelt Blech unter 3/16 Zoll; D1.1 regelt Baustahl ab 1/8 Zoll. D1.3 erlaubt die Kurzlichtbogenübertragung beim Metall-Schutzgasschweißen als vorqualifiziertes Verfahren; D1.1 erfordert eine Qualifizierung nach Abschnitt 6 für Metall-Schutzgasschweißen-S. D1.3 erfordert im Allgemeinen keine Vorwärmung; D1.1 erfordert eine Nachschlagefunktion in Tabelle 5.11. Beide teilen den gleichen D1.x-Rahmen.
D1.3 vs. D1.1 (Baustahl)
D1.1 covers Baustahl thicker than 3/16 inch, while D1.3 covers sheet steel at or below that threshold. D1.1 focuses on preventing Wasserstoffinduzierte Risse through preheat Anforderungen (Table 5.11), controlling residual stress in thick sections, and ensuring adequate notch toughness. D1.3 focuses on preventing burn-through, controlling Verzug, and qualifying arc spot and arc Rollennahtschweißung configurations that D1.1 does not cover. Both codes provide Vorqualifizierte WPS options under their respective Clause 5 sections. D1.3 explicitly permits GMAW short-circuit transfer, which D1.1 excludes from prequalified WPSs — this is the most operationally significant process difference for fabricators working across both thickness ranges.
D1.3 vs. D1.8 (Seismische Ergänzung)
D1.8 supplements D1.1 for seismic applications and does not directly address sheet steel. However, cold-formed steel framing in seismic regions may involve both D1.3 (for the sheet steel connections) and D1.8 (for the structural steel frame). The engineer of record must specify which code governs each connection in the seismic force-resisting system. D1.8 Bedarfskritische Schweißnaht requirements do not apply to sheet steel connections unless specifically invoked by the engineer.
D1.3 vs. D1.4 (Bewehrungsstahl)
D1.4 covers welding of reinforcing steel (rebar) to structural steel. When rebar is connected to sheet steel components (rare but possible in composite deck construction), D1.3 governs the sheet steel side and D1.4 governs the rebar side.
| Aspect | D1.3 (Sheet Steel) | D1.1 (Structural) |
|---|---|---|
| Thickness range | Under 3/16 in (5 mm) | 1/8 in (3 mm) and above |
| GMAW short-circuit | Permitted (primary mode) | Requires Clause 6 qualification |
| Preheat | Generally not required | Table 5.11 lookup |
| Primary concern | Burn-through, distortion | Hydrogen cracking |
| Prequalified WPS? | Yes (Clause 5) | Yes (Clause 5) |
| Sheet-to-structural | Normative Annex A | Not covered |
Prüfung und Zulässigkeitskriterien
D1.3-Prüfanforderungen berücksichtigen die Eigenschaften dünner Materialien. Visuelle Abnahmekriterien befassen sich mit blechspezifischen Diskontinuitäten wie Durchbrand, Kantenaufschmelzung und Unterwölbung. Röntgen- und Ultraschallprüfung sind bei Blechanwendungen aufgrund der geringen Dicke seltener.
D1.3-Zulässigkeitskriterien sind auf die Herausforderungen der Sichtprüfung von Schweißnähten an dünnen Materialien zugeschnitten. Schweißnähte an Blechen sind visuell schwer zu prüfen, da die Wärmeeinflusszone schmal ist, die Nahtprofile klein sind und Durchbrand durch die Nahtausführung verdeckt werden kann. Die Norm definiert Zulässigkeitskriterien für Kehlnahtdicke, Einbrandkerbentiefe, Porosität, Bindefehler und Nahtprofil, die spezifisch für das Verhalten dünner Materialien sind.
Lichtbogenpunkt- und Rollennahtschweißungen haben ihre eigenen Zulässigkeitskriterien, basierend auf dem visuellen Erscheinungsbild und, für die Qualifizierung, Schälprüfungen und Scherprüfungen an Proben. Die Produktionsqualität für diese Konfigurationen wird durch Sichtprüfung und zerstörende Prüfung in festgelegten Frequenzen überprüft.
Verwandte Normenleitfäden
Häufig gestellte Fragen
AWS D1.3 deckt das Schweißen von Baustahlblechen und kaltgeformten Bauteilen mit einer Dicke von 3/16 Zoll (5 mm) oder weniger ab. Dies entspricht ungefähr 7-Gauge-Stahl und dünner. D1.3 deckt auch Hohlprofile (HSS) mit einer Wanddicke von weniger als 1/8 Zoll (3 mm) ab. Materialien mit einer Mindeststreckgrenze von bis zu 80 ksi (550 MPa) fallen in den Anwendungsbereich. Materialien, die dicker als 3/16 Zoll sind, fallen unter AWS D1.1 für Baustahl oder D1.8 für seismische Anwendungen.
AWS D1.3 erlaubt fünf Lichtbogenschweißverfahren: Lichtbogenhandschweißen (Shielded Metal Arc Welding), Metall-Schutzgasschweißen (Gas Metal Arc Welding), Fülldrahtschweißen (Flux-Cored Arc Welding), Wolfram-Inertgasschweißen (Gas Tungsten Arc Welding) und Unterpulverschweißen (Submerged Arc Welding). Metall-Schutzgasschweißen mit Kurzlichtbogenübertragung ist das gebräuchlichste Verfahren für Bleche, da es die geringe Streckenenergie liefert, die erforderlich ist, um Durchbrand bei dünnen Materialien zu vermeiden. D1.3 erlaubt ausdrücklich die Kurzlichtbogenübertragung beim Metall-Schutzgasschweißen, die D1.1 von vorqualifizierten WPSs ausschließt.
D1.3 enthält keine spezielle Vorwärmtabelle für Blech-Blech-Verbindungen, da dünnes Blech Wärme schnell ableitet und typischerweise kohlenstoffarm ist, was Wasserstoffriss unwahrscheinlich macht. Schweißen ist unter 0 Grad Fahrenheit (-18 Grad Celsius) oder wenn der Grundwerkstoff Feuchtigkeit ausgesetzt ist, verboten. Bei Verbindungen unterschiedlicher Dicke, bei denen Blech an Bauteile geschweißt wird, die dicker als 3/16 Zoll sind, kodifiziert Abschnitt 7.5 (in der Ausgabe 2025 hinzugefügt) die Vorwärm- und Zwischenlagentemperaturanforderungen für den Grundwerkstoff, wobei die Bauteilseite die von D1.1 vorgeschriebene Vorwärmung erhalten muss.
AWS D1.1 deckt Baustahl ab, der dicker als 3/16 Zoll ist, während D1.3 Blech von 3/16 Zoll und dünner abdeckt. D1.1 befasst sich mit Wasserstoffriss durch Vorwärmtabellen (Tabelle 5.11), während D1.3 sich auf die Vermeidung von Durchbrand und die Kontrolle von Verzug konzentriert. Beide Regelwerke bieten vorqualifizierte WPS-Optionen unter ihren jeweiligen Abschnitten 5. D1.3 erlaubt ausdrücklich die Kurzlichtbogenübertragung beim Metall-Schutzgasschweißen, die D1.1 von vorqualifizierten WPSs ausschließt. D1.3 deckt auch Lichtbogenpunkt- und Rollennahtschweißungen ab, die in D1.1 nicht behandelt werden.
Mischverbindungen zwischen Blech und Baustahl werden durch den normativen Anhang A von D1.3 geregelt, der eine abschnittsweise Querverweis-Matrix bereitstellt, die festlegt, ob D1.3- oder D1.1-Anforderungen für jeden Aspekt der Verbindung gelten. D1.3 regelt die Blechseite, während D1.1 für die Bauteilseite gilt. Vorqualifizierte WPS-Pfade gelten nicht für gemischte Blech-Struktur-Verbindungen — beide Regelwerke erfordern für diese Verbindungen eine Qualifizierungsprüfung gemäß Abschnitt 6.