DIN-Fachbericht CEN TR 15235-2006 Welding - Methods for assessing imperfections in metallic structures German version CEN TR 15235 2005《焊接 金属建筑中的不完整性的评价法》.pdf

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1、November 2006 Preisgruppe 8DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nurmit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 25.160.40!,bK“9634099www.din.deDDIN-Fachbericht CEN/TR 15235Schweien Verfahren zur Beurteilung von

2、Unregelmigkeiten bei metallischenBauteilen;Deutsche Fassung CEN/TR 15235:2005Welding Methods for assessing imperfections in metallic structures;German version CEN/TR 15235:2005Soudage Mthodes dvaluation des dfauts dans les constructions mtalliques;Version allemande CEN/TR 15235:2005Alleinverkauf dur

3、ch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 15 SeitenDIN Fachbericht CEN/TR 15235:2006-11 2 Nationales Vorwort Dieser Technische Bericht (CEN/TR 15235) wurde vom CEN/TC 121 Schweien“ erarbeitet. Das zustndige deutsche Normungsgremium ist der Gemeinschaftsausschuss DIN/DVS NA 092-00-0

4、4 AA Qualitts-sicherung beim Schweien (DVS AG Q 2)“ im Normenausschuss Schweitechnik (NAS). Europische Technische Berichte (CEN/TR) sind abgeschlossene Arbeitsergebnisse des CEN, die nicht den Status von Europischen Normen haben. Zum vorliegenden DIN-Fachbericht wurde kein Entwurf verffentlicht. Die

5、ser Technische Bericht wurde durch das zustndige deutsche Normungsgremium abgelehnt, da dieser Technische Bericht im Widerspruch zu den Anforderungen aus nationalen Regelwerken (z. B. TRD, AD 2000-Regelwerk) und europischen Regelwerken (z. B. DIN EN 12952, DIN EN 12953, DIN EN 13445, DIN EN 13480) s

6、teht. Die zuvor genannten Normen lassen die im Technischen Bericht dargestellten Verfahren zur Beurteilung von Unregelmigkeiten bei metallischen Bauteilen nicht zu. Dieser Bericht kann lediglich als Hilfsmittel zur Bewertung von metallischen Bauteilen herangezogen werden, bei denen eine ausreichende

7、 Betriebserfahrung vorliegt. Liegen Anwendungsnormen fr die Beurteilung des Bauteileinsatzes vor, sind diese anzuwenden, z. B. Fehlertoleranzkonzept nach DIN 27201-11. Fr die Anwendung dieses Berichtes ist die Zustimmung des Auftraggebers, erforderlichenfalls der Abnahmeorganisation; der Genehmigung

8、sbehrde; der benannten Stelle/der zugelassenen berwachungsstelle einzuholen. Die in den Literaturhinweisen aufgefhrten Europischen Normen liegen mit gleicher Normnummer als DIN-EN-Norm vor. TECHNISCHER BERICHT TECHNICAL REPORT RAPPORT TECHNIQUE CEN/TR 15235 Oktober 2005 ICS 25.160.40 Deutsche Fassun

9、g Schweien Verfahren zur Beurteilung von Unregelmigkeiten bei metallischen Bauteilen Welding Methods for assessing imperfections in metallic structures Soudage Mthodes dvaluation des dfauts dans les constructions mtalliques Dieser Technische Bericht (TR) wurde vom CEN am 22. September 2005 als eine

10、knftige Norm zur vorlufigen Anwendung angenommen. CEN-Mitglieder sind die nationalen Normungsinstitute von Belgien, Dnemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal,

11、 Schweden, der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich und Zypern. EUROPISCHES KOMITEE FR NORMUNG EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION COMIT EUROPEN DE NORMALISATIONManagement-Zentrum: rue de Stassart, 36 B-1050 Brssel 2005 CEN Alle

12、Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit den nationalen Mitgliedern von CEN vorbehalten. Ref. Nr. CEN/TR 15235:2005 DCEN/TR 15235:2005 (D) 2 Inhalt Seite Vorwort 3 Einleitung.4 1 Anwendungsbereich .5 2 Begriffe .5 3 Symbole und Abkrzungen 5 4 ECA-Grundstz

13、e 6 5 Sicherheitsberlegungen6 6 Bestehende ECA-Verfahren. 10 Literaturhinweise . 13 CEN/TR 15235:2005 (D) 3 Vorwort Dieses Dokument (CEN/TR 15235:2005) wurde vom Technischen Komitee CEN/TC 121 Schweien“ erarbeitet, dessen Sekretariat vom DIN gehalten wird. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, das

14、s einige Texte dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. CEN ist nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. CEN/TR 15235:2005 (D) 4 Einleitung Europische Regelungen zur Beurteilung von Unregelmigkeiten bei metallischen Bauteilen sind notwendig, um d

15、ie Anforderungen der Industrie zu erfllen. Die Technologie wird von vielen Industriezweigen zur Werkstoffauswahl, bei der Konstruktion und in der Fertigung sowie bei der Betriebsbeurteilung unter Verwendung vorhandener Verfahren angewendet. Diese Verfahren zur ingenieurmigen kritischen Beurteilung (

16、en: Engineering Critical Assessment, ECA) fr die Beurteilung von Unregelmigkeiten haben Untersttzung durch die EG-Richtlinie 97/23/EG ber Druckgerte (PED) erhalten, die derartige Verfahren als eine Alternative zu den herkmmlichen Verfahren zulsst. Der vorliegende Technische Bericht gibt eine Anleitu

17、ng fr die Anwendung der BS 7910 und fr den europischen SINTAP-Bericht. Einige weitere Dokument werden ebenfalls erwhnt. Die Erfahrung aus der Anwendung sollte in einigen Jahren eine verbesserte Technologie liefern und Normung auf der europischen Ebene ermglichen. Die herkmmlichen Konstruktionsverfah

18、ren erfassen die Anwendung von mathematischen Modellen, wie der Elastizittstheorie. Die Einflsse werden durch die Kenngren wie Spannung und Verformung dargestellt. Der Widerstand wird beschrieben durch die Kenngren wie Fliespannung und hchstmgliche Grenzspannung. Der Konstrukteur hat sich zu versich

19、ern, dass der Widerstand im Bauteil unter Verwendung von angemessenen Sicherheitsfaktoren, Teilsicherheitsbeiwerten usw. geeignet ist. Die mathematischen Modelle setzen einen homogenen Werkstoff voraus. Viele Fehlerarten haben Risse zur Folge. Fehler knnen durch einen Riss entstehen und/oder Fehler

20、knnen sich (langsam oder schnell) wie ein Riss ausbreiten. Die Anwendungen der gebruchlichen Elastizittstheorie fr ein Bauteil mit einem Riss fhrt zu einer Besonderheit am Rissende, da die Belastung ins Unendliche ansteigt. Daraufhin sollte eine weitere Untersuchung des Bruchverhaltens durchgefhrt w

21、erden, die zeigt, dass Inhomogenitten, wie das Korngefge und sogar die atomare Ausbildung, die Art des Bruches beeinflussen knnen. Herkmmliche Konstruktionsverfahren knnen daher nicht angewendet werden, wenn eine Analyse ber die Bedeutung von rissartigen Unregelmigkeiten notwendig ist, und sie knnen

22、 nicht angewendet werden, wenn eine Analyse ber das Fortschreiten von Ermdungsrissen, Kriechrissen, Spannungsrisskorrosion usw. notwendig ist. Alternative Verfahren, bezeichnet als Bruchmechanik, sind entwickelt worden, um das Verhalten von Bauteilen, die Risse enthalten, nachzubilden. Die Bruchmech

23、anik erklrt Risse bei fortschreitender Kraft und Werkstoffwiderstand durch eine alternative Reihe von Parametern wie Spannungsintensittsfaktor, Rissffnungsverschiebung usw. Die ingenieurmige kritische Beurteilung verwendet eine Kombination von herkmmlichen Konstruktionsverfahren und bruchmechanische

24、n Berechnungen in Abhngigkeit von der Art der Unregelmigkeiten und der wahrscheinlichen Fehlerart. Als Beispiel knnen die allgemeinen Folgen der Korrosion durch eine Verminderung der Querschnitte bei dem herkmmlichen Konstruktionsverfahren bercksichtigt werden, wohingegen das Fortschreiten der Ermdu

25、ngsrisse durch die bruchmechanischen Verfahren zu analysieren ist. CEN/TR 15235:2005 (D) 5 1 Anwendungsbereich Dieser Technische Bericht liefert einen Leitfaden fr die Auswahl und Anwendung von Verfahren zur Beurteilung der Bedeutung vor Unregelmigkeiten fr alle Arten von Bauwerken und -teilen. Der

26、Leitfaden ist ursprnglich auf geschweite Bauwerke und -teile aus Stahl- oder Aluminiumlegierungen zugeschnitten. Einige der Verfahren knnen auch fr andere Werkstoffarten und fr nicht geschweite Bauwerke und -teile angewendet werden. 2 Begriffe Fr die Anwendung dieses Technischen Berichtes gelten die

27、 folgenden Begriffe. ECA en: Engineering Critical Assessment Verfahren der ingenieurmigen kritischen Beurteilung (ECA) zur Bedeutung von Unregelmigkeiten fr die Festigkeit und Betriebstauglichkeit von Bauteilen (siehe auch Abschnitt 4) FAD en: Failure Assessment Diagram Beurteilungsdiagramm fr Fehle

28、r, das die Analysen fr die Sicherheit mit der plastischen Instabilitt und dem endgltigen Bruch in einem Diagramm vereint 3 Symbole und Abkrzungen CDF en: Crack Driving Force plot graphische Darstellung des Risses bezogen auf das Fortschreiten der Krfteeinwirkung ETM en: Engineering Treatment Model i

29、ngenieurmiges Bearbeitungsmodell FITNET en: European Fitness-for-service Network europisches Betriebssicherheitsnetzwerk HIDA en: High Temperature Defect Assessment Beurteilung von Fehlern bei hoher Temperatur SINTAP en: Structural integrity assessment procedures for European industry europisches Ge

30、meinschaftsvorhaben zur bruchmechanischen Fehlerbewertung Die folgenden Symbole dienen zur Kennzeichnung des rtlichen Spannungs-Dehnungsbereiches an der Rissfront. Sie werden (blicherweise mit Indizes) fr Risse bei fortschreitender Kraft sowie auch fr Widerstnde angewendet. K Spannungsintensittsfakt

31、or J eine Linie oder ein Oberflchenintegral, das die Rissfront von einer Rissoberflche zur anderen umschliet CTOD en: Crack Tip Opening Displacement Rissffnungsverschiebung Weitere Verffentlichungen sind in den Literaturhinweisen (siehe insbesondere 1 und 2) aufgefhrt. CEN/TR 15235:2005 (D) 6 4 ECA-

32、Grundstze ECA die ingenieurmige kritische Beurteilung bezeichnet Verfahren, die zur Bewertung der Zulssigkeit von Unregelmigkeiten verwendet wird. Die Bewertung der Zulssigkeit umfasst die Bercksichtigung von: a) Gesetzlichen Anforderungen Die gesetzlichen Anforderungen und/oder Anforderungen der Re

33、gelwerke fr die in Betracht kommenden Bauteile oder die vertraglichen Anforderungen knnen die Zulssigkeit einschrnken. Verbindliche Zulssigkeitsgrenzen, die bei der Herstellung von neuen Bauteilen angewendet werden, knnen z. B. in dem Regelwerk oder Vertrag, der sich auf das Bauteil bezieht, verwend

34、et werden. b) Vertraglichen Anforderungen Die Anwendung der ECA-Verfahren sollte in jedem einzelnen Fall fr die beteiligten Partner akzeptabel sein. c) Wirtschaftlichen Anforderungen Kosten und Marktlage knnen den Nutzen oder den Nachteil einer Anwendung beeinflussen. d) Anforderungen an die Herstel

35、lung Eine Grundvoraussetzung ist das Aufrechterhalten einer geeigneten Qualittskontrolle. 5 Sicherheitsberlegungen 5.1 Gebruchliche Regelungen fr die Abnahme von geschweiten Bauteilen Normen fr die Konstruktion und Herstellung von geschweiten Bauteilen beinhalten generell Festlegungen zur Kontrolle

36、und Prfung der geschweiten Verbindungen. Die Normen legen blicherweise fest: a) Zulssigkeit von Unregelmigkeiten, normalerweise durch Bezug auf die Qualittsgruppe in Normen wie EN ISO 5817; b) Verfahren fr die zerstrungsfreie Prfung durch Bezug auf die zahlreichen EN-Normen fr die ZfP, zumindest Ver

37、weisung auf EN 12062; c) den Prfumfang (100 % oder nur Prfung eines Teils der Schweiungen); d) Verfahren fr Manahmen, wenn Unzulssigkeiten gefunden werden, typische Anforderungen an die Reparatur, Prfungswiederholung und einige zustzliche zerstrungsfreie Prfungen; e) geeignete Sicherheitsfaktoren. G

38、ebruchliche zerstrungsfreie Prfverfahren beinhalten teilweise eine subjektive Beurteilung und die Prfung ist als eine Evaluierung und nicht als eine Messung anzusehen (sogar, wenn es durch Bilder aufgezeigt werden kann). Die Evaluierung hat zwei Ergebnisse: Zulssig oder nicht zulssig. CEN/TR 15235:2

39、005 (D) 7 Tabelle 1 Ergebnisse von gebruchlichen Kontrollen Bauwerk Kontrollergebnis sicher unsicher Zulssig Dies sollte das bliche Ergebnis sein. Eine wirklich gefhrliche Situation, wenn ein mglicherweise unsicheres Bauwerk durch nachlssige oder unwirksame Kontrollverfahren flschlicherweise abgenom

40、men wird. Normalerweise festgelegt durch das Risiko des Auftraggebers oder der Gesellschaft. Konstruktionsregelwerke usw. bezwecken die Verminderung des Risikos auf sehr niedrige Bereiche fr kritische Bauwerke. Nicht zulssig Das Ergebnis stellt einen Aufwand infolge des Verschrottens oder der Repara

41、tur dar, um das Bauwerk entsprechend zulssig zu gestalten. Eine mgliche Anwendung fr das ECA (siehe unten) ist, die in dem Bauteil enthaltene Sicherheit zu dokumentieren, und somit das Verschrotten oder die Reparatur zu vermeiden. Normalerweise festgelegt durch das Risiko des Herstellers. Ablehnung

42、eines unsicheren Bauwerkes erspart dem Hersteller und der Gesellschaft ein mgliches Risiko. Jedoch erfordert das Verschrotten oder die Reparatur, um das Bauwerk sicher zu gestalten, einen Aufwand und stellt eine Verschwendung von Rohstoffen dar. Die Erfahrung hat gezeigt, dass das System, das sich f

43、r die Bauwerke ergibt, durch zulssige Fehlerrisiken gekennzeichnet ist (Risiko des Auftraggebers und der Gesellschaft). Das tatschliche Risiko hngt von der Art des Bauwerkes und den Fehlerarten ab. Das zulssige Risiko fr pltzliche, katastrophale Fehler kann in der Grenordnung von 10-6 oder bei kriti

44、schen Bauteilen sogar niedriger liegen. Das zulssige Risiko von auftretenden wesentlichen Ermdungsrissen vor Ablauf der festgelegten Lebensdauer des Bauwerkes kann viel hher sein, zum Beispiel in der Grenordnung 10-2. 5.2 Anwendung von ECA fr neue Erzeugnisse Die Anwendung von ECA als Arbeitsmittel

45、fr die Festlegung von Qualittskriterien bei neuen Bauteilen ist zwar in der Theorie durchfhrbar, in der Praxis jedoch schwierig. ECA darf nicht als Vorwand fr die Abnahme einer mangelhaften Ausfhrung dienen. Die Anwendung von ECA setzt Folgendes voraus: a) Die Bruchzhigkeit und andere wichtige Werks

46、toffdaten fr das Schweigut, den Grundwerkstoff und die Wrmeeinflusszone mssen bestimmt werden. Dies wird blicherweise als Bestandteil einer Schweiverfahrensprfung ausgefhrt. Gleichwohl wird eine genaue Kontrolle der Arbeitsweise beim Schweien gefordert, damit die Werkstoffdaten, die whrend der Verfa

47、hrensprfung erhalten werden, wirklich reprsentativ sind. Falls nicht, kann eine Prfung an gefertigten Prfblechen gefordert werden. b) Die Schweiungen sind durch ein oder mehrere zerstrungsfreie Prfverfahren zu prfen, die geeignet sind fr das: Erkennen aller mglichen gefhrlichen Unregelmigkeiten; Bes

48、timmen der Art der Unregelmigkeiten, zumindest unterscheiden zwischen ebenen und nichtebenen Unregelmigkeiten; Messen der Gre, Lage und Richtung der Unregelmigkeiten. CEN/TR 15235:2005 (D) 8 c) Alle Verfahren fr die zerstrungsfreie Prfung sind an reprsentativen Beispielen zu validieren und die Unsicherheiten bei der Prfung sind zu bestimmen. d) Sicherheitsfaktoren sind zu berechnen, um Unsicherheiten bei der Prfung und andere Unsicherheiten zu kompensieren. Dies kann die Anwendung von Wahrscheinlichkeitsverfahren umfassen. e) Zulssigkeitsgrenzen, Umfang der Pr