Kvalitetskontroll av svetsfogar i PE-rör – förstörande och icke-förstörande provningar

Bedömning av en enskild svetsfog respektive täthetsprovning av hela anläggningen 

Täthetsprovet, som utförs efter att monteringen är klar, kontrollerar hur hela rörledningssträckan beter sig under tryck. Detta test upptäcker läckor vid skarvar, flänsar eller tätningar, men säger inte mycket om materialets struktur inom en enskild svetsfog. En svetsfog kan klara tryckprovet och ändå innehålla inre defekter som först upptäcks efter månader eller år av drift, till följd av materialutmattning eller långvarig belastning. 

Själva fogen undersöks med metoder som kan delas in i två grupper: destruktiva metoder, som under mätningen orsakar bestående skador på eller delar upp provet, och icke-destruktiva metoder, som gör det möjligt att kontrollera dess tillstånd utan att påverka strukturen. Valet av teknik beror på arbetsfasen och på vilken säkerhetsnivå vad gäller utförandekvaliteten som krävs i den aktuella situationen. 

Visuell bedömning som första steg i kontrollen 

En visuell bedömning är en undersökning som utförs på varje svetsfog, oavsett om ytterligare provningar planeras. Reglerna för denna kontroll beskrivs i standarden PN-EN 13100-1, som omfattar kontroll av fogar i halvfabrikat av termoplastiska material genom visuell besiktning. Vid en stumsvetsning undersöks framför allt formen på den utbuktning som bildas längs rörets omkrets. 

En korrekt formad utsprångsdel bildar två tätt intill varandra liggande rullar, jämnt fördelade över hela fogens omkrets. Skillnaden mellan flänsens maximala och minimala bredd bör inte överstiga cirka 20% av medelvärdet, och förskjutningen av de sammanfogade delarnas axlar bör inte överstiga 10% av rörväggens tjocklek. Spåret mellan rullarna bör sticka ut över rörets yttre yta – om det sjunker under den kan detta tyda på för lågt tryck eller felaktig temperatur på värmeplattan. 

En visuell kontroll har sina begränsningar. Den gör det möjligt att upptäcka geometriska fel och synliga oregelbundenheter, men förbiser föroreningar inuti svetsfogen och lokala områden med otillräcklig smältning. Vid tveksamheter föreskriver branschpraxis att den yttre svetsutbuktningen ska skäras bort och genomgå ett ytterligare böj- eller vridprov. 

Icke-förstörande provning – ultraljud och röntgenstrålning 

En visuell bedömning är dock inte allt som ingår i standarden PN-EN 13100. Den beskriver även röntgenkontroll med hjälp av röntgenstrålning (del 2), ultraljudskontroll (del 3) samt högspänningsprovning (del 4), som främst används vid kontroll av isoleringen på motståndstråden i elektrotermiska formstycken. Alla dessa metoder gör det möjligt att bedöma svetsfogens inre utan att skada fogförbandet. 

Vid röntgenundersökning registreras en bild av den genomlysta fogningen på film eller i digital form, vilket gör det möjligt att upptäcka sprickor, porer eller områden med bristande smältning inuti materialet. Ultraljudsmetoden går ut på att sända in en ljudvåg i materialet – vågen reflekteras av ojämnheter och återvänder till mät huvudet, och mätresultatet visas på defektoskopets skärm. 

Båda metoderna har i Polen en längre tradition av användning vid stålfogar än vid rörledningar av polyeten. Plastens inhomogena struktur och de små akustiska skillnaderna mellan grundmaterialet och svetszonen försvårar en entydig tolkning av resultaten, därför hamnar dessa undersökningar oftare hos specialiserade laboratorier och i samband med olycksutredningar än vid rutinmässiga slutbesiktningar. Forskningsinstitut genomför dock systematiska tester av röntgen- och ultraljudsmetodernas lämplighet även för plastfogar, vilket gradvis utvidgar deras praktiska tillämpningsområde. 

Böjprov och dragprov 

Böjprovet beskrivs i standarden PN-EN 12814-1. Svetsprovet placeras på två stöd som är placerade på ett visst avstånd från varandra och belastas därefter med konstant hastighet, utan att böjriktningen ändras under mätningen. Metoden används främst för stumfogar, vars plana, symmetriska tvärsnitt underlättar en sådan placering av provet – elektrosvetsade rördelar, på grund av sin mer komplexa geometri, testas vanligtvis med en annan metod, som beskrivs längre fram i texten. Resultatet visar om skarven brister inom eller utanför svetsfogen – en spricka utanför svetszonen tyder vanligtvis på en korrekt utförd skarv. 

Dragprovet beskrivs i standarden PN-EN 12814-2. Det går ut på att utsätta elementet för en axiell belastning tills det brister på en hållfasthetsprovningsmaskin. Mätningen gör det möjligt att fastställa fogens hållfasthet samt var den brast. Vid låga temperaturer tillämpas den variant som beskrivs i del 6 av samma standard, och för element med avsmalning – del 7. PN-EN 12814-serien omfattar även ett krypningsprov av fogen (del 3), vilket används mer sällan vid löpande kontroll eftersom det tar upp till flera tiotal timmar. Resultaten från böj- och dragprovning jämförs med materialtillverkarens krav eller med resultaten från tidigare svetsningar som utförts på samma utrustning. 

Avdragningsprov vid elektrofusionerade skarvar

För elektrofusionskopplingar tillämpas dessutom ett avskrapningsprov, som beskrivs i standarden PN-EN 12814-4. Det finns flera varianter av detta prov: T-typ avskrapning, dekohesionsprov och krossprov. Metoden gör det möjligt att fastställa kvaliteten på förbindningen mellan rörkopplingen och röret, samt att upptäcka områden där plasten inte har smält samman fullständigt. 

Tolkningen av resultatet baseras på en bedömning av brottytans utseende. Brytningsytan ska ha ett enhetligt, fibröst utseende, utan släta, glänsande partier som tyder på bristande blandning av materialet. Resultatet avläses omedelbart efter provet, utan behov av ytterligare mekanisk bearbetning eller preparering av tvärsnittet. 

Makroskopisk undersökning av tvärsnittet 

Den makroskopiska undersökningen, som ingår i standarden PN-EN 12814-5, går ut på att skära upp ett prov av svetsfogen och undersöka tvärsnittet med avseende på förekomst av sprickor, inblandningar, porer eller områden utan smältgenomträngning. Metoden visar materialets struktur på ställen som inte är tillgängliga för visuell besiktning utifrån, och därför utförs den ofta tillsammans med böj- eller avskrapningsprovning för att komplettera resultatet med en bild av fogens inre. 

Klassificering av fel i svetsfogar 

Resultaten från de enskilda undersökningarna hänvisar till klassificeringen i standarden PN-EN 14728, som beskriver olika typer av avvikelser i svetsade och värmeförbundna fogar av termoplast. Standarden klassificerar avvikelser såsom förskjutning av rörens axlar, oregelbunden utflödeskant, porer eller områden med bristande infogning, och tilldelar dem toleransnivåer beroende på rörledningens användningsområde. Resultatet av en destruktiv eller icke-destruktiv provning jämförs på detta sätt med ett specifikt godkännandekriterium, som fastställs oberoende av utförarens erfarenhet. 

När används destruktiva provningar i praktiken? 

De faktiska svetsfogarna som utförs på byggarbetsplatsen utsätts sällan för förstörande provning, eftersom förstörelsen av provbiten innebär att en del av den fungerande anläggningen måste avlägsnas. Förstörande provning utförs främst på referensprover – testsvetsar som utförts parallellt, med samma inställningar på utrustningen, samma material och under liknande omgivningsförhållanden. Samma förfarande tillämpas vid kvalificeringsprov för svetsmaskinoperatörer samt vid godkännande av ny utrustning, där testprovet ersätter kontrollen av en faktisk del av nätet. 

Om referensprovet inte godkänns måste parametrarna justeras innan arbetet fortsätter, och beroende på vilken procedur som tillämpas – även en ny kontroll av de svetsfogar som utförts sedan det senaste godkända resultatet. Vid misstanke om ett fel i svetsfogen eller efter ett haveri i en rörledning i drift skärs en bit ut som omfattar skarvstället och skickas till laboratoriet, där en fullständig undersökningsserie genomförs – från makroskopisk undersökning till dragprovning. 

VANLIGA FRÅGOR: 

Undersöks varje svetsfog som utförs på byggarbetsplatsen med en destruktiv provningsmetod?

Svetsfogar som är inbyggda i en färdig rörledning undersöks endast i undantagsfall – vid utredning av orsakerna till ett fel eller inom ramen för en stickprovskontroll som beställts av beställaren, då en extra rörbit skärs ut innan schaktet fylls igen. I övriga fall bekräftas processens kvalitet genom att parametrarna för referensprovet överensstämmer med de inställningar som använts vid de faktiska svetsningarna, vilket dokumenteras i den löpande svetsdokumentationen.

Hur ofta framställs referensprover för destruktiva provningar?

Frekvensen beror på investeringens krav, investerarens riktlinjer samt entreprenörens kvalitetsrutiner. I praktiken tas referensprover ofta innan det egentliga arbetet påbörjas, samt efter varje väsentlig förändring av material, svetsparametrar eller utrustning och efter byte av svetsoperatör. Omfattningen av sådan kontroll fastställs av projektkraven eller interna kvalitetsrutiner. I mindre projekt utförs förstörande provningar vanligtvis mer sällan, medan kontrollen i huvudsak bygger på visuell besiktning och andra metoder som anges i den antagna proceduren.

Används ultraljuds- och röntgenundersökningar ofta i samband med PE-rör?

Dessa undersökningar ingår inte i rutinundersökningarna, främst på grund av utrustningens kostnad och den tid som krävs för att utföra mätningen på byggarbetsplatsen, där enklare ögonbesiktningar och förstörande provningar ger resultat betydligt snabbare. Tolkningen av ultraljuds- eller röntgenbilder kräver dessutom en specialist som är insatt i plasters särdrag, eftersom standardmetoderna för tolkning ursprungligen utarbetades för metaller. Av dessa skäl används båda metoderna oftare för forsknings- och analysändamål än för den dagliga godkännandekontrollen av anläggningar.

Vem får utföra förstörande provningar av svetsfogar?

Destruktiva provningar, såsom böj-, drag- eller avskalningsprovning, utförs av laboratorier som är utrustade med lämplig utrustning och som tillämpar förfaranden i enlighet med standarderna i serien PN-EN 12814. Det kan vara laboratorier som är knutna till tekniska tillsynsorgan, forskningsinstitut, certifieringsorgan eller företag som bedriver materialundersökningar. Vid investeringar som kräver en oberoende bedömning utförs undersökningarna av ackrediterade laboratorier som anges i dokumentationen eller av investeraren. 

Vad innebär det om provstycket går sönder utanför svetsområdet vid en böjprovning?

Ett sådant sprickförlopp innebär att svetsfogen klarade en större belastning än det omgivande grundmaterialet i röret, vilket betraktas som ett positivt resultat. En spricka som löper exakt längs svetslinjen tyder däremot på en försvagning vid fogstället, vilket vanligtvis beror på felaktig temperatur, föroreningar på ytan eller för kort uppvärmningstid. Platsen där provet brast dokumenteras i provningsprotokollet som en av parametrarna för kvalitetskontrollen av tillverkningsprocessen.