Ян Д. Пеггс –На вопрос, какое значение напряжения использовалось для искрового контроля сварного шва с проваром трубы, оператор ответил: «Не знаю, я просто выставил его на максимум, как указано в инструкции»! Это как раз правильный способ пропустить утечки, как это случилось. Итак, давайте посмотрим, что происходит во время искровых испытаний геомембраны. В неудобных местах в геомембранных вкладышах, таких как сварные швы труб/фланцев и под рукавами труб, где экструзионные сварные швы не могут быть испытаны в вакуумной камере для соответствия требованиям контроля качества и проверки качества, практичным и недооцененным решением является проведение искровых испытаний. Существует два типа проверки искры – переменным и постоянным током. Оба требуют размещения проводящего провода на краю верхнего листа. Хотя метод постоянного тока дает более надежные результаты, метод переменного тока используется чаще. ASTM D6365 описывает метод постоянного тока, при котором медный провод заземляется или подводится непосредственно к отрицательной клемме источника питания. В методе AC этого не требуется. В обоих случаях положительный поисковый электрод (латунная щетка или зонд с одним наконечником) проводится вдоль сварного шва и контактирует с ним. В методе постоянного тока между электродами источника питания прикладывается потенциал с величиной, которая будет разряжаться через воздушный зазор или через воздушный канал в сварном шве на определенном расстоянии. Соотношение между приложенным потенциалом и воздушным зазором: V = K (t)0,5 В методе постоянного тока между электродами источника питания прикладывается потенциал с величиной, которая будет разряжаться через воздушный зазор или через воздушный канал в сварном шве на определенном расстоянии. Соотношение между приложенным потенциалом и воздушным зазором: V = K (t)0,5 В методе постоянного тока между электродами источника питания прикладывается потенциал с величиной, которая будет разряжаться через воздушный зазор или через воздушный канал в сварном шве на определенном расстоянии. Соотношение между приложенным потенциалом и воздушным зазором: V = K (t)0,5
| Где: | |
| V = напряжение t = толщина или длина воздуховода K = 7900, когда t в миллиметрах K = 1250, когда t в милах (0,001 дюйма) |
Ясно, что для надежного теста необходимо определить максимальную ширину зазора или длину прохода, которые необходимо обнаружить, чтобы можно было использовать требуемое напряжение. Если напряжение недостаточно высокое, отсутствие сигнала будет ошибочно означать отсутствие утечки. Например, во вступительном случае было отмечено, что максимальное расстояние, на которое может разрядиться искра, составляло около 0,25 дюйма, однако испытанные сварные швы имели ширину примерно 1,25 дюйма. Следовательно, даже если бы существовал воздушный зазор (возможная утечка) от края шва до проволоки посередине (0,75 дюйма), он бы не был обнаружен. Это произошло. Часто напряжение устанавливается на разряд через толщу геомембраны, но, как указано выше, это не позволит обнаружить потенциальную утечку при отсутствии связи под широким экструзионным валиком или через угловой сварной шов встык. Каждая геометрия сварного шва должна рассматриваться отдельно и соответственно устанавливаться напряжение. Очевидно, что для обеспечения адекватного сигнала необходимо провести калибровочные тесты. Рассмотрим следующие три ситуации, показанные на рисунке 1; – экструзионный шов геомембраны, угловой шов встык в шипованном бетонном вкладыше и угловой шов между трубой и фланцем. В первом случае интерес представляют три основных пути утечки, во втором — два и в третьем — три. Все они имеют разную длину, что требует установки напряжения, которое будет определять максимально возможную длину, в основном в соответствии с таблицей 1. угловой сварной шов встык в шипованном бетонном вкладыше и угловой сварной шов между трубой и фланцем. В первом случае интерес представляют три основных пути утечки, во втором — два и в третьем — три. Все они имеют разную длину, что требует установки напряжения, которое будет определять максимально возможную длину, в основном в соответствии с таблицей 1. угловой сварной шов встык в шипованном бетонном вкладыше и угловой сварной шов между трубой и фланцем. В первом случае интерес представляют три основных пути утечки, во втором — два и в третьем — три. Все они имеют разную длину, что требует установки напряжения, которое будет определять максимально возможную длину, в основном в соответствии с таблицей 1.
Рисунок 1. Возможные длины пути утечки. Таблица 1. Напряжения, необходимые для определенной длины воздушного тракта
| Расстояние (мил) | Расстояние (мм) | Напряжение (кВ) |
| 40 | 1 | 8 |
| 60 | 1.5 | 9.5 |
| 80 | 2 | 11 |
| 100 | 2.5 | 12.5 |
| 250 | 6 | 20 |
| 375 | 10 | 25 |
| 750 | 19 | 35 |
Однако в то же время напряжение не должно быть настолько высоким, чтобы пробить дыру в толще геомембраны. При диэлектрической проницаемости 600 В/0,001 дюйма (миль) для ПЭВП эти избыточные напряжения составляют:
| 40 миллионов | 24 кВ |
| 60 миллионов | 36 кВ |
| 80 миллионов | 48 кВ |
| 100 миллионов | 60 кВ |
Для метода переменного тока также требуется проволока в сварном шве, но нет необходимости заземлять ее; просто должна быть среда с высокой проводимостью за сварным швом, которая укажет на проникающий воздушный канал. В некоторых случаях проводящая среда, такая как влажный грунт, GCL или бетон, находится непосредственно под облицовкой, но при сварке необходимо убедиться, что эта среда находится непосредственно за сварным швом (на краю верхнего листа), а не на некотором расстоянии. вдали от края листа внахлест – расстояние, которое значительно увеличит дальность искрового разряда. Таким образом, перекрытие геомембраны на рис. 2 не может быть испытано без проволоки, в то время как угловой сварной шов может быть выполнен. Тем не менее, рекомендуется всегда устанавливать провод.
Рисунок 2. Длинный путь к земле в шве геомембраны (вверху). Более короткий путь к земле в стыковом сварном шве толстого листа (внизу). Проволока должна находиться в «одинаковом» геометрическом положении по всей длине сварного шва. Теоретически оптимальная позиция находится прямо под краем верхнего листа, как показано на рис. 3. Если разместить его вдоль края верхнего листа (рис. 4), это может помешать протеканию экструдата сварного шва в угол и приклейте к краю верхнего листа. По той же причине верхняя кромка верхнего листа скошена — чтобы обеспечить лучшее сцепление экструдата с краем верхнего листа, тем самым избегая дефекта типа вертикальной трещины, который может распространяться вверх через валик сварного шва, если сварной шов испытывает стресс.
Рис. 3. Проволока, расположенная под краем верхнего листа.
Рисунок 4. Возможный дефект типа трещины (указано стрелкой) с проволокой на краю верхнего листа. Признавая, что длина воздуховода имеет решающее значение для выявления потенциальных утечек, важно понимать плюсы и минусы использования одноточечных или щеточных поисковых электродов. При прохождении вдоль сварного шва одноточечный электрод может обнаруживать или не обнаруживать утечку в зависимости от того, проводится ли электрод непосредственно над входом в самую длинную калиброванную течь или проходит ли он по другую сторону валика от входа в утечка. В первом случае утечка будет обнаружена, во втором – нет. Однако при повторном контроле сварного шва может произойти обратное! Таким образом, повторное обследование после устранения некоторых утечек может обнаружить дополнительные утечки, которые не были обнаружены при первом обследовании. Поэтому, электрод из латунной щетки, ширина которого превышает ширину экструзионного валика, с большей уверенностью обнаружит все утечки при первом проходе. Во многих ситуациях с защитной оболочкой исследование искрового шва будет проводиться после завершения строительства хвостовика, но до того, как бассейн будет заполнен водой для проведения гидростатических испытаний. После испытания водой бассейн может быть заполнен рабочим раствором. Часто при гидростатических испытаниях предварительно испытанные сварные швы все еще негерметичны. Резервуар опорожняется и снова проводится проверка искры. Часто это подтверждает дополнительные негерметичности сварных швов. Это могут быть, а могут и не быть новые утечки, возникшие в результате нагрузки на футеровку под эксплуатационными нагрузками. Однако ранее существовавшие утечки, которые были слишком длинными для обнаружения искры, теперь будут заполнены водой, которая, будучи более электропроводной, чем воздух, сделает их обнаруживаемыми при испытании искры. Аналогичная ситуация может возникнуть, если рабочий раствор обладает большей электропроводностью, чем вода. Поэтому в таких случаях может быть не техника или оператор работает неадекватно, это просто характеристика технологии. Однако возможность новой течи в результате загрузки лайнера все же существует. В недавнем проекте проволока за фланцем проходки трубы использовалась в качестве заземляющего электрода для исследования водяной фурмы. Когда вода вступала в контакт со сварным швом, расположенным под трубой (сложное место для эффективной сварки, рис. 5 и 6), сильный сигнал утечки возникал примерно на 6 дюймов сварного шва. это просто характеристика технологии. Однако возможность новой течи в результате загрузки хвостовика все же существует. В недавнем проекте проволока за фланцем проходки трубы использовалась в качестве заземляющего электрода для исследования водяной фурмы. Когда вода вступала в контакт со сварным швом, расположенным под трубой (сложное место для эффективной сварки, рис. 5 и 6), сильный сигнал утечки возникал примерно на 6 дюймов сварного шва. это просто характеристика технологии. Однако возможность новой течи в результате загрузки хвостовика все же существует. В недавнем проекте проволока за фланцем проходки трубы использовалась в качестве заземляющего электрода для исследования водяной фурмы. Когда вода вступала в контакт со сварным швом, расположенным под трубой (сложное место для эффективной сварки, рис. 5 и 6), сильный сигнал утечки возникал примерно на 6 дюймов сварного шва.
Рисунок 5. Сварка под проходками труб на пологих склонах – дело непростое…
Рисунок 6. …часто это делается путем ручного вдавливания экструдата на место. Для более точного определения места утечки использовался искровой тестер переменного тока с одним датчиком. Испытание искрой дало одну искру примерно в 2 дюймах от правого конца этой области, на внешней кромке сварного шва. Этот участок был отремонтирован. Вторая съемка водометом генерировала другой сигнал примерно в 2 дюймах от левого конца исходного валика на внутреннем крае валика. Таким образом, проникновение воды позволило выявить утечку, чего не удалось сделать с помощью искрового теста. Искра не разрядилась бы вдоль длинного прохода. Отремонтировано второе место утечки и проведено третье обследование водомета. Он не подавал сигнала. Сварка была приемлемой. В качестве побочного наблюдения это был сварной шов, который установщик изначально не собирался проверять вакуумным ящиком или искровым испытанием. В итоге, при испытании искры или задании испытания искры определите максимальную длину прохода воздуха, которую вы хотите обнаружить, установите соответствующее напряжение, откалибруйте, чтобы гарантировать, что искра действительно будет разряжаться через этот зазор, и используйте щеточный электрод, который будет контактировать со всеми поверхности сварного шва. Или, если используется заостренный щуп, убедитесь, что он проходит, по крайней мере, по центру и вдоль каждой кромки валика сварного шва, в зависимости от размера валика и настройки напряжения. Искровой тест играет очень важную роль в контроле сварных швов гильз, но только в том случае, если он понятен. при использовании остроконечного щупа убедитесь, что он проходит по крайней мере по центру и вдоль каждой кромки валика сварного шва, в зависимости от размера валика и настройки напряжения. Искровой тест играет очень важную роль в контроле сварных швов гильз, но только в том случае, если он понятен. при использовании остроконечного щупа убедитесь, что он проходит по крайней мере по центру и вдоль каждой кромки валика сварного шва, в зависимости от размера валика и настройки напряжения. Искровой тест играет очень важную роль в контроле сварных швов гильз, но только в том случае, если он понятен.
Геомембранные шовные искровые испытания; На шаг впереди
Где в любой защитной оболочке выполняются наиболее подробные работы по экструзионной сварке? Трубные проходки и отстойники. Где вода, скорее всего, постоянно скапливается на лайнере? В колодцах и в местах проходки труб в колодцах. Где наиболее важно обеспечить целостность футеровки и сварных швов? В тех же отстойниках и проходках. как нам это сделать? Чаще всего в спецификациях футеровки указывается: «Если невозможно провести опрессовку вакуумной камеры и воздушного канала, все такие сегменты шва должны быть зачищены одной и той же геомембраной. Консультант CQA и установщик будут наблюдать за операциями склеивания и снятия крышек на предмет их единообразия и полноты». Это удовлетворительно? Нет, но об этом часто забывают. Можем ли мы сделать лучше? Легко. На отстойниках и проходках, скорее всего, имеется несколько перекрывающихся панелей, под которыми отсутствует электропроводящая среда (рис. 7). Поэтому провести геоэлектрическую съемку мест утечек на поверхностном слое и его сварных швах невозможно. Исследования водяной лужи/фурмы не могут удерживать воду на месте достаточно долго, чтобы она могла стечь через любую утечку, и чтобы утечка жидкости попала туда, где она соприкоснется с заряженным грунтовым основанием (песок, почва, GCL и т. д.).
Рисунок 7. На отстойниках может быть много перекрывающихся панелей. Устанавливается провод. Это может даже потребовать повышения градиента потока! То же самое относится и к линейным съемкам с грунтовым покрытием. Наилучшие шансы на успех имеют глубоководные исследования, когда гидравлическая головка пропускает воду через любые утечки, заполняя пятна и создавая поток воды из скважины туда, где он может / может соприкасаться с активированным земляным полотном. Но то, что это произойдет, гарантировать нельзя. Невозможно точно определить место утечки и на глубине воды, превышающей 30 дюймов, когда требуется дистанционное перетаскивание или толкание/вытягивание зонда. Решение в этих критических точках? Установите непрерывную токопроводящую проволоку во все сварные швы экструзией, и сделайте так, чтобы основная проволока выходила из системы в верхней точке, например, над сварным швом кожуха/трубы на рис. 8.
Рис. 8. Проволока выходит вверх по вертикальному сварному шву (указано стрелкой) над сварным швом трубы/защитного кожуха. Утечка обнаружена на белой линии. В этом случае испытание на искрообразование может быть выполнено как часть программы CQC установщика, а испытание водяной фурмы может быть выполнено как заключительная часть программы CQA. В большинстве случаев последний будет более эффективным, чем первый, по причинам, описанным выше. Чтобы найти отверстия в самом материале футеровки (рис. 9), каждая открытая панель/заплата геомембраны может быть покрыта GCL, гарантируя, что сварочная проволока также соприкасается с GCL. Также помогает, если ГКЛ немного смачивается. Таким образом, как сварные швы, так и материал полностью тестируются в наиболее критических зонах системы футеровки.
Рис. 9. Небольшое отверстие (указано стрелкой) в гильзе рядом со сварным швом. Стержень является ирригационным флагштоком. Вместо ГКЛ можно использовать токопроводящий геотекстиль. Но самым простым было бы использование токопроводящего листа на отстойниках и проходках. Поскольку все сварные швы являются экструзионными швами, ложноположительные сигналы на сварных швах не беспокоят. Конечно, инженеры-конструкторы могут помочь, по возможности избегая проникновения труб на более пологие уклоны, и они могут указать большие фланцевые пластины или башмаки, чтобы сместить сварные швы юбки башмака вниз по склону из-под трубы. Это должно автоматически выполняться установщиками при сборке ботинок в полевых условиях. Таким образом, искровые испытания заслуживают большего внимания, чем получают. Доктор Ян Д. Пеггс, PE, PEng является президентом I-CORP INTERNATIONAL.