Zu den häufigsten Arten von Rissen nach dem Schweißen in überhitzten Materialien gehören hauptsächlich interkristalline Risse, Ausbreitungsrisse in der Wärmeeinflusszone (HAZ) und Kaltrisse, die beim Abkühlen entstehen. Diese Risse entstehen alle durch Korngrenzenoxidation und Mikrostrukturversprödung und sind weit verbreitet und unkontrollierbar.
1. Intergranulare Risse (typischster Typ)
Bildungsmechanismus: Überhitzung führt zu Oxidnetzwerken und Hohlräumen an den Korngrenzen. Entlang schwacher Korngrenzen wird Schweißspannung freigesetzt, wodurch sich Risse entlang der Korngrenzen ausbreiten.
Morphologische Eigenschaften: Bei der metallografischen Analyse stellt es sich als „bonbonähnlicher“ oder „steinartiger Bruch“ dar, dessen Verlauf streng entlang der Korngrenzen verläuft und keine plastische Verformung aufweist.
Zeitpunkt des Auftretens: Es tritt normalerweise spontan auf, bevor die Schweißnaht auf Raumtemperatur abkühlt, ohne dass eine externe Belastung erforderlich ist.
Warnung vor hohem-Risiko: Beim WIG-Schweißen von H13-Stahl nach Überhitzung entwickeln fast 100 % der Schweißnähte interkristalline Risse an der Schweißnahtkante.
2. Durch Hitze-betroffene Zone (WAZ) ausgebreitete Risse
Bildungsmechanismus: Hohe Schweißtemperaturen verschlimmern die Beschädigung der Korngrenzen in der überhitzten Zone und führen dazu, dass sich vorhandene Mikrorisse unter thermischen Wechselwirkungen weiter ausbreiten.
Erkennungsmerkmale: Mit der Ultraschallprüfung können Risse erkannt werden, die sich vom Grundmaterial bis zur Schweißnaht erstrecken und deren Länge mit der Abkühlzeit zunimmt.
Gefahren: Auch bei guter Schweißnahtausbildung bleibt die Verbindungsfestigkeit äußerst gering, sodass es während des Betriebs zu plötzlichen Brüchen kommen kann.
Real-Fall: Nach Überhitzung und erneutem{{1}Schweißen eines Verteilers ergaben UT-Tests Risse im HAZ-Bereich mit einer Länge von 3–5 mm.
3. Kalte Risse (verzögerte Entstehung)
Entstehungsmechanismus: Restspannungen nach dem Schweißen und Wasserstoffversprödung wirken zusammen, was zu einer langsamen Ausbreitung während des Abkühlens führt und sich insbesondere in Bereichen mit abrupten Härteänderungen ansammelt.
Merkmale des Auftretens: Kann Stunden oder sogar Tage nach dem Schweißen auftreten und sowohl verborgen als auch plötzlich auftreten.
Zugehörige Faktoren: Die inhomogene innere Struktur des überhitzten Materials mit lokalisierten erweichten Bereichen neben harten Oxiden erhöht die Spannungskonzentration.
Sicherheitsrisiken: Kaltrisse entstehen ohne Vorwarnung und können während der Produktion plötzlich zum Bruch der Form führen.
4. Komplexe Risse (mehrere Arten koexistieren)
Manifestation: Intergranulare Risse + HAZ-Ausbreitung + Kaltrisse existieren nebeneinander und bilden eine Netzwerkrissstruktur;
Ursache: Überhitzung + Schweiß + Abkühlspannung dreifache Überlagerung, das Material ist nicht mehr vollständig belastbar;
Beurteilungskriterien: Die metallografische Beobachtung zeigt eine multidirektionale Risskonvergenz und die Bruchfläche weist eine gemischte Morphologie auf.
Technischer Konsens: Sobald komplexe Risse entdeckt werden, muss das Bauteil sofort außer Betrieb genommen und ersetzt werden.
