Poziomy akceptacji złączy spawanych proponowane zmiany w pren 12517: 2004

Wielkość: px
Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Poziomy akceptacji złączy spawanych proponowane zmiany w pren 12517: 2004"

Transkrypt

1 Poziomy akceptacji złączy spawanych proponowane zmiany w pren 12517: 2004 Artur DONATH Roman GRUCA TÜV Rheinland Polska TÜV Akademia Polska We wrześniu 2004 roku opublikowany został w Niemczech dokument DIN EN 12517: 2004 Entwurf, który przedstawia propozycję zmian do EN 12517:1998. Mimo wprowadzenia w ostatnich latach do tej normy kilku poprawek, jej praktyczne zastosowanie do oceny wskazań niezgodności wykrytych metodą radiograficzną było znikome, ze względu na zawarte w niej luki oraz niejasności w interpretacji jej postanowień. Projekt nowej normy w obecnym kształcie gotowy był już (w jęz. angielskim) we wrześniu 2003 roku, jednakże w związku z opóźniającym się wprowadzaniem normy EN ISO 5817 Złącza spawane ze stali, niklu, tytanu i ich stopów (bez spawania wiązką elektronów). Poziomy jakości niezgodności, która zastąpiła w grudniu 2003 normę EN 25817:1992, prace nad zatwierdzeniem tego projektu zostały znacznie opóźnione. Czy nowe wydanie normy EN wprowadzi istotne zmiany w sposobie oceny wskazań niezgodności wykrytych metodą radiograficzną? Na jakie aspekty będzie trzeba zwracać szczególną uwagę przy wykorzystaniu nowego wydania normy EN do oceny zdjęć radiograficznych? Referat ten jest z jednej strony kontynuacją przybliżania polskiemu personelowi badań nieniszczących zmian, które zaistniały w wyniku zastąpienia w marcu 2005 roku (w naszym kraju) wspomnianej już normy EN 25817:1992 przez EN ISO 5817:2003, z drugiej zaś próbą przygotowania personelu na planowane zmiany w sposobie oceny złączy spawanych na podstawie badań radiograficznych w świetle proponowanych zmian w pr EN 12517:2004.

2 I. Omówienie pr EN 12517: Zakres stosowania Norma ta ustala poziomy akceptacji wskazań niezgodności spawalniczych wykrywanych badaniem radiograficznym w doczołowych złączach spawanych wykonanych ze stali. W przypadku uzgodnień poziomy akceptacji mogą zostać zastosowane dla innych rodzajów złączy spawanych lub innych materiałów. Poziomy akceptacji mogą powoływać się na normy spawalnicze, normy wyrobów, specyfikacje lub przepisy. Tego rodzaju powołanie się na EN ISO 5817 występuje w EN W normie tej przyjęto, że badanie radiograficzne przeprowadzono zgodnie z normą EN Przy ocenie czy złącze spawane spełnia wymagania ustalone dla danego poziomu jakości, porównuje się wielkości dopuszczone przez normy z wymiarami wskazań niezgodności stwierdzonych na zdjęciach radiograficznych tego złącza spawanego. 2 Normy powołane Następujące, wskazane dokumenty są wymagane dla stosowania niniejszej normy. Przy datowanym powołaniu się obowiązuje wyłącznie to wskazane wydanie. Przy niedatowanym wskazaniu obowiązuje ostatnie wydanie przywołanego dokumentu (włącznie ze wszystkimi zmianami). EN 970 EN 1435 EN Spawalnictwo. Badania nieniszczące złączy spawanych. Badania wizualne. Badania nieniszczące złączy spawanych. Badania radiograficzne złączy spawanych. Spawalnictwo. Badania nieniszczące złączy spawanych. Zasady ogólne dotyczące metali. EN ISO 5817 Spawanie - Złącza spawane (z wyłączeniem spawania wiązką) stali, niklu, tytanu i ich stopów - Poziomy jakości według niezgodności spawalniczych (ISO 5817:2003). EN ISO Spawanie i procesy pokrewne. Klasyfikacja geometrycznych niezgodności spawalniczych w metalach. Część 1: Spawanie. (ISO :1998). 3 Technika radiograficzna W zależności od poziomu jakości złącza spawanego stosuje się technikę radiograficzną klasy A lub B zgodnie z EN 1435, jak to podano w tablicy 1. Tablica 1 Technika radiograficzna a Poziomy jakości według EN ISO 5817 Technika i klasa badania według EN 1435 B B 1 C B a 2 D A 3 Poziom akceptacji według EN Przy badaniu spoin obwodowych minimalna liczba ekspozycji cząstkowych musi jednakże spełniać wymagania klasy A wg EN

3 4 Postanowienia ogólne Przed badaniami radiograficznym powinno się przeprowadzić badania wizualne złączy spawanych oraz ich ocenę wg EN 970. Poziomy akceptacji podane w niniejszej normie obowiązują zasadniczo do oceny niezgodności, których nie można wykryć i ocenić za pomocą badań wizualnych. Niezgodności powierzchniowe (takie jak podtopienia, wycieki, uszkodzenia powierzchni, rozpryski itp.), których nie można ocenić z uwagi na kształt obiektu, muszą zostać poddane bardziej specjalistycznym badaniom, gdy oceniający uzna, że podane w normie EN ISO 5817 poziomy jakości nie zostały osiągnięte. W przypadku, gdy wymagana jest ilościowa ocena podtopień i/lub wycieków za pomocą badań radiograficznych, mogą być zastosowane specjalne sposoby postępowania, z wykorzystaniem próbnego prześwietlania, w celu ustalenia podstawy do przybliżonej oceny ilościowej zgodnie z wymaganiami normy EN ISO To wymaganie musi być uzgodnione. 5 Poziomy akceptacji. Poziomy akceptacji wskazań podane są w tablicy 2. Rodzaje niezgodności odpowiadają tym, które podane są w EN ISO Zastosowane w tabeli 2 skróty oznaczają: l długość niezgodności, w milimetrach s grubość nominalna spoiny czołowej, w milimetrach t grubość materiału, w milimetrach L długość badana, każdorazowo 100mm, w milimetrach L p długość rzutowanego obszaru w p szerokość spoiny H szerokość niezgodności w spoinie, względnie szerokość lub wysokość niezgodności na powierzchni spoiny, w milimetrach d średnica pęcherza, w milimetrach; b szerokość nadlewu, w milimetrach A suma rzutowanych obszarów wskazań 3

4 Tablica 2 Poziomy akceptacji dla wskazań w złączach doczołowych Nr Rodzaj niezgodności wewnętrznych wg EN ISO Poziom akceptacji 3 a Poziom akceptacji 2 a Poziom akceptacji 1 a 1 Pęknięcia (100) nie dopuszcza się nie dopuszcza się nie dopuszcza się 2a Porowatość i pęcherze (2012,2011) jednowarstwowe A < 2,5 % d < 0,4 s, max 5 mm A < 1,5% d < 0,3 s, max 4 mm L= 100 mm A < 1 % d< 0,2 s, max 3 mm 2b Porowatość i pęcherze (2012,2011) wielowarstwowe A < 5 % d < 0,4 s, max 5 mm A < 3 % d < 0,3 s, max 4 mm L= 100 mm A < 2 % d < 0,2 s, max 3 mm 3 b Gniazdo pęcherzy (2013) A<16% d < 0,4 s, max 4 mm A < 8 % d < 0,3 s, max 3 mm L= 100 mm A < 4 % d< 0,2 s, max 2 mm 4a c Łańcuch pęcherzy (2014) jednowarstwowe A < 8 % d <0,4 s, max 4 mm A < 4 % d < 0,3 s, max 3 mm A < 2 % d< 0,2 s, max 2 mm 4b c Łańcuch pęcherzy (2014) wielowarstwowe A<16% d < 0,4 s, max 4 mm A < 8 % d< 0,3 s, max 3 mm L= 100 mm A < 4 % d< 0,2 s, max 2 mm 5 d Pęcherze podłużne (2015) i pęcherze kanalikowe (2016) 6 Jama skurczowa (202) h < 0,4 s, max 4 mm l < s, max 75 mm h < 0,4 s, max 4 mm l<25 mm h < 0,3 s, max 3 mm l < s, max 50 mm nie dopuszcza się h < 0,2 s, max 2 mm l < s, max 25 mm nie dopuszcza się 7 Krater (2024) l<0,2 t<2mm nie dopuszcza się nie dopuszcza się 8 9 Wtrącenia żużla (301), wtrącenia topnika (302) i wtrącenia tlenków (303) Wtrącenia metaliczne (304) (poza miedzią) h < 0,4 s, max 4 mm l < s, max 75 mm h < 0,3 s, max 3 mm l < s, max 50 mm h < 0,2 s, max 2 mm l < s, max 25 mm l < 0,4 s, max 4 mm l < 0,3 s, max 3 mm l < 0,2 s, max 2 mm 10 Wtrącenie miedzi (3042) nie dopuszcza się nie dopuszcza się nie dopuszcza się 11 Przyklejenie (401) dopuszcza się, ale tylko przerywane i niewychodzące na powierzchnię l < 25mm nie dopuszcza się nie dopuszcza się 12 Niepełny przetop (402) l < 25 mm nie dopuszcza się nie dopuszcza się 4

5 Tablica 2 Poziomy akceptacji dla wskazań w złączach doczołowych (ciąg dalszy) Nr Rodzaj niezgodności wewnętrznych wg EN ISO Poziom akceptacji 3 a Poziom akceptacji 2 a Poziom akceptacji 1 a Niezgodności powierzchniowe. Poziomy akceptacji odpowiadają wartościom zdefiniowanym dla badania wizualnego. Niezgodności te są praktycznie akceptowane lub odrzucane podczas badania wizualnego. 13 Pęknięcia w kraterze (104) nie dopuszcza się nie dopuszcza się nie dopuszcza się 14 e Podtopienie (501) wymagane jest łagodne przejście h < 0,2t < 1 mm wymagane jest łagodne przejście h < 0,1 t < 0,5 mm wymagane jest łagodne przejście h < 0,05 t < 0,5 mm 15a e Wyciek (504) 0,5 mm < t < 3 mm h < 1 mm + 0,6 b h < 1 mm+ 0,3 b h < 1 mm + 0,1 b 15b e Wyciek(504) t > 3 mm h < 1 mm + 1,0 b < 5 mm h < 1 mm + 0,6 b < 4 mm h < 1 mm + 0,2 b < 3 mm 16 Ślad zajarzenia (601) Dopuszcza się, o ile nie wpływa to na własności materiału podstawowego nie dopuszcza się nie dopuszcza się 17 e Rozprysk (602) Akceptacja uzależniona jest od przeznaczenia, np. materiału, ochrony antykorozyjnej a b c d e Poziomy akceptacji 3 i 2 mogą być podane z dopiskiem X, co oznacza, że wszystkie wskazania powyżej 25 mm są nieakceptowane. Patrz Załącznik C, rys. C.1. Patrz Załącznik C, rys. C.2 Patrz Załącznik C, rys. C.3. Niezgodności powierzchniowe. Poziomy akceptacji odpowiadają wartościom zdefiniowanym dla badania wizualnego. Niezgodności te są praktycznie akceptowane lub odrzucane podczas badania wizualnego. 5

6 Zestawienie porównawcze podziału niezgodności przewidzianych do oceny w EN 12517:1998 oraz w pren 12517:2004 EN pren 12517:2004 Grupy niezgodności wg EN ISO Pęknięcia (100) 1. Pęknięcia (100) 2. Pęknięcia w kraterze (104) (pęknięcie w kraterze (104) ujęte w niezgodnościach powierzchniowych) Pęcherze i pory (2011, 2013, 2014, 2017) 2a. Porowatość i pęcherze (2012, 2011) złącza jednowarstwowe 4. Pęcherze kanalikowe (2016) 2b. Porowatość i pęcherze (2012, 2011) złącza wielowarstwowe 5. Wtrącenia stałe i pęcherze podłużne 3. Gniazdo pęcherzy (miejscowe) (2013) (300, 2015) 4a. Łańcuch pęcherzy, łańcuch gniazd pęcherzy (2014) złącza jednowarstwowe 4b. Łańcuch pęcherzy, łańcuch gniazd pęcherzy (2014) złącza wielowarstwowe 5. Pęcherze podłużne i kanalikowe (2015, 2016) 6. Jama skurczowa (202) 7. Krater (2024) Wtrącenia miedzi (3042) 8. Wtrącenia stałe: - żużel (301) - topnik (302) - tlenki (303) (pozostałe niezgodności z tej grupy ujęto w punkcie 5, w grupie 200, patrz powyżej) 9. Wtrącenia metaliczne (304) (z wyłączeniem wtrąceń miedzi Cu) 10. Wtrącenie miedzi (3042) Przyklejenia (401) 11. Przyklejenia (401) 8. Braki przetopu (402) 12. Brak przetopu (402) 500 i Podtopienia (501) 13. Pęknięcie w kraterze (104) 10. Wyciek (504) 14. Podtopienia (501) 11. Wyciek miejscowy (5041) 15a. Wyciek grani (504) 0,5 mm <= t <= 3 mm 12. Ślady zajarzenia i rozpryski (601, 602) 15b. Wyciek grani (504) t > 3 mm 16 Ślady zajarzenia (601) 17. Rozpryski (602) 6

7 Komentarz do podziału niezgodności przewidzianych do oceny wg tablicy 2 Niezgodności objętościowe 100 Pęknięcia EN 12517:1998 nie dopuszcza występowania pęknięć, poza pęknięciami w kraterze (104) gdzie dopuszcza się występowanie 1 pęknięcie w kraterze na każde 40 mm dł. spoiny w 3 poziomie akceptacji. Pr EN 12517:2004 nie dopuszcza występowania jakiegokolwiek rodzaju pęknięcia we wszystkich 3 poziomach jakości. 200 Pustki gazowe EN 12517:1998 nie określa dopuszczalnej powierzchni pustek gazowych jako jednego z kryterium oceny oraz nie określała osobnych kryteriów dla złączy jedno- i wielowarstwowych w przypadku niektórych niezgodności z tej grupy. Pr EN 12517:2004 określa sposób oceny pustek gazowych w sposób bardziej szczegółowy, oraz ponadto określa: - sposób stosowania reguł odstępu w przypadkach łączenia ze sobą: pęcherzy (2011), pęcherzy równomiernie rozłożonych (2012), gniazd pęcherzy (2013). Reguły te określono w załączniku normatywnym C. - osobne kryteria dla łańcuchów pęcherzy (2014) wraz z podaniem zastosowania reguł odstępu w przypadku łączenia tych niezgodności (załącznik normatywny C). Podano osobne kryteria dla złączy jedno- i wielowarstwowych. - jednakowe kryteria dla pęcherzy kanalikowych (2016) i pęcherzy podłużnych (2015). W EN 12517:1998 ocenę tych niezgodności realizuje się w oparciu o oddzielne kryteria. - osobne kryteria oceny dla jamy skurczowej (202) oraz występowania krateru (2024) - osobne kryteria dla wtrąceń stałych (300), dla których w EN 12517:1998 kryteria oceny były takie same jak dla pęcherzy podłużnych wtrącenia stałe EN 12517:1998 traktuje wtrącenia stałe wspólnie z pęcherzami podłużnymi. W pr EN 12517:2004 wydzielono kryteria oceny dla wtrąceń stałych (wtrącenia: żużla, topnika, tlenków), wtrąceń metalicznych (wtrącenie wolframu). Osobno podano kryterium oceny dla wtrącenia miedzi (3042), które są nie dopuszczalne. 7

8 400 przyklejenie i brak przetopu Określone w pr EN 12517:2004 kryteria są ostrzejsze. Dopuszcza się tylko przyklejenia występujące lokalnie (w sposób nie ciągły) oraz nie wychodzące na powierzchnię i tylko w 3 poziomie akceptacji ( l < 25 mm ). Podobne kryteria dotyczą braku przetopu (w 3 poziomie akceptacji, do 25 mm długości). Jest to wynikiem zgodności z normą EN ISO 5817:2003. Niezgodności powierzchniowe W pr EN 12517:2004 niezgodności powierzchniowe ujęto w osobnej tej grupie niezgodności, do której przesunięto pęknięcia w kraterze (104), których nie dopuszcza się. Dopuszcza się podtopienia (501) o łagodnym przejściu, jednak w nowym projekcie podano dodatkowe ograniczenie na wymiar maksymalny w zależności od grubości złącza, czego nie ma w EN 12517:1998. Jest to wynikiem zgodności z normą EN ISO 5817:2003. Ograniczenie na analogicznych zasadach wprowadzono również dla wycieku (504). Jednakże w przypadku obydwu tych niezgodności wycieku i podtopienia nie określono dopuszczalnej długości, co stanowi poważne utrudnienie w ich ocenie. Kryteria związane ze śladami zajarzenia łuku (601) i rozpryskami (602) pozostały niezmienione. Dla poziomów akceptacji 2 i 3, możliwe jest zastosowanie dopisku X, co oznacza, że nie dopuszcza się niezgodności o długości powyżej 25 mm. Pragniemy zwrócić uwagę, że w omawianym projekcie EN 12517:2004 wyraźnie zaznaczone jest, że niezgodności powierzchniowe powinny być zaakceptowane lub nie zaakceptowane na podstawie przeprowadzonych badań wizualnych. Komentarz dotyczący załącznika informacyjnego A Brak stwierdzonych zmian w projekcie normy. Komentarz dotyczący załącznika informacyjnego B Jest to nowostworzony załącznik informacyjny w celu ułatwienia oceny zdjęć radiograficznych i powierzchni przełomów. Podano w nim szkice, na których zobrazowano procentowe udziały niezgodności w stosunku do powierzchni ocenianej (odcinek odniesienia każdorazowo 100mm spoiny), które mają ułatwić ocenę. Pod rysunkami podano wartości procentowe oraz liczbę i średnicę pęcherzy występujących jako przykładowe niezgodności. 8

9 Załącznik C (normatywny) Suma przyjmowanych (sąsiadujących) obszarów Rys. C.1 D > d A2 Suma pojedynczych powierzchni występowania pęcherzy (A 1 + A ) odniesiona do ocenianej powierzchni l p x w p (Rys. C1) Rys. C.2 D < d A2 Jeżeli odstęp D jest mniejszy niż średnica d A1 lub d A2, gdzie decydująca jest mniejsza ze średnic, to powierzchnia wewnątrz obwiedni wokół powierzchni pęcherzy A 1 + A 2, musi zostać przyjęta jako powierzchnia niezgodności (Rys. C2). 9

10 Rys. C.3 D > d 2 Suma pojedynczych powierzchni pęcherzy powierzchni l p x w p (Rys. C3) odniesiona do ocenianej Rys. C.4 D < d 2 Jeżeli odstęp D jest mniejszy od mniejszej średnicy sąsiadujących pęcherzy, to przy określaniu sumy niezgodności musi być uwzględniona całkowita powierzchnia obu związanych ze sobą pęcherzy (Rys.C4). 10

11 Rys. C.5 D > l 3 Suma obszarów Σh x l musi zostać obliczona jako udział procentowy dla ocenianej powierzchni l p x w p (Rys. C5). Rys. C.6 D < l 3 Jeżeli odstęp D jest mniejszy niż krótsza z sąsiadujących niezgodności, to przy ustalaniu sumy niezgodności musi być uwzględniony pełny odstęp pomiędzy obydwoma tymi niezgodnościami (Rys. C6). Komentarz dotyczący załącznika normatywnego C Jest to zupełnie nowy załącznik wynikający ze zgodności z EN ISO 5817 i określa zasady stosowania reguł odstępu w przypadku, pęcherzy odosobnionych, kilku gniazd pęcherzy, łańcuchów pęcherzy, wtrąceń stałych. Przedstawiono poglądowe szkice oraz zasady łączenia poszczególnych niezgodności. Niestety, reguły te nie są w pełni zgodne z zapisami normy EN ISO 5817:2003. Pominięto część regulacji opisujących zasady sumowania sąsiadujących obszarów występowania niezgodności (np. długość odniesienia dla lp wynosi 100mm. dla rys.c1 i C2). W EN 12517:1998 brak takich uregulowań, co praktycznie nie pozwala na dzień dzisiejszy na ocenę tego typu wskazań bez dodatkowych ustaleń ze Zleceniodawcą badania. 11

12 Podsumowanie KRAJOWA KONFERENCJA BADAŃ RADIOGRAFICZNYCH - POPÓW Większość przedstawionych zmian w pr EN 12517:2004 wynika z wprowadzenia normy EN ISO Uszczegółowienie grup niezgodności oraz nowe poziomy akceptacji dla niektórych z nich, zaostrzają ocenę złączy spawanych, co wpływać powinno na zwiększenie bezpieczeństwa badanej konstrukcji. 2. Wprowadzony załącznik informacyjny B prawdopodobnie pozostanie jedynie na papierze, gdyż przy ocenie należy dokonywać obliczeń procentowego udziału niezgodności, nie zaś dokonywania porównania. Przykłady zawarte w tym załączniku docierają bardzo silnie do wyobraźni i pozwalają uzmysłowić czytelnikowi wartości poziomów akceptacji. 3. Określenie zasad oceny sumowania sąsiadujących obszarów niezgodności w załączniku C (normatywnym) daje podstawy do matematycznego określenia wielkości obszaru zalegania niezgodności. Jest to tym bardziej ważne, że EN 12517:1998 nie mówi nic na ten temat, EN ISO 5817:2003 dotyczy tylko metody wizualnej i dla zastosowania tych reguł dla metody radiograficznej wymagane były specjalne uzgodnienia. Niestety, ten reguły nie są w pełni zgodne z zapisami normy EN ISO 5817:2003. Pominięto część regulacji opisujących zasady sumowania sąsiadujących obszarów występowania niezgodności (np. długość odniesienia dla lp wynosi 100mm. dla rys.c1 i C2). 4. Wyszczególnienie niezgodności powierzchniowych, których na podstawie badań radiograficznych ocena ilościowa wskazań i to tylko przybliżona oraz wg niniejszej normy wymaga zastosowania specjalnych technik radiograficznych oraz uzgodnień jest jak najbardziej uzasadnione, w szczególności z powodu dotychczasowych rozbieżności, co do skutecznej oceny np. podtopień o stosunkowo niewielkich głębokościach. Niestety, poziomy akceptacji dla pozycji 14 podtopienie (501) nie odpowiadają w pełni poziomom akceptacji określonym w EN ISO 5817:2003. Różnica dotyczy braku uwzględnienia zakresu grubości od 0,5 do 3,0mm, w którym to wspomniana norma nie dopuszcza podtopień zarówno w licu (5011, 5012) jak i w grani (5013) oraz w zakresie pow. 3 mm dopuszczone są tylko podtopienia klasyfikowane jako niezgodność krótka (max 25mm na długości 100 mm długości spiny lub max 25% długości spoiny w przypadku, gdy łączna długość spoiny jest mniejsza niż 100 mm). 5. Reasumując, można wysunąć stwierdzenie, że zaproponowane zmiany w pren 12517:2004 sprawią, że nowe wydanie normy EN umożliwi ocenę złączy spawanych na podstawie zdjęć radiograficznych. Niestety, po raz kolejny nie udało się usunąć wszystkich niedociągnięć występujących w zmienianym dokumencie. Możemy mieć nadzieję, że niedociągnięcia te zostaną usunięte przed opublikowaniem nowego wydania normy. 12