Sichtprüfung von Schweißverbindungen undderen fachgerechte BewertungJens MEISSNERSLV Duisburg, Niederlassung der GSI mbH, ...
- die Fugenflanken und die angrenzenden Oberflächen sauber sind und jeglicheOberflächenbearbeitung nach der Anwendungs- od...
1.2 Sichtprüfung während des SchweißensWenn gefordert, muss die zu prüfende Schweißnaht während des Schweißprozessesdarauf...
1.3 Sichtprüfung der fertiggestellten SchweißnahtDie fertiggestellte Schweißnaht muss geprüft werden, um festzustellen, ob...
2.1 RisseTabelle 2. Einteilung und Benennung von Rissen (Auswahl)Benennung derUnregelmäßigkeitLage derUnregelmäßigkeitKurz...
Beispiele von Rissen sind in den Bildern 5-7 dargestellt.Bild 5. Gerissene SchweißkonstruktionBild 6. Gerissene Heftstelle...
2.2 GaseinschlüsseTabelle 3: Einteilung und Benennung von Unregelmäßigkeiten der Gruppe 2 (Auswahl)Benennung der Unregelmä...
Bild 9. PorennestIm Gegensatz zu den Poren sind Lunker Erstarrungs- oder Schwindungshohlräume. Zubeobachten sind sie meist...
2.3 Feste EinschlüsseFeste Einschlüsse, wie Schlacken, Oxid- oder Wolframeinschlüsse, stellen innereSchweißnahtunregelmäßi...
2.5 Form und MaßabweichungenForm- und Maßabweichungen stellen an sich die typischen Unregelmäßigkeiten dar, die imRahmen e...
Bild 15. WurzelüberhöhungBild 16. Schweißgutüberlauf11
Bild 17. WurzelrückfallBild 18. AnsatzfehlerBild 19. Kantenversatz12
Bild 20. Kantenversatz2.6 Sonstige UnregelmäßigkeitenTabelle 6: Einteilung und Benennung von Unregelmäßigkeiten der Gruppe...
3 Bewertung der UnregelmäßigkeitenUm eine Aussage treffen zu können, ob die Unregelmäßigkeit noch zulässig ist oder nicht,...
Tabelle 10: Auszug aus DIN EN ISO 10042Grenzwerte für Unregelmäßigkeitender BewertungsgruppeOrdnungsnummernach ISO 6520-1U...
3.5 EinbrandkerbeTabelle 15: Auszug aus DIN EN ISO 5817Grenzwerte für Unregelmäßigkeitender BewertungsgruppeOrdnungsnummer...
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  1. 1. Sichtprüfung von Schweißverbindungen undderen fachgerechte BewertungJens MEISSNERSLV Duisburg, Niederlassung der GSI mbH, Bismarckstraße 85, 47057 DuisburgKurzfassung. Bei unterschiedlichen Schweißprozessen, Grund- und Zusatzwerk-stoffen, aber auch Schweißpositionen und anderen Einflussfaktoren, können unter-schiedliche Schweißnahtunregelmäßigkeiten entstehen. Um eine fachgerechte Be-wertung der Unregelmäßigkeiten sicherzustellen, sollte der Prüfer die Schweiß-nahtunregelmäßigkeiten kennen. Diese sind in der DIN EN ISO 6520-1 - Einteilungvon geometrischen Unregelmäßigkeiten an metallischen Werkstoffen – Teil 1:Schmelzschweißen – aufgeführt. In der DIN EN ISO 5817 Schweißen –Schmelzschweißverbindungen an Stahl, Nickel, Titan und deren Legierungen (ohneStrahlschweißen) – Bewertungs-gruppen von Unregelmäßigkeiten sind Grenzwertefür die Bewertung der Unregelmäßigkeiten benannt. Im DVS Merkblatt 0703 sinddarüber hinaus die Ursachen für die Entstehung der Unregelmäßigkeiten benanntund es werden Abhilfemaßnahmen vorgeschlagen.Im Vortrag werden gängige, mittels Sichtprüfung festzustellende Unregel-mäßigkeiten und deren fachgerechte Bewertung anhand praktischer Beispieledargestellt und mögliche Abhilfemaßnahmen benannt.Weiterhin werden Beispiele für die Sichtprüfung der Schweißnahtvorbereitungund deren Bewertung dargestellt.1 Durchführung der SichtprüfungDie Durchführung der Sichtprüfung von Schweißverbindungen erfolgt heute nach DIN ENISO 17637. Demnach kann eine Sichtprüfung vor, während und nach dem Schweißendurchgeführt werden.1.1 Sichtprüfung vor dem SchweißenDie Bewertung der Sichtprüfung vor dem Schweißen (Sichtprüfung der Schweißnaht-vorbereitung) erfolgt nach Kriterien, die zum Teil in DIN EN ISO 17637 beschrieben sind,aber auch Kriterien aus Normen für Schweißnahtvorbereitungen (z.B. DIN EN ISO 9692-1-4) als Beispiel siehe Bild 1, Schweißanweisungen und Zeichnungen. Wenn die Sicht-prüfung vor dem Schweißen gefordert wird, muss bei der zu prüfenden Verbindung (nachDIN EN ISO 17637) festgestellt werden, ob:- die Form und die Maße der Nahtvorbereitung mit den Anforderungen derSchweißanweisung übereinstimmen;Bild 1. Schweißnahtvorbereitung ISO 9692-1 (Auszug)2. FachseminarOptische Prüf- und Messverfahren - Vortrag 09Lizenz: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/de1
  2. 2. - die Fugenflanken und die angrenzenden Oberflächen sauber sind und jeglicheOberflächenbearbeitung nach der Anwendungs- oder Produktnorm durchgeführtwurde;- die durch Schweißen zu verbindenden Teile entsprechend den Zeichnungen oderAnweisungen in richtiger Anordnung zueinander geheftet wurden.Beispiele für mangelhafte Schweißnahtvorbereitung sind in den Bildern 2 und 3dargestellt.Bild 2. Nahtvorbereitung mangelhaftBild 3. Nahtvorbereitung mangelhaft, Schweiß- und Zusammenbaufolge nicht beachtet.2
  3. 3. 1.2 Sichtprüfung während des SchweißensWenn gefordert, muss die zu prüfende Schweißnaht während des Schweißprozessesdaraufhin geprüft werden, ob- jede Raupe oder Lage des Schweißgutes gesäubert wurde, bevor sie durch eineweitere Raupe abgedeckt wird – besondere Beachtung ist der Verbindung desSchweißgutes mit der Fugenflanke zu widmen;- keine sichtbaren Unregelmäßigkeiten, z. B. Risse oder Hohlräume, vorhanden sind;falls derartige Unregelmäßigkeiten erkannt werden, muss darüber berichtet werden,damit Abhilfemaßnahmen eingeleitet werden können, bevor weiteres Schweißgutabgesetzt wird;- die Art des Überganges zwischen den Raupen sowie zwischen der Schweißnaht unddem Grundwerkstoff so ausgeführt ist, dass eine wirksame Aufschmelzung erreichtwerden kann, bevor die nächste Raupe geschweißt wird;- die Tiefe und die Form des Ausfugens mit der WPS übereinstimmen, oder ob siemit der ursprünglichen Fugenform vergleichbar sind, um die festgelegtenBedingungen bei einer vollständigen Entfernung des Schweißgutes sicherzustellen;- nach notwendigen Reparaturen/Abhilfemaßnahmen die Schweißnaht mit denursprünglichen Anforderungen der WPS übereinstimmen.Beispielhaft ist eine mangelhafte, gerissene Zwischenlage einer Schweißnaht in Bild 4dargestellt.Bild 4. Sichtprüfung während des Schweißens, Riss in Zwischenlage3
  4. 4. 1.3 Sichtprüfung der fertiggestellten SchweißnahtDie fertiggestellte Schweißnaht muss geprüft werden, um festzustellen, ob dieAnforderungen der Anwendungs- oder Produktnorm oder der anderen vereinbartenBewertungsmerkmale, z. B. DIN EN ISO 5817 oder DIN EN ISO 10042, erfüllt werden.Des Weiteren müssen folgende Anforderungen überprüft werden:- Säubern und Nachbearbeiten (Schlacke);- ob Werkzeugeinkerbungen und Schlagmarkierungen vorhanden sind;- Vorhanden sein von Anlauffarben, Riefen und Unebenheiten durch eventuellgeforderte Schweißnahtbearbeitung durch Schleifen;- sanfter Übergang zwischen Schweißgut und Grundwerkstoff ohne Unterschreitungbei eben zu bearbeitenden Kehl- und Stumpfnähten;- die Form der Schweißnahtoberfläche und die Größe der Nahtüberhöhungen- regelmäßig geformte Oberfläche der Schweißnaht;- gleichmäßige Nahtbreite über die gesamte Nahtlänge;- vollständige Füllung der vorbereiteten Nahtfuge bei Stumpfnähten;- Wurzelrückfall und etwaiger Durchbrand oder Lunker;- Einbrandkerben;- Unregelmäßigkeiten in der Nahtoberfläche oder in der Wärmeeinflusszone, wieRisse oder Porosität;- Ansatzstellen;- etwaige Ansatzteile;- Lichtbogenzündstellen und Schweißspritzer.2 UnregelmäßigkeitenDie geometrischen Unregelmäßigkeiten an metallischen Werkstoffen vonSchmelzschweißverbindungen sind in DIN EN ISO 6520-1 benannt und erklärt. Es gibt fürjede Unregelmäßigkeit 3- bzw. 4-stellige Referenznummern. Man unterscheidet 6Hauptgruppen welche in Tabelle 1 gelistet sind:Tabelle1. Einteilung der Unregelmäßigkeiten nach DIN EN ISO 6520 - 1Hauptgruppe Art der Unregelmäßigkeit1 Risse2 Hohlräume3 Feste Einschlüsse4 Bindefehler und ungenügende Durchschweißung5 Form- und Maßabweichungen6 Sonstige Unregelmäßigkeiten4
  5. 5. 2.1 RisseTabelle 2. Einteilung und Benennung von Rissen (Auswahl)Benennung derUnregelmäßigkeitLage derUnregelmäßigkeitKurzzeichenLängsrissin der Schweißnaht 1011in der Schmelzlinie 1012in der WEZ 1013im Grundwerkstoff 1014Querrissin der Schweißnaht 1021in der WEZ 1023im Grundwerkstoff 1024sternförmige Risseim Schweißgut 1031in der WEZ 1033im Grundwerkstoff 1034Endkraterriss längs 1045quer 1046sternförmig 1047Rissanhäufung Im Schweißgut 1051In der WEZ 1053Im Grundwerkstoff 1054Folgende Ursachen können für die Entstehung von Rissen in Schweißnähten in Fragekommen.- Keine oder mangelhafte Vorwärmung bei einigen Werkstoffen, wie beispielsweisehöherfesten oder warmfesten Stählen- zu schnelle Abkühlung während oder nach dem Schweißen- zu hohe Streckenenergie- Kupfer im Schmelzbad- ungünstiger Zusammenbau (Spannungen)- hohe Wasserstoffgehalte im Zusatzwerkstoff- Überhitzungen beim Schweißen von Aluminium5
  6. 6. Beispiele von Rissen sind in den Bildern 5-7 dargestellt.Bild 5. Gerissene SchweißkonstruktionBild 6. Gerissene HeftstelleBild 7. Endkraterriss6
  7. 7. 2.2 GaseinschlüsseTabelle 3: Einteilung und Benennung von Unregelmäßigkeiten der Gruppe 2 (Auswahl)Benennung der Unregelmäßigkeit KurzzeichenPore 2011Porosität Poren gleichmäßig verteilt 2012Porennest lokale Porenanhäufung 2013Porenzeile mehrere Poren auf einer Linie 2014Gaskanallanggestreckter Gaseinschluss inSchweißnahtrichtung2015Schlauchpore l ≥ 3b (Orientierung) 2016Oberflächenpore zur Oberfläche hin offene Pore 2017Die Ursachen für das Entstehen von Poren können sein:- unzureichender Gasschutz beim Schutzgasschweißen- falsche Brennerführung- Feuchtigkeit, Verunreinigungen am Bauteil oder am Zusatzwerkstoff- verunreinigte Fugenflanken (Zunder, Rost, etc.)- Oxidschichten beim Schweißen von AluminiumBild 8. Oberflächenporen7
  8. 8. Bild 9. PorennestIm Gegensatz zu den Poren sind Lunker Erstarrungs- oder Schwindungshohlräume. Zubeobachten sind sie meist am Ende einer Schweißnaht (Endkraterlunker) oder bei Laser-und Elektronenstrahlschweißnähten.Bild 10. Offener EndkraterlunkerBild 11. Interdendritischer Lunker einer Elektronenstrahlschweißnaht8
  9. 9. 2.3 Feste EinschlüsseFeste Einschlüsse, wie Schlacken, Oxid- oder Wolframeinschlüsse, stellen innereSchweißnahtunregelmäßigkeiten dar und spielen daher für eine klassische Sichtprüfung nureine untergeordnete Rolle.2.4 Bindefehler und ungenügende DurchschweißungBindefehler und ungenügende Durchschweißung sind flächige Fehler und Beeinflussen dieFestigkeit einer Schweißverbindung negativ. Mit der Sichtprüfung können nurUnregelmäßigkeiten festgestellt werden, die sich sichtbar bis an die Oberfläche erstrecken.Tabelle 4: Einteilung und Benennung von Unregelmäßigkeiten der Gruppe 4 (Auswahl)Benennung der Unregelmäßigkeit KurzzeichenBindefehlerFlankenbindefehler 4011Lagenbindefehler 4012Wurzelbindefehler 4013ungenügendeDurchschweißungUnterschied zwischen tatsächlichem undSolleinbrand402eine oder beide Stegflanken sind nichtaufgeschmolzen4021Die Ursachen für das Entstehen von Bindefehlern und ungenügenden Durchschweißungenkönnen sein:– schlechte und/oder falsche Nahtvorbereitung– Schweißbadvorlauf (Abschmelzleistung und Schweißgeschwindigkeit nichtangepasst)– Brennerneigung/-anstellung nicht korrekt– nicht ausreichende Stromstärke– Blaswirkung– Schweißparameter für eingesetzten Grundwerkstoffes– Stegabstand und/oder Öffnungswinkel zu kleinBild 12. Bindefehler zur Oberfläche hin offen Bild13. Ungenügende Durchschweißung9
  10. 10. 2.5 Form und MaßabweichungenForm- und Maßabweichungen stellen an sich die typischen Unregelmäßigkeiten dar, die imRahmen einer Sichtprüfung an Schweißnähten festgestellt werden.Tabelle 5: Einteilung und Benennung von Unregelmäßigkeiten der Gruppe 5 (Auswahl)Benennung der Unregelmäßigkeit KurzzeichenEinbrandkerbedurchlaufend 5011nicht durchlaufend 5012Wurzelkerbe 5013Längskerbe zwischen den Schweißraupen 5014örtlich unterbrochene Kerben 5015zu große Nahtüberhöhungbei Stumpfnähten 502bei Kehlnähten 503Die Ursachen für das Auftreten dieser Unregelmäßigkeiten sind recht vielfältig.Vorwiegend sind sie auf mangelnde Handfertigkeit des Schweißers, falsche Einstellung derSchweißparameter und falschen Zusammenbau zurückzuführen.Bild 14. Einbrandkerben10
  11. 11. Bild 15. WurzelüberhöhungBild 16. Schweißgutüberlauf11
  12. 12. Bild 17. WurzelrückfallBild 18. AnsatzfehlerBild 19. Kantenversatz12
  13. 13. Bild 20. Kantenversatz2.6 Sonstige UnregelmäßigkeitenTabelle 6: Einteilung und Benennung von Unregelmäßigkeiten der Gruppe 6 (Auswahl)Benennung der Unregelmäßigkeit KurzzeichenZündstelle 601Schweißspritzer 602Bild 21. Schweißspritzer13
  14. 14. 3 Bewertung der UnregelmäßigkeitenUm eine Aussage treffen zu können, ob die Unregelmäßigkeit noch zulässig ist oder nicht,sind gewisse Grenzwerte und Beurteilungskriterien notwendig. Diese sind in den NormenDIN EN ISO 5817 bzw. DIN EN ISO 10042 festgeschrieben. Hierin sind unterschiedlicheBewertungsgruppen angeführt, die sich auf die Anforderungen der Schweißverbindungenbeziehen; je höher die Anforderung, desto enger die Grenzen. Man unterscheidet dieBewertungsgruppen D (geringe Anforderungen) über C (gehobene Anforderungen) bis B(höchste Anforderungen), die sich nur in ihren Grenzwerten unterscheiden.Bewertet werden ausschließlich Oberflächen-, Form- und Maßunregelmäßigkeiten.Neben den Kriterien für Maß- und Formabweichungen, die man mit geeignetenMessmitteln erfassen kann, gibt es zusätzliche Kriterien, wie weicher Übergang wirdverlangt und kurze Unregelmäßigkeit. Alle Grenzwerte müssen berechnet und mit dem Ist-Wert verglichen werden. Bei einigen Unregelmäßigkeiten ist es nahezu unmöglich mit denherkömmlichen Messmitteln die geforderten Werte zu ermitteln, z. B. die Tiefe vonEinbrandkerben. Mit Hilfe von speziellen Vergleichskörpern besteht dann die Möglichkeiteinen Vergleichswert zu bestimmen. In der Praxis ist es allerdings durchaus üblich dasKriterium des verlangten weichen Überganges als Ausschlusskriterium zu verwenden. Istzusätzlich ein Maximalwert angegeben, zählt immer der kleinere der beiden Werte.Unregelmäßigkeiten an der Wurzelseite im Rohrinneren, können mit Hilfe einesEndoskops begutachtet werden.Somit ergeben sich beispielhaft folgende Grenzwerte in den einzelnenBewertungsgruppen der DIN EN ISO 5817 bzw. DIN EN ISO 10042:3.1 RissTabelle 7: Auszug aus DIN EN ISO 5817Grenzwerte fürUnregelmäßigkeiten derBewertungsgruppeOrdnungsnummernach ISO 6520-1UnregelmäßigkeitBenennungBemerkungen tmmD C B100 Riss ≥0,5 NichtzulässigNichtzulässigNichtzulässig104 Endkraterriss ≥0,5 NichtzulässigNichtzulässigNichtzulässigTabelle 8: Auszug aus DIN EN ISO 10042Grenzwerte für Unregelmäßigkeiten derBewertungsgruppeOrdnungsnummernach ISO 6520-1UnregelmäßigkeitBenennungBemerkungen tmmD C B100 Riss ≥0,5 Nicht zulässig NichtzulässigNichtzulässig104 Endkraterriss h=Höhe oderBreite≥0,5 h ≤ 0,4 s bzw.0,4al ≤0,4 s bzw. 0,4 aNichtzulässigNichtzulässig3.2 OberflächenporeTabelle 9: Auszug aus DIN EN ISO 5817Grenzwerte für Unregelmäßigkeitender BewertungsgruppeOrdnungsnummernach ISO 6520-1UnregelmäßigkeitBenennungBemerkungen tmmD C B2017 Oberflächenpore Größtmaß einerEinzelpore≥0,5-3d≤0,3sd≤0,3anichtzulässignichtzulässig>3 d≤0,3sd≤0,3amax. 3 mmd≤0,2sd≤0,2amax. 2nichtzulässig14
  15. 15. Tabelle 10: Auszug aus DIN EN ISO 10042Grenzwerte für Unregelmäßigkeitender BewertungsgruppeOrdnungsnummernach ISO 6520-1UnregelmäßigkeitBenennungBemerkungen tmmD C B2017 Oberflächenpore Größtmaß einerEinzelpore≥0,5-3d≤0,3sd≤0,3ad≤0,2sd≤0,2ad≤0,1sd≤0,1a>3 d≤0,4sd≤0,4amax. 3 mmd≤0,3sd≤0,3amax. 2 mmd≤0,2sd≤0,2amax. 1 mm3.3 BindefehlerTabelle 11: Auszug aus DIN EN ISO 5817Grenzwerte für Unregelmäßigkeitender BewertungsgruppeOrdnungsnummernach ISO 6520-1UnregelmäßigkeitBenennungBemerkungen tmmD C B401 Bindefehler ≥0,5 nichtzulässignichtzulässignichtzulässigTabelle 12: Auszug aus DIN EN ISO 10042Grenzwerte für Unregelmäßigkeitender BewertungsgruppeOrdnungsnummernach ISO 6520-1UnregelmäßigkeitBenennungBemerkungen tmmD C B401 Bindefehler ≥0,5 Kurze Unregelmäßigkeith≤0,1sh≤0,1amax. 3 mmnichtzulässignichtzulässig3.4 Ungenügende DurchschweißungTabelle 13: Auszug aus DIN EN ISO 5817Grenzwerte für Unregelmäßigkeitender BewertungsgruppeOrdnungsnummernach ISO 6520-1UnregelmäßigkeitBenennungBemerkungen tmmD C B4021 UngenügenderWurzeleinbrand≥0,5 KurzeUnregelmäßigkeith≤0,2tmax. 2 mmnichtzulässignichtzulässigTabelle 14: Auszug aus DIN EN ISO 10042Grenzwerte für Unregelmäßigkeiten derBewertungsgruppeOrdnungsnummernach ISO 6520-1UnregelmäßigkeitBenennungBemerkungen tmmD C B4021 UngenügenderWurzeleinbrand≥0,5 Kurze Unregelmäßigkeit,aber keinesystematischenUnregelmäßigkeitennichtzulässigh≤0,2smax. 2 mmnichtzulässig15
  16. 16. 3.5 EinbrandkerbeTabelle 15: Auszug aus DIN EN ISO 5817Grenzwerte für Unregelmäßigkeitender BewertungsgruppeOrdnungsnummernach ISO 6520-1UnregelmäßigkeitBenennungBemerkungen tmmD C B50115012DurchlaufendeEinbrandkerbeNichtdurchlaufendeEinbrandkerbeWeicherÜbergang wirdverlangt.Wird nicht alssystematischeUnregelmäßigkeit angesehen.≥0,5-3KurzeUnregelmäßigkeith≤0,2tKurzeUnregelmäßigkeith≤0,1tnichtzulässig>3 h≤0,2tmax. 1 mmh≤0,1smax.0,5mmh≤0,05tmax.0,5mmTabelle 16: Auszug aus DIN EN ISO 10042Grenzwerte für Unregelmäßigkeitender BewertungsgruppeOrdnungsnummernach ISO 6520-1UnregelmäßigkeitBenennungBemerkungen tmmD C B5011 DurchlaufendeEinbrandkerbe≥0,5-3h≤0,2t h≤0,1t nichtzulässig≥3 h≤0,2tmax. 1 mmh≤0,1tmax.0,5mmnichtzulässig5012 NichtdurchlaufendeEinbrandkerbe≥0,5-3h≤0,2t h≤0,1t h≤0,1t≥3 h≤0,2tmax.1,5mmh≤0,1tmax. 1mmh≤0,1tmax.0,5mm3.6 zu große NahtüberhöhungTabelle 17: Auszug aus DIN EN ISO 5817Grenzwerte für Unregelmäßigkeitender BewertungsgruppeOrdnungsnummernach ISO 6520-1UnregelmäßigkeitBenennungBemerkungen tmmD C B502 Zu großeNahtüberhöhung(Stumpfnaht)WeicherÜbergang wirdverlangt≥0,5 h≤1mm +0,25bmax.10mmh≤1mm +0,5bmax. 7mmh≤1mm +0,1bmax. 5mm503 Zu großeNahtüberhöhung(Kehlnaht)≥0,5 h≤1mm +0,25bmax. 5mmh≤1mm +0,15bmax. 4mmh≤1mm +0,1bmax. 3mmTabelle 18: Auszug aus DIN EN ISO 10042Grenzwerte für Unregelmäßigkeitender BewertungsgruppeOrdnungsnummernach ISO 6520-1UnregelmäßigkeitBenennungBemerkungen tmmD C B502 Zu großeNahtüberhöhung(Stumpfnaht)WeicherÜbergang wirdverlangt≥0,5 h≤1,5mm+ 0,2bmax.10mmh≤1,5mm+ 0,15bmax. 8mmh≤1,5mm+ 0,1bmax. 6mm503 Zu großeNahtüberhöhung(Kehlnaht)≥0,5 h≤1,5mm+ 0,3bmax. 5mmh≤1,5mm+ 0,15bmax. 4mmh≤1,5mm+ 0,1bmax. 3mm16

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