ROBERTO DI NEGRO Prove tecniche di validazione-Dimostrazione dell’esperienza pratica in camera climatica

Prove tecniche di validazione

Dimostrazione dell’esperienza

pratica in camera climatica

Scopo della sperimentazione

Problema:

•Mancanza dei dati di saldabilità;

•Validazione del procedimento di saldatura;

•Qualificazione del personale;

•Omologazione dei materiali;

•Verifica dell’idoneità delle attrezzature;

Soluzione:

•Costruzione di Test Assembly nelle reali condizioni di cantiere;

•Saldatura di condotte in PEad a –5 C° e +40 C°;

•Introduzione degli “errori” di costruzione;

•Qualifica comprensiva di materiali uomini e attrezzature;

•Prove di breve e lungo termine sui pezzi costruiti;

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Progetto Test Assembly

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Piano di fabbricazione e controllo per la costruzione del Test Assembly

Fasi operative e istruzioni per l’assemblaggio

1. Identificazione corrispondenza ordine-bolla

2. Controllo documentazione di accompagnamento

3. Controllo visivo e dimensionale del materiale da saldare

4. Condizionamento in camera climatica di materiali e attrezzature

5. Taglio spezzoni per TA De 200

6. Taglio spezzoni per TA De 110

7. Tracciatura profondità d’inserzione del manicotto

8. Raschiatura delle tubazioni con utensile tornitore o a mano TA De 200/TA De 110

9. Misura della tolleranza di accoppiamento derivante dalla raschiatura

10. Pulizia con detergente delle superfici dei tubi e del manicotto

11. Inserzione del manicotto

12. Disallineamento del giunto

13. Misura e registrazione della resistenza dei fittings alle temperature di progetto

14. Controllo e registrazione dei dati rilevanti dei fittings

15. Lancio del ciclo di elettrofusione

16. Controlli previsti dalla specifica

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Progetto di manutenzione

Il progetto non può esimersi dalla possibilità di interventi di manutenzione (emergenza e non)

Per operazioni di manutenzione su reti gas è normalmente utilizzata la tecnica dello schiacciamento

E’ necessario verificare il comportamento della zona della condotta sottoposta a schiacciamento nel periodo di vita utile mediante prove di lungo termine

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Operazione di schiacciamento (UNI EN 12106)

Si vuole verificare che un disassamento massimo di 1,5° garantisca comunque l’efficienza del giunto nel caso di interventi di manutenzione in cui non è possibile l’uso di allineatori

Disallineamento

Controlli previsti dalla specificaTipo di imperfezione Saldatura per fusione

Spaccatura Non applicabile

Area del giunto non riempitaNon permesso

Area del giunto non saldata

Inclusione di materiale carbonizzatoNon applicabile

Inclusione di materiale non fuso

Colatura di materiale dentro il tubo, % rispetto allo spessore del tubo Materiale fuso, 25%

Simmetria del cordolo Buona qualità = simmetria senza depressioni (vedi punto

B.2.1.1. della UNI EN 12007)

Disallineamento < 1,5°

< 10% spessore

Larghezza del cordolo 20% del valore di qualifica

Rimozione del cordolo Assenza di contaminazioni porosità

Flessione rovesciata del cordolo rimosso Assenza di fessurazioni i

Assenza di raschiatura al di fuori del manicotto Non permessa ***

Assenza di indicazione della profondità di inserzione del tubo nel manicotto Non permessa ***

solo per elettrofusione solo per testa-testa

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Programmazione attività preparatorie alla costruzione dei Test Assembly

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1. Taratura e collaudo macchine saldatrici;

2. Messa a punto delle istruzioni operative

3. Aggiornamento qualifiche saldatori

4. Definizione prove di breve termine

5. Definizione prove di lungo termine

6. Registrazione

Vasche per invecchiamento (Lunghezza min. 3 ml)

Reperimento delle risorse

Personale Interno al gruppo

Macchine Interno al gruppo

Camera climatica

Marina Militare/Mariperman

IIp Lunghezza insufficiente

IIS Nessuna vasca

I fornitori hanno messo a disposizione n. 3 laboratori dotati di vasche

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Personale

Per l’intero programma di prove in camera climatica della durata di 20 giorni lavorativi sono stati impegnati a rotazione:

n.1 Responsabile del progetto

n.4 Coordinatori di saldatura (UNI 10761)

n. 1 Addetto alla rilevazione dei dati

n. 8 Saldatori PEad (UNI 9737)

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•Minimizzazione dell’errore umano;

•Rapidità inserimento/estrazione termoelemento;

•Rapidità accostamento tubi;

•Registrazione dei dati di saldatura;

•Riproducibilità totale delle saldature;

•Disponibilità in azienda;

Elementi termici per contatto (conformi alla UNI 10565)

Saldatrice automatica mod. Gator 350

Elettrofusione (conformi alla UNI 10566)

Saldatrici polivalenti dotate di memoria:

• Hurner mod. Hst 300

• Plasson mod. PF Polimatic

•Registrazione automatica dei dati significativi del fitting

•Registrazione automatica dei dati significativi di saldatura;

•Tracciabilità delle saldature;

Attrezzature ausiliarie: Raschiatori, spessimetro, termometro, tester

Scelta delle macchine saldatriciVantaggi:

Vantaggi:

Saldatrici

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Fornitori partecipanti al progetto

AGRU Kunststofftechnik GmbH AUSTRIA Raccordi in PEAD

Acquedotti Italia S.r.l

Fiver Srl (gruppo Plasson) ISRAELE Raccordi in PEAD/Macchine saldatrici

Picenum Plast S.p.a. Tubi in PEAD

Nupi S.p.a. Tubi in PEAD

Geco System S.p.a. Raccordi in PEAD

Fusion Provida Limited INGHILTERRA Raccordi in PEAD

Hürner Italia S.r.l. - macchine saldatrici

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Controllo dei materiali

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Prova di saldatura

Prova preliminare di saldatura testa a testa di due tubi in PE 80

Cordolo ad “ali di gabbiano” simile al PE 100

Le prove di trazione rivelano una rottura caratteristica del PE 80

Il coordinatore di saldatura decide di saldare con i parametri previsti dalla norma Uni 10520 per il PE 80

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Come progettato Come costruito

Modifiche al progetto DE 200

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Fabbricazione e controllo del Test Assembly

Fasi operative e istruzioni per l’assemblaggio

1. Controllo visivo e dimensionale del materiale da saldare

2. Taglio spezzoni per TA De 200

3. Taglio spezzoni per TA De 110

4. Tracciatura profondità d’inserzione del manicotto

5. Raschiatura delle tubazioni con utensile tornitore o a mano

6. Misura della tolleranza di accoppiamento derivante dalla raschiatura

7. Protezione della zona di raschiatura con manicotto e fasciatura

8. Condizionamento di tubazioni, fittings e macchine alle temperature di progetto delle WPS (8 ore per macchine testa a testa, 4 ore per fittings ed elettrofusione)

9. Pulizia con detergente delle superfici dei tubi e del manicotto

10. Inserzione del manicotto

11. Disallineamento del giunto

12. Misura e registrazione della resistenza dei fittings alle temperature di progetto (Macchina)

13. Controllo e registrazione dei dati rilevanti dei fittings

14. Lancio del ciclo di elettrofusione

15. Registrazione dei dati in modo automatico e manuale

16. Controlli previsti dalla specifica

Fasi anticipate per garantire il rispetto

dei tempi

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“Errori” di costruzione

Rilancio dei cicli di saldatura (E.F.):

N. 7 cicli interrotti e rilanciati dopo raffreddamento completo del raccordo

Cicli rilanciati alla temperatura di +40° n. 4 (Tap/TA9/TA3)

Cicli rilanciati alla temperatura di -5° n. 3 (TA1/TAP01)

Incisione del tubo in prossimità del manicotto:

Sul Test assembly n. 6 saldato a -5° era presente una incisione superiore al 10% dello spessore del tubo, a 20 mm dal bordo

Elettrofusione

Nella costruzione di tutti i Test Assembly non è stato utilizzato l’accoppiatore, introducendo un disallineamento massimo di 1,5° tra i componenti

Incompleta inserzione:

In un caso si è verificato l’inserzione parzialmente di un raccordo

Testa a testa

Disallineamento fra i diametri esterni

• max 0,5 mm per D < 200mm

• max 1mm per D 200mm (in un caso fino a 2,1 mm)

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“Prove tecniche di validazione Dimostrazione dell’esperienza pratica

in camera climatica”

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Sequenza di montaggio ottimizzata

In fase di costruzione dei T.a. si è ottimizzata la sequenza di montaggio per contenere i tempi di realizzazione e rispettare il programma.

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Raccolta dei dati

Fase critica della sperimentazione: la raccolta dei dati

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Combinazione di produttori e di resineDurante l’esecuzione dei T.A. si è cercato di ottenere la massima combinazione possibile tra produttori di tubi e raccordi

Se esaminiamo lo stesso T.A. considerando le resine utilizzate dai produttori, le combinazioni si riducono

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Tipologie delle prove effettuate

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Prova di resistenza idrostatica

80 °C per 1000 ore secondo UNI EN 921:1995

3 PN per un ora a 20 °C secondo UNI 7616:1976 + A90:1979

Prova di resistenza alla pressione interna

Prove di lungo termine con esito negativo

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Prove di lungo termine con esito negativo

Campione TA6 - rottura del tappo di estremità (part. 1). Si notano gli spruzzi d'acqua fuoriuscire dalla frattura

Campione TA5 - rottura tappo estremità (part. 8). La frattura è stata evidenziata con pennarello bianco

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Prove di lungo termine con esito negativo

Campione TA10 - rottura manicotto a 400 ore

Campione TA10 Macro della rottura di tipo fragile

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Rapporti di prova idrostatica

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Prova di scoppio

Tubo UNI EN 1555-2 SDR 11 S5

Invecchiamento 1000 ore alla pressione di 4.4.Mpa

Pressione alla rottura 40 bar

20080201-004

0

10

20

30

40

50

60

0 10 20 30 40 50 60

measure number

pre

ssu

re [

bar

]

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Filmato prova di scoppio

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Esito prova di scoppio

Tubo UNI EN 1555-2 SDR 11 S5

Invecchiamento 1000 ore alla pressione di 4.4.Mpa

Pressione alla rottura 40 bar

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Conclusioni• Tutti i campioni hanno superato le 165 ore previste dalle norme di prodotto:

• Non tutti i campioni hanno superato la prova delle 1000 ore;

• Nessun giunto testa a testa ha manifestato rotture;

• La maggioranza dei giunti per elettrofusione non ha manifestato rotture;

• Le rotture che si sono manifestate sono dovute al tipo di manicotto e non al sistema di saldatura;

• Nessun tubo sottoposto a schiacciamento ed invecchiamento ha manifestato rotture;

• In base alla prova di scoppio è confermata l’efficienza dei giunti e l’efficienza dei tubi, che cedono a valori quattro volte superiori l’Mrs.

• Nessun cedimento dei giunti è stato causato dagli “errori” di posa;

• Il numero di giunti eseguiti, pari a 144 è da ritenersi un campione sufficiente;

La Specifica di saldatura è validataLa Specifica di saldatura è validata

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