Posúdenie jednotlivého zvaru a skúška tesnosti celého potrubia
Skúška tesnosti, ktorá sa vykonáva po dokončení montáže, overuje správne fungovanie celého úseku potrubia pod tlakom. Táto skúška odhaľuje netesnosti na spojoch, prírubách alebo tesneniach, ale málo vypovedá o štruktúre materiálu v rámci jednotlivého zvaru. Zvar môže prejsť tlakovou skúškou a napriek tomu obsahovať vnútorné vady, ktoré sa prejavia až po mesiacoch alebo rokoch prevádzky pod vplyvom únavy materiálu alebo dlhodobého zaťaženia.
Samotný spoj sa skúma metódami rozdelenými do dvoch skupín: deštruktívnymi, ktoré počas merania trvalo poškodzujú alebo rozdeľujú vzorku, a nedestruktívnymi, ktoré umožňujú overiť jej stav bez zásahu do štruktúry. Voľba techniky závisí od fázy prác a od toho, aká úroveň istoty ohľadom kvality vyhotovenia sa v danej situácii vyžaduje.
Vizuálna kontrola ako prvá fáza kontroly
Vizuálna kontrola je skúška vykonávaná na každom zvaru, bez ohľadu na to, či sú naplánované ďalšie skúšky. Pravidlá tejto kontroly opisuje norma PN-EN 13100-1, ktorá zahŕňa kontrolu spojov v polotovaroch z termoplastických materiálov metódou vizuálnej kontroly. V prípade čelného zvaru sa skúma predovšetkým tvar výtoku vznikajúceho po obvode rúrky.
Správne tvarovaná výplň vytvára dva blízko seba ležiace valčeky, rovnomerne rozložené po celom obvode spoja. Rozdiel medzi maximálnou a minimálnou šírkou výstupku by nemal prekročiť približne 20% strednej hodnoty a posun osí spájaných prvkov – 10% hrúbky steny rúrky. Drážka medzi valčekmi by mala vyčnievať nad vonkajšiu plochu rúrky – ak klesá pod ňu, môže to naznačovať príliš nízky tlak alebo nesprávnu teplotu ohrievacej dosky.
Vizuálna kontrola má svoje obmedzenia. Umožňuje odhaliť geometrické chyby a viditeľné nerovnosti, avšak nezachytí nečistoty vo vnútri zvaru a miestne oblasti s nedostatočným pretažením. V prípade pochybností sa v priemyselnom prostredí odporúča odrezať vonkajšiu prebytočnú časť a podrobiť ju dodatočnej skúške ohybom alebo krútením.
Nedeštruktívne skúšky – ultrazvuk a röntgenové žiarenie
Vizuálne posúdenie však nie je všetko, čo zahŕňa norma PN-EN 13100. Opisuje tiež rádiografickú kontrolu s využitím röntgenového žiarenia (časť 2), ultrazvukovú kontrolu (časť 3) a skúšky vysokým napätím (časť 4), ktoré sa používajú hlavne pri kontrole izolácie odporového drôtu v elektroodporových tvarovkách. Všetky tieto metódy umožňujú posúdiť vnútro zvaru bez poškodenia spoja.
Röntgenové vyšetrenie zaznamenáva obraz presvieteného spoja na film alebo v digitálnej podobe, čo umožňuje odhaliť trhliny, póry či miesta s nedostatočným spájkovaním vo vnútri materiálu. Ultrazvuková metóda spočíva vo vyslaní zvukovej vlny do materiálu – vlna sa odráža od nehomogénnych miest a vracia sa späť do snímača, pričom výsledok merania sa zobrazí na obrazovke defektoskopu.
Obe metódy majú v Poľsku dlhšiu tradíciu použitia pri oceľových spojoch než pri potrubiach z polyetylénu. Nehomogénna štruktúra materiálu a malé akustické rozdiely medzi pôvodným materiálom a zvarovou zónou sťažujú jednoznačnú interpretáciu výsledkov, preto sa tieto skúšky častejšie využívajú v špecializovaných laboratóriách a pri analýzach po nehodách než pri bežnom odovzdávaní prác. Výskumné inštitúty však vykonávajú systematické testy vhodnosti rádiografie a ultrazvuku aj pre spoje z plastov, čo postupne rozširuje rozsah ich praktického využitia.
Skúška ohybu a skúška ťahu
Skúšku ohybu opisuje norma PN-EN 12814-1. Vzorka zvaru sa umiestni na dve podpery rozmiestnené v určitej vzdialenosti a následne sa zaťažuje konštantnou rýchlosťou bez zmeny smeru ohybu počas merania. Táto metóda sa používa predovšetkým pri čelných spojoch, ktorých plochý, symetrický prierez uľahčuje takéto umiestnenie vzorky – tvarovky zhotovené elektrickým zváraním sa vzhľadom na zložitejšiu geometriu zvyčajne skúšajú inou metódou, opísanou v ďalšej časti textu. Výsledok ukazuje, či spoj praskne v oblasti zvaru alebo mimo nej – prasknutie mimo zvarovej zóny zvyčajne svedčí o správne vykonanom spoji.
Skúška ťahom je opísaná v norme PN-EN 12814-2. Spočíva v osovom zaťažovaní prvku až do jeho zlomenia na skúšobnom stroji. Meraním je možné určiť pevnosť spoja a miesto jeho zlomenia. Pri zníženej teplote sa používa varianta opísaná v časti 6 tej istej normy a pre prvky so zúžením – časť 7. Séria noriem PN-EN 12814 zahŕňa aj skúšku tečenia spoja (časť 3), ktorá sa pri bežnej kontrole využíva menej často, pretože trvá až niekoľko desiatok hodín. Výsledky skúšok ohybu a ťahu sa porovnávajú s požiadavkami výrobcu materiálu alebo s výsledkami predchádzajúcich zvarov vykonaných na tom istom zariadení.
Skúška odtrhnutia v mieste elektroforetických spojov
V prípade tvaroviek vyrobených elektrickým zváraním sa dodatočne vykonáva skúška odlupovania, opísaná v norme PN-EN 12814-4. Rozlišuje sa niekoľko jej variantov: odlupovanie typu T, skúška dekohezie a skúška stlačenia. Táto metóda umožňuje určiť kvalitu spoja tvarovky s rúrkou a tiež odhaliť miesta, kde nedošlo k úplnému roztaveniu materiálu.
Interpretácia výsledku sa zakladá na pozorovaní charakteru zlomu. Povrch zlomu by mal mať homogénny, vláknitý vzhľad bez hladkých, lesklých častí, ktoré by naznačovali nedostatočné premiešanie materiálu. Výsledok sa odčíta ihneď po vykonaní skúšky, bez potreby dodatočného mechanického spracovania alebo prípravy rezu.
Makroskopické skúmanie rezu
Makroskopické skúmanie, uvedené v norme PN-EN 12814-5, spočíva v rozrezaní vzorky zvaru a skontrolovaní prierezu z hľadiska prítomnosti trhlín, vtrúsenín, pórov alebo oblastí s nedostatočným splynutím. Táto metóda odhaľuje štruktúru materiálu v miestach, ktoré nie sú prístupné vizuálnej kontrole zvonku, a preto sa často vykonáva spolu so skúškou ohybu alebo odtrhnutia, čím sa výsledok doplní o obraz vnútornej časti spoja.
Klasifikácia chýb zvarových spojov
Výsledky jednotlivých skúšok sa vzťahujú na klasifikáciu uvedenú v norme PN-EN 14728, ktorá opisuje druhy nezhod v zvarových a zapečatených spojoch z termoplastických materiálov. Norma systematizuje také odchýlky, ako je posun osí rúrok, nepravidelný výtok, póry alebo oblasti nedostatočného spájania, pričom im priraďuje úrovne prípustnosti v závislosti od použitia potrubia. Výsledok deštruktívneho alebo nedestruktívneho skúšania sa tak porovnáva s konkrétnym kritériom prijateľnosti, stanoveným nezávisle od skúseností vykonávateľa.
Kedy sa v praxi používajú deštruktívne skúšky
Skutočné zvarové spoje vyhotovené na stavbe sa zriedka podrobujú deštruktívnym skúškam, pretože zničenie vzorky znamená odstránenie časti prevádzkovanej inštalácie. Deštruktívna kontrola sa vykonáva hlavne na referenčných vzorkách – skúšobných zvaroch vyhotovených súbežne, pri rovnakých nastaveniach zariadenia, z rovnakého materiálu a za podobných okolnostných podmienok. Rovnaký postup sa uplatňuje pri kvalifikačných skúškach obsluhy zváracích strojov, ako aj pri preberaní nového zariadenia, kde skúšobná vzorka nahrádza kontrolu skutočného úseku siete.
Neúspech referenčnej vzorky znamená nutnosť korekcie parametrov pred ďalšou prácou a v závislosti od prijatého postupu – aj opätovnú kontrolu zvarov vykonaných od posledného pozitívneho výsledku. V prípade podozrenia na vadu zvaru alebo po poruche na prevádzkovanom potrubí sa vyreže úsek zahŕňajúci spoj a odovzdá sa do laboratória, kde sa vykoná kompletná séria skúšok – od makroskopického vyšetrenia až po ťahovú skúšku.
ČASTO KLADENÉ OTÁZKY:
Je každý zvar vykonaný na stavenisku podrobený deštruktívnej skúške?
Zvarové spoje zabudované do hotového potrubia sa podrobujú takýmto skúškam len vo výnimočných prípadoch – pri objasňovaní príčin poruchy alebo v rámci náhodnej kontroly nariadenej investormi, keď sa dodatočný úsek rúry vyreže ešte pred zasypaním výkopu. V ostatných prípadoch sa kvalita procesu potvrdzuje zhodou parametrov referenčnej vzorky s nastaveniami použitými pri skutočných zvaroch, čo sa zaznamenáva do príslušnej dokumentácie zvárania.
Ako často sa pripravujú referenčné vzorky na deštruktívne skúšky?
Frekvencia závisí od požiadaviek investičného projektu, usmernení investora a postupov zabezpečenia kvality dodávateľa. V praxi sa referenčné vzorky často pripravujú pred začatím hlavných prác, ako aj po každej podstatnej zmene materiálu, parametrov zvárania alebo zariadenia a po zmene obsluhy zváracieho zariadenia. Rozsah takejto kontroly určujú požiadavky projektu alebo interné postupy zabezpečenia kvality. Pri menších projektoch sa deštruktívne skúšky zvyčajne vykonávajú menej často, pričom základom kontroly je vizuálna kontrola a ďalšie metódy stanovené v prijatom postupe.
Používajú sa ultrazvukové a röntgenové vyšetrenia bežne pri PE rúrach?
Nepatria medzi rutinné vyšetrenia, hlavne kvôli nákladom na vybavenie a času potrebnému na vykonanie merania v stavebných podmienkach, kde jednoduchšie vizuálne kontroly a deštruktívne skúšky poskytujú výsledok oveľa rýchlejšie. Interpretácia ultrazvukového alebo rádiografického obrazu si tiež vyžaduje odborníka oboznámeného so špecifikami plastov, pretože štandardné vzory interpretácie boli pôvodne vypracované pre kovy. Z týchto dôvodov sa obe metódy častejšie využívajú na výskumné a analytické účely než na bežné odoberanie inštalácií do prevádzky.
Kto môže vykonávať deštruktívne skúšky zvarových spojov?
Destruktívne skúšky, ako sú skúšky ohybu, ťahu alebo odtrhnutia, vykonávajú laboratóriá vybavené príslušným zariadením a uplatňujúce postupy v súlade s normami série PN-EN 12814. Môžu to byť laboratóriá pôsobiace v rámci orgánov technického dohľadu, výskumných ústavov, certifikačných orgánov alebo podnikov zaoberajúcich sa materiálovým výskumom. V prípade investícií vyžadujúcich nezávislé posúdenie vykonávajú skúšky akreditované laboratóriá uvedené v dokumentácii alebo určené investorom.
Čo znamená prasknutie vzorky mimo oblasti zvaru počas ohybovej skúšky?
Takýto priebeh trhliny znamená, že zvar vydržal väčšie zaťaženie ako okolný pôvodný materiál rúry, čo sa považuje za pozitívny výsledok. Trhlina prebiehajúca presne cez zvarovú líniu naopak poukazuje na oslabenie v mieste spoja, čo sa zvyčajne spája s nesprávnou teplotou, znečistením povrchu alebo príliš krátkou dobou zahrievania. Miesto zlomu vzorky sa zaznamenáva do protokolu o skúške ako jeden z parametrov kontroly kvality technologického procesu.
