Clause 8 · Table 8.1Weld Undercut — D1.1:2025 Zulässigkeitskriterien & Causes
Under D1.1:2025 Table 8.1, undercut on statically geladen nontubular connections shall not exceed 1/32 in depth for material less than 1 in thick. For cyclically loaded primary tension members, the limit drops to 0.01 in. Abnahme depends on loading condition, material Dicke, and Schweißnahtlänge.
Entscheidungsbaum: Bestimmen Sie zuerst die Belastungsbedingung — statisch geladen oder zyklisch geladen. Für statische Verbindungen prüfen Sie die Materialdicke: unter 1 Zoll verwendet die 1/32 Zoll Grenze mit Ausnahmen für die akkumulierte Länge; 1 Zoll und mehr verwendet die 1/16 Zoll Grenze. Für zyklische Verbindungen prüfen Sie, ob das Bauteil primäre Zugspannung trägt: wenn ja, beträgt die Grenze 0,01 Zoll; alle anderen zyklischen Bauteile verwenden 1/32 Zoll.
D1.1:2025 Zulässigkeitskriterien für Einbrandkerben
D1.1:2025 Table 8.1 Item (7) defines separate undercut Grenzwerte for statically loaded and cyclically loaded nontubular connections. The criteria are applied during Sichtprüfung per Clause 8.9. Undercut is measured as depth from the Grundwerkstoff surface at the Nahtübergang — it is a groove melted into the base metal that has not been filled by Schweißgut.
Statisch belastete nicht-röhrenförmige Verbindungen
Die statischen Kriterien teilen sich nach Materialdicke an der 1 Zoll [25 mm] Grenze, mit zusätzlichen Ausnahmen für die akkumulierte Länge bei dünnerem Material.
| Condition | Undercut Limit |
|---|---|
| Material < 1 in [25 mm] thick — base rule | 1/32 in [1 mm] |
| Exception (a): welds ≥ 12 in [300 mm] long — accumulated length allowance | 1/16 in [2 mm] depth permitted for up to 2 in [50 mm] in any 12 in [300 mm] of weld |
| Exception (b): welds < 12 in [300 mm] long — short-weld factor | Accumulated undercut > 1/16 in [2 mm] deep shall not exceed weld length × 0.16 |
| Material ≥ 1 in [25 mm] thick | 1/16 in [2 mm] |
Die Ausnahmen in (a) und (b) gelten nur für Material mit einer Dicke von weniger als 1 Zoll. Für dickeres Material gilt die pauschale 1/16 Zoll Grenze ohne Berücksichtigung der akkumulierten Länge. In der Praxis spiegelt die 1/16 Zoll Toleranz bei dickerem Material die reduzierte Empfindlichkeit schwererer Profile gegenüber Spannungskonzentrationen am Nahtübergang wider.
Zyklisch belastete nicht-röhrenförmige Verbindungen
Zyklische Belastung erlegt strengere Grenzwerte auf, da Einbrandkerben eine Spannungskonzentration erzeugen, die die Rissbildung durch Ermüdung beschleunigt. Die Kriterien unterscheiden zwischen primären Zuggliedern und allen anderen Gliedern.
| Condition | Undercut Limit |
|---|---|
| Primary members — weld transverse to computed tensile stress | 0.01 in [0.25 mm] |
| All other members | 1/32 in [1 mm] |
Die 0,01 Zoll Grenze für primäre Zugglieder ist die strengste Einbrandkerben-Toleranz in D1.1. Bei dieser Tiefe ist die Einbrandkerbe mit bloßem Auge kaum sichtbar — die meisten Prüfer verwenden eine Kehlnahtlehre oder ein Tiefenmikrometer, um so flache Einbrandkerben zu messen. Für Schweißnähte an sekundären Gliedern oder Gliedern, die keine berechnete Zugspannung tragen, entspricht die 1/32 Zoll Grenze der statischen Ausgangsbasis für dünnes Material.
Was verursacht Einbrandkerben beim Schweißen?
Einbrandkerben entstehen, wenn der Schweißlichtbogen eine Nut in den Grundwerkstoff am Nahtübergang schmilzt, die nicht durch abgeschiedenen Zusatzwerkstoff gefüllt wird. Der Fehler erscheint als schmaler Kanal, der entlang einer oder beider Seiten der Schweißraupe verläuft. Drei Parameterfehler sind für die Mehrheit der in der Stahlbaufertigung beobachteten Einbrandkerben verantwortlich.
- Schweißgeschwindigkeit zu hoch
- Wenn sich die Elektrode zu schnell bewegt, schmilzt der Lichtbogen den Grundwerkstoff am Nahtübergang, bewegt sich aber weiter, bevor der Zusatzwerkstoff in die Nut fließen kann. Dies ist die häufigste Ursache für Einbrandkerben beim Produktionsschweißen, insbesondere bei FCAW und GMAW, wo die Drahtvorschubgeschwindigkeit konstant ist. Eine Verringerung der Schweißgeschwindigkeit ermöglicht es dem Schweißbad, den Nahtübergang zu benetzen und die Nut vor dem Erstarren zu füllen.
- Stromstärke zu hoch
- Ein übermäßiger Strom verbreitert den Lichtbogenkegel und erhöht das Volumen des an jedem Punkt entlang der Verbindung geschmolzenen Grundwerkstoffs. Das Schweißbad wird breiter, als der Zusatzwerkstoff überbrücken kann, wodurch ungefüllte Nuten an den Nahtübergängen entstehen. Dies ist besonders problematisch bei Kehlnähten, bei denen der horizontale Schenkel in das vertikale Bauteil schmilzt. Eine Reduzierung der Stromstärke oder der Wechsel zu einem kleineren Elektrodendurchmesser verengt die Schmelzzone.
- Falscher Elektrodenwinkel
- Ein zu steiler Elektrodenwinkel — oder eine Bevorzugung einer Seite der Verbindung — konzentriert die Lichtbogenkraft ungleichmäßig. Ein Nahtübergang erhält übermäßige Hitze und schmilzt eine Nut, während der andere Nahtübergang eine ausreichende Fusion aufweisen kann. Bei T-Verbindungen untergräbt ein zu starker Winkel der Elektrode zum vertikalen Bauteil die horizontale Platte. Ein konstanter Arbeitswinkel von 45 Grad bei Kehlnähten verteilt die Wärme gleichmäßig auf beide Schenkel.
- Unsachgemäße Pendeltechnik
- Bei Pendelraupen führt ein zu kurzes Verweilen an den Nahtübergängen dazu, dass der Zusatzwerkstoff die Kanten der Raupe nicht füllen kann. Die Mitte der Pendelraupe wird ausreichend gefüllt, während die Nahtübergänge untergraben bleiben. Ein etwas längeres Verweilen an jedem Nahtübergang — insbesondere bei vertikalen Aufwärtsschweißnähten mit SMAW — ermöglicht es dem Schweißbad, die Grundwerkstoffnut zu benetzen und zu füllen, bevor es sich über die Raupenbreite bewegt.
Wann und wie Einbrandkerben zu reparieren sind
If undercut exceeds the applicable Table 8.1 limit, the weld does not pass Sichtprüfung Prüfung per Clause 8.9 and must be repaired. D1.1:2025 Clause 7.25.1.2 addresses the Reparatur procedure for undercutting specifically.
Für Einbrandkerben, die nur geringfügig tiefer als der Zulässigkeitskriterien sind, kann alleiniges Schleifen das Nahtübergangsprofil in Konformität bringen. Das Schleifen gleicht den Übergang zwischen Schweißgut und Grundwerkstoff aus und reduziert so effektiv die gemessene Tiefe der Einbrandkerbe. Dieser Ansatz funktioniert, wenn die Einbrandkerbe flach genug ist, sodass das Entfernen einer geringen Materialmenge den Grundwerkstoff immer noch über seiner erforderlichen Mindestdicke belässt.
For deeper undercut, the surfaces shall be prepared per Clause 7.29 (weld cleaning) and additional weld metal deposited to fill the groove. The Reparaturschweißung must use a qualified WPS and meet the same acceptance criteria as the original weld. In practice, a single Strichraupe along the undercut toe using a small-diameter Elektrode (such as 3/32 in E7018 for SMAW) at reduced Stromstärke fills the groove without introducing new undercut on the opposite side.
Das Entfernen von Schweißgut oder Grundwerkstoff während der Reparatur kann gemäß Abschnitt 7.25 durch Bearbeiten, Schleifen, Meißeln oder Fugenhobeln erfolgen. Das Sauerstofffugenhobeln ist nur bei warmgewalzten Stählen zulässig. Die reparierte oder ersetzte Schweißnaht ist mit der ursprünglich verwendeten Methode erneut zu prüfen, und es gelten die gleichen Zulässigkeitskriterien.
Einbrandkerben sind eine von acht Ungänze-Kategorien, die während der Sichtprüfung bewertet werden. Eine vollständige Liste der D1.1 Tabelle 8.1 Zulässigkeitskriterien — einschließlich Risse, Bindefehler und Porosität — finden Sie in der Übersicht über Schweißfehler. Wenn eine Reparaturschweißung erforderlich ist, muss diese mit einem qualifizierten WPS durchgeführt werden — siehe Verfahrensprüfung (PQR) für die beiden Qualifizierungswege von D1.1.
Häufig gestellte Fragen
Es hängt von der Belastungsbedingung und der Materialdicke ab. Für statisch geladene nicht-röhrenförmige Verbindungen begrenzt D1.1:2025 Tabelle 8.1 die Einbrandkerbe auf 1/32 Zoll Tiefe für Material mit einer Dicke von weniger als 1 Zoll und auf 1/16 Zoll Tiefe für Material mit einer Dicke von 1 Zoll oder mehr. Für zyklisch geladene Verbindungen darf die Einbrandkerbe an primären Zuggliedern 0,01 Zoll Tiefe nicht überschreiten, und alle anderen Glieder sind auf 1/32 Zoll Tiefe begrenzt. Diese Grenzwerte gelten für die Sichtprüfung gemäß Abschnitt 8.9.
Die häufigsten Ursachen sind übermäßige Schweißgeschwindigkeit, übermäßige Stromstärke und ein falscher Elektrodenwinkel. Wenn die Schweißgeschwindigkeit zu hoch ist, schmilzt der Lichtbogen den Grundwerkstoff am Nahtübergang, bewegt sich aber weiter, bevor der Zusatzwerkstoff die Nut füllen kann. Eine übermäßige Stromstärke erhöht die Breite des Schweißbades über das hinaus, was der Zusatzwerkstoff überbrücken kann. Ein zu steiler Winkel der Elektrode konzentriert die Lichtbogenkraft auf eine Seite der Verbindung und schmilzt den Grundwerkstoff ungleichmäßig.
Für statisch geladene Verbindungen mit Material, das weniger als 1 Zoll dick ist, bietet D1.1:2025 Tabelle 8.1 Abschnitt 7(A)(1)(b) eine Sonderregel für Schweißnähte, die kürzer als 12 Zoll sind. Die akkumulierte Länge der Einbrandkerbe, die tiefer als 1/16 Zoll ist, darf die Schweißnahtlänge multipliziert mit 0,16 nicht überschreiten. Zum Beispiel ist bei einer 6 Zoll Schweißnaht nicht mehr als 0,96 Zoll akkumulierte Einbrandkerbe, die tiefer als 1/16 Zoll ist, zulässig.
Abschnitt 7.25.1.2 behandelt die Reparatur von Einbrandkerben. Die Oberflächen sind gemäß Abschnitt 7.29 (Schweißnahtreinigung) vorzubereiten und zusätzliches Schweißgut zur Füllung der Einbrandkerben-Nut aufzutragen. Bei flachen Einbrandkerben kann alleiniges Schleifen das Profil in Konformität bringen, ohne Schweißgut hinzuzufügen. Der reparierte Bereich muss die gleichen Zulässigkeitskriterien wie die ursprüngliche Schweißnaht gemäß Tabelle 8.1 erfüllen.