Kontrola kvality montážneho zvárania na dostavbe JE Mochovce

Stavebné konštrukcie na dostavbe 3. a 4. bloku JE Mochovce realizovala pre SE, a. s., ako jeden z hlavných dodávateľov spoločnosť Inžinierske stavby, a. s., závod 02 Košice (ďalej ISK). Prvé zváračské práce sa spustili začiatkom jesene 2009. Išlo najmä o dokončovanie zvarov a prípravné práce pred zváraním na stavebných objektoch, ktoré boli prerušené z dôvodu ukončenia prác na výstavbe JE Mochovce v roku 1993.
Čo sa týka stavebnej časti, tá bola zrealizovaná na jadrovom ostrove v rozsahu 70 % a technologická časť v rozsahu 30 %. Keďže prevažná časť stavebno-montážnych prác sa pre zhotoviteľa ISK týkala celého objektu SO 800/1-02, bola do konca roka 2011 postupne predkladaná a investorom schválená stavebná a technická dokumentácia, v rámci ktorej sa začali práce aj na postamentoch 3. a 4. bloku (t. j. šachta č. 1, bazén vyhoreného paliva a šachta reaktora) v spolupráci so zmluvnými subdodávateľmi.
V prvotných odhadoch sa predpokladalo, že stavebno-montážne práce sa majú ukončiť do konca roka 2011 na 3. bloku a o rok neskôr na štvrtom bloku. Predpoklad spúšťania oboch blokov do prevádzky bol stanovený v horizonte rokov 2013 pre 3. blok a 2014 pre 4. blok. Udalosti v japonskej jadrovej elektrárni Fukušima 1 sa však výrazne prejavili v podobe radikálnej zmeny projektu dostavby JE Mochovce.

Montážne zváranie a kontrola kvality vyhotovenia zvarových spojov
Na vyhotovenie montážnych zvarov boli vypracované technologické postupy zvárania (TP) zostavené v súlade s platnými normami a smernicami na zváranie vybraných zariadení pre jadrovo-energetické celky. Okrem štandardných požiadaviek a postupov na vlastnú montáž (vrátane výkresovej dokumentácie a príslušných WPS) boli v TP zahrnuté požiadavky na kvalitu zvarového spoja vykonaním nedeštruktívnych skúšok. Rozsah vykonania nedeštruktívnych skúšok bol definovaný podľa príslušného BNS [1].
Pretože celý postup montážneho zvárania sa vykonával podľa schválenej dokumentácie, dielčie skúšky boli spracované do samostatného dokumentu – plánu kontrol a skúšok (PKS). Tento dokument obsahoval v slede niekoľkých krokov postup vykonania kontroly kvality zváranej konštrukcie alebo jej časti, od vstupnej kontroly projektovej dokumentácie, vrátane dokumentácie WPS a WPQR [2,3], požiadavky na zaradenie do bezpečnostnej triedy BT a kategóriu zvarového spoja – kZS, kvalifikáciu zváračského personálu a pracovníkov nedeštruktívnej kontroly, požiadavky na dokladovanie kvality základných a prídavných materiálov, jednotlivé povrchové alebo objemové nedeštruktívne skúšky (požiadavku na ich vykonanie a prítomnosť dozoru pri prevzatí), záznam zo skúšky spojený s protokolom o ukončení montáže. Neoddeliteľnou súčasťou tejto dokumentácie bol Projekt organizácie montáže (POM), ktorý sa predkladal investorovi a bez ktorého nie je možné vykonávať žiadne montážne činnosti na stavenisku. Až po schválení uvedených dokumentov bolo možné pristúpiť k vykonávaniu stavebných alebo montážnych prác na stavenisku.

* * * * *
Realizácia stavebných konštrukcií zhotoviteľa ISK na dostavbe:
a) vnútorné oceľové konštrukcie – rámy, schodiská, ochozy, podperné konštrukcie do stropov, stien a podláh,
b) oceľové výstelky – hermetické a nehermetické (kozmetické) z uhlíkových ocelí alebo austenitických ocelí,
c) kotviace platne – oceľové platne a kotvenie cez spojovacie závitové tyče alebo pomocou výstužnej betonárskej ocele,
d) armobloky – železobetónové prvky stien a stropov z výstužných betonárskych ocelí spájané zváraním alebo viazaním,
e) oceľové potrubia – vzduchotechnické prvky, technologické priechodky alebo chráničky, špeciálna kanalizácia a vpuste.
* * * * *

Na každú činnosť boli vypracované a schválené dokumenty TP, PKS a POM. V každom TP, ktorý bol vypracovaný a schválený na montážne zváranie, boli uvedené požiadavky na výslednú kvalitu zvaru podľa definovaných kritérií a rozsahov vykonania kontroly, ako aj požiadavky na zváračský personál – zváračov, kvalifikovaných v súlade s platnými normami. Pred nástupom na zváračské práce vykonal zvárač pracovnú skúšku, podľa ktorej sa overilo, či je schopný dodržať kvalitu zvaru podľa určenej WPS. Najväčší rozsah zvárania na stavenisku predstavovali kútové zvarové spoje vyhotovené v montážnych polohách PB, PD a PF. Preferovanou metódou pri montážnom zváraní stavebných konštrukcií bolo ručné oblúkové zváranie obalenou elektródou (metóda 111), ale z dôvodu optimalizácie pracovných harmonogramov a zlepšenia výslednej kvality zvarov vybraných objektov bolo povolené vo väčšom rozsahu zváranie netaviacou sa elektródou v plynovej ochrane Ar (metóda 141).
Na stavebné konštrukcie sa používali najmä nelegované uhlíkové ocele triedy S235 alebo na vybrané nosné konštrukcie uhlíkové ocele triedy S355. Zmeny v použitých materiáloch (akostných tried) sa týkali najmä betonárskej výstuže. Okrem nelegovaných ocelí sa používali pri zabudovaných stavebných konštrukciách (ako sú výstelky a technologická ventilácia) vysoko legované nehrdzavejúce ocele. Na zváranie stavebných konštrukcií sa používali prídavné materiály – zváracie elektródy alebo drôty od výrobcu BÖHLER Welding Groupe.

Obr. 1: Kapilárna skúška obvodových zvarov límcov priechodiek

Podmienky vyhotovenia zvarov
Na obr. 1 uvádzame príklad montáže límcov priechodiek z uhlíkovej ocele na podložnú platničku v miestnosti, kde je výstelka podlahy z austenitickej ocele. Obvodové zvary límcov boli vyhotovené oblúkovým zváraním obalenou elektródou (prechodovým PM) podľa postupu [4]. Z dôvodu zistenej nevyhovujúcej kvality zvaru počas preberania bola krycia vrstva pretavená metódou 141.
Počas montážneho zvárania na stavenisku zvárači často pracovali v stiesnených podmienkach. Zváračské pracoviská sa v niektorých prípadoch vzájomne prekrývali, alebo sa práce vykonávali v zmenovej prevádzke. Príkladom je realizácia zvarových spojov výstužných betonárskych ocelí pri montáži stropu v niekoľkých vrstvách ako je vidieť na obr. 2. V tomto prípade boli tupým zvarovým spojom do podložky spájané konce prútov s priemerom 40 mm v polohách PA alebo PF ako sa uvádza v postupe [5].

Obr. 2: Pohľad na zvarové spoje zosilnenia stropu – najväčší rozsah tupých zvarových spojov výstuže realizovaných do podložky

Každý zvar bol kontrolovaný vizuálne, zvarová medzera musela byť vyplnená a prekrytá do úrovne rebierok ukladaného prúta. Pred samotným začatím zváračských prác vykonali zvárači kvalifikovaní podľa normy STN EN ISO 17660-1 pracovné skúšky. Isté problémy sa vyskytovali pri zváraní skúšobných vzoriek v polohe PF, pri ktorej sa zvislé prúty spájajú tak, že spodný prút je zrezaný do roviny a vrchný je úkosovaný. Takýto prípad vidieť na obr. 3 – detail lomovej plochy v mieste spoja po skúške ťahom nevyhovujúcej vzorky z pracovnej skúšky zvárača.

Obr. 3: Detail neprievaru tupého zvarového spoja výstuže v polohe PF

Deštruktívne skúšky boli predpísané aj počas montáže; priamo z montážneho pracoviska pri každej úrovni spájaných prútov boli vyberané vzorky na deštruktívnu skúšku, a to v rozsahu do 3 % vyhotovených zvarov. Pokiaľ vzorky v skúškach vyhoveli, teda hodnota pevnosti zvarového spoja (tab. 1) bola na požadovanej úrovni, bola vykonaná betonáž.

Tab. 1: Výsledky zo skúšky ťahom zváranej výstužnej ocele

Na obr. 4 je vidieť kútový zvarový spoj vo zvislej polohe vyhotovený metódou 141 medzi podložnou páskou z austenitickej ocele triedy X6CrNiTi18-10 hrúbky 3 mm a stenou šachty č. 1 z uhlíkovej ocele triedy S235J2+N hrúbky 8 mm. Zvar bol vyhotovený prechodovým drôtom BÖHLER CN 23/12 IG podľa parametrizácie a postupu ako uvádza [7].

Obr. 4: Kútový preplátovaný zvarový spoj podložnej pásky z austenitickej ocele na zvislú stenu vonkajšieho plášťa šachty č. 1 – zvárané metódou 141

Počas výstavby nastali výrazné zmeny aj v projektovej dokumentácii, jednak z dôvodu opatrení prijatých po udalostiach v Japonsku, ktoré si vyžiadali zásahy do pôvodných stavebných objektov a taktiež z dôvodu technologických úprav. Na obr. 5 je zdokumentovaná kontrola geometrie zvarového spoja vyhotoveného medzi povrchom veľkorozmernej priechodky a stropom. V tomto prípade ide o hermetický zvar, pričom na priechodku bol následne nainštalovaný kruhový límec z austenitickej CrNi ocele triedy 1.4541 hrúbky 30 mm v súlade s postupom [8]. Vzhľadom na špecifický rozmer, bol tento límec inštalovaný z dvoch polovíc, ktoré sa spojili tupým zvarom priamo na montáži.

Obr. 5: Kontrola geometrie kútového zvaru priechodky z austenitickej ocele a dodatočnej hermetizácie stropu

Počas montáže nových stavebných konštrukcií často dochádzalo k prípadom, keď boli nevyhnutné zásahy do pôvodných armoblokov, v ktorých okrem výstuže boli zabudované prvky pre kotvenia oceľových výsteliek alebo technologická ventilácia. V prípade, že bol dodatočne realizovaný otvor pre nové priechodky v hermetických miestnostiach a došlo k porušeniu výstuže stien počas vŕtania otvoru, boli vyhotovené nové TP za účelom zosilnenia otvoru v stene vložením oceľového rámu (z pásovej ocele min. hrúbky 40 mm akosti S235), ktorý sa osádzal priamo do otvoru po jednotlivých segmentoch [9]. Pri vŕtaní otvorov na uchytenie kotvenia sa vyskytovali prípady, keď došlo k porušeniu zabudovaných prvkov – vznikali kolízie. Týkalo sa to predovšetkým o výstužnej ocele, rôznych nosníkov, vzduchotechnických potrubí alebo spádových potrubí špeciálnej kanalizácie. V takýchto prípadoch bolo potrebné vyhotoviť na základe kolízie alebo nezhody (tzv. NCR) nový TP, ktorý riešil prípad opravy poškodenia. Opravy sa zväčša vykonávali zváraním, a to buď vyplnením zárezu zvarovým kovom [11] s následnou kontrolou vizuálnou skúškou alebo kapilárnym prostriedkom, prípadne sa použilo prekrytie poškodenia záplatou (z materiálu rovnakej hrúbky a akosti) [10].

Opravy a montáž prvkov vyhotovených podľa pôvodnej dokumentácie
Na montáž vybraných zariadení VZJZ sa použili materiály resp. výrobky, ktoré boli vyhotovené a skúšané podľa dokumentácie pôvodného projektu a ich predvýroba či skúšanie sa spájalo s postupmi alebo technikami skúšania platnými v čase ich vyhotovenia. Konkrétne sa to týkalo montáže vnútorných obkladov výstelky bazéna vyhoreného paliva na 3. a 4. blok. Nakoľko obklady vnútornej výstelky boli vyrobené v rokoch 1989 až 1991 (podľa v tom čase platných noriem), bolo potrebné prijať riešenie na overenie kvality dodávky obkladov v súlade s platnými normami, smernicami (BNS), technickými podmienkami a PLKVZ [6,12]. Pre zhotoviteľa – ISK – vyplynula povinnosť navrhnúť a vykonať overenie kvality dodávky všetkých obkladových plechov a kotviacich prvkov nedeštruktívnymi a deštruktívnymi skúškami. Za týmto účelom bolo zazmluvnené akreditované skúšobné laboratórium SES INSPEKT, s. r. o., Tlmače, v ktorom sa vykonali aj analytické skúšky – overenie chemického zloženia pôvodných materiálov z ocelí triedy 17 247.4 a 17 248.4 a ich mechanických vlastností.
Nedeštruktívne skúšky predvyrobených obkladových plechov sa vykonávali podľa schváleného dokumentu, ktorý obsahoval aj postupy skúšania v prípade opráv neprípustných chýb [12].

Predkladanie dokumentácie z realizovaných činností
Všetky činnosti, ktoré sa realizovali na montáži, boli zo strany zhotoviteľa dokladované príslušnými protokolmi z kontrol a skúšok, ako to vyplýva z jednotlivých PKS pre tieto činnosti. Napriek tomu, že zhotoviteľ stavebno-montážnych prác vykonal všetky požadované práce a ukončil ich v stanovených termínoch, samotné predkladanie STD má svoje špecifiká. Z uvedeného dôvodu sa každý realizátor na dostavbe riadil príslušnou dokumentáciou [13].

Záver
V príspevku sme uviedli doterajšie skúsenosti s kontrolou kvality montážneho zvárania stavebných konštrukcií počas hlavného obdobia výstavby 3. a 4. bloku JE Mochovce. Samozrejme, rozsah skúšok a množstvo relevantných podkladov je oveľa väčšie a zložitejšie než je popísané, pretože niektoré činnosti si vyžadovali dôkladné štúdium pôvodnej dokumentácie a prípravu nových TP. Prísnejšie požiadavky na kvalitu v súlade s novými ISO normami tak viedli k spomaleniu stavebno-montážnych prác. K tomu prispeli aj neočakávané kolízie a zmeny v prípade zabudovaných prvkov do stavebnej časti.

TEXT/FOTO: Ing. Peter ŽÚBOR, PhD., INWELD CONSULTING

Literatúra
[ 1] BNS II.5.2/2012. Kontrola zvárania a kvality zvarových spojov komponentov vybraných zariadení jadrových zariadení. Požiadavky
[ 2] STN EN ISO 15609-1. Stanovenie a schválenie postupov zvárania kovových materiálov. Stanovenie postupu zvárania. Časť 1: Oblúkové zváranie
[ 3] STN EN ISO 15614-1. Stanovenie a schválenie postupov zvárania kovových materiálov. Skúška postupu zvárania. Časť 1: Oblúkové a plameňové zváranie ocelí a oblúkové zváranie niklu a niklových zliatin
[ 4] PNM34331160. TP. Výroba a montáž nehermetických priechodiek, zosilňovacích platničiek a límcov. 2013
[ 5] PNM34331190. TP. Výroba oceľových štítov pre A525/1,2, A526/1,2 a A527/2. 2015
[ 6] PNM34320017_03. PLKVZ. Oceľové výstelky bazéna vyhoreného paliva. 2009
[ 7] PNM34331102_10. TP. Výroba, dodávka a montáž dovitých výsteliek bazéna vyhoreného paliva a šachty č. 1. 2015
[ 8] PNM34331219. TP. Osadenie límca antikorovej priechodky. 2013
[ 9] PNM34331217. TP. Dovystuženie priestoru nového otvoru priechodky na objekte SO800/1-02. 2014
[10] PNM34331166. TP. Oprava technologickej ventilácie zváraním na SE MO34. 2013
[11] PNM34331195. TP. Oprava ventilácie z vnútornej steny zváraním. 2013
[12] PNM34331222. TP. Oprava výstelky bazéna vyhoreného paliva zváraním a naváraním. 2014
[13] PNM34080296. Manuál o skladbe a rozsahu sprievodnej technickej dokumentácie