1

ISPITIVANJE ZAVARENOG SPOJA I POPRAVKA ZAVARENOG SPOJA

MAGISTRALNOG PLINOVODA

( radna proba )

Autor: Nikola Despot, dipl.ing.stroj.

MATERIJALI KOJE SMO DO SADA UPOTREBLJAVALI ZA CIJEVI PLINOVODA PREMA :

API specifikaciji 5L

Grade Min. granica tečenja ( N/mm² ) Min. čvrstoća ( N/mm² )

B 241 413

X52 358 455

X60 413 517

X70 482 565

PODACI O CJEVOVODU SLIJEDEĆIH PLINOVODA :

Magistralni plinovod Zagreb – Karlovac

- Promjer plinovoda DN 700 ( 28“ ),

- Max. radni tlak 75 bar,

- Kapacitet 578 700 m³/h,

- Dužina dionice 33 km,

- Materijal cijevi API 5L X-70, granica tečenja Rto,5 > 482 N/mm²,

vlačna čvrstoća > 565 N/mm², ugljični ekvivalent Ceq = 0,37,

- Debljina stijenke cijevi 7,9; 9,5; 11,1; i 14,3mm,

- Spiralno i uzdužno zavarene cijevi prosječne dužine 17,5 metara,

- Proizvođač cijevi – Rohrwerke Muldenstein, Njemačka.

2

Kemijski sastav : % analiza taline analiza lima

C 0,085 0,082

Si 0,327 0,356

Mn 1,601 1,610

P 0,010 0,009

S 0,003 0,005

Al 0,042 0.045

V 0,060 0.055

Nb 0,051 0,055

Ti 0,018 0,017

Cr 0,014 0,025

Mo 0,003 0,007

Cu 0,010 0,027

Ni 0,022 0,049

3

Podmorski otpremni plinovod platforma IVANA „ A“ – platforma Garibaldi „ K“ u

epikontinentalnom pojasu Republike Hrvatske

- Materijal cjevovoda je ugljično manganski i nisko legirani čelik prema standardu

API 5L -X60,Proizvođać cijevi je ILVA LAMIERE E TUBI S.p.A.,Taranto Italija,

- Vanjski promjer plinovoda je O.D. = 16“ ( 406,4mm ),

- Radni tlak plinovoda je 67 bar,

- Projektni tlak plinovoda je 82 bar,

- Debljina stijenke plinovoda je W.T. = 9,5 mm, cijevi su uzdužno zavarene i dugačke su

12.150 m,

Dimenzioniranje debljine stijenke čelične cijevi izvedeno je sukladno DET NORSKE VERITAS,

Pravila za sustave podmorskih plinovoda.

Plinovod je dugačak 67 km i povezuje platformu IVANA „A“ s ENI-jevom platformom

Garibaldi „K“ i dalje s plinskom stanicom u Casalborsettiu, blizu Ravenne.

Kemijski sastav jedne cijevi:

% C Si Mn P S Nb V Al T i Ugljični ekvivalent

0,095 0,321 1,31 0,015 0,003 0,044 0,004 0,036 0,021 0.3220

- Granica tečenja za cijevi je 434 - 475 N/mm², vlačna čvrstoća za cijevi je 536 - 564 N/mm²,

4

Otpremni plinovod platforma IVANA „ K“ – Pula

( podmorski dio )

Podmorski otpremni plinovod 18“ ( vanjski promjer 457,2 mm) polaže se radi povezivanja

platforme Ivana K ( kompresorska platforma ), gdje se plin sakuplja iz proizvodnih platformi

plinskih polja Ivana, Ika i Ida i komprimira, s kopnom kod mjesta Fažana na poluotoku Istra.

Dimenzioniranje debljine stijenke čelične cijevi vrši se u skladu sa:

DET NORSKE VERITAS – Pravila za sustave podmorskih cjevovoda, 1981.

Cjevovod se polaže na morsko dno bez ukapanja osim kod izlaza na kopno.

- Pogonski tlak je 85 bar,

- Projektni tlak je 95 bar,

- Ispitni tlak je 123,5 bar ( ispitni tlak je računan kao 1,3 X projektni tlak ),

- Debljina stijenke cijevi je 11,9 mm- trasa plinovoda i

15,9 mm uz platformu i izlaz na kopno ( 500 metara ) ,

- Dodatak na koroziju je 3 mm,

- Dužina trase plinovoda iznosi 45,332 km,

5

- Klasa čelika cijevnog materijala je HRN EN – 10208 – 3 (ISO 3183 – 3 L415 MC ),

ekvivalentno čeliku X60 prema API 5L,

- Cijevi je izradila tvrtka ILVA LAMIERE E TUBI S.p.A. TARANTO, ITALY,

- Minimalna granica tečenja je 415 N/mm²,

- Cijevi su uzdužno zavarene, prosječne dužine 12,2 m.

6

Otpremni plinovod platforma IVANA K – Terminal Pula DN 450/85

( kopneni dio )

Plinovod započinje na granici pomorskog dobra kod mjesta Fažana, a završava u terminalu

Pula.

Dugačak je 9439 m, promjera 457 mm ( 18“), izrađen od materijala ISO 3183 – 3 L415MC,

API 5L – X60 ,maksimalnog radnog tlaka od 85 bar.

U terminalu Pula plinovod se nastavlja na magistralni plinovod Pula – Karlovac DN 500/75.

- Projektni tlak je 95 bar,

- Normalni tlak je 76 – 77 bar,

- Minimalni tlak je70 bar.

- Debljina stijenke je 15,9 mm ( faktor sigurnosti 2,5 )

- za prelaze ispod cesta koje se izvode bušenjem,

- za priobalno područje gdje se u budućnosti očekuje izgradnja turističkih objekata,

- za prolaz plinovoda ispod željezničke pruge.

- Debljina stijenke 11,9 mm za trasu plinovoda i ispod lokalnih cesta.

- Maksimalni kapacitet plinovoda je 185 500 m³/h.

Proizvođač cijevi koje su uzdužno zavarene je ILVA LAMIERE E TUBI S.p.A., TARANTO, ITALY.

7

Dokumente koje treba imati izvođač radova prije početka zavarivanja trase plinovoda:

- Certifikat o sposobnosti za izvođenje zavarivačkih radova prema HRN EN 729 – 3,

- Rješenje o imenovanju odgovorne osobe za nadzor kvalitete izvođenja zavarivačkih radova

na građevini, EWE inženjer koji ima svoje pomoćnike na trasi plinovoda i u radionici,

- Rješenje o imenovanju odgovorne osobe za osiguranje kvalitete kontrole zavarivačkih

radova na građevini, specijalist NDT,

- WPS – specifikaciju postupka zavarivanja,

- WPS – specifikaciju postupka zavarivanja za popravak zavarenog spoja ( popravak završnog

spoja, popravak popune i popravak korjena zavara ),

- Mišljenje projektanta voditelja na specifikacije postupka zavarivanja,

- Potvrda o ispitivanju zavarenog uzorka prema standardu API 1104, izdana od ovlaštenog

Zavoda za zavarivanje, ispitivanje i tehnologiju ( Potvrda za postupke – kvalifikacija postupka

zavarivanja PQR ),

- Potvrda o ispitivanju zavarenog uzorka prema standardu API 1104, izdana od ovlaštenog

Zavoda za zavarivanje, ispitivanje i tehnologiju ( Potvrda za zavarivače ),

- Certifikati osnovnog materijala,

- Certifikati dodatnog materijala,

- Uvjerenje o ispitivanju zavarivačke opreme,

- Tehnologija radiografske kontrole zavarenih spojeva koja sadrži:

Vrstu opreme, vrstu izvora, razmak izvor zračenja – film, zacrnjenje radiograma, vrsta filma,

tehnika snimanja, obilježavanje zavarenih spojeva na magistralnim cjevovodima, smjer

radiografiranja, označavanje radiograma, kemijska obrada, indikator kvalitete radiograma,

interpretacija radiograma, izvještaj o radiografskoj kontroli, snimanje popravka zavara i

zaštita od radioaktivnog zračenja,

- Kvalifikaciju – certifikaciju operatera za ispitivanje bez razaranja,

- Zavarivački dnevnik,

- Građevinski dnevnik,

- Projektnu dokumentaciju,

- Zapisnik o uvađanju u posao.

8

RADNA PROBA

Obraditi ćemo primjer radne probe na primjeru Magistralnog plinovoda Zagreb – Karlovac.

Provjera je vršena u ZIT-u, Zavod za zavarivanje, ispitivanje i tehnologiju d.o.o. – Zagreb,

Rakitnica 2.

Vršili smo slijedeća ispitivanja:

A) Provjera mehaničkih svojstava zavarenog spoja prema standardu API 1104, identično

certifikaciji postupka zavarivanja cijevi, za zavareni spoj na uzorku izvađenom s trase

plinovoda.

B) Provjera mehaničkih svojstava popravka zavarenog spoja prema standardu API 1104,

identično certifikaciji postupka zavarivanja cijevi, za popravak zavarenog spoja po

cijeloj debljini stijenke cijevi. Zavarivački radovi popravka zavara izvedeni su na trasi

plinovoda , kao što se to radi u slučaju stvarnog popravka zavara.

C) Makro pregled navarenog mjesta, popravak oštećenja stijenke cijevi (oštećenje

dublje od 8 % debljine stijenke cijevi ) i mjerenje tvrdoće po presjeku.

A) PROVJERA MEHANIČKIH SVOJSTAVA ZAVARA SA TRASE

Na kraju radnog dana izrezan je zadnji zavareni spoj na trasi plinovoda koji je zavaren

prema specifikaciji postupka zavarivanja ( WPS ) izvođača radova MONTER STROJARSKE

MONTAŽE d.d. ZAGREB.

SPECIFIKACIJA POSTUPKA ZAVARIVANJA SPZ 1612 – 12 –A

- Uzdužne ili spiralne zavare na susjednim cijevima razmaknuti za cca 100 mm,

- Uzdužni zavari na susjednim cijevima trebaju se nalaziti na gornjoj trećini oboda cijevi,

- Za zaštitu od kiše, vjetra, niskih temperatura okoline ( t < +5 ˚C ) koristiti šatore,

- Krajeve cijevi zatvoriti na prikladan način ( plastičnim poklopcima ) da bi se spriječio

propuh kod zavarivanja ,

- Neposredno prije zavarivanja krajeve cijevi izvana i iznutra očistiti do metalnog sjaja u

duljini od 10 mm,

- Paljenje luka izvan žlijeba pripremljenog zavarenog spoje NAJSTROŽE JE ZABRANJENO,

- Oštećene površine el. lukom moraju se popraviti na način dogovoren s Nadzornim

inženjerom,

- Zavarivanje provesti u jednoj toplinskoj fazi; nije dopušteno prekidanje zavarivanja ako

nije završen kompletan zavareni spoj.

9

- Nakon završetka zavarenog spoja, zavar ostaviti da se hladi pod izolirajućim pokrivačem.

10

PLAN VAĐENJA EPRUVETA :

IZVJEŠTAJ O MEHANIČKIM SVOJSTVIMA :

Zavareni spoj ( radna proba )

Reatestacija postupka

OZNAKA DIMENZIJE EPRUVETE MAX. SILA ZATEZNA NAPOMENA

EPRUVETE PRESJEK POVRŠINA PRESJEKA ČVRSTOĆA ( mjesto loma)

mm X mm mm² N N/mm²

Č 1 – 1 26,25X8 210 133000 633 OM

Č 1 – 2 25,6X7,9 202 127500 631 ZUT/ZAVAR

Č 1 - 3 26,7X7,85 210 137000 652 ZUT/OM

Č 1 - 4 29,5X7,9 233 149500 642 OM

11

Na epruveti koja nosi oznaku 1 – 2 ( čvrstoća ) - uočeno riblje oko max. dimenzije 6 mm.

Epruvete prekidne čvrstoće nakon ispitivanja

SAVIJANJE NA LICE ZAVARENOG SPOJA

OZNAKA KUT

EPRUVETE SAVIJANJA

SL 2 – 1 – 1 180˚

SL 2 – 1 – 2 180˚

SL 2 – 1 – 3 180˚

SL 2 – 1 – 4 180˚

12

Epruveta savijanja na lice nakon ispitivanja

SAVIJANJE KORIJENA ZAVARENOG SPOJA

OZNAKA KUT

EPRUVETE SAVIJANJA

SK 2 – 2 – 1 180˚

SK 2 – 2 – 2 180˚

SK 2 – 2 – 3 180˚

SK 2 – 2 – 4 180˚

13

Epruveta savijanja korijena nakon ispitivanja

ISPITIVANJE PREKIDNE ČVRSTOĆE

Uzorci se moraju lomiti kidalicom podupirajući krajeve i udaranjem u centar ili

podupiranjem jednog kraja i udaranjem drugog kraja čekićem. Dobivena površina prijeloma

mora biti najmanje ¾ in. (19,05 mm ) široka.

Uzorak za ispitivanje lomljenjem sa zarezom ( NICK BREAK TEST )

14

OZNAKA EPRUVETE NAPOMENA

P 4 – 1 OK

P 4 – 2 OK

P 4 – 3 OK

P 4 – 4 U prijelomu uočena troska duljine 5 mm

P 4 – 5 OK

P 4 – 6 OK

P 4 – 7 OK

P 4 – 8 OK

Epruveta loma Nicked nakon ispitivanja

15

ŽILAVOST – Udarna radnja loma, vrsta epruvete ISO – V, temperatura ispitivanja 20˚C

OZNAKA DIMENZIJA EPRUVETE ŽILAVOST NAPOMENA

EPRUVETE PRESJEK

mm X mm J

Ž 3 – 1 – 1 10 X 7,5 47 ZAVAR

Ž 3 – 1 – 2 10 X 7,5 74 ZAVAR

Ž 3 – 1 – 3 10 X 7,5 68 ZAVAR

Ž 3 - 2 – 1 10 X 7,5 140 ZUT

Ž 3 – 2 – 2 10 X 7,5 158 ZUT

Ž 3 – 2 – 3 10 X 7,5 130 ZUT

Epruvete udarne radnje loma nakon ispitivanja

16

MIŠLJENJE :

Na osnovu provedenih ispitivanja rezultati navedeni u tablicama ispitivanja u potpunosti

zadovoljavaju zahtjevane propise API 1104 te je reatestacija na radnoj probi zavarenog

spoja uspješno obavljena.

B) PROVJERA MEHANIČKIH SVOJSTAVA POPRAVKA ZAVARENOG SPOJA

Na zavarenom spoju trase kojeg je trebalo izrezati zbog smanjenja debljine stijenke cijevi

na 7,11 mm izvršen je popravak zavarenog spoja.

Smanjene debljine stijenke cijevi izazvano je električnim lukom – iskrenjem između mase i

stijenke cijevi prilikom zavarivanja.

Popravak zavarenog spoja izvršen je prema ( WPS ) specifikaciji postupka zavarivanja

SPZ 1612 – 17 – A .

17

18

PLAN VAĐENJA EPRUVETA POPRAVKA ZAVARENOG SPOJA:

IZVJEŠTAJ O MEHANIČKIM SVOJSTVIMA POPRAVKA ZAVARENOG SPOJA:

OZNAKA DIMENZIJE EPRUVETE MAX. SILA ZATEZNA NAPOMENA

EPRUVETE PRESJEK POVRŠINA PRESJEKA ČVRSTOĆA ( mjesto loma)

mm X mm mm² N N/mm²

Č 1 – 1 30,55X7,9 241 147000 610 ZUT

Č 1 – 2 29,75X8,0 238 133000 559 ZUT

Č 1 – 3 32,0 X7,8 249,6 154500 618,9 OM

Č 1 – 4 33,3X7,95 264,7 164000 619,6 OM

Č 1 – 5 29,75X8,0 238 143500 602,9 ZUT

Č 1 – 6 32,3X7,8 251,9 152000 603 ZUT

Č 1 – 7 29,5X8,0 236 141500 600 ZUT/OM

Č 1 – 8 29,25X8,0 234 141500 605 OM

19

Izgled prijeloma vlačne čvrstoće popravka zavarenog spoja :

20

ISPITIVANJE PREKIDNE ČVRSTOĆE :

OZNAKA EPRUVETE NAPOMENA

P 1 OK

P 2 OK

Izgled preloma Nicked

21

SAVIJANJE NA LICE POPRAVKA ZAVARENOG SPOJA

OZNAKA KUT

EPRUVETE SAVIJANJA

SL 1 180˚

SL 2 180˚

SAVIJANJE KORIJENA POPRAVKA ZAVARENOG SPOJA

OZNAKA KUT

EPRUVETE SAVIJANJA

SK 1 180˚

SK 2 180˚

proba savijanja na lice i korijen popravka zavarenog spoja

MIŠLJENJE: Rezultati ispitivanja zadovoljavaju zahtjevane propise standarda API 1104.

22

C) PROVJERA POSTUPKA POPRAVAKA OŠTEĆENJA STIJENKE CIJEVI OŠTEĆENE ELEKTRIČKIM

LUKOM - NAVARIVANJEM:

Takvo oštećenje je znalo nastati taljenjem površine stijenke cijevi uslijed stvaranja

električkog luka ( iskrenje ) između mase i stijenke cijevi.

Stijenka cijevi na koju se stavlja masa prilikom zavarivanja treba biti čista – očišćena

brusilicom.

Masa treba također biti čista – očišćena brusilicom i treba biti zaobljena da dabro prijanja

na stijenku cijevi.

Prema AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE: API SPECIFICATION for LINE PIPE 5L dozvoljeno

je smanjenje stijenke cijevi za 8%, a to za debljinu stijenke 7,9 mm iznosi 0,632 mm.

U slučaju da imamo veće oštećenje uzrokovano električkim lukom prema izrađenom WPS

provjerili smo postupak zavarivanja oštećenja prema standardu API 1104.

Izgled navarenog oštećenja:

23

Popravak oštećenja stijenke cijevi se smije vršiti uz odobrenje nadzornog inženjera na

slijedeći način:

1. Oštećenje ukloniti brušenjem u radijalnom smjeru. Dužina žlijeba ne smije biti manja od

50 mm.

2. Ispitati magnetofluksom je li oštećenje potpuno uklonjeno.

3. Predgrijati po cijelom obodu cijevi na temperaturu 150 ˚C butan – propan plamenikom.

4. Zavariti izbrušeni žlijeb bazičnom elektrodom FOX DMO Kb ( E7018 – A1 ) firme Bőhler

Ø 2,5 ili Ø 3,2 mm. Elektroda mora biti iz novo otvorene kutije.

5. Zavar ostaviti da se hladi pod izolirajućim pokrivačem.

6. Izbrusiti nadvišenje zavara u ravnini površine stijenke cijevi.

7. Zavar ispitati penetrantima.

Navar i zavar s odgovarajućim makro izgledom

24

IZVJEŠTAJ O ISPITIVANJU TVRDOĆE :

IZMJERENA TVRDOĆE HB

ZAVAR OSNOVNI ZUT ZAVAR ZUT OSNOVNI

BROJ MATERIJAL MATERIJAL NAPOMENA

255 208 193 181 172 193 ± 13

197 190 188 181 196 „

192 200 195 166 181 „

255-1 193 178 187 180 197 ± 13

196 181 178 187 197 „

181 179 192 185 192 „

Mišljenje:

Rezultati ispitivanja zadovoljavaju propisanu tehnologiju popravka stijenke cijevi oštećene

električkim lukom.

KOMENTAR UMJESTO ZAKLJUČKA :

Radnom probom izvršili smo provjeru mehaničkih svojstava zavarenog spoja i popravka

zavarenog spoja prema standardu API 1104, identično certifikaciji postupka zavarivanja cijevi

na uzorku izvađenom s trase.

Pošto je zavareni spoj uzet s trase, a popravak zavara izveden je na trasi, kao što se to radi u

slučaju stvarnog popravka zavara, a provedena ispitivanja i rezultati navedeni u tablicama

ispitivanja u potpunosti zadovoljavaju zahtjeve propisa API 1104 to je reatestacija uspješno

obavljena.

Ispitivanjem radne probe u jednom presjeku polomljene epruvete vidljive su takozvane

„riblje oči“, mjesto vodika u zavarenom spoju. Ove pogreške obično se ne mogu otkriti

kontrolom bez razaranja.

Važno je smanjiti pristup vodika u zavareni spoj, odstranjivanjem vlage predgrijanjem tj.

mjesto spoja treba plamenikom osušiti bez obzira što izgleda suho, naročito za vrijeme

hladnih dana.

Vodik u šupljinama dovodi do vrlo visokog tlaka koji zbrajanjem s mehaničkim naprezanjima,

kod vlačnog pokusa dovodi do tvorbe „Ribljih očiju“.

25

Učinci na mehanička svojstva kvalitete pokazuju se smanjenjem vrijednosti žilavosti kod čega

se jedva utječe na granicu razvlačenja i vlačnu čvrstoću.

Kod ispitivanja metala zavarenog šava, koje se izvodi neposredno nakon završetka

zavarivačkih radova i kod kojeg nije moguća vremenski uvjetovana prirodna efuzija vodika,

može se na strukturi loma epruvete ispitanih na vlak i savijanje, računati s pojavom greške

zavara „riblje oči“.

Zbog toga ispitne uzorke koji su zavareni celuloznim elektrodama treba prije ispitivanja

podvrgnuti žarenju.

Na osnovu provedenih ispitivanja firme Bőhler pomoću epruvete za vlačno ispitivanje

( DIN 85 120) pokazuje se da je za postizanje strukture bez „ribljih očiju“ potrebno vrijeme

disperzijskog otvrdnjavanja na zraku za spoj debljine 10 mm oko 1 mjesec, a za spoj debljine

15 mm 2 – 3 mjeseca.

Na jednom izbrusku zavara nađene su mikro pukotine, i to dva repića u korijenu i dvije

grmolike pukotine u završnom dijelu zavarenog spoja.

Pronađene mikropukotine kod jednog izbruska u korijenu i završnom dijelu zavara nisu

pronađene kod ispitivanja ostalih uzoraka savijanja korijenja i savijanja lica zavara ( 180˚ ).

Takve pukotine opasne su kod cjevovoda koji je dinamički opterećen što kod nas nije slučaj, a

prilikom spuštanja cjevovoda u rov obavezno se treba upotrijebiti tri cjevopolagača kako bi

se izbjeglo naprezanje cjevovoda.

Navedena ispitivanja su nam pomogla kod dobivanja UPORABNE DOZVOLE za navedenu

građevinu.