B8 Tarkastus ja testaus

Transkriptio

1 B.8 Tarkastus ja testaus 1 B.8.1 Hitsausvirheiden kertaus (ISO ) Ks. kohta A7. B.8.2 Hitsiluokkien kertaus Tausta Hitsiluokkia on perinteisesti käytetty teräsrakenteiden valmistuksen yhteydessä. Ne ovat myös yleistyneet muille aloille, kuten paineastioille. Myös hitsaajan pätevyyskokeen ja hitsausliitoksen menetelmäkokeen hitsausvaatimukset on määritetty hitsiluokkien mukaan. On ilmestynyt kaksi hitsiluokkastandardia, SFS-EN ISO 5817 teräksille, nikkelille ja titaanille ja SFS-EN ISO alumiinille. Standardia SFS-EN ISO voidaan soveltaa myös kuparille ja magnesiumille. SFS-EN ISO 5817 Standardissa ryhmitellään hitsausvirheet mitoituksellisten arvojen perusteella kolmeen hitsiluokkaan B, C ja D, joista B on vaativin. Hitsiluokka C on tarkoitettu staattisille kuormitetuille rakenteille sekä paineastioille ja hitsiluokka B väsyttävästi kuormitetuille rakenteille sekä tapauksille, jolloin haurasmurtumisriski on olemassa. Tarvittava hitsiluokka määritetään sovellutusstandardissa tai sen valitsee suunnittelija yhdessä valmistajan, käyttäjän ja/tai muun osapuolen kanssa ennen valmistuksen aloittamista, esim. tarjouspyynnön tai tilauksen yhteydessä. Erityistapauksissa saattaa olla tarve määrittää lisää yksityiskohtia. On tärkeätä, että suunnittelija hitsiluokkaa valitessaan on tietoinen siitä, mitä määritetty hitsiluokka merkitsee valmistuskustannusten lisäksi myös ja tarkastuskustannuksissa. Näin ollen hitsiluokan valinnassa tulisi olla yhteydessä myös tarkastuksen kanssa. Hitsiluokat sovelletaan valmistuksessa tehtyihin hitsausliitoksiin. On mahdollista soveltaa eri hitsiluokkia saman tuotteen tai rakenneosan eri hitsausliitoksille. Yleensä on tarkoitus määrittää yhden hitsausliitoksen hitsausvirheille vain yksi hitsiluokka. Joissakin tapauksissa saattaa kuitenkin olla tarpeen määrittää yhden hitsausliitoksen eri hitsausvirheille eri hitsiluokat. Hitsausvirheet esitetään todellisina mittoina. Arvojen havaitseminen ja tulkitseminen saattaa vaatia yhden tai useamman rikkomattoman aineenkoetusmenetelmän käyttämistä. Hitsausvirheiden havaitseminen ja niiden koon määritys riippuvat käytettävistä tarkastusmenetelmistä sekä sovellutusstandardissa tai sopimuksessa esitetystä tarkastuksen laajuudesta. Hitsiluokkastandardia voidaan soveltaa sellaisenaan hitsien silmämääräiseen tarkastukseen. Standardissa ei anneta mitään yksityiskohtaisia suosituksia siitä, miten rikkomattomalla aineenkoetuksella voidaan havaita hitsausvirheitä tai määrittää niiden kokoa. On otettava huomioon, että on vaikeata käyttää hitsausvirheiden arvoja tarkoituksenmukaisten hyväksymiskriteerien määrittämiseen eri NDT-menetelmille, kuten ultraäänitarkastukselle, radiografialle, pyörrevirtatarkastukselle, tunkeumanestetarkastukselle, magneettijauhetarkastukselle. Tätä varten tarvitaan lisävaatimuksia tarkastukselle, arvioinnille ja testaukselle, ns. hyväksymisrajastandardeja. Tietyt hitsausprosessit ovat alttiita tietyille hitsausvirheille. Tämä pitää ottaa huomioon NDTmenetelmän valinnassa.

2 Laatu tulee (ei hitsiluokka) tekemällä, eli 2 käyttämällä päteviä hitsaajia (SFS-EN 287 tai SFS-EN ISO 9606) käyttämällä hyväksyttyjä hitsausohjeita (SFS-EN ISO 15607) tekemällä työkokeita täyttämällä hitsauksen laatuvaatimukset (SFS-EN ISO 3834). nimeämällä hitsauskoordinoijia (SFS-EN ISO 14731) Jos hyväksymisraja ylittyy on se merkki siitä, että hitsausmenetelmä (hitsausohje) jostain syystä ei toimi tai että hitsaaja on tehnyt virheen. Tällöin tulisi tarkastusta lisätä. NDT:llä siis saadaan lisävarmistusta, että hitsin laatuvaatimukset ovat kunnossa, mutta NDT ei takaa, etteikö virheitä silti voisi esiintyä. Tämä on yksi syy miksi hitsaus ISO 9000 standardin mukaan määritetään erityisprosessiksi. Jos hitsiluokka ei täyty, niin se ei välttämättä johda korjaukseen, vaan tapauksesta riippuen voidaan arvioida virheen merkitystä rakenteessa. Joka tapauksessa pitää ryhtyä toimenpiteisiin, jotteivät virheet toistu taas seuraavalla hitsauskerralla. B.8.3 Mittojen tarkistus, pinnat ja muodonmuutokset Hitsauksesta syntyvät pitkittäis- ja poikittaiskutistumat, kulmavetäytymät sekä lommahdukset aiheuttavat rakenteisiin muoto- ja mittapoikkeamia. Asiakas ja suunnittelija asettavat valmistustoleranssit, jotka tuotteen tulee täyttää. Vaatimukset lähtevät yleensä rakenteen lujuusvaatimuksista, asennettavuudesta, toimivuudesta ja ulkonäöstä. Yleisesti käytetään standardin mukaisia vaatimuksia Esim. SFS-EN ISO Hitsaus. Hitsattuja Rakenteita Koskevat Yleistoleranssit. Pituus- Ja Kulmamitat. Muoto Ja Sijainti. Pituus- kulmamitoille samoin kuin tasomaisuudelle standardissa on neljä (4) tarkkuusluokkaa. Tarkkuusluokkien ja mitta pituuden mukaan määräytyy sallittu poikkeama nimellismitasta. Hitsatuissa rakenteissa mittausvälineiksi tavallisesti riittää; nauha / rullamitta, viivaimet ja kulmamitat.

3 3 B.8.4 Pintahalkeamien ja muiden pintavirheiden tarkastus silmämääräisesti, tunkeumanestetarkastuksella ja magneettijauhetarkastuksella Silmämääräinen tarkastus Silmämääräinen tarkastus on tavallisin ja tärkein hitsausvirheiden tarkastusmenetelmä. Se soveltuu useimpien pintavirheiden tarkastamiseen. Kun etsitään sisäisiä virheitä, pieniä pintahalkeamia tai suurimmaksi osassa pinnan alla olevia hitsausvirheitä on syytä käyttää muita tarkastusmenetelmiä. Silmämääräinen tarkastus suoritetaan standardin SFS-EN 970 mukaan. Silmämääräisessä tarkastuksessa voidaan hyväksymisrajana soveltaa hitsiluokkastandardia SFS-EN ISO 5817 tai EN ISO sellaisenaan. Tunkeumanestetarkastus Tunkeumanestetarkastusta käytetään erityisesti pintahalkeamien tarkastamiseen. Menetelmä soveltuu kaikille metallisille materiaaleille. Tunkeumanestetarkastus perustuu nesteen tunkeutumiseen kappaleen pintaan asti ulottuviin vikoihin ja sen palautumiseen pinnalle levitettyyn hienojakoiseen kehitteeseen. Tunkeumanestetarkastus suoritetaan neljässä vaiheessa. 1. Tarkastettavan kappaleen pinta puhdistetaan perusteellisesti roskista, ruosteesta, liasta, maalista ja erityisesti rasva- ja öljyjätteistä. Puhdistus tehdään sopivalla hellävaraisella mekaanisella menetelmällä ja sen jälkeen liuotinaineella. 2.Levitetään tunkeumaneste niin, että pinta kostuu tunkeumanesteestä, joka tunkeutuu epäjatkuvuuskohtiin. 3. Ylimääräinen tunkeumaneste poistetaan n. 10 minuutin kuluttua niin, että nestettä jää vain halkeamaan. 4. Levitetään kehite kappaleen pintaan. Kehitekerros toimii imupaperin tavoin ja neste leviää kehitekalvossa, jolloin syntyy näyttämä. Näyttämän kokoa verrataan annettuihin hyväksymisrajoihin. 1. Esipuhdistus 2.Tunkeumanesteen levitys 3. Ylimääräisen nesteen poisto 4. Kehitys Tunkeumanestetarkastus suoritetaan standardin SFS-EN mukaan.

4 4 Tunkeumanestetarkastuksen hyväksymisrajoista on julkaistu standardi SFS-EN Siinä määritellään kolme hyväksymisrajaa (1, 2 ja 3), jotka perustuvat hitsien pintoihin. Mitä parempi pinta sen tiukempi hyväksymisraja voidaan valita. Hyväksymisrajasta huolimatta on mahdollista lisämerkillä X vaatia, että kaikki halkeamatyyppiset indikaatiot tulisi hylätä. Hyväksymisrajoja koskevat sallitut näyttämät esitetään taulukossa 1. Taulukko 1 Näyttämä lineaarinen 1) epälineaarinen Hyväksymisraja ) pituus enemmän kuin kolme kertaa leveys 8 8 Hitsiluokkia SFS-EN ISO 5817 koskevat hyväksymisrajat esitetään taulukossa 2. Taulukko 2 Hyväksymisraja 2X 2X 3X Hitsiluokka B C D Huom. Pätee myös huokosille. Magneettijauhetarkastus Magneettijauhetarkastusta käytetään erityisesti pintahalkeamien tarkastamiseen. Menetelmää voidaan käyttää vain ferromagneettisille materiaaleille. Magneettijauhetarkastus perustuu epäjatkuvuuskohtien synnyttämien vuotokenttien havaitsemiseen. Tarkastettava kappale magnetoidaan ja sen pinnalle levitetään magneettijauhetta. Kappaleen pinnassa tai sen läheisyydessä olevat epäjatkuvuuskohdat aiheuttavat magneettikenttään häiriökohtia, joihin magneettijauhe kerääntyy. Kerääntyneen magneettijauheen näyttämä (koko ja muoto) verrataan annettuihin hyväksymisrajoihin. Magneettijauhetarkastuksessa suoritetaan seuraavat työvaiheet: - pinnan puhdistus (tarvittaessa) - kontrastivärin levitys (tarvittaessa menetelmästä riippuen) - kappaleen magnetointi - tarkastusaineen levittäminen - tarkastustulosten arviointi - dokumentointi - demagnetointi (tarvittaessa) - pinnan jälkikäsittely Hitsien magneettijauhetarkastus suoritetaan standardin SFS-EN 1290 mukaan.

5 5 Magneettijauhetarkastuksen hyväksymisrajoista on julkaistu standardi SFS-EN Periaate on sama kuin tunkeumanestetarkastuksessa. esitetään taulukossa 3. Taulukko 3 Näyttämä lineaarinen 1) epälineaarinen 1) Hyväksymisraja , pituus enemmän kuin kolme kertaa leveys Hitsiluokkia SFS-EN ISO 5817 koskevat hyväksymisrajat esitetään taulukossa 4. Taulukko Hyväksymisraja 2X 2X 3X Huom. Ei päde huokosille. Hitsiluokka B C D B.8.5 Sisäisten hitsausvirheiden tarkastus radiografisella kuvauksella ja ultraäänitarkastuksella Radiografinen kuvaus Radiografisella kuvauksella tarkoitetaan ionisoivalla säteilyllä tapahtuvaa kuvausta. Tarkastettavaan kappaleeseen kohdistetaan ionisoivaa säteilyä ja kohteen takana olevalla filmillä tallennetaan kohteen läpäisseen säteilyn voimakkuus. Ohuet, eli enemmän säteilyä läpäisevät kohdat näkyvät filminä tummina kohtina. Tummuus- eli mustumaerojen perusteella voidaan materiaalin eheyttä arvioida mm. erilaisten vertailukuvastojen avulla. Tavallisimmat kuvausmenetelmät ovat röntgenkuvaus ja gammakuvaus. Radiografisella kuvauksella havaitaan hyvin kaikki kolmiulotteiset (volymetriset) virheet, kuten huokoset, sulkeumat ja erilaiset muotovirheet. Tasomaisten virheiden, kuten halkeamien havaitseminen on epävarmaa, jos ne sijaitsevat epäedullisesti säteen suuntaan nähden. Radiografinen kuvaus sopii kaikille metallisille materiaaleille kaikilla aineenpaksuuksilla. Hitsien radiografinen kuvaus suoritetaan standardin SFS-EN 1435 mukaan. Hyväksymisrajastandardin SFS-EN periaatteena on, että esitetään ne hitsausvirheet, joita on mahdollista tarkastaa radiografisella kuvauksella. Näin ollen standardissa esitetään vain päittäisliitoksen sisäisiä virheitä. Nurkka- ja T-liitosten radiografiseen tarkastukseen sovelletaan tarvittaessa päittäisliitosten hyväksymisrajoja. Standardissa esitetään vain filmillä näkyvien virheiden pituudet ja leveydet.

6 Ultraäänitarkastus 6 Ultraäänitarkastus perustuu tarkastettavaan kappaleeseen suunnatun ja siinä etenevän äänisäteen heijastumiseen sisäisistä epäjatkuvuuskohdista tai kohteen takaseinästä. Heijastumisen perusteella voidaan päätellä epäjatkuvuuskohdan sijainti, laatu ja koko. Hitsien tarkastuksessa käytetään luotainta, jolla ultraääni lähetetään tarkastettavaan kohteeseen. Jos ääniaalto kohtaa epäjatkuvuuskohdan heijastuu se takaisin ja saadaan korkea kaiku, joka osoittaa epäjatkuvuuden. Ultraäänitarkastus sopii ensisijaisesti läpihitsattujen ferriittisten terästen hitsien tarkastukseen, kun aineenpaksuus on mm. Hitsien ultraäänitarkastus suoritetaan standardin SFS-EN 1714 mukaan. Hyväksymisrajastandardissa SFS-EN 1712 on esitetty kaksi hyväksymisrajaa 2 ja 3, hitsiluokille C ja B. Standardissa esitetään myös db-arvoja aineenpaksuudesta ja virheen pituudesta riippuen. Lisäksi huomioidaan käytetty tarkastustekniikka ja taajuus. B.8.6 Hitsien mekaanisten ominaisuuksien tarkastus rikkovilla aineenkoetusmenetelmillä Rikkova aineenkoetus Rikkovalla aineenkoetuksella tutkitaan hitsausliitoksen mekaanisia ominaisuuksia, kuten lujuus, kovuus ja sitkeys. Rikkovaa aineenkoetusta käytetään koehitsauksien yhteydessä, kuten. hitsaajan pätevyyskokeessa, hitsausohjeiden laatimisessa (esim. menetelmäkokeet ja esituotannolliset kokeet) tai hitsausohjeiden toimivuuden tarkastamisessa (työkokeet). Vetokoe Vetokokeessa koesauva kuormitetaan vetokoneessa yksiakselisessa vedossa, yleensä murtumiseen asti. Vetovoima saadaan aikaan mekaanisesti tai hydraulisesti. Kuormituksen aikana koesauva pitenee ja pituuden muutos rekisteröidään vetokoneessa ja näytetään käyränä. Kuormitusta lisätään tasaisesti, kunnes koesauva murtuu (ks. kuvaa). Vetokokeella saadaan seuraavat tiedot: Materiaalin kestämä kuormitus, ennen murtumista (murtolujuus R m ) Murtovenymä tietyllä kuormituksella (A) Kuinka paljon materiaalin poikkileikkaus muuttuu (kurouma) Materiaalin myötöraja (R el tai R eh ), joka on määräävä rakenteiden lujuuslaskennassa. Teräs SFS-EN Aineenpaksuus Ylempi myötöraja R eh S235JRG (16) S355J2G (16) Murtolujuus R m Venymä L 0 = 5,65 S

7 Hitsien poikittaiset vetokokeet tehdään standardin SFS-EN 895 mukaan ja pitkittäiset vetokokeet standardin SFS-EN 876 mukaan. 7 Iskukoe Iskukokeella testataan materiaalin ja hitsausliitoksen taipumusta haurasmurtumaan. Koesauva koneistetaan yleensä niin, että sen poikkileikkaus on neliömuotoinen 10x10 mm ja pituus 55 mm. Koesauvan keskellä on lovi, joka hitseille yleensä on V-muotoinen. Kiinteän asteikon ja heilurin mukana olleen osoittimen avulla voidaan iskusitkeys määrittää. Iskusitkeydellä tarkoitetaan sitä energia, jota tarvitaan koesauvan katkaisemiselle (ks. kuva). Iskukokeita tehdään eri lämpötiloissa. Hitsausliitosten koesauvojen ottopaikat esitetään standardissa SFS-EN 876. Vetokoe tehdään huoneen lämpötilassa (20 o C) R p = Venymäraja N/mm 2, joka osoittaa jäljellä olevaa venymää.

8 Taivutuskoe 8 Taivutuskokeella tutkitaan miten paljon materiaali voidaan taivuttaa tiettyyn kulmaan ilman, että virheitä syntyy. Hitsausliitoksissa taivutuskokeella tutkitaan miten hitsiaine on sulautunut perusaineeseen. Taivutintelan halkaisija on yleensä 4t ja taivutuskulma 180 o. Hitsin sijainnista riippuen taivutuskokeet voidaan tehdä pintataivutuskokeena tai juuritaivutuskokeena. Kun aineenpaksuus on yli 10 mm tehdään taivutuskoe yleensä sivutaivutuskokeena. Murtokoe Murtokoetta käytetään hitsausliitoksen homogeenisuuden tutkimiseksi. Esimerkiksi hitsaajan pätevyyskokeessa pienahitsit murretaan. Hitsien murtokoe tehdään standardin SFS-EN 1320 mukaan. Kovuuskoe Kovuuskokeita tehdään hitsiaineen, muutosvyöhykkeen ja perusaineen kovuuden tutkimista varten. Kovuus tutkitaan painamalla kovaa terävää esinettä, esim. kartiota materiaalin pintaa vastaan. Painuman suuruuden perusteella arvioidaan materiaalin kovuutta. Hitsien kovuutta mitataan yleensä ns. Vickersin menetelmällä. Kovuuskokeet esitetään tarkemmin standardeissa SFS-EN /2, jossa esitetään mistä kohdista kovuusarvot mitataan.

9 Makrohietutkimus 9 Makrohietutkimuksella tarkistetaan hitsin poikkipintaa. Koesauvat hiotaan, ja tarvittaessa syövytetään ja/tai kiillotetaan. Tällöin näkyy esimerkiksi yksittäiset palot, tunkeuma ja mahdollisia hitsausvirheitä. Joskus otetaan suurennettu valokuva, esim. menetelmäkokeen dokumentointia varten. Hitsien makrohietutkimus tehdään standardin SFS-EN 1321 mukaan. Mikrohietutkimus Mikrohietutkimuksella tutkitaan hitsin mikrorakennetta. Mikrohietutkimus tehdään kuten makrohietutkimus, mutta tutkimus ja valokuvaus tehdään mikroskoopin avulla.