Μη Καταστροφικός Έλεγχος Συγκολλήσεις 1 Διδάσκων: Καθηγητής Θεοδουλίδης Θεόδωρος Επιμέλεια Παρουσιάσεων: Κουσίδης Σάββας
Πρότυπο: ΕΝ 1090-1 Ένα νέο Ευρωπαϊκό πρότυπο που αφορά τις μεταλλικές κατασκευές, το ΕΝ 1090-1, τέθηκε σε υποχρεωτική ισχύ και στη χώρα μας από την 1η Ιουλίου του 2014. Από αυτήν την ημερομηνία όλα τα μεταλλικά δομικά προϊόντα που κατασκευάζονται και διακινούνται στην Ευρωπαϊκή Ένωση πρέπει να φέρουν την ένδειξη CE (Conformité Européenne) και επομένως να συμμορφώνονται με τις απαιτήσεις του συγκεκριμένου προτύπου. Οι απαιτήσεις αυτές αφορούν τους κατασκευαστές των μεταλλικών προϊόντων και τον τρόπο παραγωγής αυτών 2
Πρότυπο: EN ISO 3834 Το ΕΝ 1090-1 αναφέρει ότι όλες οι διεργασίες συγκόλλησης θα πρέπει να πραγματοποιούνται σύμφωνα με τις απαιτήσεις του προτύπου EN ISO 3834 Οι βασικές απαιτήσεις του συστήματος διαχείρισης ποιότητας συγκολλήσεων σύμφωνα με το EN ISO 3834, συνοψίζονται σε τρεις κατηγορίες : Έλεγχος των συγκολλήσεων σαν ειδική κατεργασία. Πιστοποιημένες μέθοδοι συγκόλλησης, πιστοποιημένοι συγκολλητές, προγραμματισμός εργασιών, σωστή αποθήκευση αναλωσίμων συγκόλλησης, αναγνωρισιμότητα και ανιχνευσιμότητα, επιθεώρηση συγκολλήσεων κλπ. Τεχνικές Οδηγίες Παραγωγικών διαδικασιών, που σχετίζονται με τις συγκολλήσεις (υπεργολάβοι, συντήρηση, εξοπλισμός, προγράμματα επιθεώρησης κλπ). Απόδειξη της ικανότητας του προσωπικού των συγκολλήσεων να ανταποκριθεί στις απαιτήσεις των κατασκευών. 3
4 Προσωπικό Συγκολλήσεων
Αρμοδιότητες Προσωπικού Συγκολλήσεων 5 Μηχανικός Συγκολλήσεων Coordinators: Engineer Technologist Specialist Practitioner Επιθεωρητής Συγκολλήσεων Να υπογράφει τις τεχνικές εκθέσεις ενός έργου Να συντονίζει τις εργασίες που αφορούν τις συγκολλήσεις και να επεμβαίνει όπου χρειάζεται Να συντάσσει WPQR και WPS Να πιστοποιεί συγκολλητές Να επιλέγει την κατάλληλη μέθοδο συγκόλλησης και τα αντίστοιχα αναλώσιμα τους Να σχεδιάζει και να υπογράφει τη διαδικασία συγκόλλησης Να συντάσσει και να υπογράφει Quality and Test plans Να επιλέγει και να αξιολογεί την κατάλληλη μέθοδο για μη καταστροφικούς ελέγχους Να διαχειρίζεται σωστά τα Ευρωπαϊκά και τα Διεθνή πρότυπα ποιότητας Να αξιολογεί τα Material Test Reports Να διασφαλίζει ότι οι συγκολλήσεις και οι σχετικές εργασίες έχουν ολοκληρωθεί σύμφωνα με τις προδιαγραφές του έργου Συγκολλητής Να διενεργεί ποιοτικές συγκολλήσεις ακολουθώντας πιστά τις διαδικασίες συγκόλλησης με ασφάλεια Επιθεωρητής Μ.Κ.Ε. Να σχεδιάζουν και να διενεργούν οι ίδιοι τον ποιοτικό έλεγχο στις κατασκευές ή στις συγκολλητές συνδέσεις των κατασκευών σύμφωνα με τις απαιτήσεις του κατασκευαστή του κάθε έργου
Διαδικασίες και Έλεγχοι Συγκολλήσεων WPS (Welding Procedure Specifications) Προδιαγραφές Διαδικασίας Συγκόλλησης Είναι ένα σύνολο οδηγιών συγκόλλησης. Βοηθά στον σχεδιασμό και την εξασφάλιση του ποιοτικού ελέγχου του συγκολλημένου προϊόντος Παράμετροι συγκόλλησης όπως: σχεδιασμός, θέση, βασικά μέταλλα, υλικά πλήρωσης, την τεχνική, την προθέρμανση και την μετά θερμική κατεργασία WPQR (Welding Procedure Qualification Records) Αρχείο Αποδοχής Διαδικασίας Συγκόλλησης Αποδοχή ότι η διαδικασία πληροί τις απαιτήσεις των προδιαγραφών μέσω των αποτελεσμάτων των καταστροφικών και μη καταστροφικών ελέγχων 6 WQT (Welder Qualification Tests) Πιστοποιητικό Καταλληλόλητας Συγκολλητή Αποδεικτικό ότι ο συγκολλητής μπορεί να παράγει ικανοποιητικές συγκολλήσεις που πληρούν τις απαιτήσεις τις προδιαγραφής
Συγκολλήσεις Ορισμός: Είναι η διαδικασία ένωσης δύο ή περισσότερων τεμαχίων ενός ή διαφορετικών υλικών με το να πλησιάζουν τα άτομα από το υλικό των τεμαχίων σε τέτοια κοντινή απόσταση ώστε να επιτυγχάνονται καινούργιοι ατομικοί δεσμοί είτε με τήξη είτε με συμπίεση είτε με τριβή. 7
Είδη Συνδέσεων Ανάλογα με την τοποθέτηση των προς συγκόλληση τεμαχίων στο χώρο έχουμε τις εξής κατηγορίες: 8
Είδη Συγκολλήσεων Βάσει του πάχους των προς συγκόλληση τεμαχίων έχουμε τις εξής διαμορφώσεις των άκρων : Μετωπική Ι (ελάσματα πάχους 3-8mm) Μετωπική Μονού V (ελάσματα πάχους 14-16mm) Μετωπική Διπλού V (ελάσματα πάχους >16mm) 9
Όροι Περιοχής Συγκόλλησης Η περιοχή της συγκόλλησης είναι ένα σημείο με πολλές ιδιαιτερότητες. Για το λόγο αυτό, κάθε επιθεωρητής συγκολλήσεων ή συγκολλητής οφείλει να έχει ένα κοινό κώδικα επικοινωνίας 10
Μορφολογία Περιοχών Συγκόλλησης Μετωπική Μονού V Αυχενική Τύπου Τ με Διπλή Λοξοτομή 11
Ετερογενείς - Αυτογενείς συγκολλήσεις Ανάλογα με την περιοχή θερμοκρασιών όπου διενεργούνται, διακρίνουμε τις εξής κατηγορίες: Συγκόλλησης χαμηλών θερμοκρασιών, μικρότερες από 450 C (κασσιτεροκόλληση, soldering) Συγκόλλησης μέσων θερμοκρασιών, μεταξύ 450 C Θτήξης (μπρουντζοκόλληση, brazing) Συγκόλλησης υψηλών θερμοκρασιών, μεγαλύτερες από Θτήξης χάλυβα=1450 C Ετερογενείς συγκολλήσεις Αυτογενείς συγκολλήσεις 12
Ετερογενείς - Αυτογενείς συγκολλήσεις Στις ετερογενείς συγκολλήσεις δε χρειάζεται τοπική τήξη των αντικειμένων, που θα συγκολληθούν, παρά μόνο θέρμανση και εναπόθεση λιωμένου συγκολλητικού υλικού. Κασσιτεροκόλληση Μπρουντζοκόλληση Στις αυτογενείς συγκολλήσεις απαιτείται τοπικά λιώσιμο των προς συγκόλληση τεμαχίων και τοποθέτηση ή όχι ενός συγκολλητικού μέσου. Οξυγονοσυγκόλληση Ηλεκτροσυγκόλληση Συγκόλληση με αντίσταση Laser 13
Μέθοδοι Συγκολλήσεων Ανάλογα µε τον τρόπο που συντήκεται το παρεμβαλλόμενο συγκολλητικό υλικό διακρίνονται σε: Θερμοχημική θέρμανση Οξυγονοκολλήσεις Plasma Θέρμανση με ηλεκτρικό ρεύμα Ηλεκτροσυγκολλήσεις Ηλεκτρικής Αντίστασης Δέσμη υψηλής ενέργειας Laser (Δέσμη φωτός υψηλής ενέργειας) 14 Δέσμη ηλεκτρονίων Χωρίς Θερμότητα Συμπίεσης Τριβής
Συγκόλληση με Θερμοχημική Θέρμανση Η διαδικασία της οξυγονοκόλλησης στηρίζεται στη δημιουργία φλόγας, τέτοιας θερμοκρασίας ώστε να λιώνουν τα υλικά της συγκόλλησης. Η απαραίτητη θερμότητα παράγεται με τη βοήθεια του οξυγόνου και της ασετυλίνης με ή χωρίς υλικό πλήρωσης. Μπλε ή γκρι Κόκκινο Μανόμετρα υψηλής & χαμηλής πίεσης (φιάλης & παροχής) 150 bar 15 bar 15
Δημιουργία ηλεκτρικού τόξου Η ηλεκτροσυγκόλληση στηρίζεται στη δημιουργία ηλεκτρικού τόξου ανάμεσα στο κομμάτι, που θέλουμε να κολληθεί, και σε ένα ηλεκτρόδιο. Χρησιμοποιούνται μηχανές ηλεκτροσυγκόλλησης, οι οποίες δημιουργούν ηλεκτρικό τόξο κάνοντας χρήση συνεχούς DC ή εναλλασσόμενου ρεύματος AC. Για να ξεκινήσει η διαδικασία συγκόλλησης, χτυπάμε ή τρίβουμε το ηλεκτρόδιο πάνω στο προς συγκόλληση τεμάχιο και στη συνέχεια το σηκώνουμε, διατηρώντας από κει και πέρα μία σταθερή απόσταση. Το τεμάχιο στο οποίο συνδέεται ο αρνητικός πόλος ονομάζεται κάθοδος και συμβολίζεται με το (-) ενώ το τεμάχιο στο οποίο συνδέεται ο θετικός πόλος ονομάζεται άνοδος και συμβολίζεται με το (+). Όταν χρησιμοποιείται εναλλασσόμενο ρεύμα, τότε ο ρόλος της καθόδου και της ανόδου αντιστρέφεται συνέχεια (AC). 15-50V max500a 16
Ηλεκτρικό τόξο Το αέριο στον χώρο μεταξύ του ηλεκτροδίου και του μετάλλου συγκόλλησης μετατρέπεται σε έναν ηλεκτρικό αγωγό καθώς έχει ιοντιστεί από το ηλεκτρικό ρεύμα. Συγκεκριμένα τα μόρια του αέρα χάνουν τα ηλεκτρόνια της εξωτερικής τους στοιβάδας και γίνονται θετικά ιόντα. Τα ηλεκτρόνια οδεύουν προς την άνοδο (θετικό πόλο) με μεγάλη επιτάχυνση, λόγω της μικρής τους μάζας, προκαλώντας αύξηση της θερμοκρασίας ως και 4200 C Τα θετικά ιόντα οδεύουν προς την κάθοδο (αρνητικό πόλο) με μικρότερη επιτάχυνση, λόγω της μεγάλης τους μάζας, προκαλώντας αύξηση της θερμοκρασίας ως και 3600 C 17
Συλλίπασμα Βόρακας Παράγει προστατευτικά αέρια που θωρακίζουν το λουτρό από εξωτερική ατμοσφαιρική μόλυνση Παρέχει στοιχεία ρευστοποίησης και απελευθερώνει από-οξειδωτές ώστε να μειώσει των εγκλωβισμό αερίων Παρέχει μόνωση κατά τη διάρκεια της ψύξης Προσθέτει κραματικά στοιχεία Προσθέτει κόνη σιδήρου για μεγαλύτερη εναπόθεση μετάλλου 18
Συγκόλληση με Θέρμανση ηλεκτρικού ρεύματος MMA Χειρωνακτική Συγκόλληση Ηλεκτρικού Τόξου (MMA) με καταναλισκόμενο ηλεκτρόδιο 19
20 MMA (Manual Metal Arc) or SMAW (Shielded Metal Arc Welding)
Συγκόλληση με Θέρμανση ηλεκτρικού ρεύματος MIG/MAG Συγκόλληση Αδρανούς Αερίου (MIG) π.χ. (Αργόν, Ήλιο) Συγκόλληση Ενεργού Αερίου (MAG) π.χ. (Διοξείδιο του άνθρακα) 21
22 MIG - MAG (Metal Inert/Active Gas) or GMAW (Gas Metal Arc Welding)
Συγκόλληση με Θέρμανση ηλεκτρικού ρεύματος TIG Συγκόλληση με Ηλεκτρόδιο Βολφραμίου με Αδρανές Αέριο (ΤIG) Μη καταναλισκόμενο ηλεκτρόδιο (ακίδα βολφραμίου) Αδρανές αέριο (Αργόν, Ήλιο) 23
24 TIG (Tungsten Inert Gas) or GTAW Gas Tungsten Arc Welding)
Συγκόλληση με Θέρμανση ηλεκτρικού ρεύματος SAW Συγκόλληση βυθιζόμενου τόξου (SAW) Αυτόματη διαδικασία Το γυμνό ηλεκτρόδιο εισρέει στο χύμα συλλίπασμα οπότε το τόξο δημιουργείται μέσα σε προστατευτικό περιβάλλον 25
26 SAW (Submerged Arc Welding)
Μέσα Ατομικής Προστασίας Μάσκα ηλεκτροσυγκολλητή χειρός ή κεφαλής Αναπνευστικές συσκευές Αγωγοί Εξαερισμού Γάντια ηλεκτροσυγκολλητή 27
Μέσα Ατομικής Προστασίας Ποδιά ηλεκτροσυγκολλητή Παπούτσια ηλεκτροσυγκολλητών Προστασία παρευρισκόμενων 28
Κανόνες για την αποφυγή σφαλμάτων (1/2) Καθαρίζουμε προσεκτικά το μέταλλο βάσεως από σκουριές, χρώματα, λάδια, γράσα, υγρασία και άλλα ξένα σώματα. Χρησιμοποιούμε υλικά καλής ποιότητας, ηλεκτρόδια, μηχανές ηλεκτροσυγκόλλησης, σύρματα, σκόνες κ.τ.λ. Πρέπει να γνωρίζουμε καλά το μέταλλο που πρόκειται να συγκολλήσουμε και να εκλέγουμε την κατάλληλη πορεία συγκόλλησης, ούτως ώστε να εξασφαλίζουμε τα επιθυμητά αποτελέσματα. Επιλέγουμε το σωστό ηλεκτρόδιο (ποιότητα-μέγεθος), τη σωστή ένταση ρεύματος, το σωστό μήκος τόξου, τη σωστή γωνία συγκόλλησης και τη σωστή ταχύτητα. Όταν χρειάζεται προθέρμανση πρέπει να βεβαιωθούμε ότι πετύχαμε τη σωστή θερμοκρασία. Αποφεύγουμε να συγκολλούμε όταν το μέταλλο βάσεως έχει θερμοκρασία κάτω των 0 C. 29
Κανόνες για την αποφυγή σφαλμάτων (2/2) Απομακρύνουμε την κρούστα από τη συγκόλληση και καθαρίζουμε προσεκτικά πριν προχωρήσουμε στο επόμενο «κορδόνι» (πάσο). Δε συγκολλούμε ποτέ πάνω σε ρωγμές, πόρους και γενικά ελαττωματικές συγκολλήσεις. Για μια σωστή και ανθεκτική συγκόλληση πρέπει να απομακρύνουμε όλες τις ατέλειες που μας εμποδίζουν με τρόχισμα (προεργασία). Όταν το διάκενο στη ρίζα είναι μεγάλο, συγκολλούμε στη μια πλευρά (ένα τεμάχιο) πριν συγκολλήσουμε τα δύο τεμάχια μεταξύ τους, ελαχιστοποιώντας το διάκενο της ρίζας. Επιθεωρούμε την εργασία μας και επισκευάζουμε αμέσως κάθε ελαττωματική συγκόλληση. Βεβαιωνόμαστε ότι η τελική εμφάνιση της συγκόλλησης είναι λεία και επιδιορθώνουμε τις υποκοπές και τις ανομοιομορφίες στη συγκόλληση. 30
Σφάλματα Συγκολλήσεων Ρωγμές Γραμμική ασυνέχεια που προκλήθηκε από θραύση. Εντοπίζονται: Παντού Αίτια: Στερεοποίησης (Θερμή ρηγμάτωση) Παρουσίας Υδρογόνου (ψυχρή ρηγμάτωση) Αναθέρμανσης (ΘΕΖ) 31
Σφάλματα Συγκολλήσεων Πόροι Συστοιχίες Πόρων Μεμονωμένες είτε συγκεντρωμένες φυσαλίδες αερίων (οξυγόνο, υδρογόνο, άζωτο και μονοξείδιο του άνθρακα) που εγκλωβίζονται στο λουτρό της κόλλησης. Εντοπίζονται: Παντού Αίτια: Υγρασία Υπολείμματα οξειδίων ακαθαρσιών (γράσο, μπογιές) Χαμηλή ένταση ρεύματος Ελλιπής συλλίπασμα Απομάκρυνση προστατευτικού αερίου 32
Σφάλματα Συγκολλήσεων Στερεά Εγκλείσματα Εντοπίζονται: Παντού Αίτια: Ξένα μεταλλικά ή μη σώματα εγκλωβισμένα στο σώμα της συγκόλλησης (σκωρία, οξείδια, συλλίπασμα, βολφράμιο TIG, χαλκό MIG-MAG). Κακός καθαρισμός Λάθος ταχύτητα συγκόλλησης Μη καθαρισμός πάστας ανάμεσα στα πάσα Μεγάλο τόξο Μη τήξη του συλλιπάσματος 33
Αίτια: 34 Σφάλματα Συγκολλήσεων Ατελής Τήξη Εντοπίζονται: Έλλειψη ομοιογενούς τήξης Μεταξύ μητρικού μετάλλου μετάλλου συγκόλλησης Ανάμεσα σε δύο κορδόνια Χαμηλή ένταση ρεύματος μικρή θερμική παροχή Υψηλή ταχύτητα συγκόλλησης Ακαθαρσίες που εμποδίζουν την τήξη των υλικών Λάθος γωνία ηλεκτροδίου Μεγάλη διάμετρος ηλεκτροδίου
Σφάλματα Συγκολλήσεων Ατελής Διείσδυση Ρίζας Αποτυχία διείσδυσης του υγρού μετάλλου στη ρίζα της σύνδεσης. Εντοπίζονται: Ρίζα συγκόλλησης Αίτια: Πρόσωπο ρίζας μεγάλο Διάκενο ρίζας μεγάλο Διάμετρος ηλεκτροδίου μεγάλη Υψηλή ταχύτητα συγκόλλησης Κακή ευθυγράμμιση των προς συγκόλληση ελασμάτων Λάθος γωνία ηλεκτροδίου Μεγάλο τόξο 35
Σφάλματα Συγκολλήσεων Υποκοπή Ακανόνιστη αύλακα στο μέταλλο βάσης στην περιοχή του πόδα. Εντοπίζονται: Κατά μήκος του πόδα είτε καπακιού είτε ρίζας. Αίτια: Πολύ υψηλή ένταση ρεύματος Μεγάλο μήκος τόξου Υψηλή ταχύτητα ηλεκτροδίου Μεγάλη ταλάντωση ηλεκτροδίου (χεριού συγκολλητή) Λάθος γωνία ηλεκτροδίου 36
Σφάλματα Συγκολλήσεων Διακένωση Συστολής Κρατήρα Εντοπίζονται: Στο καπάκι της συγκόλλησης Αίτια: Κοιλότητα που οφείλεται σε απότομη συστολή στο άκρο του κορδονιού, όταν απομακρυνθεί η πηγή θερμότητας. Αλλαγή όγκου από υγρή σε στερεή κατάσταση Υψηλός ρυθμός απόψυξης 37
Σφάλματα Συγκολλήσεων Επίπεδη Διαστρωμάτωση Επίπεδη ασυνέχεια δημιουργείται κατά την έλαση του μετάλλου και είναι παράλληλη στην επιφάνεια του ελάσματος. Εντοπίζονται: Στο μέταλλο βάσης & Θ.Ε.Ζ. Αίτια: Προϋπάρχουσα μικρή ασυνέχεια που εξαπλώνεται κατά την έλαση Θειούχα ή υδρογόνου εγκλείσματα στο μέταλλο βάσης Μικρή ολκιμότητα μετάλλου βάσης 38
39 Σας ευχαριστώ πολύ για το χρόνο σας!