Teoretický úvod k cvičení z předmětu Technologie I : Hodnocení kvality svarového spoje

Transkript

1 Teoretický úvod k cvičení z předmětu Technologie I : Hodnocení kvality svarového spoje

2 1. Typy vad Ve skutečnosti není žádný kovový materiál zhotovený běžnými technickými postupy (tedy nikoli pokusně v laboratoři ve zvláštních podmínkách) bez vad. V každém kovovém materiálu je již od výroby veliké množství submikroskopických vad (na úrovni krystalových mřížek, atomů a zrn), které zcela zásadně ovlivňují vlastnosti každého kovového materiálu. Takovéto vady obsahují ale všechny technicky vyrobené materiály a proto si to mnohdy ani neuvědomujeme a zaměřujeme se hlavně na vady makroskopické, které jsou snadněji zjistitelné a jsou pochopitelnější. Dále se proto budeme zabývat již jen vadami makroskopickými, které jsou mnohem snáze zjistitelné běžnými technickými prostředky (vizuálně, ultrazvukem atp.) a které podstatně určují tu část užitných vlastností, kterou můžeme technicky ovlivnit, například správnou technologii svařování. Vadou výrobku se obecně rozumí každá odchylka od vlastností předepsaných technickými normami, technickými podmínkami případně smluvním vzorkem. Vady výrobku mohou být zjevné, které lze zjistit při prohlídce výrobku pouhým okem nebo jednoduchými pomůckami nebo skryté, které obvykle zjistíme pomocí přístrojů nebo laboratorními zkouškami. Podle ustanovení příslušných předpisů, mohou být vady přípustné nebo nepřípustné. Vady přípustné jsou takové, které normy, technické podmínky nebo smluvní vzorek dovolují a jejich odstranění není nutné. Vady nepřípustné jsou takové, které neodpovídají povoleným hodnotám. Tyto vady mohou být buď opravitelné nebo neopravitelné. Problémy vznikající u všech procesů svařování se převážně týkají necelistvostí. Defekty vyskytující se ve svarových spojích a návarech můžeme rozdělit do dvou hlavních skupin. Jsou to vady plošné a objemové. Do první skupiny zařazujeme vady typu trhlin, neprůvarů a studených spojů, do druhé potom především vady typu pórů, bublin, kovových i nekovových vměstků, ale také zápaly vruby, nedodržení rozměrů a nepravidelnost povrchu svarů. 1.1 Rozdělení vad svarů Vady svarů se rozdělují podle polohy vady ve svaru na : - vady povrchové, které se nacházejí na povrchu svaru (líc i rub, neboli kořen svaru) - vady vnitřní, které se vyskytují pod povrchem svaru a nevystupují vůbec na povrch svaru Podle charakteru se rozdělují a číselně označují v souladu s normou ČSN EN ISO na : - trhliny (ty se dále dělí např. na podélné, příčné, kráterové, nespojité, rozvětvené ) - dutiny (např. póry, bubliny, staženiny vyskytují se jako jednotlivé nebo ve shlucích a řádcích) - vměstky (např. struskové, tavidlové, oxidické, kovové) - studený spoj (není zde kovová vazba, materiál nebyl nataven a je pouze nalepený ) dále neprůvar, neprovařený kořen (když jedna nebo obě strany svarové plochy kořene nejsou nataveny) - vady tvaru a rozměru (zápaly, vruby v kořeni, vruby mezi jednotlivými housenkami, nadměrné převýšení svaru, přetečení krycí nebo kořenové vrstvy, lineární přesazení, neúplné vyplnění svaru, nepravidelná šířka, vadné napojení ) - různé vady (např. stopa po hoření oblouku, rozstřik, vytržený povrch, vada stehu, brusné stopy ) 1

3 1.2 Příčiny vzniku vad Trhliny se dělí podle okamžiku vzniku na trhliny za tepla, trhliny za studena, žíhací trhliny a lamelární trhliny. Trhliny za tepla, vznikají při tuhnutí a ochlazování tavné lázně při teplotách ºC a závisí především na metalurgické čistotě materiálů. Příčinou vzniku horkých trhlin je tedy především chemické složení základního materiálu (vysoký obsah uhlíku, mangan a další legury) případně vyšší obsah síry. Trhliny za studena vznikají po skončení svařování při teplotách pod ºC a po transformaci austenitu na rozpadové struktury při společném působení vodíku (především difůzního) a tahových napětí ve svaru. Vznikají také u ocelí s vyšším obsahem uhlíku nebo ocelí legovaných. Lamelární trhliny mohou vznikat jak v základním materiálu, tak v místech tepelně ovlivněné zóny, když je tato zóna při svařování namáhána ve směru tloušťky plechu (např. u koutových svarů). Vznikají především za vysokých teplot, ale šířit se mohou i za studena. Žíhací trhliny vznikají při žíhání svarů (např. při rychlém ohřevu na žíhací teplotu) nebo u vícevrstvých svarů. Vznikají buď v nízkoteplotní oblasti (do 300 ºC) v důsledku velkého teplotního gradientu mezi povrchem a středem svarového spoje nebo v oblasti dolních žíhacích teplot ( ºC) především u ocelí na bázi chromu a vanadu. Dutiny například póry, bubliny jsou objemové vady kulovitého nebo protáhlého tvaru, vyplněné plynem. Vznikají při nedostatečné ochraně tavné lázně před vlhkosti ve vzduchu, při nedostatečně očištěných svarových plochách, použitím nevysušených bazických elektrod apod. Vměstky neboli inkluze mohou být různého typu. Např. struskové vznikají při svařování obalenou elektrodou při nedokonalém odstranění strusky mezi jednotlivými svařovanými vrstvami, když struska předbíhá oblouk nebo je špatně položena svarová housenka. Oxidické vměstky vznikají především v důsledku nedokonalého čištění povrchu. Vyskytují se především u oxidů hliníku a hořčíku (mají vysoký bod tání). Kovové vměstky (např. wolframové) vznikají při svařování metodou TIG (WIG) při namočení wolframové elektrody do tavné lázně, nebo při zapalování oblouku dotykem o svařovaný materiál, důsledkem vysokých proudů nebo porušením plynové ochrany. Studený spoj je zapřičiněn nedokonalým tavným spojením svarového kovu se základním materiálem nebo navařenou housenkou. Mezi hlavní příčiny patří nízký svařovací proud, nesprávné vedení elektrody, velká rychlost svařování případně nevhodně volený průměr elektrody (malý). Neprůvar, nejčastěji neprovařený kořen, vzniká v důsledku neúplného natavení základního materiálu nebo přilehlých svarových housenek. Nejčastěji se objevují při svařování metodami MIG/MAG při zkratovém procesu. Mezi hlavní příčiny vzniku patří špatné sestavení před svařováním s malou mezerou v kořeni, nízké nastavení svařovacího proudu nebo vysoká rychlost svařování a předběhnutí svarové lázně Vady tvaru a rozměru, například zápaly na okraji povrchu svaru jsou ostrá natavená prohloubení na hranicích svarové housenky a základního materiálu a vznikají vytavením základního materiálu. Vzniklý vrub již není zaplněn svarovým kovem. Častěji se vyskytují u koutových svarů a mezi hlavní příčiny vzniku patří příliš velký svařovací proud, dlouhý oblouk, nevhodný průměr elektrody, případně její špatné vedení. Nadměrné převýšení svaru vzniká nedostatečnou zručností svářeče a lze jej většinou odstranit broušením. Přetečení krycí nebo kořenové vrstvy vzniká často při svařování vodorovného svaru na svislé stěně při použití příliš velkého průměru obalené elektrody a malé zručnosti svářeče. Vadné napojení, nesprávné rozměry svaru, nadměrná šířka, nedostatečná tloušťka koutového svaru jsou většinou způsobeny malou zručností svářeče a lze je následně opravit. 2

4 1.3 Hodnocení vad Pro hodnocení přípustnosti určitého typu vady se vychází z přístupu vhodnosti pro daný účel tj. principu přípustné vady, kdy se vychází ze zkušenosti, že vada ovlivňuje nejvíce porušování křehkým lomem a únavové porušení. To se týká především nejnebezpečnějších vad jako jsou trhliny. Jejich hodnocení přípustnosti vychází z teorie lomové mechaniky, jako základního nástroje posouzení vlivu těchto vad na životnost svařovaných konstrukcí. Hodnocení přípustnosti některých dalších druhů vad ve svarech vychází z možné interakce následujících faktorů : geometrie svařované konstrukce a z ní vyplívajícího stavu napjatosti. Typu, orientace a velikosti vady. Mechanických vlastností svarového spoje a pracovního prostředí namáhané konstrukce. Klasifikaci vad obecně se vyskytujících ve svarových spojích při tavném svařování (což je nejčastěji používaný způsob) uvádí norma ČSN ISO 6520 a dále pak norma ČSN EN 25817, kde jsou uvedeny tolerované velikosti vad v souladu s předepsaným stupněm jakosti. Přípustnost vad ve svarech je obecně stanovena druhem, velikostí a četností vyskytujících se vad v závislosti na typu svaru a způsobu namáhání. Stanovuje ji konstruktér na základě předpokládaného provozního namáhání. Pracovník nedestruktivní kontroly potom pomocí příslušných kontrolních metod ověřuje, zda svar stanoveným kritériím vyhovuje. Pracovník provádějící nedestruktivní kontrolu musí být příslušně kvalifikován podle ČSN EN Kontrola svarů Kontrolu svarů (zkoušky svarů) rozdělujeme podle vlivu, který mají na svarový spoj na : - nedestruktivní (nedochází k porušení svaru) - destruktivní ( s porušením svaru, například jeho rozlomením) Nedestruktivní zkoušky svarů jsou nejrozšířenější skupina zkoušek svarových spojů, protože výrobky se po zkoušce dají bez problémů dále používat. Vycházejí z jednoduchého (ale i velmi zjednodušeného názoru), že pokud se ve svarovém spoji nevyskytují vady (nebo jenom malé, málo četné nebo málo závažné vady), tak bude svarový spoj dobře sloužit v provozu. Toto tvrzení je jen částečně platné, ale v praxi většinou nemáme možnost ověřovat zcela prokazatelně všechny užitné vlastnosti svarových spojů. Např. pevnost svarového spoje, plastické vlastnosti, odolnost proti cyklickému namáhání a podobně nelze vůbec spolehlivě určit z nedestruktivních zkoušek. Proto je nutné přijmout fakt, že nedestruktivní zkoušky prokáží pouze částečně dosažené užitné vlastnosti svarového spoje. Zbytek užitných vlastností buď neprokazujeme vůbec (nejde to a nejistotu zohledníme například různými bezpečnostními koeficienty při návrhu a výpočtu svarového spoje), nebo prokazujeme zkouškami destruktivními na zvláštních kusech (zkušebních výrobcích, kontrolních svarových spojích) určených pouze ke zkouškám a pak k likvidaci. Vycházíme pak z předpokladu, že pokud všechny zkoušky zkušebního kusu vyhoví požadavkům, tak tato technologie svařování bude dávat dobré výsledky i u dalších vyrobených kusů. To ale platí za předpokladu, že budeme dostatečně přesně opakovat všechny technologické podmínky použité (zjištěné a zaznamenané) při svařování zkušebního kusu. U náročných zařízení (například tlakových nádob, tlakových potrubí nebo vysoce namáhaných stavebních konstrukcí) ověřujeme komplexní správnost technologie svařování jak nedestruktivními, tak také vždy zkouškami destruktivními. Zkoušky výrobních postupů WPAR se uskutečňují např. pro obloukové svařování podle ČSN EN a na základě 3

5 těchto zkoušek pak vznikají schválené postupy svařování WPS podle ČSN EN 288 2, které obsahují všechny potřebné technologické podmínky pro svařování. Ty se pak používají pro svařování skutečných výrobků. 2.1 Nedestruktivní zkoušky svařování Nedestruktivní zkoušky představují důležitý článek při zjišťování jakosti ve všech etapách výroby a provozní spolehlivosti. Význam nedestruktivní kontroly spočívá v zajištění kvality výrobku, jeho technické způsobilosti a funkční bezpečnosti. Základní nedestruktivní metody používané pro kontrolu jakosti svarů dělíme podle toho, zda identifikujeme vady na povrchu svaru nebo uvnitř svaru. K zjišťování povrchových vad se používají metody : - vizuální - penetrační (kapilární) - magnetická prášková Vnitřní vady se zjišťují metodami : - prozářením - ultrazvukem Vizuální zkouška Jedná se o nejjednodušší a zároveň nejdostupnější a nejlevnější defektoskopickou kontrolu svarů, kdy pouhou prohlídkou prostým zrakem nebo v přísnější podobě pomocí zraku a optických přístrojů s několikanásobným zvětšením (lupa), zjišťujeme povrchové defekty a ověřujeme splnění podmínek pro další eventuální nedestruktivní kontrolu. Podle přístupnosti kontrolovaného povrchu rozlišujeme vizuální kontrolu přímou (prováděnou pouhým okem nebo při použití jednoduchých optických pomůcek lupy) a nepřímou (prováděnou pomocí optických přístrojů např. endoskopy, abychom mohli rozeznat na povrchu detaily, které nejsou přímou vizuální zkouškou pozorovatelné, např. vnitřní povrch nádob). Základem této zkoušky je několik předpokladů : dobře očištěný povrch svaru od strusky, rozstřiku apod. a zkouška by měla být provedena před dalšími technologickým operacemi (např. nátěry), dobře přístupný povrch svaru pro vizuální prohlídku, dobré osvětlení prohlíženého místa přirozeným nebo umělým světlem a ostrý zrak zkoušejícího, který je schopen rozeznat požadované drobné detaily i blízké drobné detaily od sebe odlišit. Tato kontrola bývá zpravidla doplněna kontrolou vnějších rozměrů svaru, například měřením převýšení svaru (líce i kořene), měření překročení nebo podkročení velikosti koutového svaru, měření úhlu přechodu povrchu svaru a povrchu základního materiálu, měření profilu povrchu svaru, měření hloubky a délky povrchových vad, měření úchylek celého svarového spoje (přesazení) apod. Závěry a výsledky této zkoušky jsou velmi důležité a mají vždy předcházet všem ostatním kontrolám. Zkušený defektoskopický pracovník již podle vzhledu povrchu jednotlivých vrstev svaru posuzuje jakost práce svářeče a bývá schopen předložit správné závěry o možnosti výskytu vnitřních vad (povrch svaru je nepravidelný, jsou zřetelně vidět místa napojování housenek, je různá šířka krycí housenky, je velmi odlišný povrch svaru v různých polohách ). Vizuální hodnocení má následovat po každé dílčí části svařovacího procesu, jehož provedení je spojeno s určitými těžkostmi. V případech dílčí pochybnosti může být vizuální zkouška účelně doplněna magnetickou nebo např. kapilární zkouškou. 4

6 Vizuální zkouška je jediná metoda u které hodnotíme přímo samotné vady, u všech ostatních zkoušek posuzujeme pouze indikace, které ukazují na výskyt možných vad. Provádění vizuální kontroly se řídí normou ČSN EN Zkouška penetrační kapilární Tato zkouška umožňuje s poměrně velkou citlivostí zjišťovat povrchové vady, které však musí souviset s povrchem, tzn. že musí být na povrchu otevřené, aby do nich mohla vniknout detekční tekutina. Je tedy založena na vzlínavosti některých kapalin (uhlovodíku, např. petroleje) do otevřených dutin v materiálu. Využívá se tedy kapilárních jevů, především smáčivosti a vzlínavosti. Metoda má tyto časové fáze zkoušení. První spočívá v dokonalé přípravě povrchu, umytím a odmaštěním zkoušeného povrchu. Druhá je nanesení zkušební kapaliny (penetrantu) na zkoušený povrch (aplikace detekční tekutiny se provádí u menších svařenců ponořením do lázně, u větších pak natíráním nebo nastříkáním - kapalina potom zateče do dutin vad), doba penetrace (působení) bývá minut. Třetí fází je odstranění přebytku penetrantu umytím povrchu (většinou proudem vody) od zkušební kapaliny (je to poměrně kritická operace, protože nedostatečné odstranění kapaliny vede k výskytu nepravých indikací, naproti tomu příliš důkladné vymývání vede k vyplavení detekční kapaliny z vad). Následuje osušení povrchu a vyvolání indikace, nanesením vývojky (tzn. vytvoření kontrastního a nasákavého podkladu pro kapalinu vzlínající z dutin vady a zajišťuje lepší viditelnost vady základem vývojek je bílý prášek, např. oxid zinečnatý, nejčastěji suspendovaný v těkavém rozpouštědle, např. acetonu). Poslední fází je prohlídka zkoušeného povrchu a případné posouzení a vyhodnocení indikovaných vad. Velmi důležité je dodržovat správný postup zkoušení a před kontrolou je důležité důkladné očištění a odmaštění povrchu svarového spoje. Podle detekčních prostředků rozeznáváme : metodu barevné indikace (přítomnost vady se projeví vznikem kontrastní barevné indikace, hodnocení se provádí na denním světle nejjednodušší je zkouška petrolejem, kdy se vada projeví mastnými skvrnami na povrchu naneseného povlaku z vápna) a metodu fluorescenční (zkušební kapalina je pro zvýšení citlivosti fluoreskující a vada se projeví světélkující indikací při ozáření ultrafialovým světlem, nepoužívá se proto vývojka). Existuje i metoda dvouúčelová, kdy použitý penetrant obsahuje fluorescenční látku, která je zároveň barvivem. Hodnocení je subjektivní a vyžaduje zkušenosti. Výhodou této metody je nenáročnost, nízká cena, snadná indikace vad a poměrně velká citlivost. Nevýhodou je odhalení pouze vad spojených s povrchem, potřeba čistého a hladkého povrchu (Ra 3,2 mikrometru), nestálost výsledků (vady je třeba hledat brzy po nanesení vývojky, po delší době mohou malé vady zmizet, velké se zase rozpijí a jeví se větší) a obtížná registrace vad. Tuto metodu lze aplikovat na všech materiálech (magnetických i nemagnetických) a lze tak zkoušet i těsnost tlakových nádob. I tato zkouška se doplňuje zkouškami prozářením nebo ultrazvukovou zkouškou. Kapilární zkouška se provádí podle normy ČSN EN a svary se vyhodnocují podle normy ČSN EN Zkouška magnetická prášková Tato metoda umožňuje zjišťovat povrchové nebo těsně podpovrchové (max. asi 2-3 mm) vady. Je založena na principu zviditelnění magnetických siločar vystupujících na povrch feromagnetických materiálů (což je určité omezení této metody feromagnetické jsou např. nelegované a legované oceli kromě ocelí austenitických). Pokud je na povrchu, nebo těsně 5

7 pod ním, nějaká vada ve zkoušeném materiálu (která není feromagnetická, např. trhlina, struska, bublina), tak magnetické siločáry obcházejí tuto vadu a uzavírají se vzduchem a vystupují nad povrch materiálu, kde tvoří tzv. rozptylové magnetické pole. Princip je tedy založen na zjišťování rozptylu magnetického toku, který vznikne ve zmagnetovaném feromagnetickém materiálu v místě necelistvostí (trhlin) nebo náhlé změny magnetických vlastností (struska). Vystupující siločáry lze zviditelnit například jemným železným prachem, který může být rozptýlený ve vhodné kapalině (např. petrolej) tzv. polévací zkouška, nebo suchý. V místě kde vycházejí siločáry z povrchu zkoušeného svaru dojde k ulpění železného prachu a tím ke zviditelnění vady. V neporušených místech železný prach neulpí a steče dolů. V místě vzniklého rozptylového pole je prášek přitahován a vytváří zřetelnou stopu, která je obrysem vady. Pro lepší kontrast a zvýšení citlivosti metody natíráme například zkoušený povrch bílou barvou, nebo železný prach značkujeme fluoreskující barvou, která po osvětlení ultrafialovým světlem intenzivně září. U svarů s austenitickými oblastmi se musí počítat s výskytem nepravých indikací na rozhraní mezi feromagnetickým a nemagnetickým materiálem, stejně tak ke vzniku nepravých indikací dochází, když je zmagnetizovaný materiál poškrábaný. V těchto případech se musí použít jiných metod hodnocení svarů. Zkoušený předmět magnetizujeme buď průchodem el. proudu (stejnosměrného nebo střídavého využívá se jeho magnetického účinku), potom se jedná o tzv. magnetování proudové, nebo elektromagnetem ve tvaru jha (zkoušený předmět se vkládá mezi dva póly magnetu), tzv. magnetování pólové. Směr průchodu proudu, nebo směr magnetických siločar by měl být pokud možno orientován kolmo na rovinu předpokládané vady. Tehdy je metoda nejúčinnější. Proto v praxi magnetujeme nejméně ve dvou na sebe kolmých směrech, abychom odhalili pokud možno všechny případné vady. Výhodou magnetické zkoušky je rychlost, malé náklady na zařízení, snadná obsluha a schopnost odhalit i podpovrchové vady. Nevýhodou je práce se špinavou kapalinou, možnost opálení povrchu při magnetizaci průchodem proudu, obtížná zjistitelnost malých a oblých vad Obtížný je také záznam výsledku zkoušky. Provádění magnetických zkoušek se řídí normami ČSN EN 1290 a ČSN EN Zkouška ultrazvuková Tato zkouška je založena na principu odrazu vlnění na rozhraní dvou prostředí, která mají odlišné vlastnosti při šíření tohoto vlnění. Mechanické vlnění (tj. střídavé stlačování a rozpínání se) se šíří celistvým prostředím určitou rychlostí, která je závislá především na druhu prostředí a na frekvenci vlnění. Pokud se náhle změní druh prostředí, změní se náhle i poměry v šíření vlnění na rozhraní dvou různých prostředí. Říkáme, že se vlnění láme nebo odráží. Dá se tedy říci, že je tato metoda založena na principu šíření akustického vlnění zkoušeným předmětem, jeho reakci na změny ve zkoušeném předmětu a následnou registraci. Zdroje ultrazvukových impulsů jsou ultrazvukové zkušební sondy, jejichž základním prvkem je elektroakustický měnič. Tyto měniče mění elektrický signál na mechanický a nejčastěji se používají měniče piezoelektrické. Podle druhu vln, které sonda vysílá a přijímá se dělí sondy na přímé a úhlové. Jako indikátor se používá obrazovka, na jejímž stínítku se zobrazují vysílané a přijímané impulsy. V okamžiku vysílání se na obrazovce objeví vysílací impuls (počáteční echo) a koncové echo. Mezi nimi jsou potom případná echa signalizující vadu v kontrolovaném výrobku. Vzdálenost mezi počátečním a koncovým echem je přímo úměrná tloušťce základního materiálu. 6

8 Nejjednodušší metodou zkoušení ultrazvukem je metoda průchodová. Vady v materiálu jsou překážkou, za níž se vytvoří ultrazvukový stín, tj. akustický tlak procházející ultrazvukové vlny se sníží. Na dvou protilehlých površích se souose umístí vysílací a přijímací sonda. Základem metody je měření hodnoty ultrazvukové energie, která projde zkoušeným předmětem. Pokud je mezi vysílačem vada, akustický tlak poklesne a tím zjistíme, že je v materiálu vada. Tato metoda je vhodná pro zkoušení výrobků menších tlouštěk s rovnoběžnými povrchy přístupnými z obou stran. Nevýhodou je nemožnost odlišit, zda pokles akustického tlaku je v důsledku vady nebo nedokonalým akustickým navázáním. Další nevýhodou je, že se musí použít dvě oddělené ultrazvukové sondy, které musí být umístěny souose. Nejrozšířenější je metoda odrazová impulsová. Je všestranně použitelná a poskytuje informace nejen o vadách, ale i o struktuře materiálu, rozměrech atp. Princip metody spočívá ve vysílání krátkého ultrazvukového impulsu, který se odráží od všech rozhraní (vad i povrchů), vrací se zpět do sondy a časový průběh je zobrazován na obrazovce. Generátor tedy vybudí ultrazvukovou sondu, která vysílá i přijímá ultrazvukové impulsy a je akusticky navázaná na zkoušené prostředí. Impulsy se odrážejí od vad a od povrchu materiálu a vracejí se zpět do sondy. Generátor je spouštěn synchronizátorem současně se zdrojem časové základny, která se přivádí na horizontální vychylovací destičky obrazovky. Na její vertikální vychylovací systém je připojen výstup zesilovače. Impulsová odrazová metoda dává informaci o vzdálenosti odrazové plochy podle zpoždění, s nímž se odražený impuls (echo) vrátí do sondy a o velikosti odrazové plochy podle výšky echa. Výhodou této metody je možnost vysílat i přijímat jednou sondou a lze tedy kontrolovat i výrobky přístupné pouze z jedné strany. Ultrazvukem jsou dobře zjistitelné vady plošného charakteru, kdy rovina vady je přibližně kolmá na směr šíření vlnění. Obtížně jsou však zjistitelné objemové vady (bubliny, póry) a plošné vady umístěné rovnoběžně se směrem vlnění. Nelze téměř vůbec usuzovat typ vady (nelze zjistit zdaly jde o bublinu, pór či trhlinu), je možné pouze určit, že se jedná o nějakou vadu a přibližně určit velikost vady. Z toho je patrné, že se zjistitelnost vad u zkoušky prozařováním a ultrazvukem dobře doplňuje. Proto se často tyto dvě metody kombinují.výhodou ultrazvuku je téměř okamžitý výsledek zkoušky, nižší cena zkušebního zařízení, než u prozařování a snadné zkoušení větších tlouštěk. Vzhledem k charakteru metody, ji můžeme také používat k měření tlouštěk, případně ke zjišťování úbytku tloušťky. Nejsou také potřeba žádná zvláštní a nákladná bezpečnostní opatření, jako u prozařování. Pracovník kontroly musí být velmi zkušený, aby výsledky byly hodnověrné. Nevýhodou je obtížné, až nemožné rozpoznání druhu vady a výsledky nejsou zpravidla dokumentovány (neexistuje trvalý záznam obrazu vad). Pro zkoušení ultrazvukem platí norma ČSN EN 1714 a pro vyhodnocení platí ČSN EN Zkouška prozářením (RTG) Jedná se o nejstarší metodu nedestruktivního zkoušení a její princip spočívá v pohlcování ionizačního záření (pronikavé elektromagnetické záření) v kontrolovaném výrobku a z následného zviditelnění prošlého záření vhodným detektorem a lze tak stanovit místa ve kterých se vyskytují vady. V těchto místech je záření pohlcováno méně a na detektoru (filmu) se potom jeví jako tmavší místa. Tato metoda slouží ke zjišťování vnitřních vad a někdy i pro zjišťování povrchových, ale nepřístupných vad. Využívá se vlastnosti každého prvku (slitiny prvků), kterou je různé pohlcení (zeslabení) pronikavého elektromagnetického záření procházejícího tímto materiálem. U 7

9 kovových materiálů (které obvykle svařujeme) je tímto elektromagnetickým zářením nejčastěji rentgenové (RTG) nebo gama záření. Jako zdroje záření se používají rentgenové lampy (záření X rentgenové) nebo používáme-li gama záření, tak to vychází z malého množství radioaktivního zářiče (radioaktivních prvků při jejich radioaktivním rozpadu, kterým říkáme radioizotopy iridium, kobalt). Dá se použít i lineární urychlovače (záření XX urychlené elektrony). Jako detektor záření se používá radiografický film. Necháme-li procházet RTG (nebo gama) záření svarovým spojem, tak na protilehlé straně ke zdroji záření dostáváme profil intenzit záření. Intenzitu záření většinou registrujeme pomocí fotografického filmu, na fotoluminiscenčním stínítku (štítku) a nebo pomocí speciální elektronky převádíme intenzitu záření do elektronické podoby. Intenzita záření je vyšší v místech menší tloušťky materiálu, kdy zeslabení může být zapříčiněno například přítomností dutin v materiálu (bubliny, póry). Větší intenzita záření se pak na filmu projeví větším zčernáním filmu v daném místě. Na vyvolaném filmu (radiogramu) je trvale zaznamenán průmět takové vady do roviny filmu, který můžeme snadno uchovat i pro pozdější potřebu jako doklad o jakosti svaru. Touto cestou jo možno zjistit i přítomnost jiného materiálu ve svaru. Tento cizí materiál má jinou pohltivost záření, než okolní materiál svaru a to se projeví také změnou intenzity záření procházejícího zkoušeným svarem. Například struska z obalu elektrod má mnohem nižší pohltivost záření, než okolní ocel a na radiogramu se zaznamená vyšším zčernáním. Naopak wolframový vměstek ve svaru zhotoveném metodou TIG pohlcuje záření více, než ocel a jeví se na radiogramu menším zčernáním, zpravidla světlou tečkou. Prozařování můžeme provádět přes jednu stěnu nebo přes dvě stěny. Aby byla zajištěna identifikace zkoušky, musí být každá oblast zkoušeného předmětu před ozářením označena značkami (písmena, číslice, symboly). Jasnost radiogramu se kontroluje radiografickými měrkami. Technika prozařování rovinných tavných svarů je zpravidla jednoduchá. Směr ionizujícího záření se volí nejčastěji kolmý na plochu svaru, je však nutné nastavit vhodné napětí na rentgenové lampě, případně zvolit vhodný radioizotop, vyhovující radiografický film a kovové zesilovací fólie. Dále je nutno dodržet podmínky požadované jakosti radiogramu (ostrost, kontrast, rozlišitelnost detailů), stanovit správnou expozici a snímek dobře fotochemicky zpracovat v temné komoře. Obtížnější je již zkoušení tupých svarů příčných na nerovných plochách. U koutových rohových a kombinovaných svarů je rovněž nezbytné volit účelný směr záření. Často je nutné použít vyrovnávacích klínů určených pro vyrovnání značně se měnící prozařované tloušťky materiálu. Klíny jsou vyrobeny ze stejného materiálu jako je prozařovaný svar. V závěrečné fázi hodnocení je pak nutné zajistit optimální podmínky pro vyhodnocování radiogramů. Výsledkem zkoušky je tedy radiogram, na kterém je pomocí různého zčernání zviditelněn rozdíl pohlcení ionizujícího záření při průchodu kontrolovaným kusem. Prozařováním jsme schopni zkoušet tloušťky materiálů od několika mm až do stovek mm. Rozeznatelnost vad se pohybuje na hranici 1-2 % prozařované tloušťky. Zkouška prozářením je velmi citlivou zkouškou hlavně pro objemové vady (bubliny, póry, strusková a kovové vměstky), méně citlivou však pro plošné vady (studené spoje a trhliny). Obraz vady si zachovává tvar průmětu vady do roviny povrchu filmu a je tedy většinou dobře patrné o jaký typ vady se jedná. Je také možné změřit přibližně velikost vady (záleží na poloze a tvaru vady). Při hodnocení se potom tedy určuje druh, velikost, četnost a vzájemná poloha vad zobrazených na radiogramu. Prozařování je ale také velmi drahou zkouškou, vyžadující speciální zařízení, zvláštní bezpečnostní pracoviště a vyškolený personál. Ionizující záření je lidskému organismu 8

10 nebezpečné. Pracoviště pro provádění zkoušek prozářením patří mezi riziková pracoviště a platí pro ně zvláštní hygienické a bezpečnostní předpisy. Pro zkoušku prozářením platí norma ČSN EN 1435 a pro vyhodnocení radiogramů pak ČSN EN a ČSN EN Další zkoušky Existují i další nedestruktivní zkoušky, jako je např. zkouška těsnosti, používaná u nádob nebo potrubních systémů, kdy se zkouší buď tlakem kapaliny nebo plynu tak, že se tlak zvyšuje až na předepsanou hodnotu a pak se po určitou dobu nezvyšuje, ale sleduje se a měří jeho pokles. U ultrazvukové zkoušky existují např. metody impedační, odrazové-rezonanční nebo akustická emise. 2.2 Destruktivní zkoušky Destruktivní zkoušky jsou obdobou zkoušek na zjišťování mechanických vlastností materiálů. Podrobný popis destruktivních zkoušek svarových spojů je uveden v doporučené literatuře ke cvičení. Zde je uveden pouze výčet těchto metod a norem pro jejich provádění: - příčná zkouška tahem (ČSN EN 895) - zkouška lámavosti (ČSN EN 910) - zkouška rázem v ohybu (ČSN EN 875) - zkouška rozlomením (ČSN EN 1320) - zkouška mikro a makro struktury (ČSN EN 1321) - zkouška tvrdosti (ČSN EN ) 9