201401_PSpaw_1489.pdf 35Przegląd sPawalnictwa 1/2014 Janusz Czuchryj Adam Pilarczyk Urządzenie UKS do kontroli szczelności złączy spawanych w próbie pęcherzykowej z przyssawką próżniową the UKs device with a vacuum cup for leak testing   of welded joints using a bubble test gr inż an z Cz c ry , mgr inż adam Pilarczyk – Instytut Spawalnictwa w Gliwicach. Autor korespondencyjny/Corresponding author: janusz.czuchryj@is.gliwice.pl Stre zczenie W artykule przedstawiono pęcherzykową próbę bada- nia szczelności i urządzenie UKS umożliwiające jej reali- zację w wersji z przyssawką próżniową. Omówiono kon- strukcję i zakres zastosowania komór próżniowych oraz podano ustalone warunki kontroli szczelności. Urządze- nie UKS spełnia wymagania norm Pn-En 1779 i Pn-En 1593. Ponadto zostało wyróżnione złotymi medalami na prestiżowych międzynarodowych imprezach targowych. Słowa kl czowe badania nieniszczące, szczelność a tract The article presents a bubble leak testing and an UKS device designed for this method of testing using a vacuum cup. Vacuum chambers design and application range is discussed as well as the established conditions for leak testing are given. The UKS device meets the re- quirements of Pn-En 1779 and Pn-En 1593 standards. It has been awarded gold medals of prestigious interna- tional fairs. ey word : non-destructive welding, leak testing t p Badania szczelności stanowią liczną grupę metod badawczych umożliwiających wykrywanie nieciągłości materiałowych na wskroś kontrolowanego obiektu, czyli jego nieszczelności. Spośród tych metod coraz szersze zastosowanie do badania szczelności złączy spawa- nych znajduje próba pęcherzykowa z przyssawką próż- niową. Z tego powodu opracowano urządzenie, którego wykorzystanie umożliwia łatwe zastosowanie metody w praktyce przemysłowej [1, 2]. C araktery tyka metody Badanie szczelności w próbie pęcherzykowej z przy- ssawką próżniową oparte jest na zjawisku przenika- nia gazu z ośrodka o ciśnieniu wyższym do drugiego o ciśnieniu niższym, gdy istnieje połączenie między nimi. Badanie złączy odbywa się w powietrzu atmos- ferycznym, przy wytworzonym podciśnieniu w komorze nałożonej na badany odcinek złącza (rys. 1). Ry 1 Zasada badania szczelności złączy spawanych za pomocą próby pęcherzykowej z przyssawką próżniową: 1 – przezroczysta płyta obserwacyjna, 2 – pierścień uszczelniający, 3 – złącze spawa- ne z nieszczelnością, 4 – pęcherz ujawniający nieszczelność ig 1 Principle of testing of welded joints leaktightness by bubble test with vacuum cup: 1 – transparent observation plate, 2 – sealing ring, 3 – welded joint with leakage, 4 – bubble revealing leakage 36 Przegląd sPawalnictwa 1/2014 nieszczelność w złączu stanowi połączenie między ośrodkami o różnym ciśnieniu. W wyniku oddziaływa- nia różnicy ciśnień następuje przenikanie powietrza z atmosfery do komory przez nieszczelność. Powo- duje to powstanie pęcherza w roztworze pianotwór- czym, którym pokryte jest złącze, i zlokalizowanie w ten sposób występującej w nim wady ułożonej na wskroś. należy jednak zauważyć, że metoda pęcherzykowa z przyssawką próżniową nie zastępuje ciśnieniowej próby szczelności lub wytrzymałości konstrukcji. rządzenie S Do kontroli szczelności złączy spawanych za pomo- cą próby pęcherzykowej z przyssawką próżniową za- projektowano i zbudowano w Instytucie Spawalnictwa urządzenie UKS [3÷7], które pokazano na rysunku 2. Urządzenie składa się z komór próżniowych (po- dłużnych i okrągłej) oraz pompy ssącej. Komory próż- niowe ograniczają przestrzeń, w której wytwarzane jest podciśnienie robocze. Komory zbudowane są z przezroczystych płyt ob- serwacyjnych, ścianek bocznych ograniczających ko- mory na obwodzie i uszczelek gumowych. Przezroczy- ste płyty umożliwiają obserwację badanego odcinka złącza podczas procesu kontroli, natomiast uszczelki ściśle przylegające do złączy izolują objętość komór od otoczenia. W płytę obserwacyjną każdej komory wbudowano łącznik do elastycznego przewodu oraz zawór zapowietrzający. Zawór umożliwia zapowietrze- nie komory po przeprowadzeniu kontroli, jak również regulację w niej ciśnienia przez odpowiednie usta- wienie pokrętła. Pompa ssąca wytwarza w komorze Ry 2 Urządzenie UKS do kontroli szczelności złączy spawanych za pomocą próby pęcherzykowej z przyssawką próżniową ig 2 The UKS device for inspection of leaktightness of welded joints by means of bubble test with vacuum cup wymagane podciśnienie przez wypompowanie z niej powietrza przez elastyczny przewód łączący komorę z pompą. Aby zapewnić właściwe warunki obserwacji tworzących się pęcherzy, komory wyposażono w dio- dowe oświetlenie o regulowanym natężeniu. Umożli- wia to przeprowadzenie kontroli w dowolnych warun- kach oświetlenia środowiska pracy operatora. Komory podłużne są przeznaczone do kontroli płaskich złączy doczołowych. Komora okrągła służy do badania złą- czy doczołowych krzyżujących się oraz złączy na po- wierzchniach zakrzywionych (np. sferycznych) (rys. 3). Kontrola złączy płaskich za pomocą komory okrą- głej jest również możliwa. Wynika to stąd, że komora okrągła charakteryzuje się dużą uniwersalnością. Jed- nak podczas badania złączy płaskich komory podłużne charakteryzują się dużo większą wydajnością. Zarów- no konstrukcje komór podłużnych, jak i konstrukcja ko- mory okrągłej umożliwiają kontrolę szczelności spoin pachwinowych w złączach zakładkowych (nakładko- wych), przy czym grubość materiału podstawowego nie powinna być większa niż 10÷12 mm. Wysokość nadlewu kontrolowanych spoin czoło- wych nie powinna przekraczać wartości 1,5÷2,0 mm. Lico spoin czołowych powinno łagodnie przechodzić do materiału podstawowego. Lico spoin pachwino- wych powinno być płaskie lub lekko wklęsłe i łagodnie przechodzić do materiału podstawowego. W odniesie- niu do spoin otworowych specjalnych wymagań nie ustala się. Przed badaniem spoinę oraz przylegającą do niej z obu stron strefę o szerokości co najmniej 40 mm należy dokładnie oczyścić z rdzy, farby, sma- rów, żużla, zgorzeliny i rozprysków stopiwa elektrod. Warunki kontroli ustalono dla roztworu pianotwór- czego, jaki stanowi woda z mydłem i gliceryną. Wa- runki kontroli to: zastosowana różnica ciśnień, czas jej utrzymania, temperatura badanej powierzchni i tem- peratura roztworu pianotwórczego. Różnica pomiędzy ciśnieniem powietrza atmosferycznego, a powietrzem Ry 3 Kontrola szczelności złączy spawanych za pomocą: a) komory podłużnej, b) komory okrągłej ig 3 Inspection of leaktightness of welded joints by means of: a) longitudinal chamber, b) circular chamber a) b) 37Przegląd sPawalnictwa 1/2014 w komorze (wartość podciśnienia) nie może być mniej- sza niż 50 kPa. Czas utrzymania różnicy ciśnień po- winien wynosić co najmniej 30 s. Temperatura ba- danej powierzchni powinna być w zakresie 5÷50oC, a temperatura roztworu w zakresie 15÷30oC. Kontrola szczelności urządzeniem UKS polega na nałożeniu komory próżniowej na badaną powierzchnię (np. złącza), jej dociśnięciu, wypompowaniu powietrza i obserwacji tworzenia się pęcherzy (rys. 4). W miejscu powstania pęcherza (pęcherzy) znajduje się nieszczelność. następnie komorę zapowietrza się, nakłada na kolejny odcinek powierzchni i powtarza opi- sane czynności. Wyniki kontroli szczelności powinny być ujęte w formie sprawozdania z badania. natężenie przepływu, jakie można wykrywać przy użyciu komór próżniowych, wynosi ok. 5∙10-5 Pa∙m3/s [1]. Ry 4 Tworzenie się pęcherzy identyfikujących nieszczelność na po- wierzchni badanego złącza spawanego ig 4 Formation of bubbles identifying a leakage on the surface of test welded joint Ry 5. Medal i towarzyszący mu dyplom z targów wynalazczości w Paryżu ig 5 Medal together with diploma won during Invention Fair in Paris Ry 6 Medal wraz z dyplomem z Międzynarodowych Targów Poznań- skich ig 6 Medal together with diploma won during International Poznań Fair Pod mowanie Rozwiązanie konstrukcyjne opisanego urządzenia znalazło uznanie Urzędu Patentowego Rzeczpospo- litej Polskiej. Decyzją nr DT/Wp.20509/6/EDO z dnia 12.03.2013 r. udzielono Instytutowi Spawalnictwa w Gliwicach „PRAWA Z REJESTRACJI” wzoru prze- mysłowego pt. „Urządzenie do kontroli szczelności złączy spawanych za pomocą próby pęcherzykowej z komorą próżniową”. Urządzenie UKS poddano krytycznej ocenie na targach wynalazczości, które odbyły się w Paryżu w maju 2013 r. W wyniku tej oceny urządzenie wyróż- niono złotym medalem (rys. 5). Przyznano mu również wyróżnienie złotym medalem na Międzynarodowych Targach Poznańskich w czerwcu 2013 r. (rys. 6). Zaprojektowane i zbudowane urządzenie UKS do kontroli szczelności złączy spawanych (i innych powierzchni) za pomocą próby pęcherzykowej z przyssawką (komorą) próżniową wypełniło pewną lukę w zakresie zastosowania różnych metod bada- nia szczelności. Umożliwia to szersze wykorzystanie metody pęcherzykowej w praktyce przemysłowej, w szczególności w odniesieniu do tych wyrobów, w których podstawowym warunkiem dopuszczenia do eksploatacji jest szczelność wykonanych połączeń spawanych (np. zbiorników bezciśnieniowych na gazy i ciecze, silosów, cystern, bezciśnieniowych rurociągów, den zbiorników magazynowych itp.). 38 Przegląd sPawalnictwa 1/2014 Literat ra [1] Hlebowicz J.: Badanie szczelności. Poradnik. Wydawnictwo „Biuro Gamma”. Warszawa, 1996. [2] Hlebowicz J.: Badania nieniszczące. Badanie szczelności urządzeń i instalacji technicznych. Poradnik. Wydawnictwo „Biuro Gamma”. Warszawa, 2001. [3] Czuchryj J.: Urządzenie do kontroli szczelności złączy spa- wanych metodą próżniową. Prace Instytutu Spawalnictwa nr 4, 1982. [4] Czuchryj J.: Urządzenie do kontroli szczelności metodą próż- niową połączeń spawanych. Przegląd Spawalnictwa nr 1, 1984. [5] Czuchryj J.: Urządzenie UKS – 2 do kontroli szczelności złą- czy spawanych metodą podciśnieniową. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa nr 4, 1993. [6] Czuchryj J.: Wykorzystanie metody podciśnieniowej do kon- troli szczelności złączy spawanych. Biuletyn Instytutu Spa- walnictwa nr 6, 1999. [7] Czuchryj J., Bartosz Ł.: Zastosowanie próby pęcherzykowej do badania szczelności złączy spawanych. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa nr 6, 2006. [8] Czuchryj J., Robakowski T.: Kontrola w spawalnictwie. SIMP. Śląski Ośrodek Doskonalenia Kadr w Gliwicach. Materiały szkoleniowe. Gliwice, 1985. [9] Czuchryj J., Stachurski M.: Badania nieniszczące w spa- walnictwie. Wydawnictwo Instytutu Spawalnictwa. Gliwice, 2002. [10] Czuchryj J.: Kontrola szczelności złączy spawanych za po- mocą próby pęcherzykowej z przyssawką próżniową. Wy- tyczne Instytutu Spawalnictwa nr W – 12/IS – 57. [11] Szymański A.: Kontrola i zapewnienie jakości w spawalnic- twie. Tom 2. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej. Gliwice, 1998. Normy – Pn–En 1330–8 Badania nieniszczące – Terminologia – Ter- miny stosowane w badaniach szczelności. – Pn–En 1593 Badania nieniszczące – Badania szczelności – Próba pęcherzykowa. – Pn–En 1779 Badania nieniszczące – Badania szczelności – Kryteria wyboru metody i techniki. – Pn–En ISO 9712 Badania nieniszczące – Kwalifikacja i certy- fikacja personelu badań nieniszczących. ydział Inżynierii Prod kc i Politec niki ar zaw kie Gmach nowy Technologiczny Warszawa, ul. narbutta 85, sala nT 129 Dojazd tramwajami: 17 i 33 ata i godzina Prelegent temat odczyt 23-01-2014 godz. 1700 gr inż rzy zto Skrzyniecki, Zakład Inżynierii Spajania PW Ocena stabilności procesu spawania metodą MIG/MAG na podstawie identyfikacji parametrów elektrycznych łuku spawalniczego 27-02-2014 godz. 1700 gr inż arkadi z ak wka, Urząd Dozoru Technicznego Wybrane zagadnienia technologii spawania stali nowej generacji stosowanych w przemyśle energetycznym 27-03-2014 godz. 1700 gr inż an odek, Zakład Inżynierii Spajania PW Badania trwałości elektrod do zgrzewania rezystancyjnego punktowego Odczyty techniczne Organizowane przez Sekcję Spawalniczą OW SIMP w I kwartale 2014 roku, dostępne dla członków SIMP, nOT oraz wszystkich sympatyków spawalnictwa.