e-Glasnik DZBiH | #3 | 2014
Stručne teme | Osnovne projektovanja IBR
U nastavku je dat izvod iz teme „Projektovanje IBR u cilju osiguranja kvalitete“ koja
je prezentirana u okviru Stručnog Seminara DZBiH 20.06.2014. 18.
Opšte o konceptu projektovanja zavarenih konstrukcija
Prije svega neophodno je upoznati se sa „pravilima igre“ kada je riječ o
projektovanju generalno i gdje su ista definirana:
- Zakonska regulativa (Zakoni, Pravilnici, Direktive ...).
- Specifični zahtjevi Klijenta ili Investitora i/ili Osiguravajućih kuća
(Opšti i Posebni Tehnički Uslovi: OTU/PTU; ili tehničke
specifikacije).
- Tehnička regulativa (“harmonizirani standardi” sa ZR, standardi
proizvoda, kodovi ... EN, EN ISO, API, ASME ...).
U slučaju projektovanja “odgovornih zavarenih konstrukcija”
na sljedeća pitanja Projektant mora znati odgovore:
Koja zakonska regulativa se mora uzeti u obzir?
Koji su specifični zahtjevi Klijenta ili ...?
Koja je važeća tehnička regulativa - standard zavarenog proizvoda?
O osnovama zakonske regulative bilo je riječi u prošlom broju e-Glasnika,
dok je aspekt tehničke regulative generalno obrazložen u temi „Tehnička
regulativa za zavarene konstrukcije“ 19 . Tehnički zahtjevi Klijenta ili
Investitora (ili drugih) su zaista specifični, pa o istim trenutno neće biti više
riječi, uz napomenu da isti moraju biti najmanje u skladu sa lokalnom
zakonskom regulativom, i najmanje jasno uzimati u obzir različite zahtjeve
u višestruke tehničke regulative, posebice u slučaju izbora, definiranja i
usklađenosti dodatnih – specifičnih zahtjeva.
Zašto uopšte Osiguranje kvaliteta i ispitivanja bez razaranja?
U većini standarda proizvoda - odgovornih zavarenih konstrukcija, za
zavarene spojeve je dat set zahtjeva i pre-projektovanih karakteristika, tako
da je većina “integralnih” ili “ključnih” zavarenih spojeva dimenzionirano u
funkciji debljine osnovnog materijala i sa “punom čvrstoćom”.
Autori teme: Ismar Hajro, Mašinski fakultet – Univerzitet u Sarajevu; Semir Manov, Institut za
materijale i kvalitet – IMQ Energoinvest.
19 Vidi od str. 15 ovaj broj e-Glasnika.
18
27
e-Glasnik DZBiH | #3 | 2014
Zavareni spojevi sa punom čvrstoćom
Čvrstoća zavarenog spoja > Čvrstoća osnovnog materijala
Naravno, standardi proizvoda mogu zahtijevati određene zavarene spojeve,
za koje nema posebnih zahtjeva, ali koji se razumnom inženjerskom praksom
moraju dimenzionirati – projektovati.
Ovo je klasični projektantski pristup, gdje se polazi od pretpostavke da je
materijal zavarenog spoja homogen i bez grešaka i nesavršenosti.
Da li je realno i tehnološki tako?
Primjer radiografskog snimka
sučeonog zavarenog spoja sa
otkrivenom greškom
(poroznost u gnijezdu) |
izvor: ndt-ed.org
Zavareni spojevi mogu sadržavati različite greške i nesavršenosti koje
značajno narušavaju “projektnu” čvrstoću i pouzdanost!
Tako, IBR zavarenih spojeva je obavezna aktivnost, u cilju da se otkrije
prisustvo grešaka i netolerisanih nesavršenosti, prema zahtijevanim
kriterijima prihvatljivosti; odnosno zahtijevanom nivou kvaliteta.
Potvrđeni nivo kvaliteta, primjenom IBR nakon zavarivanja, je potvrda
projektovane “zahtijevane kvalitete” ~ što barem dijelom potvrđuje koncept
28
e-Glasnik DZBiH | #3 | 2014
projektne čvrstoće (nosivosti), uz obavezan dokaz o kvalifikaciji procedure
zavarivanja i dokaz o stručnoj osposobljenosti zavarivača (atesti)!
Naravno, sa IBR zavarenih spojeva se provjerava zahtijevana kvaliteta, a ne
čvrstoća zavarenog spoja; obzirom da se mogućnost postizanja potrebne
čvrstoće dokazuje kvalifikacijom procedure zavarivanja!
Zavarivanje prema ISO 9001
Prema ISO 9001 zavarivanje je specijalni proces (ili postupak obrade)
obzirom da se kvaliteta proizvoda ne može jednostavno dokazati završnom
inspekcijom, odnosno:
U slučaju zavarenih proizvoda, inspekcijom se ne može
utvrditi kvaliteta direktno na proizvodu, već sistem kvaliteta mora biti
ugrađen u kompletan proces nastanka proizvoda
(od projektovanja, preko nabavke materijala, zavarivanja, IBR ... ).
Tako ni najobimnija ili čak sofisticirana ispitivanja bez razaranja (IBR) ne
mogu unaprijediti kvalitetu proizvoda!
Zato za proizvodnju primjenom zavarivanja važi poseban “Sistem
osiguranja kvaliteta”, odnosno certifikacija firmi u skladu sa EN ISO 3834!
Projektant ste; Da li projektujete i IBR?
Da li u aktivnostima projektovanja procjenjujete - planirate - projektujete
IBR?
Od čega zavisi obim i metode, kriteriji prihvatljivosti, vrijeme izvođenja i
konačno troškovi IBR?
Da li ste pod komercijalno-menadžerskim pritiskom da skratite ili uopšte ne
izvodite IBR? ... Da li ste svjesni posljedica?
Zašto se IBR mora projektovati i od čega zavisi?
Uslovi i kriteriji projektovanja se mogu u potpunosti zadovoljiti, samo ako
su svi elementi - aspekti projektovanja 20 uzeti u obzir, pa tako i IBR.
Vidi od str. 15, Šta definira tehnički propis (standard ili specifikacija) jedne odgovorne zavarene
konstrukcije?
20
29
e-Glasnik DZBiH | #3 | 2014
IBR po obimu (5-100%, iznimno čak i 300%) i metodama (VT, RT, UT, MT,
PT ...) principijelno zavisi od:
- odgovornosti zavarene konstrukcije (ozbiljnost posljedica havarije),
ili od
- procijenjenog naponskog stanja u fazi projektovanja - prethodni
aspekti projektovanja ili izgradnje!
IBR nije samo sebi svrha, te o obimu i metodama IBR suštinski ne odlučuje
certificirano ili osposobljeno osoblje koje vrši IBR.
Za nove proizvode - Obim i metode IBR mora propisati - projektovati
ovlašteni projektant!
IBR osoblje, u zavisnosti od nivoa osposobljenosti (1, 2 ili 3-nivoa), izvodi
ispitivanja, priprema rezultate - Izvještaje i propisuje procedure IBR.
Sve-ukupnu analizu IBR rezultata izvodi ovlašteni Nadzor ili inspektor
zavarivanja, po mogućnosti u koordinaciji sa ovlaštenim projektantom!
Podsjetimo se, greške i nesavršenosti su klasificirane prema EN ISO 6520-1
21 (sa potrebnim numeričkim ili alfa-numeričkim oznakama) na:
- Pukotine | 100.
- Kavitacija / poroznost | 200.
- Čvrsti uključci | 300.
- Nedostatak topljenja ili penetracije | 400.
- Nepravilnosti oblika i dimenzija | 500.
- Ostale greške | 600.
Također, generalne smjernice za primjenu IBR za zavarene spojeve su date
u EN ISO 17635 22.
EN ISO 6520-1, Welding and allied processes - Classification of geometric imperfections in metallic
materials - Part 1: Fusion welding; Dostupan kod BAS-a sa osnovnim informacijama na sljedećem linku.
22 EN ISO 17635, Non-destructive testing of welds - General rules for metallic materials. Dostupan kod
BAS-a sa osnovnim informacijama na sljedećem linku.
21
30
e-Glasnik DZBiH | #3 | 2014
Opšte preporuke za IBR zavarenih spojeva prema EN ISO 17635
- Crteži i specifikacije bi trebali biti pregledani od strane
kvalifikovanog IBR osoblja, u odnosu na ispravan izbor metoda i
tehnika IBR-a.
- Dešava se da projektant specificira više zahtjeva za IBR nego je
potrebno, bez razumijevanja praktičnih mogućnosti izvođenja
ispitivanja ili ograničenja IBR metoda (gore od ovoga je jedino da IBR
uopšte ne specificira!).
- Općenito radiografsko ispitivanje (RT) se obično preferira u odnosu
na ultrazvučno ispitivanje (UT), bez obzira što je ultrazvučno
ispitivanje ekonomičnije i daje slične rezultate prilikom otkrivanja
nesavršenosti.
- Slično tome je ispitivanje penetrantima (PT), metoda koja se najčešće
koristi za ispitivanje površinskih nesavršenosti, mada bi ispitivanje
magnetnim česticama (MT) na feromagnetnim materijalima značajno
skratilo vrijeme ispitivanja.
- Zavarene konstrukcije kompleksne geometrije (dimenzija i oblika)
mogu zahtijevati više od jedne metode za potpuno ispitivanje.
- Nasuprot tome, potpuno ispitivanje koristeći samo jednu IBR
metodu je nemoguće ili neekonomično obzirom na geometriju i
pristupačnost predmeta ispitivanja.
- Za projektanta koji specificira zahtjeve za ispitivanjem, jako je bitno
poznavanje mogućnosti i ograničenja pojedinih IBR metoda. Jedan
od standarda koji daje opšte smjernice za ispitivanje bez razaranja
zavarenih spojeva je EN ISO 17635.
- U nekim slučajevima, može da bude neophodno izvođenje dodatnih
ispitivanja koje uključuje više od jedne metode ispitivanja bez
razaranja (osim vizuelnog ispitivanja) ili višestruke primjene jedne
metode. U takvim slučajevima sve korištene metode će biti definisane
u Planu IBR-a, koji će sadržavati redoslijed i obim ispitivanja za
svaku metodu, kao i kriterije prihvatljivosti.
- Ispitivanje treba da se izvodi nakon kompletiranja svih zahtjevanih
termičkih obrada.
- Zavareni spojevi u materijalima osjetljivim na pukotine uzrokovane
vodikom (tzv. „hladne pukotine“), ili na druge pukotine sa
vremenskim kašnjenjem trebaju biti ispitivani nakon proteka
minimalno zahtijevanog vremena (npr. >24h) poslije zavarivanja.
31
e-Glasnik DZBiH | #3 | 2014
-
Zavareni spojevi bi trebali biti ispitani i ocjenjeni metodom vizuelnog
ispitivanja ili odgovarajućom drugom metodom za površinsko
ispitivanje, prije ispitivanja unutrašnjih nesavršenosti.
Standard EN ISO 17635 je zasnovan na zahtjevima kvaliteta, materijalu,
debljini zavara, postupku zavarivanja i obimu ispitivanja, te daje smjernice
za izbor metoda ispitivanja bez razaranja zavarenih spojeva za slijedeće
materijale, njihove legure i njihove kombinacije:
- čelik;
- aluminij;
- bakar;
- nikl;
- titan.
Prije izbora metoda i nivoa ispitivanja, projektant treba da razmotri slijedeće
stavke:
- postupke zavarivanja;
- osnovni materijal, dodatni materijal za zavarivanje i obradu;
- tip spoja i geometriju;
- konfiguraciju komponenti (pristupačnost, stanje površine, ...);
- nivoe kvaliteta;
- očekivane tipove nesavršenosti i orijentaciju.
Raspoložive IBR metode
VT
Vizuelno ispitivanje
PT
Ispitivanje penetrantima
MT
Ispitivanje magnetnim česticama
ET
Ispitivanje vrtložnim strujama
RT
Radiografsko ispitivanje
UT
Ispitivanje ultrazvukom
Za površinske greške i
nesavršenosti
Za zapreminske greške i
nesavršenosti
U naredne dvije tabele date su preporuke u skladu sa EN ISO 17635 za izbor
IBR metode u zavisnosti od osnovnog materijala i tipa spoja.
32
e-Glasnik DZBiH | #3 | 2014
IBR metode za ispitivanje zavarenih spojeva za površinske greške i
nesavršenosti
Materijali
IBR metoda
Feritni čelik
VT
VT i MT
VT i PT
VT i (ET)
Austenitni čelik, aluminij, bakar, nikl,
titan
VT
VT i PT
VT i (ET)
(*) označava da je metoda primjenjiva sa ograničenjima
IBR metode za ispitivanje zavarenih spojeva za unutrašnje greške i
nesavršenosti za sučeone i T- spojeve sa potpunom penetracijom
Sučeoni spojevi na feritnim
čelicima
Nominalna debljina osnovnog materijala,
t [mm]
t≤8
8 < t ≤ 40
t > 40
RT ili (UT)
RT ili UT
UT ili (RT)
(UT) ili (RT)
(UT) ili (RT)
(UT) ili (RT)
T-spojevi na austenitnim
čelicima
RT
RT ili (UT)
RT ili (UT)
Sučeoni spojevi na aluminiju
RT
RT ili UT
RT ili UT
(UT) ili (RT)
(UT) ili (RT)
(UT) ili (RT)
Sučeoni spojevi na legurama
bakra i nikla
RT
RT ili (UT)
RT ili (UT)
T-spojevi na legurama bakra i
nikla
(UT) ili (RT)
(UT) ili (RT)
(UT) ili (RT)
RT
RT ili (UT)
-
(UT) ili (RT)
UT ili (RT)
-
T-spojevi na feritnim čelicima
Sučeoni spojevi na austenitnim
čelicima
T-spojevi na aluminiju
Sučeoni spojevi na titanu
T-spojevi na titanu
(*) označava da je metoda primjenjiva sa ograničenjima
U narednim brojevima e-Glasnika posvetili bi više pažnje na neke konkretne
primjere zavarenih proizvoda i konkretne zahtjeve za projektovanje IBR u
skladu sa referentnim standardima (tehničkom regulativom).
33
Download

Osnove projektovanja IBR