0. VŠEOBECNÝ ÚVOD

Svařované konstrukce/zařízení (dále K/Z) musí být navrženy a provedeny tak, aby byly s přijatelně malou pravděpodobností porušení schopny užívání k požadovanému účelu po celou dobu předpokládané životnosti. Požadavky specifikují normy ČSN P ENV 1993-1, ČSN P ENV 1090-1 a příslušné výrobkové normy.

Na trh mohou být uvedeny pouze výrobky po prokázání shody jejich vlastností s požadavky na bezpečnost a spolehlivost. Za bezpečný je považován výrobek bez vad nebo v míře přípustnosti vad, jejichž parametry jeho funkci z hlediska bezpečnosti užívání, neohrožují.

Požadavky na kvalitu stanovuje konstruktér, na základě celkového návrhu K/Z, určeného účelu užívání a způsobu namáhání s přihlédnutím k požadavkům objednatele, výrobkové normy (pokud pro výrobek existuje), směrnic pro určování jakosti/přípustnosti a uvádí je v projektové (včetně výkresů) dokumentaci. Takto stanovený požadavek na kvalitu výrobku je závazný pro prováděnou kontrolu a hodnocení dosažené kvality svaru.

Základem pro plnění požadavků kvality dle projektové dokumentace je plán výroby, který specifikuje kritéria provádění K/Z a jeho nedílnou částí je plán kvality a provádění kontrol a zkoušení.

Plán kontrol a zkoušení zpracovává dodavatel (výrobce) a pro určené výrobky jako např. tlaková zařízení musí být odsouhlasen (zák.č.22/1997 Sb. a doplňující NV výrobků v platném znění) autorizovanou/notifikovanou osobou, která odpovídá za posuzování shody.

Návrhy kontrol a zkoušek vhodné pro různé prováděcí činnosti uvádí ČSN P ENV 1090-1 v tabulce G.1.

Při navrhování výrobku, výrobě, zkoušení a provozu musí být uplatněn systém jakosti vycházející ze zásad a požadavků EN ISO 9001, případně EN ISO 14001 a BSI-OHSAS 18001.

Kontrola musí být provedena s cílem ověření, že návrh, materiály, výroba a zkoušení konstrukce/zařízení splňují ve všech ohledech požadavky zakázky, projektu, příslušných návrhových, prováděcích a výrobkových norem, příp. specifikace na výrobek dle dohody mezi smluvními stranami.

Zákonnou odpovědnost za kvalitu a bezpečné užívání konstrukce/zařízení (výrobku) nese zásadně výrobce.

1. PROKAZOVÁNÍ KVALITY SVAŘOVANÝCH VÝROBKŮ (K/Z)

Podle normy Požadavky na jakost při tavném svařování kovových materiálů – ČSN EN ISO 3834-1 až 5, výrobkové normy nebo dohody mezi smluvními stranami se kontrola provádí:

• v předvýrobní etapě (před svařováním)
• během svařování (výroby)
• po svařování
• po opravě

Pro kontrolu jsou požadovány zkoušky, jak:

• nedestruktivní – VT, PT, MT, ET, RT, UT (viz tabulka 2) – zjišťují povrchové a vnitřní vady, tak
• destruktivní - zjišťující - chemické složení (pro ověření druhu materiálu) strukturní charakteristiky (metalografické ověřování stavu struktury) mechanické vlastnosti (zkoušky - tahové, rázové, tvrdosti, lámavosti, rozlomením, ohybové) technologické vlastnosti (svařitelnost)

Veškeré požadavky na kontrolu musí být začleněny do plánu kontrol a zkoušek.

Celkové kvality konstrukce/zařízení je dosaženo, jestliže prokazatelně kontrolou je splněna a doložena odpovídající úroveň všech požadovaných kritérií na kvalitu.

Požadavek na nedestruktivní zkoušení vycházející z normy ČSN EN ISO 3834-1 až 5 je blíže specifikován v projektu v souvislosti s požadavky objednávky a výrobkové normy, která uvádí druh zkoušky, rozsah zkoušení a kritéria jakosti/přípustnosti pro jednotlivé povrchové a vnitřní vady svarů.

1.1 Vady ve svarových spojích

Jedním z negativních faktorů podílejících se na tvorbě kvality svařovaných konstrukcí/zařízení jsou geometrické vady,vznikající ve svaru v procesu svařování degradací výrobních parametrů.

Geometrické vady ve svarech K/Z 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 způsobuje lokální koncentraci napětí a tím i koncentraci deformace. To vede k rychlému vyčerpání deformační schopnosti v daném místě přítomné diskontinuity a k iniciaci únavového lomu.

Nejhomogenněji je tok napětí rozdělen u svarů tupých, obr. 1a, homogenní opracovaný svar. Plynulý tok u něho narušují diskontinuity , např. neprůvary kořene, studené spoje, okrajové zápaly a jiné vady ve svaru nebo jeho převýšení jak je patrné z obr. 1b a obr.1c. U koutových svarů se napětí koncentruje zejména u kořene svaru, obr. 2.

Nebezpečnost vad silně závisí nejen na jejich druhu, velikosti a četnosti, ale zejména na jejich „ostrosti“, vyjádřené hodnotou 1/r, kde r je poloměr kořene vady. Dle tohoto kritéria jsou pak vady charakterizovány jako:

• „tupé“ (objemové – dutiny, vměstky apod.) nebo
• „ostré“(plošné – trhliny, studené spoje apod.).

Vliv „ostrosti“ vady podmiňuje, jak dokumentuje obr. 3, parametry meze únavy.

Ze závislosti vyplývá, že míra nebezpečnosti vady roste se zmenšováním poloměru kořene vady, to je se zvyšováním její ostrostí.

Plošné, tj. ostré vady (jako trhliny apod.) mají vysoký vrubový účinek a z toho důvodu jsou ve svarech nepřípustné. Objemové vady mají stanoveny mezní velikosti jejich přípustnosti vyjádřené stupni přípustnosti/jakosti podle příslušných norem (viz tab. 6).

Klasifikace vad základních kovových materiálů, řezů při dělení materiálu, svarových spojů kovových materiálů a termoplastů a pájených spojů je obsahem norem podle tabulky 1.

Tabulka 1 - Klasifikace geometrických vad – odkazy na normy

1.2 NDT metody zkoušení svarů

Běžně užívané nedestruktivní metody (dále NDT) pro zkoušení svarových spojů kovových materiálů uvádí tabulka 2 a termoplastů tabulka 5, včetně platných norem pro provádění zkoušek (technika zkoušení) a pro hodnocení přípustnosti indikací vad.

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 aplikaci na zjišťování povrchových a vnitřních vad, viz tabulky 3 a 4.

Tabulka 2 – NDT zkoušky svarů kovových materiálů

Tabulka 3 – Volba NDT metod pro zjišťování povrchových vad (podle ČSN EN 12062 – kovové materiály)

Tabulka 4 – Volba NDT metod pro zjišťování vnitřních vad (podle ČSN EN 12062 – kovové materiály)

Tabulka 5 – NDT metody pro zkoušení svarů termoplastů

1.3 Rozsah NDT zkoušení

Rozsah zkoušení svarových spojů kovů i termoplastů musí být v souladu se závazným předpisem, tj. projekt, výrobková norma, event. specifikace na základě dohody s odběratelem.

Rozsah zkoušení je definován procentuální hodnotou, která vyjadřuje zkoušení celkové délky svarových spojů a bere v úvahu:

• zkoušený výrobek ( tlaková nádoba, potrubí, stavební konstrukce atd.)
• kategorii, v níž je výrobek klasifikován (I, II, III, IV) – např. ČSN EN 13480-5
• typ svarového spoje
• třídu svarového spoje, součinitel svaru (1,0; 0,85; 0,7; - ČSN EN 13480-5)
• event. materiálovou skupinu (dle ČSN CR ISO 15608), viz zkušební skupiny např. ČSN EN 13445-5, ČSN EN 13480-5 aj.

Jestliže jsou při NDT kontrole jakoukoliv metodou prováděnou v rozsahu menším než 100 % zjištěny nepřípustné vady pro danou kategorii svarových spojů nebo jejich úseků, provedených stejným svářečem, provádí se doplňková kontrola dvojnásobného rozsahu. Především jsou kontrolovány úseky přiléhající k nevyhovujícím. V případě, že při doplňkové kontrole jsou opět nalezeny nepřípustné vady, zvětšuje se rozsah kontroly svarů provedených daným svářečem až na 100 %.

1.4 Obecné zásady NDT zkoušení dané požadavky výrobkových norem EN, ISO

• svary se zkouší jakmile to dovoluje jejich fyzikální stav. Svarové spoje, které budou tepelně zpracovány, nebo tvářeny či jinak upravovány se zkouší až v konečném stavu
• všechny svary musí být .kontrolovány vizuálně (VT kontrola) v rozsahu 100 % délky svaru vždy před všemi následnými NDT zkouškami a v případě nálezu vady nepřípustného charakteru se provede oprava, opravená oblast znovu ověří, je-li oprava vyhovující postupuje zkoušení ve smyslu předepsaných požadavků (v projektu, výrobkové normě, specifikaci) navazujícími NDT zkouškami (PT nebo MT a dalšími). Oprava musí být provedena podle schválených WPS.
• kontrolovaná oblast musí zahrnovat svarový kov a tepelně ovlivněnou oblast
• použité zkušební metody NDT a kriteria přípustnosti/jakosti výrobku musí být v souladu se stanovenými požadavky podle projektu (příslušné výrobkové normy či specifikace)
• pracovníci kontroly musí mít kvalifikaci podle ČSN EN 473 a musí být pro jednotlivé metody zkoušení certifikováni. Výjimkou je kontrola vizuální (VT), pro kterou je dostačující kvalifikace pracovníků podle požadavků ČSN EN 970 – Vizuální kontrola svarů, certifikace není vyžadována. Stejná výjimka se vztahuje na zkoušky těsnosti, pro které je dostačující kvalifikace podle normy příslušné metody použité ke zkoušení. Zvlášť je upraven požadavek na kvalifikaci personálu při výrobě, která podléhá požadavkům směrnice PED 97/23/EC, dle které NDT kontrolu může provádět pouze personál, který je schválen uznanou nezávislou organizací – RTPO (Recognized Third Party Organization). Z dalších možných (uznávaných) kvalifikačních systémů je třeba uvést kvalifikaci a způsobilost pracovníků nedestruktivního zkoušení ocelových trubek podle ČSN EN 12056, kvalifikaci a způsobilost pracovníků NDT zkoušení v oblasti letectví a kosmonautiky podle ČSN EN 4179 a kvalifikaci NDT pracovníků podle tzv. zaměstnavatelského systému SNT-TC-1A.

1.5 Hodnocení přípustnosti indikací vad ve svarech

Hodnocení přípustnosti vad ve svarech je prováděno v souladu s požadavky výrobkových norem, příp. smluvních požadavků, zakotvených v technické (projektové) dokumentaci. Kritériem přípustnosti je maximálně přípustná mezní hodnota velikosti vady, stanovená pro jednotlivou vadu podle příslušných norem (směrnic) pro určování stupňů:

• přípustnosti - 1(vysoký), 2 (střední), 3 (nízký), stupně se určují podle norem přípustnosti ve vztahu k použité NDT metodě (VT, PT, MT, RT,UT) – viz tabulka 2 a 5.
• jakosti – B (vysoký), C (střední), D (nízký), stupně se určují podle norem pro určování stupňů jakosti s přihlédnutím ke způsobu svařování a typu materiálu, viz tabulka 1 a 6.

Je možné také, na základě požadavku zákazníka, použít i jiných systémů hodnocení přípustnosti, např. podle ASME Code, API aj.

Indikované vady se hodnotí:

• podle skutečných rozměrů zjištěné indikace v závislosti na metodě zkoušení a stupeň přípustnosti nebo jakosti se určí porovnáním zjištěného rozměru s mezní přípustnou velikostí pro danou indikaci v příslušné normě pro určení přípustnosti nebo jakosti. U svarového spoje musí být obvykle odděleně hodnocen každý jednotlivý druh vady.

Hodnocení přijatelnosti svaru se provede:

• porovnáním zjištěného stupně přípustnosti nebo jakosti s požadavkem na stupeň přípustnosti nebo jakosti stanoveným v technické dokumentaci výrobku nebo odvoláním na výrobkovou normu, případně písemnou dohodu s odběratelem.

Stupně jakosti/přípustnosti se vztahují pouze na příslušný svarový spoj, nikoliv na celý hotový výrobek nebo samotnou součást. Je proto možné, aby na stejné součásti nebo stejném výrobku byly pro jednotlivé svarové spoje předepsány různé stupně jakosti. V řadě případů může být nutné stanovit různé stupně jakosti/přípustnosti pro různé vady téhož svarového spoje. Je třeba brát v úvahu konstrukční důvody, navazující postupy (např. povrchová úprava), druhy namáhání, provozní podmínky a důsledky vad (EN ISO 5817). Příklad postupu hodnocení schematicky uvádí obrázek 4.

Přehled norem pro určování stupňů jakosti a přípustnosti ve svarech a klasifikaci jakosti řezů a pájených spojů uvádí tabulka 6. Hodnocení přípustnosti/jakosti svarových spojů termoplastů je prozatímně prováděno dle TP B 502 CWS ANB s přihlédnutím k ČSN EN 12345 a ČSN EN ISO 5817 a dále dle tabulky 5 (norma dosud není vydána).

Tabulka 6 – Normy pro určování stupňů jakosti a přípustnosti indikovaných vad

2. DOKUMENTACE NDT KONTROLY

Průběh každé zkoušky a její výsledek musí být náležitě dokumentován.Dokumentace o provedeném NDT zkoušení bude odvislá od metody zkoušení (VT, PT, MT, RT, UT), a musí minimálně obsahovat:

• záznam o zkoušce – záznam poskytující představu o průběhu zkoušení (metoda, zařízení, parametry apod.), nálezu vad a jejich rozložení ve zkoušené oblasti (u VT, PT, MT popis zkoušené části s náčrtkem nebo fotografií, videozáznamem apod.; u RT radiogram a u UT sonogram apod.). Záznam o zkoušení tvoří přílohu protokolu o zkoušení.
• protokol o zkoušce - musí obsahovat základní informace:
• o zkoušené součásti (označení, materiál, rozměry, stadium výroby atd.)
• účel zkoušky
• způsob zkoušení
• předpis zkoušení, příp. písemný postup
• 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.

Pozn.: podrobnosti o obsahu protokolu uvádí každá metodická norma (VT, PT, MT, ET, RT, UT – tab.2 a 5, technika zkoušení) v závěrečné části.

Dokumentace NDT zkoušek je nezbytnou součástí celkové dokumentace výrobku pro prokazování shody výrobku s technickou a výrobní dokumentací.

Tabulka a obrázky.doc Microsoft World 287 kB