22.08.2024
Анализ требований к строителям ПЭ-трубопроводов
Контактное сплавление встык остается основным методом соединения ПЭ-труб в промышленности благодаря своей эффективности и надежности, а образовательная деятельность в этой области имеет высокую степень актуальности. Список компетенций, которыми должен обладать профессиональный сварщик, демонстрирует важность не только знания технических аспектов сварки, но и наличия коммуникативных качеств и способности к адаптации в различных ситуациях.
Преимущества сварки встык
В мире каждый год производится много миллионов ПЭ-труб и соединительных деталей к ним. Ключевым этапом технологии их применения для создания трубопроводных систем различного назначения является контактное сплавление встык или, иначе, сварка встык нагретым инструментом (НИ). Этот метод включает нагрев поверхностей труб и фитингов до определенной температуры, что позволяет им соединяться без дополнительных присадочных материалов. Для этого используются специализированные сварочные машины, которые обеспечивают нужный нагрев и давление для соединения элементов.
Преимущества метода НИ включают высокую скорость работы, относительную простоту и воспроизводимость процесса, высокую прочность и надежность соединения. Кроме того, контактное сплавление обеспечивает герметичность соединения, что важно для эффективной работы трубопроводных систем.
Для исключения возможных дефектов и достижения качественного соединения необходимо обеспечить правильную подготовку свариваемых поверхностей, точно соблюдать технологические параметры, такие как длительность этапов, температура нагрева и давление в плоскости соединения.
Прежде чем начать процесс сварки, необходимо правильно подготовить поверхности соединяемых элементов. Подготовка включает в себя очистку от загрязнений (в том числе механическую зачистку - торцовку), центровку, а также обеспечение правильной геометрии соединяемых частей (скругления и минимального смещения кромок).
Нагрев поверхностей труб и соединительных деталей осуществляется до определенной температуры. Для полиэтиленовых материалов это обычно температура в пределах определенного диапазона, при которой материал становится достаточно мягким для сплавления (взаимной диффузии макромолекул соединяемых заготовок), но не подвергается термоокислению. После достижения необходимой температуры трубы и детали сжимаются под давлением. После соединения труб и деталей следует этап охлаждения соединения под давлением или дополнительно вне машины. Охлаждение может происходить обычно, естественным образом, или с использованием специальных средств для регулирования скорости кристаллизации ПЭ в шве.
Необходимо тщательно контролировать технологические параметры процесса, чтобы избежать появления дефектов и обеспечить качественное соединение.
Требования к квалификации сварщика
Согласно стандарту ISO 21307: 2017(E) [1] и национальным нормам, например [2-6], а также Российским нормативно-техническим документам (НТД) [7], соединения ПЭ-труб и фитингов должны выполняться квалифицированными операторами (сварщиками) под руководством компетентных супервайзеров (инженерно-технических работников — ИТР). Принято считать, что требования высокой компетентности, квалификации и аккуратности операторов (сварщиков) настолько важны, что могут быть признаны даже недостатком метода стыкового сплавления (сварки встык НИ) [8]. Это связано с тем, что неправильно выполненная сварка может повлиять на безопасность и надежность трубопроводной системы в целом. Поэтому необходимо обеспечить высокий уровень профессионализма сварщиков и надзора за процессом.
Следует отметить, что даже с увеличением уровня механизации, автоматизации и компьютеризации в различных отраслях, включая сварку, требования к квалификации и профессионализму операторов остаются высокими. Фактически, внедрение инновационных технологий часто требует от операторов освоения новых компетенций и умений для эффективного использования вновь появившихся на рынке инструментов и оборудования.
Например, современные сварочные системы могут быть оснащены компьютеризированными системами управления, которые обеспечивают точный контроль температуры, давления и других параметров сварочного процесса. Это требует от операторов понимания работы этих систем и умения правильно настраивать и контролировать процесс сварки.
Кроме того, подготовительные работы остаются критически важными для качественной сварки. Даже при автоматизированных процессах операторы должны обеспечивать правильную подготовку.
Таким образом, хотя новые технологии могут облегчить определенные аспекты работы, но, вопреки иллюзиям некоторых «специалистов», не заменяют необходимости высокой квалификации и внимательности со стороны операторов и системы контроля процесса специалистами.
Процедуры обучения
В глобальной практике обучение рабочих и специалистов, особенно в области сварки и других технических профессий, часто проводится в специализированных центрах, которые могут быть прикреплены к профильным предприятиям, дилерам или техническим учебным учреждениям. Эти центры обеспечивают необходимую теоретическую подготовку и наработку практических навыков для выполнения конкретных задач в соответствии с требованиями стандартов и нормативов. Важной новацией в образовательных технологиях стало применение компьютерных обучающих и экзаменационных технологий.
Часто для проверки знаний и навыков выпускников, а также для подтверждения их квалификации, привлекаются независимые эксперты или практические тесты для оценки уровня подготовки кандидатов.
Такой подход обеспечивает независимую и объективную оценку знаний и навыков обучающихся и способствует поддержанию высоких стандартов квалификации в отрасли. Кроме того, он способствует повышению доверия к профессиональным стандартам и качеству работников в соответствующей сфере.
В некоторых случаях процедуры обучения и контроля квалификации разделяются и осуществляются независимо друг от друга. Это означает, что организации, обеспечивающие обучение, и те, которые проводят аттестацию или контроль квалификации, могут быть разными.
Объединение образовательной и контролирующей функций может считаться нежелательной практикой по следующим причинам:
— независимость и объективность. Разделение обучения и контроля квалификации позволяет обеспечить независимость процессов и обеспечить более объективную оценку знаний и навыков обучающихся. Эта мера предотвращает конфликт интересов и обеспечивает более справедливый и объективный процесс оценки;
— прозрачность и доверие. Отделение функций обеспечивает прозрачность и уверенность в том, что кандидаты проходят аттестацию и получают сертификаты на основе своих заслуг и качества их подготовки, а не из-за внутренних связей или влияния;
— качество образования. Организации, специализирующиеся на обучении, могут сосредоточиться на разработке качественных учебных программ, а организации, проводящие аттестацию, могут обеспечить соответствие уровню знаний и навыков требованиям стандартов и нормативов.
Таким образом, разделение образовательных и контрольных функций способствует обеспечению эффективности, объективности и прозрачности процесса оценки квалификации работников и специалистов.
Ключевые компетенции сварщиков
В США обучение опирается на стандарты международной организации ISO и национальные правила сплавления
ПЭ-труб в США. Последние хоть и вызывают обоснованную критику европейских специалистов, но имеют очень представительный положительный послужной список и гармонизированы с особенностями эксплуатации сварочных машин высокого давления, выпускаемых в США.
Университет McElroy при одноименной машиностроительной фирме фокусируется на практической подготовке и изучении правил эксплуатации сложных механизированных и автоматизированных машин, а также IT-технологий, используемых при создании продукции фирмы McElroy. Кроме длительной практической подготовки, большое внимание уделяется изучению правил. Такой подход обеспечивает студентам не только наличие теоретических знаний, но и практические навыки, необходимые для построения успешной карьеры в соответствующей отрасли.
Итальянский стандарт UNI 10520:2021 [2] определяет компетенции сварщиков как доказанную способность применять свои знания, навыки и личностные качества в различных ситуациях, связанных с работой или обучением. Этот подход подчеркивает не только технические навыки сварки, но и важность методологического подхода, а также способности к развитию профессиональных навыков.
Ключевые компетенции сварщиков могут включать в себя следующие понятия:
— безопасность: знание и соблюдение правил безопасности при выполнении сварочных работ, умение работать с защитным оборудованием и предотвращать возникновение потенциальной опасности;
— качество и контроль: умение обеспечить высокое качество сварочных соединений, включая контроль процесса сварки, дефектоскопию и испытания;
— точность и аккуратность при выполнении сварочных работ, внимание к деталям;
— коммуникационные навыки: умение эффективно общаться с другими членами команды, инженерами, дизайнерами и заказчиками для понимания требований и обеспечения соответствия;
— развитие профессиональных навыков: готовность к обучению и постоянному совершенствованию своих знаний и навыков в области сварки.
Немецкая учебная система в области сварки заслужила высокий авторитет благодаря своей систематической и качественной подготовке специалистов. Указания союза сварщиков DVS играют важную роль в этой системе, определяя стандарты и требования к обучению и квалификации сварщиков. Причем, в отличие от многих других стран, немецкие разработчики норм несут материальную ответственность за результаты применения своих указаний.
Согласно положениям DVS, сварка рассматривается как специальный процесс, который трудно контролировать с помощью неразрушающих методов, поэтому критическое значение для компаний имеет наличие хорошо подготовленного персонала. Это подтверждает необходимость высокого уровня профессионализма и квалификации у сварщиков для обеспечения качественных сварных соединений и безопасной эксплуатации трубопроводов в соответствии со стандартами ISO 9001 и DIN 2304.
Сварочные процессы, особенно при соединении толстостенных полимерных труб, могут представлять опасность с точки зрения термоокислительной деструкции. Это связано с тем, что при нагревании полимерного материала вблизи плоскости сварки происходит интенсивное взаимодействие с кислородом из воздуха, что может привести к образованию окислов и деградации материала. Длительность нагрева близка к индукционному периоду окисления ПЭ, а это означает, что время, в течение которого полимер находится в опасной зоне взаимодействия с кислородом, достаточно велико. В таких условиях требования к уровню компетенции ИТР и сварщиков значительно возрастают.
Высокий уровень компетенции необходим для эффективного контроля нагрева, минимизации термического воздействия на материал и предотвращения возможных дефектов в сварных соединениях. Это включает в себя умение правильно настраивать и контролировать сварочное оборудование, следить за параметрами сварочного процесса и выполнять необходимые меры предосторожности для предотвращения термического повреждения материала.
Таким образом, важно, чтобы и ИТР, и сварщики имели достаточный уровень знаний и опыта для эффективного управления рисками, связанными с термоокислительной деструкцией во время сварочных процессов.
Учитывая эти проблемы, многие немецкие промышленные предприятия активно сотрудничают с учебными центрами и университетами. Так, немецкая фирма WIDOS, разрабатывающая и выпускающая широкий ассортимент сварочной техники, поддерживает тесный контакт с образовательными центрами и обеспечивает их своими машинами.
Принципы организации надзора
Сварочные работы должны контролироваться мастером-сварщиком [9]. Надзор за сваркой должен осуществлять специалист по сварке, как правило, постоянный сотрудник компании. Руководитель сварочных работ может осуществлять плановый контроль только сварщиков, работающих в компании. Что касается оперативной организации, то должно быть обеспечено наличие у руководителя сварочных работ необходимых полномочий для принятия мероприятий по обеспечению качества, предусмотренных в рамках внутреннего мониторинга производственного предприятия и полномочий контроля их исполнения [10].
Каждый сварщик должен пройти обучение и иметь действующую квалификацию, сертификат испытаний согласно DVS 2212-1 [10]. Планируемая область применения определяет тип квалификации.
Разрушающие испытания соединений сопровождают весь цикл обучения сварщиков и их практической деятельности. Необходимые разрушающие испытания швов должны проводиться персоналом с подтвержденной квалификацией. Разрушающие испытания, а также оценка результатов должны выполняться руководителем сварочных работ самостоятельно или в испытательной лаборатории, аккредитованной для этой цели, или в агентстве квалификационных испытаний, признанном DVS для этой цели.
Периодическая проверка квалификации сварщиков проходит раз в 6 месяцев посредством организации разрушающих испытаний пробных или случайно отобранных образцов. На основании положительных результатов испытаний продлевается срок действия удостоверения сварщика.
Чтобы стать специалистом по сварке пластмасс [11] и работать мастером сварки, работник должен пройти квалификационное тестирование. Ему следует отвечать за безопасность работ и осуществлять запланированный контроль валидности квалификации сварщиков. Специалист, работающий в строительной фирме или компании-подрядчике, должен иметь опыт работы не менее 1 года. Сотрудник без опыта работы должен иметь профессиональное образование с фокусом на сферу переработки пластмасс.
Специалисту следует иметь представление о структуре и диапазоне свойств пластмасс, методах их распознавания; основных видах пластмасс, используемых в сварочных технологиях (ПЭ, ПВХ ПП, ПВДФ и других); факторах, ограничивающих применение технологии сварки (допустимая температура, прочность, химическая стойкость). Необходимо понимание поведения материала при сварке, технологических данных и остаточных напряжений. Также специалисту нужно обладать навыками структурного проектирования, помнить о мероприятиях, выполняемых перед сваркой, включая проверку свариваемости. Он должен изучить
разные процессы сварки, сварочную технику, владеть технологией неразрушающего контроля и кратковременных и длительных разрушающих испытаний, понимать меры по обеспечению качества, знать нормативную документацию.
К необходимым навыкам специалиста по сварке относятся:
— подготовка сварочной техники;
— проверка свариваемости механическими испытаниями;
— установка, проверка и запись параметров;
— изготовление пробных образцов и оценка сварки.
Специалист обязан осуществлять испытания, проверку и оценку результатов работы, а также осуществлять меры по предотвращению и устранению дефектов.
Знания специалиста подтверждаются письменным тестом. Навыки специалист подтверждает, выполняя упражнения. Квалификационное испытание проводится авторитетной комиссией после 80 часов подготовки.
Приведем некоторые принципы подготовки сварщиков, обозначенные в указаниях немецкого союза сварщиков DVS [12]. К предпосылкам участия в курсе обучения относят фундаментальные знания в области переработки пластмасс. В структуру курса длительностью 40 часов входят следущие блоки: специализированная теория (12 часов), специальная практика (20 часов), квалификационный тест (8 часов).
При обучении операторов (сварщиков) в Германии настолько большое значение придается практике, что в период пандемии коронавируса обучение было приостановлено, но не переводилось в онлайн-режим.
Характерно, что немецкие нормы (DVS) требуют дифференциации обучения операторов в соответствии с размерами свариваемых труб. Завершается обучение производственной практикой, проводимой на рабочем месте под руководством опытного мастера.
Также требуется периодическое подтверждение квалификации операторов на основе результатов испытаний соединений.
Обучение сварщиков в России
Автор статьи занимается научно-образовательной деятельностью в области соединения полимерных труб с 1981 года, то есть застал период многократного увеличения объемов производства труб и фитингов в мире и в России. В основе программы обучения сварщиков ПЭ-труб в Казанском национальном исследовательском технологическом университете (КНИТУ) лежали актуальные исследования, изложенные в десятках публикаций в научной периодике, монографиях и учебных пособиях. Результаты камеральных работ дополняются опытом шефмонтажа ПЭ-труб всех размеров, включая супербольшие, в том числе в экстремальных погодно-климатических условиях севера Сибири (зимой) и южных пустынь СССР (летом). Ученики КНИТУ (ИТР, контролеры и сварщики) успешно работают на территории всех стран бывшего СССР.
В процессе общения с коллегами происходит знакомство с опытом обучения сварке в США, Германии, Италии, Китая и других странах. С позиций многолетнего опыта в данной сфере следует отметить, что современная российская образовательная практика в области обучения соединению ПЭ-труб отличается разнообразием.
В России разработаны, в том числе с участием автора, и внедрены основные необходимые нормативные документы, созданы эффективные образовательные программы, составлены компьютерные обучающие и тестирующие программы, имеются многочисленные учебные центры, обучающие сварщиков. Вместе с тем, обследование реальных объектов строительства демонстрирует дефицит квалификации и компетенций у сварщиков и часто отсутствие на местах обученных ИТР-супервайзеров. Опрос рабочих и проверка их остаточных знаний показывают, что некоторые учебные структуры, выдавая удостоверения, преследуют чисто коммерческие цели, продают удостоверения, не обеспеченные знаниями и навыками, используют сокращенное или заочное обучение, практикуют «экстернат» и онлайн-режим. Вероятно, самой опасной «образовательной» девиацией является заочная аттестация, не требующая обучения.
Организаторы подобных «учебных» структур, очевидно, получили хорошую коммерческую подготовку, но не обладают необходимыми знаниями, и, в частности, образованием в сфере переработки полимеров. Поклонниками фальшивых форм обучения часто являются экономные руководители подрядных строительных фирм. Выиграв тендер на строительство объекта путем дисконтирования стоимости работ, они стремятся минимизировать затраты на привлечение квалифицированных кадров.
Фальсификаты удостоверений сварщиков-операторов и ИТР-супервайзеров приносят не менее значительный ущерб надежности и долговечности ПЭ-трубопроводов, чем фальшивые паспорта и сертификаты качества труб и фитингов.
Напомним, что сварщики и специалисты, как правило, должны быть работниками одной и той же организации [9-11]. Не обладая исчерпывающей статистикой, автор статьи все же, опираясь на собственный опыт работы, может утверждать, что, при условии работы сварщиков и супервайзера в одной организации, брак, выявленный механическими испытаниями, составляет не более 1%. Если супервайзеры осуществляют только внешний контроль сварки, то процент выявленного брака составляет около 10%. Если сварка происходит без надлежащего надзора, выявленный брак превысит 20%. Скрытый брак потенциально может превышать эти цифры. В отличие от неразрушающих методов, механические испытания дают прямой и окончательный ответ на вопрос о качестве соединений, а также свидетельствуют о наличии или отсутствии квалификации у сварщиков и специалистов.
Понятно, что непосредственными причинами возникновения брака могут быть некачественные трубы и фитинги, а также неудовлетворительная работа сварочных машин, неблагоприятные условия работы, неоптимальная конструкция и процедура соединения. Но выявление и устранение этих причин являются важнейшими компетенциями сварщиков и ИТР-супервайзеров.
Заказчики трубопроводов также должны иметь в своей команде высококвалифицированных специалистов. Их обязанность — обоснованно согласовать с подрядчиками спецификации на строительство трубопровода.
Таким образом, для дальнейшего эффективного развития процесса применения ПЭ-трубопроводов, заказчикам и подрядчикам следует усилить работу по привлечению высококвалифицированных кадров.
Автор выражает благодарность инженерам Н.В. Прокопьеву и В.Л. Павлову за помощь в подготовке данной статьи
Преимущества сварки встык
В мире каждый год производится много миллионов ПЭ-труб и соединительных деталей к ним. Ключевым этапом технологии их применения для создания трубопроводных систем различного назначения является контактное сплавление встык или, иначе, сварка встык нагретым инструментом (НИ). Этот метод включает нагрев поверхностей труб и фитингов до определенной температуры, что позволяет им соединяться без дополнительных присадочных материалов. Для этого используются специализированные сварочные машины, которые обеспечивают нужный нагрев и давление для соединения элементов.
Преимущества метода НИ включают высокую скорость работы, относительную простоту и воспроизводимость процесса, высокую прочность и надежность соединения. Кроме того, контактное сплавление обеспечивает герметичность соединения, что важно для эффективной работы трубопроводных систем.
Для исключения возможных дефектов и достижения качественного соединения необходимо обеспечить правильную подготовку свариваемых поверхностей, точно соблюдать технологические параметры, такие как длительность этапов, температура нагрева и давление в плоскости соединения.
Прежде чем начать процесс сварки, необходимо правильно подготовить поверхности соединяемых элементов. Подготовка включает в себя очистку от загрязнений (в том числе механическую зачистку - торцовку), центровку, а также обеспечение правильной геометрии соединяемых частей (скругления и минимального смещения кромок).
Нагрев поверхностей труб и соединительных деталей осуществляется до определенной температуры. Для полиэтиленовых материалов это обычно температура в пределах определенного диапазона, при которой материал становится достаточно мягким для сплавления (взаимной диффузии макромолекул соединяемых заготовок), но не подвергается термоокислению. После достижения необходимой температуры трубы и детали сжимаются под давлением. После соединения труб и деталей следует этап охлаждения соединения под давлением или дополнительно вне машины. Охлаждение может происходить обычно, естественным образом, или с использованием специальных средств для регулирования скорости кристаллизации ПЭ в шве.
Необходимо тщательно контролировать технологические параметры процесса, чтобы избежать появления дефектов и обеспечить качественное соединение.
Требования к квалификации сварщика
Согласно стандарту ISO 21307: 2017(E) [1] и национальным нормам, например [2-6], а также Российским нормативно-техническим документам (НТД) [7], соединения ПЭ-труб и фитингов должны выполняться квалифицированными операторами (сварщиками) под руководством компетентных супервайзеров (инженерно-технических работников — ИТР). Принято считать, что требования высокой компетентности, квалификации и аккуратности операторов (сварщиков) настолько важны, что могут быть признаны даже недостатком метода стыкового сплавления (сварки встык НИ) [8]. Это связано с тем, что неправильно выполненная сварка может повлиять на безопасность и надежность трубопроводной системы в целом. Поэтому необходимо обеспечить высокий уровень профессионализма сварщиков и надзора за процессом.
Следует отметить, что даже с увеличением уровня механизации, автоматизации и компьютеризации в различных отраслях, включая сварку, требования к квалификации и профессионализму операторов остаются высокими. Фактически, внедрение инновационных технологий часто требует от операторов освоения новых компетенций и умений для эффективного использования вновь появившихся на рынке инструментов и оборудования.
Например, современные сварочные системы могут быть оснащены компьютеризированными системами управления, которые обеспечивают точный контроль температуры, давления и других параметров сварочного процесса. Это требует от операторов понимания работы этих систем и умения правильно настраивать и контролировать процесс сварки.
Кроме того, подготовительные работы остаются критически важными для качественной сварки. Даже при автоматизированных процессах операторы должны обеспечивать правильную подготовку.
Таким образом, хотя новые технологии могут облегчить определенные аспекты работы, но, вопреки иллюзиям некоторых «специалистов», не заменяют необходимости высокой квалификации и внимательности со стороны операторов и системы контроля процесса специалистами.
Процедуры обучения
В глобальной практике обучение рабочих и специалистов, особенно в области сварки и других технических профессий, часто проводится в специализированных центрах, которые могут быть прикреплены к профильным предприятиям, дилерам или техническим учебным учреждениям. Эти центры обеспечивают необходимую теоретическую подготовку и наработку практических навыков для выполнения конкретных задач в соответствии с требованиями стандартов и нормативов. Важной новацией в образовательных технологиях стало применение компьютерных обучающих и экзаменационных технологий.
Часто для проверки знаний и навыков выпускников, а также для подтверждения их квалификации, привлекаются независимые эксперты или практические тесты для оценки уровня подготовки кандидатов.
Такой подход обеспечивает независимую и объективную оценку знаний и навыков обучающихся и способствует поддержанию высоких стандартов квалификации в отрасли. Кроме того, он способствует повышению доверия к профессиональным стандартам и качеству работников в соответствующей сфере.
В некоторых случаях процедуры обучения и контроля квалификации разделяются и осуществляются независимо друг от друга. Это означает, что организации, обеспечивающие обучение, и те, которые проводят аттестацию или контроль квалификации, могут быть разными.
Объединение образовательной и контролирующей функций может считаться нежелательной практикой по следующим причинам:
— независимость и объективность. Разделение обучения и контроля квалификации позволяет обеспечить независимость процессов и обеспечить более объективную оценку знаний и навыков обучающихся. Эта мера предотвращает конфликт интересов и обеспечивает более справедливый и объективный процесс оценки;
— прозрачность и доверие. Отделение функций обеспечивает прозрачность и уверенность в том, что кандидаты проходят аттестацию и получают сертификаты на основе своих заслуг и качества их подготовки, а не из-за внутренних связей или влияния;
— качество образования. Организации, специализирующиеся на обучении, могут сосредоточиться на разработке качественных учебных программ, а организации, проводящие аттестацию, могут обеспечить соответствие уровню знаний и навыков требованиям стандартов и нормативов.
Таким образом, разделение образовательных и контрольных функций способствует обеспечению эффективности, объективности и прозрачности процесса оценки квалификации работников и специалистов.
Ключевые компетенции сварщиков
В США обучение опирается на стандарты международной организации ISO и национальные правила сплавления
ПЭ-труб в США. Последние хоть и вызывают обоснованную критику европейских специалистов, но имеют очень представительный положительный послужной список и гармонизированы с особенностями эксплуатации сварочных машин высокого давления, выпускаемых в США.
Университет McElroy при одноименной машиностроительной фирме фокусируется на практической подготовке и изучении правил эксплуатации сложных механизированных и автоматизированных машин, а также IT-технологий, используемых при создании продукции фирмы McElroy. Кроме длительной практической подготовки, большое внимание уделяется изучению правил. Такой подход обеспечивает студентам не только наличие теоретических знаний, но и практические навыки, необходимые для построения успешной карьеры в соответствующей отрасли.
Итальянский стандарт UNI 10520:2021 [2] определяет компетенции сварщиков как доказанную способность применять свои знания, навыки и личностные качества в различных ситуациях, связанных с работой или обучением. Этот подход подчеркивает не только технические навыки сварки, но и важность методологического подхода, а также способности к развитию профессиональных навыков.
Ключевые компетенции сварщиков могут включать в себя следующие понятия:
— безопасность: знание и соблюдение правил безопасности при выполнении сварочных работ, умение работать с защитным оборудованием и предотвращать возникновение потенциальной опасности;
— качество и контроль: умение обеспечить высокое качество сварочных соединений, включая контроль процесса сварки, дефектоскопию и испытания;
— точность и аккуратность при выполнении сварочных работ, внимание к деталям;
— коммуникационные навыки: умение эффективно общаться с другими членами команды, инженерами, дизайнерами и заказчиками для понимания требований и обеспечения соответствия;
— развитие профессиональных навыков: готовность к обучению и постоянному совершенствованию своих знаний и навыков в области сварки.
Немецкая учебная система в области сварки заслужила высокий авторитет благодаря своей систематической и качественной подготовке специалистов. Указания союза сварщиков DVS играют важную роль в этой системе, определяя стандарты и требования к обучению и квалификации сварщиков. Причем, в отличие от многих других стран, немецкие разработчики норм несут материальную ответственность за результаты применения своих указаний.
Согласно положениям DVS, сварка рассматривается как специальный процесс, который трудно контролировать с помощью неразрушающих методов, поэтому критическое значение для компаний имеет наличие хорошо подготовленного персонала. Это подтверждает необходимость высокого уровня профессионализма и квалификации у сварщиков для обеспечения качественных сварных соединений и безопасной эксплуатации трубопроводов в соответствии со стандартами ISO 9001 и DIN 2304.
Сварочные процессы, особенно при соединении толстостенных полимерных труб, могут представлять опасность с точки зрения термоокислительной деструкции. Это связано с тем, что при нагревании полимерного материала вблизи плоскости сварки происходит интенсивное взаимодействие с кислородом из воздуха, что может привести к образованию окислов и деградации материала. Длительность нагрева близка к индукционному периоду окисления ПЭ, а это означает, что время, в течение которого полимер находится в опасной зоне взаимодействия с кислородом, достаточно велико. В таких условиях требования к уровню компетенции ИТР и сварщиков значительно возрастают.
Высокий уровень компетенции необходим для эффективного контроля нагрева, минимизации термического воздействия на материал и предотвращения возможных дефектов в сварных соединениях. Это включает в себя умение правильно настраивать и контролировать сварочное оборудование, следить за параметрами сварочного процесса и выполнять необходимые меры предосторожности для предотвращения термического повреждения материала.
Таким образом, важно, чтобы и ИТР, и сварщики имели достаточный уровень знаний и опыта для эффективного управления рисками, связанными с термоокислительной деструкцией во время сварочных процессов.
Учитывая эти проблемы, многие немецкие промышленные предприятия активно сотрудничают с учебными центрами и университетами. Так, немецкая фирма WIDOS, разрабатывающая и выпускающая широкий ассортимент сварочной техники, поддерживает тесный контакт с образовательными центрами и обеспечивает их своими машинами.
Принципы организации надзора
Сварочные работы должны контролироваться мастером-сварщиком [9]. Надзор за сваркой должен осуществлять специалист по сварке, как правило, постоянный сотрудник компании. Руководитель сварочных работ может осуществлять плановый контроль только сварщиков, работающих в компании. Что касается оперативной организации, то должно быть обеспечено наличие у руководителя сварочных работ необходимых полномочий для принятия мероприятий по обеспечению качества, предусмотренных в рамках внутреннего мониторинга производственного предприятия и полномочий контроля их исполнения [10].
Каждый сварщик должен пройти обучение и иметь действующую квалификацию, сертификат испытаний согласно DVS 2212-1 [10]. Планируемая область применения определяет тип квалификации.
Разрушающие испытания соединений сопровождают весь цикл обучения сварщиков и их практической деятельности. Необходимые разрушающие испытания швов должны проводиться персоналом с подтвержденной квалификацией. Разрушающие испытания, а также оценка результатов должны выполняться руководителем сварочных работ самостоятельно или в испытательной лаборатории, аккредитованной для этой цели, или в агентстве квалификационных испытаний, признанном DVS для этой цели.
Периодическая проверка квалификации сварщиков проходит раз в 6 месяцев посредством организации разрушающих испытаний пробных или случайно отобранных образцов. На основании положительных результатов испытаний продлевается срок действия удостоверения сварщика.
Чтобы стать специалистом по сварке пластмасс [11] и работать мастером сварки, работник должен пройти квалификационное тестирование. Ему следует отвечать за безопасность работ и осуществлять запланированный контроль валидности квалификации сварщиков. Специалист, работающий в строительной фирме или компании-подрядчике, должен иметь опыт работы не менее 1 года. Сотрудник без опыта работы должен иметь профессиональное образование с фокусом на сферу переработки пластмасс.
Специалисту следует иметь представление о структуре и диапазоне свойств пластмасс, методах их распознавания; основных видах пластмасс, используемых в сварочных технологиях (ПЭ, ПВХ ПП, ПВДФ и других); факторах, ограничивающих применение технологии сварки (допустимая температура, прочность, химическая стойкость). Необходимо понимание поведения материала при сварке, технологических данных и остаточных напряжений. Также специалисту нужно обладать навыками структурного проектирования, помнить о мероприятиях, выполняемых перед сваркой, включая проверку свариваемости. Он должен изучить
разные процессы сварки, сварочную технику, владеть технологией неразрушающего контроля и кратковременных и длительных разрушающих испытаний, понимать меры по обеспечению качества, знать нормативную документацию.
К необходимым навыкам специалиста по сварке относятся:
— подготовка сварочной техники;
— проверка свариваемости механическими испытаниями;
— установка, проверка и запись параметров;
— изготовление пробных образцов и оценка сварки.
Специалист обязан осуществлять испытания, проверку и оценку результатов работы, а также осуществлять меры по предотвращению и устранению дефектов.
Знания специалиста подтверждаются письменным тестом. Навыки специалист подтверждает, выполняя упражнения. Квалификационное испытание проводится авторитетной комиссией после 80 часов подготовки.
Приведем некоторые принципы подготовки сварщиков, обозначенные в указаниях немецкого союза сварщиков DVS [12]. К предпосылкам участия в курсе обучения относят фундаментальные знания в области переработки пластмасс. В структуру курса длительностью 40 часов входят следущие блоки: специализированная теория (12 часов), специальная практика (20 часов), квалификационный тест (8 часов).
При обучении операторов (сварщиков) в Германии настолько большое значение придается практике, что в период пандемии коронавируса обучение было приостановлено, но не переводилось в онлайн-режим.
Характерно, что немецкие нормы (DVS) требуют дифференциации обучения операторов в соответствии с размерами свариваемых труб. Завершается обучение производственной практикой, проводимой на рабочем месте под руководством опытного мастера.
Также требуется периодическое подтверждение квалификации операторов на основе результатов испытаний соединений.
Обучение сварщиков в России
Автор статьи занимается научно-образовательной деятельностью в области соединения полимерных труб с 1981 года, то есть застал период многократного увеличения объемов производства труб и фитингов в мире и в России. В основе программы обучения сварщиков ПЭ-труб в Казанском национальном исследовательском технологическом университете (КНИТУ) лежали актуальные исследования, изложенные в десятках публикаций в научной периодике, монографиях и учебных пособиях. Результаты камеральных работ дополняются опытом шефмонтажа ПЭ-труб всех размеров, включая супербольшие, в том числе в экстремальных погодно-климатических условиях севера Сибири (зимой) и южных пустынь СССР (летом). Ученики КНИТУ (ИТР, контролеры и сварщики) успешно работают на территории всех стран бывшего СССР.
В процессе общения с коллегами происходит знакомство с опытом обучения сварке в США, Германии, Италии, Китая и других странах. С позиций многолетнего опыта в данной сфере следует отметить, что современная российская образовательная практика в области обучения соединению ПЭ-труб отличается разнообразием.
В России разработаны, в том числе с участием автора, и внедрены основные необходимые нормативные документы, созданы эффективные образовательные программы, составлены компьютерные обучающие и тестирующие программы, имеются многочисленные учебные центры, обучающие сварщиков. Вместе с тем, обследование реальных объектов строительства демонстрирует дефицит квалификации и компетенций у сварщиков и часто отсутствие на местах обученных ИТР-супервайзеров. Опрос рабочих и проверка их остаточных знаний показывают, что некоторые учебные структуры, выдавая удостоверения, преследуют чисто коммерческие цели, продают удостоверения, не обеспеченные знаниями и навыками, используют сокращенное или заочное обучение, практикуют «экстернат» и онлайн-режим. Вероятно, самой опасной «образовательной» девиацией является заочная аттестация, не требующая обучения.
Организаторы подобных «учебных» структур, очевидно, получили хорошую коммерческую подготовку, но не обладают необходимыми знаниями, и, в частности, образованием в сфере переработки полимеров. Поклонниками фальшивых форм обучения часто являются экономные руководители подрядных строительных фирм. Выиграв тендер на строительство объекта путем дисконтирования стоимости работ, они стремятся минимизировать затраты на привлечение квалифицированных кадров.
Фальсификаты удостоверений сварщиков-операторов и ИТР-супервайзеров приносят не менее значительный ущерб надежности и долговечности ПЭ-трубопроводов, чем фальшивые паспорта и сертификаты качества труб и фитингов.
Напомним, что сварщики и специалисты, как правило, должны быть работниками одной и той же организации [9-11]. Не обладая исчерпывающей статистикой, автор статьи все же, опираясь на собственный опыт работы, может утверждать, что, при условии работы сварщиков и супервайзера в одной организации, брак, выявленный механическими испытаниями, составляет не более 1%. Если супервайзеры осуществляют только внешний контроль сварки, то процент выявленного брака составляет около 10%. Если сварка происходит без надлежащего надзора, выявленный брак превысит 20%. Скрытый брак потенциально может превышать эти цифры. В отличие от неразрушающих методов, механические испытания дают прямой и окончательный ответ на вопрос о качестве соединений, а также свидетельствуют о наличии или отсутствии квалификации у сварщиков и специалистов.
Понятно, что непосредственными причинами возникновения брака могут быть некачественные трубы и фитинги, а также неудовлетворительная работа сварочных машин, неблагоприятные условия работы, неоптимальная конструкция и процедура соединения. Но выявление и устранение этих причин являются важнейшими компетенциями сварщиков и ИТР-супервайзеров.
Заказчики трубопроводов также должны иметь в своей команде высококвалифицированных специалистов. Их обязанность — обоснованно согласовать с подрядчиками спецификации на строительство трубопровода.
Таким образом, для дальнейшего эффективного развития процесса применения ПЭ-трубопроводов, заказчикам и подрядчикам следует усилить работу по привлечению высококвалифицированных кадров.
Автор выражает благодарность инженерам Н.В. Прокопьеву и В.Л. Павлову за помощь в подготовке данной статьи