[Tisk] [Poslat e-mailem] [Hledat v článcích] Kontroly a zkoušení při provádění konstrukcí a technických zařízení Datum: 23.4.2010Zdroj: http://strojirensky.net Svařované konstrukce a technická zařízení zaujímají v současných technických prostředcích klíčové postavení. Svařované konstrukce nebo zařízení musí být navrženy a provedeny tak, aby byly s přijatelně malou pravděpodobností porušení schopny užívání k požadovanému účelu po celou předpokládanou dobu životnosti. 1. Úvod Proto základním požadavkem současných národních i mezinárodních předpisů a norem pro navrhování a kontrolu jakosti konstrukcí a technických zařízení je jejich bezpečný provoz, spolehlivost a životnost. Za bezpečný je považován výrobek bez vad nebo v míře přípustnosti vad, jejichž parametry jeho funkci, z hlediska jeho bezpečnosti užívání, neohrožují. Jakost konstrukce je nutno zabezpečovat již ve fázi návrhu. Veškeré konstrukce a zařízení musí být projektována a vyráběna podle návrhových a výrobkových norem platných pro příslušné druhy konstrukcí a zařízení. Podle současných norem EN pro navrhování a výrobu svařovaných konstrukcí je požadováno zajištění jakosti splněním požadavků norem ČSN EN ISO 3834 – 1 až 5. Zákonnou odpovědnost za jakost a bezpečné užívání výrobku nese zásadně výrobce. Na trh mohou být uvedeny pouze výrobky po prokázání shody jejich vlastností s požadavky na bezpečnost a spolehlivost. V Evropské unii jsou základní principy odpovědnosti za bezpečnost výrobku obsaženy ve Směrnici o odpovědnosti za škodu způsobenou vadným výrobkem a v České republice jsou zahrnuty v zákoně č. 22/1997 Sb.a navazujících Nařízení vlády.
2. Základní požadavky na projektování a provádění svařovaných konstrukcí Návrhy projektů mohou provádět pouze specializované projekční a konstrukční organizace, které mají k těmto činnostem oprávnění. Při návrhu je nutno dodržet základní požadavky zákona č. 22/1997 Sb. o bezpečném provozu v platném znění a návazná nařízení vlády pro příslušné kategorie konstrukcí/zařízení a evropskou směrnici PED 97/23/EC. Základem projektu je objednávka, která musí obsahovat:
Projektová a konstrukční dokumentace musí být zpracována tak, aby prokázala shodu s normou pro Navrhování konstrukcí ČSN 73 1401, ČSN P ENV 1993–1 až 6 (podle druhu konstrukce) a s normou pro daný výrobek (např. netopené tlakové nádoby ČSN EN 13445-1 až 8 apod.). Za návrh konstrukce, výkresovou dokumentaci, výpočet, volbu materiálu, požadavky na kontrolu a zkoušení a další náležitosti projektu nese odpovědnost v celém rozsahu za celý projekt zpracovatelská organizace. Před zahájením výroby musí být provedena, nezávisle na týmu, který projekt připravoval, validace konstrukce v souladu s příslušnými návrhovými normami, zákonnými předpisy a směrnicemi pro jakost a bezpečnost výrobku. Provádění konstrukce musí být rovněž zabezpečováno podle platných kriterií norem, předpisů, zákonů a nařízení, aby výrobek uváděný na trh byl bezpečný, spolehlivý a odpovídal předpokládané životnosti. Základní údaje pro provádění konstrukcí obsahují především Obecná pravidla pro provádění konstrukcí ČSN 73 2601, ČSN P ENV 1090-1 až 5 a dále výrobkové normy pro daný výrobek (např. netopené tlakové nádoby ČSN EN 13445, vodotrubné kotle ČSN EN 12952, kovová průmyslová potrubí 13480, zásobování plynem - ocelové potrubí ČSN EN 12732 apod.) 3. Faktory ovlivňující jakost svařovaných konstrukcí a zařízení
U svařovaných konstrukcí a technických zařízení se jedná především o dosažení co možná nejvyšší jakosti svarového spoje. Jako ukazatel používáme porovnávání užitkových vlastností spoje s vlastnostmi základního materiálu. Za optimální stav je považováno, blíží-li se vlastnosti svarového spoje vlastnostem základního materiálu. Faktorů ovlivňujících jakost svarů je celá řada, jejich rozbor není cílem tohoto příspěvku, souhrnně je však jakost svaru odrazem:
4. Požadavky na jakost Při navrhování výrobku, výrobě, zkoušení a provozu musí být uplatněn systém jakosti vycházející ze zásad a požadavků EN ISO 9001:2001, případně EN ISO 14001:2005 a BSI-OHSAS 18001:1999. Základní požadavky na jakost při svařování jsou shrnuty v normě ČSN EN ISO 3834-1 až 5. Požadavky na jakost stanovuje a uvádí v technické a výkresové dokumentaci konstruktér na základě návrhu konstrukce a jejího namáhání s přihlédnutím k požadavkům objednatele (zákazníka, kontraktu), výrobkové normy (dle druhu výrobku), směrnic pro určování jakosti ČSN EN ISO 5817 (pro ocel, nikl,titan a jejich slitiny) a ČSN EN 30042 (pro hliník a jeho slitiny) nebo norem pro přípustnost indikací vad podle použitých zkušebních metod, viz tabulka 1. Požadavek na jakost se předepisuje podle požadavku a zvyklosti výrobkových norem stupni jakosti B, C nebo D v souladu s ČSN EN ISO 5817 a ČSN EN 30042. Zatím není běžně v normách zavedeno předepisování stupňů přípustnosti, které se vztahují k hodnocení indikací vad podle zkušebních metod NDT a označují se čísly – 1, 2 a 3.
Základem pro plnění požadavků jakosti je plán výroby, který je součástí technické dokumentace výrobku a řeší specifikované požadavky ve výrobě a jeho podstatnou částí je též plán jakosti a provádění kontrol a zkoušení. Plán jakosti specifikuje:
Zákonnou odpovědnost za jakost a bezpečné užívání výrobku nese zásadně výrobce. Plán kontrol a zkoušení blíže stanovuje:
Plán kontrol a zkoušení zpracovává dodavatel, musí být součástí technické dokumentace výrobku a pro určené výrobky, jako např. tlaková zařízení musí být odsouhlasen, podle NV č.26/ 2002 Sb., autorizovanou osobou, která odpovídá za posuzování shody. Návrhy kontrol a zkoušek vhodné pro různé prováděcí činnosti uvádí ČSN P ENV 1090-1:1996 v tabulce G.1. Kontrola musí být prováděna s cílem ověření, že návrh, materiály konstrukce, výroba a zkoušení splňují ve všech ohledech požadavky příslušných návrhových, prováděcích a výrobkových norem, případně dohody na výrobek. 5. Prokazování jakosti
Celkové jakosti konstrukce nebo zařízení je dosaženo, jestliže prokazatelně kontrolou je splněna a doložena odpovídající úroveň požadovaných kriterií na jakost. Jakost je prokazována kontrolou prostřednictvím zkoušek. K prokazování jakosti svarů se používá zkoušek:
Příspěvek přednášky je orientován na aplikaci nedestruktivních zkoušek (NDT). Požadavek na nedestruktivní zkoušení je stanoven normou ČSN EN ISO 3834 – 1 až 5 – Jakost při svařování a blíže specifikován pro daný výrobek ve výrobkové normě, která uvádí druh zkoušky, rozsah zkoušení a kriteria jakosti/přípustnosti pro jednotlivé vady svarů (povrchové a vnitřní) ve stupních B, C příp. D. Běžně užívané metody NDT pro zkoušení svarů uvádí tabulka 1., včetně platných norem pro provádění zkoušek (technika zkoušení) a pro hodnocení přípustnosti indikací vad. Tabulka 1.
Ke zkoušení svarů na výrobcích se výhradně používají metody doporučené výrobkovou normou a tam, kde taková specifikace chybí je možno využít doporučení normy ČSN EN 12062 Nedestruktivní zkoušení svarů – Obecná pravidla pro kovové materiály. V této normě lze nalézt doporučení NDT metod pro zjišťování povrchových a vnitřních vad, viz tabulky 2 a 3. Tabulka 2 – Volba NDT metod pro zjišťování povrchových vad podle ČSN EN 12062
Pozn.: ( ) znamená omezené použití metody
Tabulka 3 – Volba NDT metod pro zjišťování vnitřních vad podle ČSN EN 12062
Pozn.: ( ) znamená omezené použití metody Tabulka 4 – Rozsah NDT kontroly vodotrubných kotlů a pomocných zařízení dle ČSN EN 12952-6
Vysvětlivky: a - u ocelí skupiny 1 a mechanizovaného svařování, jestliže je tloušťka d0 £ 25mm, 10% b - u ocelí skupiny 4 se připouští pouze zkouška ultrazvukem c - je-li d0 < 142mm, ultrazvuková zkouška se nepožaduje d - u ocelí skupiny 1 a 8 je přijatelná zkouška kapilární e - u ocelí skupiny 4 a 6 se připouští pouze zkouška ultrazvuková f - je-li d0 < 142mm, nepožaduje se kontrola na vnitřní svar g - v případě nátrubků z oceli skupiny 2 a 5 o jmenovitém průměru £ 80mm je přijatelná zkouška kapilární h - pouze pro vnější průměr > 70mm a pro tloušťky plechu dna d0 > 8mm i - u oceli skupiny 1 a 8 pouze 10% Rozsah zkoušení musí být rovněž v souladu se závazným předpisem, tj. opět výrobková norma (může být nahrazena ve zvláštních případech písemnou dohodou s odběratelem). Rozsah zkoušení je definován procentuální hodnotou, která vyjadřuje zkoušení celkové délky svarových spojů a bere v úvahu.
Jako příklad použijeme rozsah zkoušení na průmyslovém potrubí ČSN EN 13480-5. V tabulce 4 je rozsah zkoušení svarů obvodových, odboček, koutových a těsnících podle materiálové skupiny a potrubní kategorie. Tabulka 5 uvádí rozsah zkoušení podélných svarů, který je určován podle součinitele svarového spoje. Tabulka 5. Rozsah NDT zkoušení podélných svarů podle součinitele svarového spoje (z)
Pozn.: RT nebo UT nutno volit v souladu se specifikací příslušné výrobkové normy podle uvedených kriterií. Obecné zásady NDT zkoušení dané požadavky norem:
Výjimkou je kontrola vizuální (VT), pro kterou je dostačující kvalifikace pracovníků podle požadavků ČSN EN 970 – Vizuální kontrola svarů, certifikace není vyžadována.
Základní materiál Limitujícím parametrem jakosti svařované konstrukce či technického zařízení je především vhodně volený konstrukční materiál (základní materiál). Pro výrobu musí být použit materiál odpovídající vlastnostmi návrhu konstrukce a způsobu jejího namáhání , aby byly naplněny požadavky bezpečnosti, spolehlivosti a životnosti. Pro výrobu konstrukce musí být použit pouze materiál předepsané jakosti a rozměrů podle technické dokumentace výrobku. Pokud kontrakt vyžaduje atest materiálových vlastností, musí být, ve smyslu ČSN EN 10204, doložen. Požadovaná jakost se specifikuje v objednávce, východiskem pro specifikaci jsou technické dodací podmínky (TDP) materiálu nebo hutního polotovaru (plechy, profily atd.), vybrané TDP hutních výrobků uvádí tabulka 6. Pro svařování musí být svařovaný materiál příslušně upraven (ČSN 73 2601):
Vnitřní vady jsou sledovány u plechů a široké oceli o t > 10 mm ultrazvukovou kontrolou na zdvojení.
Vady svarových spojů Dalším, z mnoha jiných faktorů podílejících se na tvorbě jakosti svařovaných konstrukcí a zařízení jsou geometrické vady vznikající ve svaru při procesu svařování. Geometrické vady ve svarech a obecně ve výrobcích způsobují náhlé změny v průřezu, což má za následek odchylky v průběhu silového toku při zatěžování konstrukce (výrobku) a každá taková odchylka znamená místní zvýšení napětí a současné snížení meze únavy. Míra nebezpečnosti vady roste se zmenšováním poloměru kořene, to je s její ostrostí. Podle tohoto definičního oboru (poloměru zakřivení kořene vady) rozlišujeme ve svarech vady:
Plošné vady jsou nepřípustné, objemové vady mají stanoveny mezní velikosti jejich přípustnosti vyjádřené stupni přípustnosti/jakosti podle příslušných norem. Klasifikace vad základních materiálů a svarů, dále řezů při dělení materiálu a pájených spojů je obsahem norem podle tabulky 6 a tabulka 7 uvádí normy pro určování stupňů jakosti a přípustnosti ve svarech a klasifikaci jakosti řezů a pájených spojů. Tabulka 6
Tabulka 7
Hodnocení jakosti svarových spojů Jakost konstrukce je určena požadavkem objednávky (potřeby) a je výsledkem kvality návrhu a procesu výroby. Kontrola ověřuje pouze správnost provedení a potvrzuje shodu nebo neshodu s požadovanou jakostí na výrobek. Sebedokonalejší kontrola jakost výrobku neovlivní (nezvýší). Úroveň kvality svarů (materiálů, výrobků), jejich přijatelnost z hlediska výskytu geometrických vad je hodnocena:
Uvedené stupně poskytují základní referenční údaje o přípustné velikosti jednotlivých typů vad podle jejich geometrické klasifikace uvedené v normách ČSN EN ISO 6520-1 a 2. Indikované vady se hodnotí podle jejich skutečných rozměrů a stupeň přípustnosti nebo jakosti se určí porovnáním s mezní velikostí v příslušné normě pro určení přípustnosti nebo jakosti. Nález se konfrontuje s požadavkem na jakost v technické dokumentaci nebo ve výrobkové normě a vyjádří se přijatelnost jako shoda nebo neshoda s požadavkem. Při neshodě je svar označen jako nevyhovující. Mezi stupni jakosti a přípustnosti není žádný kvalitativní vztah.Nelze proto odvozovat stupně jakosti ze stupňů přípustnosti a naopak. Stupně jakosti určují základní referenční údaje o dohotoveném svarovém spoji, nevztahují se na výrobek (jak je někdy mylně chápáno), ale pouze na daný svar na výrobku nebo jeho části. Je proto i obvyklé, že na stejném výrobku nebo jeho části jsou pro jednotlivé svary předepsány různé stupně jakosti. V řadě případů je též nutné stanovit i různé stupně jakosti pro různé vady v témže svarovém spoji. Postup kontroly a hodnocení principielně vyplývá z vývojového diagramu na obr.1. Schéma postupu kontroly:
Obr.1
6. Dokumentace NDT kontroly
Výsledek každé prováděné zkoušky musí být náležitě dokumentován. Dokumentace o provedeném NDT zkoušení bude odvislá od metody zkoušení (VT, PT, MT, RT, UT), a musí minimálně obsahovat:
fotografie, videozáznam, radiogram, sonogram apod., poskytující představu o nálezu vad a jejich rozložení. Záznam o zkoušení tvoří přílohu protokolu o zkoušení.
- o zkoušené součásti (označení, materiál, rozměry, stadium výroby atd) - účel zkoušky - způsob zkoušení - předpis (postup) zkoušení - zkušební zařízení (označení typ ) - parametry zkoušení - vyhodnocení výrobku podle požadavku jakosti – vyhovuje/nevyhovuje - místo a datum zkoušky, jméno pracovníka - jméno, certifikát a podpis pracovníka provádějícího hodnocení. Dokumentace NDT zkoušek je nezbytnou součástí celkové dokumentace výrobku pro prokazování shody. 7. Závěr Závažnost spolehlivého provozu konstrukcí a technických zařízení se neustále zvyšuje jako přirozený důsledek růstu měrných výkonů, ale také zvyšování životnosti a zejména předcházení havárií. S narůstajícími požadavky na jakost roste také náročnost na kontrolu jakosti. Záměrem příspěvku je upozornit, ve smyslu platných norem, na standardní postupy provádění kontroly s uplatněním metod NDT a jejich prostřednictvím hodnocení jakosti 8. Literatura Normy – citace přímo v textu
|