Vizuální kontrola svarů požadavky výrobkových norem, vady svarů z praxe, certifikace personálu NDT
Ing. David Hrstka, Ph.D. SVV Praha, s.r.o. U Michelského lesa 370, Praha 4, 140 75
[email protected]
Anotace: V systémech zabezpečení jakosti je svařování vedeno jako zvláštní proces, u kterého se jakost nedá zajistit pouze kontrolou a zkouškami hotového výrobku. Protože jen na základě těchto činností se nedá s konečnou platností potvrdit, že při svařování výrobku byly dodrženy všechny požadavky ovlivňující jakost. Z tohoto důvodu je třeba do systému jakosti zahrnout všechny činnosti, které ovlivňují jakost svařování od samého počátku a stanovením požadavků na výrobek již ve fázi uzavírání smlouvy, jeho konstrukce, v průběhu výroby, kontroly a při předání zákazníkovi do užívání. Požadavky na jakost při svařování jsou shrnuty v řadě norem ČSN EN ISO 3834. Tato norma není normou o systému jakosti nahrazující ČSN EN ISO 9001, ale užitečný, dodatečný nástroj k používání tam, kde je ČSN EN ISO 9001 výrobci používána. V tomto případě musí být z certifikátů a dokumentace zřejmé, že požadavky ČSN EN ISO 9001 byly také plně dodrženy. ČSN EN ISO 3834 však může být použita nezávisle na ISO 9001. Požadavky na jakost při svařování specifických výrobku jsou shrnuty v řadě výrobkových norem ČSN EN 1090 pro provádění ocelových konstrukcí a hliníkových konstrukcí a řada norem ČSN EN 15085 pro železniční aplikace - Svařování železničních kolejových vozidel a jejich částí. Otázka kvalifikace pracovníku kontroly ve firmách je v současné době dosti diskutována a není zcela jasné, jak se v ní orientovat. Požadavky na jakost při tavném svařování kovových materiálů stanovuje řada norem ČSN EN ISO 3834. V části 1 této normy je uvedena definice kvalifikované osoby, cituji: osoba, jejíž způsobilost a znalosti byly získány vzděláním, výcvikem a/nebo odpovídající praxí, pozn. K prokázání úrovně způsobilosti a znalostí může být požadována kvalifikační zkouška. V dalších částech normy ČSN EN ISO 3834 jsou stanoveny kritéria na pracovníky kontroly podle požadavků na jakost ČSN EN ISO 3834-2: Vyšší požadavky na jakost, ČSN EN ISO 3834-3: Standartní požadavky na jakost, ČSN EN ISO 3834-4: Základní požadavky na jakost. V části 5 : dokumenty, kterými je nezbytné se řídit pro dosažení shody XXXI. DNY SVAŘOVACÍ TECHNIKY, 21. - 23. května 2013, hotel Studánka, Rychnov nad Kněžnou Stránka 1
s požadavky na jakost podle ISO 3834-2, ISO 3834-3 nebo ISO 3834- 4, je uvedený odkaz pro personál nedestruktivního zkoušení na normu ISO 9712. Tato norma je zavedena v České republice od 1.března 2013 a je adekvátní k normě ČSN EN 473. V jednotlivých částech normy ČSN EN ISO 3834- 2, 3 a 4 je uveden požadavek na personál nedestruktivního zkoušení, že musí být kvalifikován. Pro vizuální kontrolu není nutno vyžadovat kvalifikační zkoušku. V případě, kdy není kvalifikační zkouška vyžadována, musí být způsobilost ověřena výrobcem. Pro výrobce, kteří svařují ocelové konstrukce obr.1 je platná ČSN EN 1090-2+A1: Provádění ocelových konstrukcí a hliníkových konstrukcí – Část 2: Technické požadavky na ocelové konstrukce a ČSN EN 1090-3:Technické požadavky na hliníkové konstrukce. Norma ČSN EN 1090-2+A1 uvádí v kapitole 12.4.1 cituji: Kontrola před a během svařování se musí zahrnout do kontrolního plánu v souladu s požadavky uvedenými v odpovídající části EN ISO 3834. Všeobecně se používá ultrazvuková nebo radiografická zkouška na tupé svary a kapilární nebo magnetická prášková zkouška na koutové svary. NDT s výjimkou vizuální zkoušky musí provést kvalifikovaná osoba, která má kvalifikaci úrovně 2 podle EN 473.
Obr.1 Ocelová konstrukce
Taktéž norma ČSN EN 1090-3 uvádí v kapitole 12.4.2.2 cituji: 12.4.2.2 Kvalifikace kontrolního personálu NDT, s výjimkou vizuální kontroly, musí provádět kvalifikovaný personál úrovně 2, jak je uvedeno v EN 473. Pro železniční aplikace obr. 2 je zavedena řada norem ČSN EN 15085-1,2,3,4 a 5. Část 3 normy ČSN EN 15085 je zaměřena na konstrukční požadavky železničních XXXI. DNY SVAŘOVACÍ TECHNIKY, 21. - 23. května 2013, hotel Studánka, Rychnov nad Kněžnou Stránka 2
kolejových vozidel a jejich částí. Norma definuje tzv. třídy provedení svaru. Třída provedení svaru musí být určena ve fázi návrhu v závislosti na bezpečnostní kategorii a kategorii namáhání. Svarové spoje železničních kolejových vozidel jsou rozděleny do šesti tříd provedení svaru viz tabulka 1. Tab.1 Provedení svaru Kategorie
Bezpečnostní kategorie
namáhání
vysoká
střední
nízká
vysoká
CP A a
CP B c
CP C2
střední
CP B b
CP C2
CP C3
nízká
CP C1 d
CP C3
CP D
a
Třída provedení svaru CP A je zvláštní třídou, která se používá pouze pro svary s úplným provařením a zcela přístupné kontrole při výrobě a údržbě. b Třída provedení svaru CP B: CP B pro bezpečnostní kategorii „vysoká“: je platná pouze pro svary s úplným provařením a plně přístupné kontrole při výrobě a údržbě. c CP B pro bezpečnostní kategorii „střední“: je také platná pro svary bez možnosti objemové zkoušky; v tomto případě musí být uveden zvláštní znak „střední bezpečnostní kategorie/jsou požadovány povrchové zkoušky“, vyznačený na výkrese a musí být provedeny zkoušky podle tabulky 1 EN 15085-5:2007. d Třída provedení svaru CP C1: CP C 1 je také platná pro svary bez možnosti pro objemové zkoušení. V tomto případě musí být vyznačeno na výkresu zvláštní označení „povrchová zkouška je nezbytná“ a musí být provedeny zkoušky podle tabulky 1 EN 15085-5:2007.
Třída provedení svaru a třída kontroly musí být vyznačeny na výkresech nebo jiných dokumentech, např. v seznamech částí. S třídou provedení svaru úzce souvisí pojem třídy kontroly svaru CT. Třída kontroly používaná pro každý svarový spoj je určena v závislosti na třídě provedení svaru stanovené dříve, viz tabulka 2. Tyto třídy kontroly jsou používány pro identifikaci různých druhů a minimálních úrovní kontrol svarových spojů.
Tab. 2 Třídy kontroly svarových spojů Třída provedení svaru
Třída kontroly Minimální požadavek
CP A
CT1
CP B
CT2
CPC1
CT2
CP C2
CT3
CP C3
CT4
CP D
CT4
V části 5: Kontrola, zkoušení a dokumentace, normy ČSN EN 15085-5 je uvedena tabulka zkoušek, které musí být provedeny během výroby. Z této tabulky vyplývá, že VT kontrola se XXXI. DNY SVAŘOVACÍ TECHNIKY, 21. - 23. května 2013, hotel Studánka, Rychnov nad Kněžnou Stránka 3
provádí 100 %, to znamená: požadavek na zkoušení úplné délky svaru a na všech zhotovených kusech. Tato tabulka definuje pro jaké třídy kontroly svarů musí být provedena VT a jakým personálem. Pro třídy kontroly CT 1 a CT 2 musí být provedena vizuální prohlídka osobou certifikovanou podle EN 473 a musí být dokladována. Pro třídu kontroly CT 3 musí být provedena vizuální prohlídka alespoň kvalifikovanou osobou výrobce a má být dokladována. Pro třídu kontroly CT 4 musí být provedena vizuální prohlídka alespoň svářeči, kteří jsou vyškoleni pro vizuální prohlídku a dokumentace se nepožaduje .
Obr.2 Železniční aplikace České dráhy, a.s. vydaly předpis V95/5
pro výrobce i opravce železničních
kolejových vozidel, jejich celků a komponentů. V příloze 1 předpisu V95/5- změna 2, je nezměněná citace normy ČSN EN 15085- 3: pro třídy kontroly CT 1 a CT 2 musí být provedena vizuální prohlídka osobou certifikovanou podle EN 473 a musí být dokladována. Pro třídu kontroly CT 3 musí být provedena vizuální prohlídka alespoň kvalifikovanou osobou výrobce a má být dokladována. Pro třídu kontroly CT 4 musí být provedena vizuální prohlídka alespoň svářeči, kteří jsou vyškoleni pro vizuální prohlídku a dokumentace se nepožaduje .
Rekapitulace: Norma ČSN EN ISO 17637: Nedestruktivní zkoušení svarů - Vizuální kontrola tavných svarů, definuje kvalifikaci personálu v kapitole 3. Cituji: Vizuální kontrolu svarů a hodnocení výsledků pro konečnou přejímku musí provádět kvalifikovaný a způsobilý personál. Doporučuje se, aby personál byl kvalifikován podle ISO 9712 nebo podle srovnatelné normy ve vhodném kvalifikačním stupni v relevantním průmyslovém sektoru. XXXI. DNY SVAŘOVACÍ TECHNIKY, 21. - 23. května 2013, hotel Studánka, Rychnov nad Kněžnou Stránka 4
Toto „kouzelné slůvko“ doporučuje se, dává různé možnosti k postojům školení a certifikacím NDT pracovníků. Při rekapitulaci těchto faktů, vyplývá, že požadavky na certifikovaný personál provádějící vizuální kontrolu je závislý na výrobkových normách a jejich požadavcích. V tabulce 3 jsou uvedeny jednotlivé normy a jejich požadavky na personál provádějící vizuální kontrolu. Certifikát pracovníků vizuální kontroly dle EN 473/ISO 9712 je vyžadován výrobkovými normami pouze na nejvyšším stupni kontroly. Tab. 3 Požadavky na personál dle výrobkových norem norma
Certifikát dle EN 473/ISO 9712
Osvědčení o proškolení ČSN EN ISO 17637
ČSN EN ISO 3834-2,3,4
ne
ano
ČSN EN 1090-2,3
ne
ano
ano
ne
ne
ano
třída kontroly CT1 a CT2
ano
ne
třída kontroly CT3 a CT4
ne
ano
ČSN EN 15085-2 třída kontroly CT1 a CT2 třída kontroly CT3 a CT4 předpis ČD V95/5
Norma ČSN EN ISO 9712 (dříve ČSN EN 473) stanovuje požadavky na kvalifikaci a certifikaci pracovníků NDT. V kapitole 6 jsou popsány kvalifikační stupně. Kvalifikační stupeň 1 Osoba certifikovaná ve stupni 1 má prokázat odbornou způsobilost k provádění NDT metod podle písemných instrukcí a pod dohledem pracovníka certifikovaného ve stupni 2 nebo stupni 3. V rozsahu odborné způsobilosti, definované v certifikátu, může být pracovník certifikovaný ve stupni 1 pověřen zaměstnavatelem v souladu s NDT instrukcemi k: a) nastavení NDT zařízení; b) provádění zkoušení; c) zaznamenání a klasifikování výsledků těchto zkoušek na základě písemných kritérií; d) podávání zprávy o výsledcích. Pracovník certifikovaný ve stupni 1 nesmí být odpovědný za výběr zkušební metody nebo techniky, ani za interpretaci výsledků zkoušky. XXXI. DNY SVAŘOVACÍ TECHNIKY, 21. - 23. května 2013, hotel Studánka, Rychnov nad Kněžnou Stránka 5
Kvalifikační stupeň 2 Osoba certifikovaná ve stupni 2 má prokázat odbornou způsobilost k provádění NDT metod v souladu s NDT postupy. V rozsahu odborné způsobilosti, definované v certifikátu, může být pracovník certifikovaný ve stupni 2 pověřen zaměstnavatelem k: a) volbě NDT techniky pro zkušební metodu, která má být použita; b) definování omezení při použití zkušební metody; c) převádění NDT pravidel, norem, specifikací a postupů do NDT instrukcí přizpůsobených aktuálním pracovním podmínkám; d) nastavení a ověření nastavení zařízení; e) provádění a dohledu nad zkouškami; f) interpretaci a vyhodnocení výsledků podle použitých norem, pravidel, specifikací nebo postupů; g) provádění a dohledu všech činností ve stupni 2 nebo nižším než ve stupni 2; h) poskytnutí vedení pro pracovníky ve stupni 2 nebo ve stupni nižším než ve stupni 2; i) podávání zpráv o výsledcích NDT. Kvalifikační stupeň 3 Osoba certifikovaná ve stupni 3 má prokázat odbornou způsobilost k provádění a řízení NDT činností, pro které je certifikována. Pracovníci ve stupni 3 mají prokázat: a) odbornou způsobilost vyhodnocovat a interpretovat výsledky podle platných norem, pravidel a specifikací; b) dostatečné praktické znalosti o používaných materiálech, výrobě, procesech a výrobkových technologií při volbě NDT metod, při určování NDT techniky a napomáhat při stanovení kriterií přípustnosti v případě, kdy nejsou jinak k dispozici; c) obecné znalosti o ostatních NDT metodách. V rámci rozsahu odborné způsobilosti stanovené v certifikátu, může být pracovník s certifikací stupně 3 pověřen k: a) převzetí plné odpovědnosti za zkušební zařízení nebo zkušební středisko a zaměstnance; b) vypracovávání, přezkoumávání formální a technické správnosti a validaci NDT instrukcí a postupů; c) interpretaci norem, pravidel, specifikací a postupů; d) určování konkrétních zkušebních metod, postupů a NDT instrukcí, které mají být použity; e) provádění a dohlížení na všechny úkoly ve všech stupních; f) poskytování vedení pracovníků NDT ve všech stupních. XXXI. DNY SVAŘOVACÍ TECHNIKY, 21. - 23. května 2013, hotel Studánka, Rychnov nad Kněžnou Stránka 6
Z definice jednotlivých kvalifikačních stupňů je zřejmé, že vystavit protokol o VT může pouze osoba certifikovaná ve stupni 2 nebo 3 dle ČSN EN ISO 9712.
Přechod EN 473 na ISO 9712 Norma ČSN EN ISO 9712 (Nedestruktivní zkoušení – Kvalifikace a certifikace pracovníků NDT) je zavedena v České republice od 1.března 2013 a nahrazuje normu ČSN EN 473 z ledna 2009. Z pohledu systému získávání kvalifikace se nic zásadního nemění, jsou zachovány vstupní požadavky na uchazeče, na kvalifikační zkoušku, certifikace, recertifikace apd. Zdůrazněny jsou odpovědnosti zaměstnavatele v kap.5.5 této normy. Nové metody zkoušení jsou zvýrazněny v tabulce metod.
Tab.4 Metody zkoušení
NDT metoda
zkratka
Zkoušení akustickou emisí
AT
Zkoušení vířivými proudy
ET
Zkoušení infračervenou termografií
TT
Zkoušení těsnosti
LT
Zkoušení magnetické
MT
Zkoušení kapilární
PT
Zkoušení radiografické
RT
Zkoušení tenzometrické
ST
Zkoušení ultrazvukem
UT
Zkoušení vizuální
VT
Kvalifikační stupně zůstavají v platnosti stupně kvalifikace 1, 2, 3. Pro všechny kvalifikačni stupně (v jednotlivých metodách) musí uchazeč úspěšně absolvovat školení (teoretické a praktické), které jsou uznány certifikačním orgánem.
XXXI. DNY SVAŘOVACÍ TECHNIKY, 21. - 23. května 2013, hotel Studánka, Rychnov nad Kněžnou Stránka 7
Minimální požadavky na školení jsou popsány v Tab. 5 NDT metoda
Stupeň 1
Stupeň 2
(hod)
(hod)
Stupeň 3 (hod)
Zkoušení akustickou emisí
40
64
48
Zkoušení vířivými proudy
40
48
48
Zkoušení těsnosti B- metoda změn
24
32
32
24
40
40
Zkoušení magnetické
16
24
32
Zkoušení kapilární
16
24
24
Zkoušení tenzometrické
16
24
20
Zkoušení infračervenou termografii
16
80
40
Zkoušení radiografické
40
80
40
Zkoušení ultrazvukem
40
80
40
Zkoušení vizuální
16
24
24
tlaku Zkoušení těsnosti C- metoda zkušebního plynu
Poznámka: u RT hodiny školení nezahrnují školení z radiační bezpečnosti
Žlutě označené pole jsou změny v počtu hodin školení pro jednotlivé metody zkoušení oproti normě EN 473. Nově je v normě uvedeno, v případě že část praxe bude vykonána po úspěšném složení kvalifikační zkoušky, výsledek zkoušky zůstává platný po dobu 2 let, popřípadě po celou dobu praxe požadované pro danou metodu NDT, podle toho, která doba je delší. Tabulka 6 – Minimální průmyslová praxe NDT metoda
Praxe (měsíce) a Stupeň 1
Stupeň 2
Stupeň 3
AT, ET, LT, RT, UT, TT
3
9
18
MT, PT, ST, VT
1
3
12
a
délka praxe je založena na pracovní době 40hod/týdně. Pokud osoba pracuje déle než 40
hod týdně, může být do praxe započítán celkový počet hodin, ale požaduje se předložení důkazu této praxe.
XXXI. DNY SVAŘOVACÍ TECHNIKY, 21. - 23. května 2013, hotel Studánka, Rychnov nad Kněžnou Stránka 8
7.4 Požadavky na zrakové schopnosti – všechny stupně Uchazeč musí prokázat písemným dokladem uspokojivé zrakové schopnosti v souladu s následujícími požadavky: a) ostrost vidění nablízko musí umožňovat minimálně čtení Jaeger textu číslo 1 nebo písma Times Roman N 4.5 nebo ekvivalentního písma (mající výšku písma 1,6 mm) ze vzdálenosti nejméně 30 cm jedním nebo oběma očima, bez korekce nebo s korekcí; b) schopnost vidění barev musí být dostatečná k tomu, aby uchazeč mohl rozeznávat a rozlišovat kontrast mezi barvami nebo odstíny šedi, které se používají v NDT metodě podle určení zaměstnavatele.
Certifikační orgán může zvážit nahrazení požadavků v a) vhodnou alternativou. V návaznosti na certifikaci musí být testy ostrosti vidění nablízko prováděny jedenkrát ročně a musí být ověřeny zaměstnavatelem!!!
Novinka! Administrativa Uchazeč, který splňuje všechny podmínky, musí být certifikován a certifikační orgán musí učinit dostupný důkaz o této certifikaci dostupným. Toho lze dosáhnout vydáním tištěné formy certifikátu (certifikátů) a/nebo kapesního průkazu (kapesních průkazů) o způsobilosti (viz 9.2) a/nebo elektronickým uložením a zobrazením příslušných informací na webových stránkách certifikačního orgánu.
Digitální certifikáty Digitální certifikáty mohou být poskytnuty místo nebo spolu s tištěnou formou certifikátu (certifikátů). V tomto případě, pokud je to v souladu s národními předpisy, následující údaje budou dostupné zainteresovaným stranám bez vyžádání (online na webových stránkách certifikačního orgánu): – oficiální název, kontaktní údaje a eventuální akreditační status certifikačního orgánu; – jméno a příjmení certifikované osoby; – jednoznačné osobní identifikační číslo certifikované osoby; – fotografie certifikované osoby (pořízená během posledních 10 let); – datum vydání a platnosti certifikátu; XXXI. DNY SVAŘOVACÍ TECHNIKY, 21. - 23. května 2013, hotel Studánka, Rychnov nad Kněžnou Stránka 9
– rozsah certifikace včetně stupně, NDT metody (metod) a příslušného sektoru (příslušných sektorů); – jakákoliv omezení certifikace, je-li to vhodné. Pokud je možné údaje vytisknout přímo z webových stránek certifikačního orgánu, musí každý výtisk obsahovat datum tisku a prohlášení, že aktuální certifikační status je možné ověřit na příslušné webové stránce. Vady svarových spojů a jejich vliv na životnost svařovaných konstrukcí. V normě ČSN EN ISO 6520-1 je vada definována jako nespojitost ve svaru nebo odchylka od zamýšlené geometrie. Jak tyto odchylky či nespojitosti ovlivňují životnost svařovaných konstrukcí? Některé z vad zcela zásadně! Nejběžnější vady a jejich vliv na životnost svařovaných konstrukcích jsou, neprovařený kořen, nadměrné převýšení, zápal atd. Každý svar v konstrukci je sám o sobě vrub, při nesprávném provedení svarového spoje se riziko snížení únostnosti konstrukce nebo destrukce zvyšuje! Přehled nejběžnějších vad a jejich vliv na životnost svařované konstrukce je zobrazena na obr.3.
Obr.3 Přehled nejběžnějších vad a jejich vliv na životnost svařované konstrukce
XXXI. DNY SVAŘOVACÍ TECHNIKY, 21. - 23. května 2013, hotel Studánka, Rychnov nad Kněžnou Stránka 10
Obr. 4 Svarový spoj bez vad
Obr. 5 Nadměrná asymetrie koutového svaru
Obr.6 Neprůvar XXXI. DNY SVAŘOVACÍ TECHNIKY, 21. - 23. května 2013, hotel Studánka, Rychnov nad Kněžnou Stránka 11
Obr.7 Podkročení velikosti koutového svaru
Obr.8 Souvislý zápal
Obr.9 Nadměrné převýšení koutového svaru XXXI. DNY SVAŘOVACÍ TECHNIKY, 21. - 23. května 2013, hotel Studánka, Rychnov nad Kněžnou Stránka 12
Obr.10 Špatné sestavení koutových svarů
Obr.11 Neprovařený kořen
Obr.12 Neprůvar XXXI. DNY SVAŘOVACÍ TECHNIKY, 21. - 23. května 2013, hotel Studánka, Rychnov nad Kněžnou Stránka 13
Závěrem… Cílem příspěvku je seznámit odbornou veřejnost s problematikou certifikací osob provádějící vizuální kontrolu svaru v návaznosti na požadavky výrobkových norem. Je zdůrazněn vliv vad na životnost svařovaných konstrukcí. Může být vodítkem pro svářečský dozor, kontrolory, ale i samotné svářeče.
Literatura [1] HRSTKA, D.: Monitorování svařovacích parametrů u metody svařování MAG jako prostředek zajištění kvality svaru, [Disertační práce]. Technická univerzita v Liberci, Fakulta strojní, 2011 [2] řada norem ČSN EN ISO 3834 [3] norma ČSN EN 1090-2+A1 [4] řada norem ČSN EN 15085 [5] předpis ČD V95/5 [6] norma ČSN EN ISO 17637 [7] norma ČSN EN ISO 9712
XXXI. DNY SVAŘOVACÍ TECHNIKY, 21. - 23. května 2013, hotel Studánka, Rychnov nad Kněžnou Stránka 14
