1. Wprowadzenie
Badania nieniszczące w spawalnictwie odgrywają kluczową rolę w szeroko rozumianym zapewnieniu odpowiednio wysokiej i wymaganej jakości końcowego wyrobu. Badania NDT nie są jedynie końcowym etapem kontroli jakości, ale stanowią integralną część całego systemu zapewnienia jakości w spawalnictwie. W praktyce są one jednym z kluczowych narzędzi zarządzania ryzykiem technicznym w procesie produkcji. Spawanie jest jednym z wielu procesów specjalnych, co oznacza, że wyniku spawania nie można w pełni sprawdzić na końcu produkcji bez zniszczenia produktu, a jego ewentualne wady mogą pojawić się dopiero w trakcie eksploatacji. Co z tego wynika? To, że jakość złącza spawanego budowana jest na wielu etapach: od projektu, przez dobór materiałów, kwalifikowanie technologii spawania, kompetencje personelu, aż po ciągły nadzór nad produkcją. Badania NDT pełnią funkcję weryfikacyjną, czyli po prostu potwierdzają, czy wszystkie wcześniejsze etapy zostały zrealizowane prawidłowo.
Jakość nie wynika więc z kontroli ale jest tworzona wraz z produktem.
2. Badania NDT – z czego wynikają?
Badania NDT są właśnie tą kontrolą jakości, stwierdzeniem czy wszystko poszło dobrze czy też nie. Stąd też bardzo ważne jest, aby zapewnić jakość już podczas przygotowania do spawania oraz stale, podczas trwania procesu. Wymagania te wynikają wprost z serii norm:
EN ISO 3834 „Wymagania jakości dotyczące spawania materiałów metalowych”.
Aby na etapie produkcji zapewnić spełnienie wszystkich wymagań, bardzo ważne jest, aby posiadać zatwierdzone, kwalifikowane technologie spawania (WPQR), wykonane zgodnie z odpowiednią normą (EN ISO 15614, EN ISO 15613 i inne), oraz odpowiednią dokumentację produkcyjną, sporządzoną na ich podstawie, czyli instrukcję technologiczną spawania WPS (z ang. Welding Procedure Specification). Na tym etapie możemy założyć, że mamy już wiedzę, jak poprawnie wykonać dane złącze. Druga sprawa – do jego wykonania potrzeba odpowiedniego personelu. W wielkim uproszczeniu można podzielić ten etap na trzy grupy osób: spawacze lub operatorzy spawania, personel nadzoru spawalniczego, a po zakończonym procesie potrzebny będzie ktoś do przeprowadzenia kontroli jakości gotowego wyrobu. Wszystkie te osoby powinny być kwalifikowane i certyfikowane zgodnie z poniższymi normami:
- spawacze, zgodnie z EN ISO 9606,
- operatorzy spawania, zgodnie z EN ISO 14732,
- nadzór spawalniczy, zgodnie z EN ISO 14731,
- personel badań nieniszczących, zgodnie z EN ISO 9712.
Wyjątkiem jest co prawda norma EN ISO 14731, która nie obliguje wprost do posiadania dyplomu IWE, IWT, IWS i innych, ale jasno definiuje wiedzę techniczną i kompetencje, którymi powinien odznaczać się pracownik nadzoru spawalniczego, w zależności od poziomu i roli w organizacji.
W praktyce przemysłowej stosuje się różne metody badań nieniszczących, które można podzielić na kilka podstawowych grup. Badania wizualne (VT) stanowią podstawę i są wykonywane praktycznie zawsze. Uzupełnieniem są badania powierzchniowe, takie jak penetracyjne (PT) oraz magnetyczno-proszkowe (MT), pozwalające na wykrywanie wszelkich niezgodności wychodzących na powierzchnię materiału, lub też niezgodności podpowierzchniowych (dla metody MT). W przypadku konieczności oceny złącza wewnątrz, stosuje się badania objętościowe, takie jak ultradźwiękowe (UT) lub radiograficzne (RT).
Gdy już wiemy, jak produkować, spawacz, który będzie wykonywać spoiny, jest odpowiednio certyfikowany, proces jest odpowiednio nadzorowany, to na samym końcu gotowy wyrób należy skontrolować. W jaki sposób? Tutaj właśnie pojawia się personel badań nieniszczących, który na podstawie przyjętego Planu Kontroli i Badań, po otrzymaniu zlecenia, zgłoszenia, przeprowadza odpowiednie badanie. Skąd osoba sporządzająca PKiB wie, ile i jakich badań należy przeprowadzić? Jak często wykonywać badania, jeżeli mamy dużą serię powtarzalnych komponentów? Czy wystarczą same badania wizualne (VT), czy muszą być przeprowadzone inne badania powierzchniowe (PT, MT)? Może trzeba zajrzeć do wnętrza złącza, wykorzystując badania objętościowe (RT, UT)? Na te pytania odpowiedź znajduje się w odpowiedniej normie wyrobu, który jest produkowany w danym zakładzie.
Dobór odpowiedniej metody badawczej oraz zakresu jej stosowania nie jest przypadkowy. Wynika on bezpośrednio z wymagań norm wyrobu, które uwzględniają specyfikę danej gałęzi przemysłu. Inne wymagania będą obowiązywać dla konstrukcji budowlanych, inne dla urządzeń ciśnieniowych, a jeszcze inne dla przemysłu kolejowego. Różnice te wynikają przede wszystkim z poziomu ryzyka związanego z eksploatacją danego elementu zarówno pod względem bezpieczeństwa ludzi, jak i potencjalnych strat materialnych.
W normach tych często pojawiają się dodatkowe pojęcia, między innymi, takie jak:
- klasa wykonania (konstrukcji),
- klasa konsekwencji (konstrukcji),
- kategoria użytkowania (konstrukcji),
- stan naprężeń,
- kategoria bezpieczeństwa
- klasa jakości spoiny,
- klasa badania spoiny.
To właśnie one wyznaczają nam, jak rygorystyczne powinny być wymagania dotyczące badań nieniszczących – zarówno pod względem ich rodzaju, jak i zakresu. Przytoczone wyżej pojęcia zostaną oczywiście dokładnie omówione w odpowiedniej części niniejszej serii.
Co warto mieć jeszcze na uwadze, to to, że źródłem wymagań dotyczących badań NDT, nie są jednak wyłącznie normy. Istotną rolę odgrywa również dokumentacja projektowa, wymagania klienta oraz specyfikacje techniczne. Wszystkie te elementy, po analizie przez dział Jakości, dział Nadzoru Spawalniczego i inne funkcje wsparcia są następnie integrowane w Planie Kontroli i Badań (PKiB), który stanowi praktyczne narzędzie do planowania i realizacji kontroli jakości na produkcji.
W praktyce można też spotkać się z wieloma uproszczeniami i błędnymi założeniami dotyczącymi badań NDT. Do najczęstszych należy przekonanie, że bardziej zaawansowane metody (np. RT) zawsze są „lepsze”, lub że zwiększenie zakresu badań automatycznie przekłada się na wyższą jakość. Prawda jest taka, jak wspomniałem wyżej, że jakość produktu powstaje w momencie produkcji a późniejsza kontrolą, tylko tę jakość sprawdza. Zwiększenie zakresu badań ponad wymagania norm czy ustalenia z klientem, generuje niestety tylko dodatkowe koszty, co finalnie zmniejsza zysk firmy lub może negatywnie wpływać na konkurencyjność. Dlatego tak ważne także jest, odpowiednie pilnowanie i nadzorowanie procesu od samego początku, czyli od jego przygotowanie, poprzez produkcję, aż po zakończenie. Kluczowe jest właściwe dopasowanie metod i ich zakresu do konkretnego zastosowania oraz poziomu ryzyka.
3. Normy wyrobu
W kolejnych częściach artykułu zostaną szczegółowo omówione wymagania dotyczące badań nieniszczących w wybranych normach wyrobu. Celem serii jest nie tylko przedstawienie konkretnych zapisów norm, ale również pokazanie logiki stojącej za ich wymaganiami oraz ułatwienie ich praktycznego zastosowania w projektach produkcyjnych.
Ogólnie, bardzo upraszczając, reguła wszędzie jest taka sama:
Im większe obciążenia eksploatacyjne będą występować w gotowym produkcie lub im większe będą konsekwencje dla życia i zdrowia ludzkiego oraz mienia w przypadku jego zniszczenia lub awarii, tym więcej, bardziej zaawansowanych badań należy przeprowadzić „na wyjściu”, w celu zagwarantowania jak najwyższej jakości.
Normy, których omówienie znajdzie się w kolejnych częściach to:
- EN 1090 – Wykonanie konstrukcji stalowych i aluminiowych,
- EN 12952 – Kotły wodnorurowe i urządzenia pomocnicze,
- EN 13480 – Rurociągi przemysłowe metalowe,
- EN 13445 – Nieogrzewane płomieniem zbiorniki ciśnieniowe,
- EN 15085 – Kolejnictwo – Spawanie pojazdów szynowych i ich części składowych.
Cały artykuł, z uwagi na objętość, będzie podzielony na części. W drugiej skupię się na normie budowlanej EN 1090, w trzeciej, czwartej oraz piątej zostaną poruszone tematy z norm ciśnieniowych: EN 12952, EN 13480 oraz EN 13445. W ostatniej, szóstej części, zajmę się normą kolejową, czyli EN 15085.
4. Podsumowanie
Celem niniejszej serii artykułów jest uporządkowanie wiedzy dotyczącej badań nieniszczących w kontekście różnych norm wyrobu a także pokazanie Wam praktycznego podejścia do określania ich zakresu. W kolejnych częściach omówione zostaną szczegółowo wymagania wynikające z wybranych norm, wraz z ich interpretacją oraz przykładami zastosowania.
Zostaną przedstawione nie tylko zapisy z norm ale także postaram się zaprezentować Wam logikę, która za tym stoi i co z czego wynika. Dzięki temu będziecie w stanie nie tylko odczytać wymagania, ale także wiedzieć czemu tyle i czemu takie badania są potrzebne oraz jak świadomie je stosować w praktyce projektowej i produkcyjnej.
Seria została podzielona tematycznie, tak aby każdy z omawianych obszarów czyli konstrukcje budowlane, urządzenia ciśnieniowe oraz przemysł kolejowy, zostały przedstawiony w sposób przejrzysty i uporządkowany. Pozwoli to wszystkim lepiej zrozumieć różnice pomiędzy poszczególnymi branżami oraz specyfikę ich wymagań w zakresie badań NDT.
Jeżeli do powyższych informacji masz jakieś pytania lub coś budzi Twoje wątpliwości, napisz wiadomość lub zapytaj w komentarzu.
Powyższy artykuł powstał w ramach współpracy z projektem:
Podobają Ci się moje treści o spawalnictwie? 🙂
Kliknij poniżej!
5. Linki
[1] PN-EN ISO 3834 – Wymagania jakości dotyczące spawania materiałów metalowych – PKN
[2] PN-EN ISO 9606 – Egzamin kwalifikacyjny spawaczy – PKN
[4] PN-EN ISO 14731 – Nadzorowanie spawania – Zadania i odpowiedzialność – PKN
[6] PN-EN ISO 1090 – Wykonanie konstrukcji stalowych i aluminiowych – PKN
[7] PN-EN 12952 – Kotły wodnorurowe i urządzenia pomocnicze – PKN
[8] PN-EN 13480 – Rurociągi przemysłowe metalowe – PKN
[9] PN-EN 13445 – Nieogrzewane płomieniem zbiorniki ciśnieniowe – PKN
[10] PN-EN 15085 – Kolejnictwo – Spawanie pojazdów szynowych i ich części składowych – PKN