Marek Dobrowolski

Graficzna interpretacja wymagań norm EN 12517
i EN 25817 przy ocenie radiogramów spoin

 

Część I : pęcherze i wtrącenia stałe

WSTĘP

Ukazanie się nowych norm PN-EN dotyczących oceny jakości spoin na podstawie badań nieniszczących wprowadziło sporo zamieszania ze względu na szereg niezbyt precyzyjnych sformułowań występujących w oryginalnych dokumentach jak również zdarzające się, niefortunne tłumaczenia na język polski. 

Uznając przewagę przekazu ikonograficznego, obrazkowego nad opisowym oraz wzorując się na ilustracjach niedoskonałości spoin, głównie pęcherzy, stosowanych z powodzeniem w uznanych normach  ASME i API,  w niniejszej pracy przedstawiono serię schematycznych rysunków ilustrujących wymagania norm PN-EN 12517 i PN-EN 25817, dotyczących oceny jakości złączy spawanych na podstawie radiogramów. 

Trzeba powiedzieć, że normy europejskie w dziedzinie oceny i akceptacji niedoskonałości spoin nie są całkowicie spójne, co utrudnia ich adaptacje i stosowanie w kraju.  Podobne zresztą kłopoty wydają się mieć przodujące kraje Wspólnoty Europejskiej, gdzie do oceny radiogramów spoin wciąż jeszcze chętniej stosowana jest norma ''matka'' EN 25817 niż ''czysto radiograficzna'' EN 12517.  W europejskich normach przedmiotowych, dotyczących np. rurociągów, kryteria oceny nawiązują wprost do API 1104 i niewiele mają wspólnego z oboma normami EN.  

Koledzy szkoleni przez specjalistów niemieckich, rozpowszechniają pewną ''szkołę'', nazwijmy ją FAS 2, która zawiera pewną szczególną interpretację EN 25817, nie zawsze zgodną z zapisem oryginalnym normy.  

W referacie przedstawiono rysunkową interpretację postanowień norm europejskich, na początek dotyczącą oceny wtrąceń gazowych (pęcherzy) i stałych (głównie żużli), traktując to jako przyczynek do trwającej w Kraju dyskusji  i prób uzgodnienia wspólnej interpretacji tych norm, ułatwiającej porozumienie między zlecającymi, wykonującymi i nadzorującymi badania nieniszczące spoin. 

2. PODSTAWOWE DEFINICJE 

2.1. Niedoskonałość (imperfection) - błędnie przetłumaczona jako ''niezgodność'' (non conformity), zwana również nieciągłością, wadą, błędem, i inne określenia 

2.2. l (małe el) - długość niedoskonałości, w milimetrach (autor interpretuje pojęcie ''długość'' jako najdłuższy wymiar wskazania, niezależnie od jego ukierunkowania wobec osi spoiny ) 

2.3.   s - minimalna grubość spoiny czołowej [mm], to znaczy grubość cieńszego z łączonych elementów 

2.4.   L - badana długość złącza spawanego [mm], może to być pełna, badana długość spoiny ,  jeśli norma nie stanowi inaczej. W Tablicy 2 normy EN 12517, w większości przypadków,  L  jest określone jako równe 12s lub 150 mm (obowiązuje mniejsza wartość). Jest to w gruncie rzeczy określenie ''odcinka normalnego'', na którym dokonuje się oceny poszczególnych radiogramów o niesprecyzowanej długości. Przy korzystaniu z błony w rolce i metodzie centrycznej, długość radiogramu równa się, w przybliżeniu, długości badanej spoiny, a odcinek 12s lub 150 mm jest odcinkiem normalnym o największej niedoskonałości, reprezentującym całą, badaną długość spoiny.

 W praktyce ''L'' interpretuje się jako najgorszy odcinek wybrany do oceny  każdego radiogramu ( długie radiogramy ''centryczne''  tnie się zwykle na odcinki 30-50 cm),  chyba , że warunki kontraktu stanowią inaczej.  

2.5. h - wysokość niedoskonałości [mm] to znaczy grubość o jaką niedoskonałość zmniejsza grubość spoiny ''s''; zwana dawniej np. ''grubością zalegania wady'' 

2.6. b - szerokość lica spoiny [mm]; przy spoinie dwustronnej, niesymetrycznej (n.p. na ''V'' podpawanej) - należy wziąć pod uwagę szersze lico. 

2.7. Poziom akceptacji (PAK) - zwany dawniej poziomem dopuszczalności, graniczną wadliwością itp.

2.8. Poziom rejestracji (PRE) - najmniejsze niedoskonałości, które powinny być brane pod uwagę przy ocenie spoiny i ewentualnie rejestrowane w protokóle badań, chyba, że w kontrakcie ustalono inny sposób zapisu wyników badań (np. rejestrowanie tylko niedoskonałości nieakceptowanych, czyli niezgodności z ustalonymi wymaganiami).

3. OGÓLNA KONWENCJA PREZENTACJI ''OBRAZKOWEJ'' 

Przyjęto, na użytek niniejszej pracy, że przedmiotem badania jest   stalowa spoina jednostronna o kształcie ''V'' , o długości L = 1000 mm, łącząca blachy (lub rury o większej średnicy) o grubości s =10mm, wykonana elektrodami otulonymi.  Szerokość lica przyjęto za równą 15 mm.

Wymiary przedstawionych na rysunkach niedoskonałości odnoszą się do powyższych wymiarów spoiny. Łatwo jednak będzie wyprodukować podobny ''album'' dla innych typów i wymiarów spoin. 

Niektóre ilustracje mają uniwersalny charakter, jak na przykład  określające w procentach, udział pęcherzy  równomiernie rozłożonych lub w gniazdach,  do powierzchni rzutowej spoiny.  

Należy podkreślić, że mimo to, że oryginały rysunków wykonane zostały w skali 1:1, to znaczy że stosunkowo wiernie przedstawiają określone poziomy akceptacji, to proces edycji niniejszej pracy może wprowadzić trudne do przewidzenia deformacje rysunków. Tak więc nie należy stosować przedstawionych tu ''obrazków'' jako pewnego rodzaje wzorców - ilustracji odniesienia. Podobne zastrzeżenia  występują też w normach ASME i API,   choć oryginały rysunków taką rolę mogą do pewnego stopnia spełniać. W każdym razie, dla chętnych,  oryginały są w dyspozycji autora i mogą być przekazane osobom zainteresowanym jako  drukowane kopie zachowujące wymiary oryginału.   

4. ILUSTRACJE  DO NORMY  PN-EN 12517 

4.1. Pęcherze kuliste, pojedyncze (2011) i równomiernie rozłożone (2012)

SPOINA ''V'',   s = 10 mm,     długości badanej spoiny  L = 1000 mm,   szerokość lica b = 15mm;

dla    s = 10mm    L min(12s; 150mm) = 120mm

 

UWAGA: Niejasne sformułowanie EN 12517. Albo brak jest ograniczenia dla L , podobnego  jak podano w normie dla poziomu jakości 1 (ale wtedy kryteria akceptacji pęcherzy podłużnych i żużli byłyby ostrzejsze niż braku przetopu) albo innego ograniczenia sumarycznej długości.

PROPONUJE SIĘ  stosować poziomy  akceptacji  2X i  3X , gdyż wtedy sumaryczna, akceptowalna długość niedoskonałości 25 mm. 

5. ILUSTRACJE  DO NORMY  PN-EN 25817

Powierzchnia rzutu odcinka spoiny  o długości 100 mm:        P₁₀₀ = b•100 = 15•100 =1500mm²
Powierzchnia  rzutu  pęcherzy kulistych :              Ø 1,0 mm  =  0,79 mm²  

                                                                                  Ø 1,5 mm  = 1,77 mm²

         Ø 2,0 mm  = 3,14 mm²

         Ø 2,5 mm  =  4,90 mm²

                                                                                  Ø 3,0 mm  =  7,09 mm² 

POZIOM JAKOŚCI ''C'' (poziom akceptacji 2) 

5.1.  Pęcherze kuliste równomiernie rozłożone (2012) 

2% powierzchni rzutu odcinka spoiny o długości 100 mm :                                   P_100/2% = 30 mm²

 to znaczy:           38 pęcherzy Ø 1,0 mm;  17 x Ø 1,5 mm;   9,6 x Ø 2,0 mm; 

                                                                 6,12 x Ø 2,5 mm;  4,24 x Ø 3,0 mm

5.2.  Łańcuch pęcherzy (2014) 

2% powierzchni rzutu odcinka spoiny o długości 100 mm                                          P_100/2% = 30 mm²

        to znaczy: 38 pęcherzy Ø 1,0 mm;  17 x Ø 1,5 mm;    9,6 x Ø 2,0 mm;

                                                                     6,12 x Ø 2,5 mm;  4,24 x Ø 3,0 mm 

PROPONOWANA POPRAWKA : dopuszczalne jedynie krótkie łańcuchy pęcherzy 

5.3.Gniazdo pęcherzy (2013) 

UWAGA:  błąd w tłumaczeniu polskiej wersji EN 25817. Powinno być:

'' Całkowita powierzchnia rzutu pęcherzy w obrębie gniazda powinna być zsumowana i obliczona jako udział procentowy większej z dwu powierzchni : obwiedni otaczającej wszystkie pęcherze lub koła o średnicy odpowiadającej szerokości spoiny.  

Dopuszczalna strefa pęcherzy powinna być lokalna. Możliwość ukrycia (maskowania) innych niedoskonałości powinna być wzięta pod uwagę.''  

Należy więc rozpatrywać 8% powierzchni  większego z dwu rzutów:

a) obwiedni gniazda, lub

b) koła o średnicy równej szerokości spoiny, obejmującego gniazdo. 

Przy szerokości spoiny =  15 mm, pole koła o średnicy równej 15 mm  P_&15  = 177mm² 

8% powierzchni tego koła  P_8%&15 = 14,16 mm

        to znaczy: 18 pęcherzy Ø 1,0 mm;    8 x Ø 1,5 mm;   4,5 x Ø 2,0 mm; 

                                                              2,88 x Ø 2,5 mm;      2 x Ø 3,0 mm 

Proponuje się  interpretować wymaganie :''strefa pęcherzy (dozwolona) powinna być lokalna''  jako warunek, że dopuszczalna długość gniazda pęcherzy lub suma ich długości na każdym odcinku spoiny o długości 100mm nie powinna przekraczać 25 mm (to znaczy, że akceptuje się tylko gniazda ''krótkie''). 

6. ZAKOŃCZENIE 

Trzeba powiedzieć, że pod względem ogólnej filozofii i dopracowania szczegółów, normom EN daleko do znanych od lat i jeszcze stosowanych norm oceny PN, czy też API i ASME.  Jest to z resztą zrozumiałe, bo pierwsza norma ISO/EN dotycząca oceny jakości spoin ukazała się dopiero w 1992r. (w formie dokumentu IIS/IIW wcześniej), gdy rodzina norm polskich w tym zakresie oraz  niemieckich, czeskich i węgierskich stosowana  była  już od przeszło 30 lat.

''Szlifowanie'' norm środkowo-europejskich trwało latami. Godzi się przypomnieć wielodniowe spotkania robocze specjalistów, organizowane przez Pana Kamińskiego z PKN (uczestniczyli m.in. Prutky z Czech, Konkoly z Węgier, Wulf z Niemiec oraz liderzy tej grupy Prof. Radwan i Listwan z Polski). W oddzielnych pokojach każdy z uczestników oceniał specjalnie dobrane radiogramy, a  uzgodnienia wspólnego stanowiska zajmowało często wiele godzin.

Również normy API i ASME przeszły próbę czasu. 

W normach EN brak jest jasnego podziału na wielkość nieciągłości i ich nasilenie oraz jasnego uszeregowania niedoskonałości w funkcji ich ''szkodliwości'', niesionego przez nich zagrożenia dla integralności złączy spawanych. Na przykład w EN 12817, akceptowane nasilenie pęcherzy sferoidalnych jest takie samo na wszystkich 3 poziomach (równe ''s'') i to niezależnie od tego, czy występują one w gniazdach, łańcuchach czy też są równomiernie rozłożone. Na wszystkich poziomach akceptacji 1,2 i 3 akceptowana  jest  taka  sama  ilość pęcherzy  o  określonym  wymiarze d ≤ 3mm (patrz pkt.  4.1.). A przecież usytuowanie pęcherzy w łańcuchu jest na pewno groźniejsze niż równomierne rozłożenie. Widać to na przykładzie podanym w pkt. 5.2.

Zastanawia brak  intensywnych prac harmonizacyjnych wśród radiologów krajowych, poza serią bardzo potrzebnych szkoleń zaaranżowanych przez organizatorów obecnej Konferencji, oraz badaniami porównawczymi propagowanymi przez firmę NDT SYSTEM. Brak informacji o  aktywnym udziale w pracach CEN i ISO. 

Dlatego też, korzystając z zapisu normy PN-EN 473 , że obowiązkiem pracownika o kwalifikacjach stopnia 3. jest interpretacja wymagań zawartych w normach, autor pozwolił sobie , na przedstawienie własnej interpretacji postanowień wspomnianych norm, licząc, że wywoła to ożywioną i z pewnością konstruktywną dyskusję.  

7. WNIOSKI 

Powinno się zgłosić w CEN i ISO następujące niedoskonałości norm EN 25817 i 12517: 

1. EN 12517 - brak zróżnicowania nasilenia pęcherzy sferoidalnych. 

2. EN 25817 i 12517 - brak jasnej definicji ''badanego odcinka spoiny ''L''. 

3. EN 25817 - ustalanie wspólnych warunków akceptacji dla pęcherzy podłużnych i kanalikowych jest

                       chybione ze względu na istotną różnicę w ukierunkowaniu tych niedoskonałości:

                        podłużnych równolegle a kanalikowych prostopadle do powierzchni spoiny.  

4. EN 25817 - brak ograniczenia nasilenia (długości) łańcuchów pęcherzy 

5. Brak uwzględnienia faktu, że istnieją i są groźne gniazda nie tylko pęcherzy sferoidalnych, ale

    również  kanalikowych oraz innych wtrąceń