Projektowanie przy spawaniu pojazdów szynowych
Ustalanie parametrów konstrukcyjnych CL i CP w nowym wydaniu normy EN 15085-3: 2023
Norma EN 15085-3 jest częścią sytemu norm EN 15085 opisującą wymagania dla projektowania pojazdów szynowych. Wykorzystywana jest przede wszystkim przez pracownie projektowe. Jednak jej znajomość potrzebna jest także spawalnikom w zakładach produkcyjnych – na przykład w kontaktach z pracowniami w celu wykonawczego dostosowania dokumentacji projektowej.
Jakie są zmiany w nowej normie EN 15085-3:2023?
Norma EN 15085-3:2023 zawiera następujące zmiany w stosunku do EN 15085-3:2007:
- klasa wykonania spoiny CP B została podzielona na CP B1 i CP B2,
- uaktualniono definicje i pojęcia,
- usunięto Załącznik H (informacyjny – o spawaniu elementów wytłaczanych ze stopów aluminiowych, włączając częściowo jego tekst do głównego tekstu normy),
- dodano załącznik ZA (informacyjny – o zgodności rozdziałów EN 15085-3 z wymaganiami dyrektywy (EU) 2016/797 dotyczącej interoperacyjności na kolei).
Wszystkie złącza spawane wykonywane w zakresie serii norm EN 15085 powinny być projektowane zgodnie z wymaganiami EN 15085-3, o ile nie są określone ostrzejsze specyficzne wymagania.
Analiza obciążeń powinna być wykonana dla nowych projektów. Dla istniejących projektów wykonanych niezgodnie z EN 15085, należy zastosować zasady podane w EN 15085-6.
W celu określenia klasy wykonania spoiny (CP), trzeba rozważać wyniki analizy obciążeń w kombinacji z kategorią bezpieczeństwa.
Od czego zależą klasy wykonania spoiny?
Klasy wykonania spoiny określa się następująco:
| Kategoria obciążenia | Kategorie bezpieczeństwa | ||
| Wysoka | Średnia | Niska | |
| Wysoka | CP A a) | CP B2 b) | CP C2 |
| Średnia | CP B1 a) | CP C2 | CP C3 |
| Niska | CP C1 b) | CP C3 | CP D |
a) Klasy wykonania spoiny CP A i CP B1: CP A i CP B1 mają zastosowanie tylko dla spoin z pełnym przetopem i pełnym dostępem do badań w czasie produkcji i utrzymania.
b) Klasy wykonania CP B2 i CP C1: CP B2 i CP C1 mają zastosowanie także dla spoin, dla których nie są możliwe badanie objętościowe NDT. W tym przypadku trzeba uwzględnić informacje z EN 15085-5, Tab. 1.
Uwaga b. Może to być naniesione na związanej dokumentacji kontroli spoin przez uwagę „wymagane jest zwiększenie badań powierzchniowych”.
Klasa wykonania każdej spoiny powinna być podana na rysunkach produkcyjnych lub na dołączonej dokumentacji technicznej.
Niezależnie od zastosowanej metody analizy, dla złączy z wysoką kategorią bezpieczeństwa, powinny być wybrane klasy wykonania spoiny CP A, CP B1, CP C1.
CP D jest dozwolone tylko przy niskiej kategorii bezpieczeństwa.
W jaki sposób wykonać weryfikację wytrzymałości?
Statystyczna ocena dla badań zmęczeniowych powinna być wykonana zgodnie z odpowiednią normą. Weryfikację wytrzymałości należy wykonać przy użyciu spójnego systemu obliczeń. Przy określaniu wymagań konstrukcyjnych dla pojazdów szynowych trzeba zastosować normy europejskie, np. EN 12663-1:2010+A1:2014, EN 12663-2:2010, EN 13749:2021, EN 15827:2011.
Kategorię obciążenia w zależności od współczynnika obciążenia podaje się w zakresach:
| Kategoria obciążenia | Współczynnik obciążenia |
| Wysoka | ≥ 0,9 |
| Średnia | 0,75≤ S <0,9 |
| Niska | ≤ 0,75 |
Kategoria bezpieczeństwa natomiast definiuje konsekwencje zerwania pojedynczego złącza spawanego, z uwzględnieniem oddziałania na ludzi, urządzenia i środowisko.
Kategorie bezpieczeństwa dzielą się na:
- niską – zerwanie złącza spawanego nie prowadzi do bezpośredniego ograniczenia funkcji podstawowej. Zaistnienie wydarzeń z obrażeniami osób jest mało prawdopodobne.
- średnią – zerwanie złącza spawanego prowadzi do bezpośredniego ograniczenia funkcji podstawowej albo może prowadzić w konsekwencji do wypadków z obrażeniami osób.
- wysoką – zerwanie złącza spawanego prowadzi w konsekwencji do wypadków z obrażeniami osób i uniemożliwienia wykonywania funkcji podstawowej.
Klasy wykonania spoiny powinny być określane w czasie fazy projektowej w zależności od kategorii bezpieczeństwa i kategorii obciążenia. To określenie należy konsultować z koordynatorem spawania przy uwzględnieniu praktyki spawalniczej i badań złączy spawanych.
Dla wykonawstwa nowych elementów należy unikać kombinacji wysokiej kategorii bezpieczeństwa i wysokiej kategorii obciążenia, prowadzącej do przyjęcia klasy CP A. Dla zastosowań przy utrzymaniu należy uwzględnić informacje z EN 15085-6.
Jako minimum dla kontroli złączy spawanych należy przyjąć wymagania zgodnie z EN 15085-5.
Podsumowanie
Sprawdzenie znajomości przez spawalników normy EN 15085-3 jest jednym z etapów audytu wytwórcy pojazdów szynowych wg EN 15085-2. W oparciu o omówienie zagadnień projektowych audytor może zorientować się o przygotowaniu spawalnika do prowadzania całości nadzoru spawalniczego. Dlatego warto stale aktualizować wiedzę w tym zakresie.
Autor:
Adam Krulisz – Ekspert w zakresie kolejnictwa i spawalnictwa w Quality Austria Polska