Metoda 783

Autor- Przemysław Zmitrowicz- Rzeczoznawca, Inspektor, Autoryzowany Inspektor ASME.

     W tym artykule przybliżę wymagania dotyczące kwalifikowania technologii zgrzewania łukowego kołków z poderwaniem i użyciem pierścienia ceramicznego lub gazu osłonowego (metoda 783 według ISO 4063) zgodnie z wymaganiami normy PN-EN ISO 14555:2017-08.

     Podczas zgrzewania kołka łuk jarzy się krótkotrwale między czołem kołka a przedmiotem obrabianym – obie części zostają nadtopione i następnie złączone.

Zgrzewanie można przeprowadzić mechanicznie lub automatycznie, stosując pistolety lub głowice zgrzewalnicze. Kołek po wsunięciu do uchwytu i po nałożeniu pierścienia ceramicznego zostaje przyłożony do przedmiotu obrabianego. 

      Na początku procesu zgrzewania, kołek zostaje podniesiony przez mechanizm     i pomiędzy końcówką kołka a przedmiotem obrabianym zostaje zajarzony łuk, najpierw pilotowy a następnie główny. 

Zajarzenie łuku powoduje nadtopienie czoła kołka i materiału podstawowego. 

Po upływie zadanego czasu zgrzewania kołek zostaje zanurzony w płynnym jeziorku z użyciem nieznacznej siły. Po wyłączeniu źródła prądu, pierścień ceramiczny zostaje usunięty. Poniższy rysunek przedstawia kolejność czynności w procesie zgrzewania (P – wysuw; L – wznios):

      Proces łukowego zgrzewania kołków z poderwaniem i użyciem pierścienia ceramicznego lub gazu osłonowego stosowany jest dla zakresu średnic od 3mm do 25mm, przy czasie zgrzewania od 100ms do 3000ms. Minimalna grubość blachy wynosi zwykle: 0,25xd przy zastosowaniu pierścienia ceramicznego i 0,125xd przy zastosowaniu gazu osłonowego, lecz nie mniej niż 1mm.

      Norma PN-EN ISO 14555:2017-08 „Zgrzewanie – Zgrzewanie łukowe kołków metalowych”, określa wymagania, które są szczególne dla zagrzewania kołka w odniesieniu do wiedzy technicznej, wymagań jakości, instrukcji technologicznej zgrzewania, kwalifikowania technologii zgrzewania, egzaminu kwalifikacyjnego operatorów oraz badania zgrzein produkcyjnych. 

Norma ta dotyczy zgrzewania łukowego kołków metalowych poddanych statycznym i dynamicznym obciążeniom.

W normie PN-EN ISO 14555, dopuszczone są następujące metody kwalifikowania procesu zgrzewania:

1. kwalifikowanie na podstawie badania technologii zgrzewania
2. kwalifikowanie na podstawie badań przedprodukcyjnych
3. kwalifikowanie na podstawie wcześniejszego doświadczenia

BADANIE TECHNOLOGII ZGRZEWANIA

     Przed przystąpieniem do wykonania złączy próbnych dostępne muszą być dokumenty zgodności dla stosowanego materiały podstawowego oraz materiału kołka. W przypadku braku takich dokumentów, należy wykonać dodatkowe badania tych materiałów (należy zbadać materiały o tych samych numerach wytopów jakie będą stosowane podczas wykonania złączy próbnych) przed wykonaniem właściwego badania technologii zgrzewania.

Wymiary złącza próbnego powinny być wystarczające do przeprowadzenia wszystkich wymaganych badań a grubość należy tak dobrać, aby obejmowała grubości przewidziane podczas produkcji.

      Proces zgrzewania złącza próbnego powinien być przeprowadzony zgodnie z pWPS (wstępna instrukcja technologiczna zgrzewania) oraz ogólnymi warunkami produkcji, którą te złącza reprezentują. 

Należy uwzględnić te same pozycje zgrzewania, którą będą w rzeczywistej konstrukcji. Badanie technologii zgrzewania należy prowadzić z zastosowaniem najmniejszej i największej średnicy kołka stosowanej w praktyce.

      Minimalna liczba kołków, które powinny być zgrzewane podczas badania technologii zależy od: średnicy kołka (d_w), temperatury zastosowania (≤100⁰C lub >100⁰C) oraz spełnienia wymagań systemu jakości dotyczącego spawania materiałów metalowych zgodnie z ISO 3834 (pełne, standardowe, podstawowe). 

Dla procesu zgrzewania łukowego kołków z poderwaniem i użyciem pierścienia ceramicznego lub gazu osłonowego (783), zakres badań oraz wymagana ilość kołków przedstawiona jest w tabeli poniżej:

     W przypadku nie spełnienia wymagań jednego kołka, możliwe są badania powtórne dwóch jednakowych, zapasowych kołków z przynależnego złącza próbnego. Jeżeli więcej niż jeden kołek, lub jeden z dwóch dodatkowych kołków nie spełni wymagań, należy odrzucić całe badanie technologii zgrzewania jako nie spełniające wymagań normy.

BADANIE PRZEDPRODUKCYJNE- WARSZTAT

                W przypadku kwalifikowania procesu zgrzewania tą metodą, powinny być zachowane ogólne warunki zgodne z normą ISO 15613, z poniższymi modyfikacjami i uzupełnieniami:

1. instrukcje technologiczne zgrzewania (pWPS oraz WPS) powinny odpowiadać wymaganiom rozdziału 9 (normy PN-EN ISO 14555)
2. aktualna produkcja powinna być kontrolowana przez odpowiedni system kontroli danego stosowanego procesu
3. liczba badanych kołków (gotowych elementów) powinna spełniać wymagania punktu 10.2.4, jeżeli jest to możliwe (w przypadku metody 783 – Tabela 1, normy PN-EN ISO 14555)
4. kwalifikowanie jest ograniczone do tego samego typu sprzętu, tego samego typu i grubości materiału podstawowego i do tej samej średnicy kołków, jakie zastosowano podczas badania przedprodukcyjnego

BADANIE PRZEDPRODUKCYJNE- BUDOWA

Kwalifikowanie tą metodą należy przeprowadzić dla konstrukcji z zasadniczo obciążeniami statycznymi. Ma ona zastosowanie do pojedynczego (indywidualnego) miejsca budowy w określonych, panujących warunkach produkcyjnych.

1. instrukcje technologiczne zgrzewania (pWPS oraz WPS) powinny odpowiadać wymaganiom rozdziału 9 (normy PN-EN ISO 14555)
2. należy zgrzać minimum 10 kołków
3. należy przeprowadzić badania wizualne na wszystkich kołkach
4. należy wykonać badanie na zginanie wszystkich kołków (kąt gięcia 30⁰)

Parametry i warunki zgrzewania ustawienia na miejscu budowy należy zapisać w formularzu WPQR (protokół kwalifikowania technologii zgrzewania), załącznik D – normy PN-EN ISO 14555 lub w sprawozdaniu z badań zgodnie z załącznikiem F normy. Należy wziąć pod uwagę wpływ długości i przekrój kabla oraz warunki środowiska. Zgrzane kołki, które zostały poddane próbie zginania, nie powinny być prostowane po badaniu.

WCZEŚNIEJSZE DOŚWIADCZENIE

                W przypadku kwalifikowania procesu zgrzewania tą metodą, należy zachować podstawowe warunki zgodnie z normą ISO 15611, z następującym uzupełnieniem i modyfikacjami:

1. instrukcje technologiczne zgrzewania (pWPS oraz WPS) powinny odpowiadać wymaganiom rozdziału 9 (normy PN-EN ISO 14555)
2. wcześniejsza produkcja, na której bazuje doświadczenie powinna być kontrolowana przez odpowiedni system kontroli procesu, dający wiarygodne dane statystyczne odpowiadające przyszłemu zastosowaniu technologii zgrzewania, która jest kwalifikowana
3. kwalifikowanie jest ograniczone do tego samego typu sprzętu, tego samego typu i grubości materiału podstawowego i do tej samej średnicy kołków, jakie stosowano w produkcji, na której bazuje doświadczenie

Wykorzystanie wcześniejszych doświadczeń zamiast badania technologii zgrzewania nie jest dopuszczalne dla zgrzein objętych standardowymi lub pełnymi wymaganiami jakości – zgodnie z załącznikiem B (wymagania jakości dotyczące zgrzewania kołka) normy PN-EN ISO 14555.

PROTOKÓŁ KWALIFIKOWANIA TECHNOLOGII ZGRZEWANIA

      Protokół kwalifikowania technologii zgrzewania jest zestawieniem oceny wyników badania każdego złącza próbnego wraz z badaniami powtórkowymi oraz dokumentami: pWPS (ze wszystkimi zmiennymi zasadniczymi) oraz zakresem kwalifikacji i dokumentami zgodności dla materiału podstawowego oraz materiału kołka. W przypadku spełnienia kryteriów akceptacji zgodnych z normą PN-EN ISO 14555, WPQR może być zakwalifikowany i powinien być podpisany i opatrzony datą, przez egzaminatora lub jednostkę egzaminującą.

Pozdrawiam i do następnego artykułu!

Przemysław Zmitrowicz

===========================================

                TÜV Thüringen uczestniczy w procesie kwalifikowania technologii zgrzewania łukowego kołków metalowych oraz kontroli procesu jakości zgrzewania jako Jednostka Notyfikowana (NoBo: 0090). Protokół kwalifikowania technologii zgrzewania zatwierdzony przez naszą Jednostkę potwierdza spełnienie zasadniczych wymagań w odniesieniu do połączeń nierozłącznych, które zawarte są w Załączniku I, punkt 3.1.2 –  Dyrektywy Ciśnieniowej 2014/68/UE.

Bibliografia:

[1] PN-EN ISO 14555:2017-08 „Zgrzewanie – Zgrzewanie łukowe kołków metalowych”