Hitsaus
Kunnossapito
Mittaus

NDT-tarkastukset tuovat lisää turvallisuutta

Konepajoilla ja muussakin teollisuudessa tehtävillä NDT-tarkastuksilla (Non-Destructive Testing) varmistetaan metallien ja hitsausten laatua, mutta tutkimusten perimmäinen syy on turvallisuuden lisääminen. Laitteiden tai rakenteiden rikkoutuminen voisi aiheuttaa pahoja vaaratilanteita tai henkilövahinkoja - tai vähintäänkin vakavia taloudellisia tappioita.

Valmiille tuotteille tai metalleille tehtävissä NDT-tarkastuksissa käytetään useita eri menetelmiä, jotka kaikki kuitenkin jättävät tutkittavat kappaleet ehjiksi.

”Kun esimerkiksi hitsauskohtia tutkitaan NDT-tarkastuksilla, tutkimuskappaleita tai niiden materiaaleja ei vahingoiteta”, toteaa NDT-tarkastaja Markus Kumpumäki Nondest Oy:stä.

”Ensi vaiheessa tarkastus tehdään visuaalisesti. Materiaalin pinnasta voidaan tarkastaa huokoisuutta ja mahdollisia säröjä tunkeumaneste- ja magneettijauhetarkastuksilla, mutta röntgen- ja ultraäänitarkastukset antavat enemmän tietoa materiaalin sisäisistä virheistä ja vioista.”

Materiaalien perusominaisuudet toisinaan tarkastetaan jo ennen valmistusvaihetta.

”NDT-tarkastaja keskittyy kokonaisuuteen, jossa pääosassa on yleensä rakenteen hitsi. Standardit vaikuttavat NDT-tarkastuksissa yleensä niin, että hitsin lisäksi tarkasteltavaa perusainetta on mukana 10 mm hitsin molemmin puolin.”

”Mikäli materiaalissa ilmenee vikaa, se tulee ilmi hitsin tarkastuksen yhteydessä. Monesti esimerkiksi nähdään hitsin vieressä olevaan perusaineeseen muodostuvia vikoja.”

KUVA: NONDEST OY

Laatua hitsauksiin

Kun on suunniteltu jokin tuotantolinjalla valmistettava metallirakenne hitsausluokkineen, rakenteen on kestettävä mitoituksen mukaista kuormitusta.

”Jos rakenteeseen tai kappaleeseen kohdistuu pelkästään staattista kuormaa, rasitus on toisentyyppistä kuin dynaamisen rasituksen tapauksessa”, muistuttaa Kumpumäki.

”Puhtaasti staattisessa kuormituksessa valitaan esimerkiksi hitsiluokka C, joka sallii pientä reunahaavaa. Hitsiluokkaa korotettaessa saadaan kuitenkin parempaa ja yhtenäisempää laatua. Silloin tuotteessa on vähemmän sellaisia kohtia, joista viat voisivat lähteä liikkeelle.”

Siirryttäessä C-luokasta B-luokkaan hitsauslaatu paranee selvästi.

”Mikäli jollakin tuotteella on tiukat pintakäsittelyvaatimukset ja niissä edellytetään esimerkiksi erityisen hyvää maalipinnan kestävyyttä, voidaan hitsauksen pinnanlaadulle asettaa vielä lisävaatimuksia hitsin jouhevuuden suhteen. Hitsikohdista on myös tällöin aina poistettava kaikki roiskeet, mikä lisää konepajan työmäärää ja valmistuskustannuksia.”

Tällöin myös laaduntarkkailussa joudutaan monesti tekemään tavallistakin kattavampia tutkimuksia.

”Oikeat tarkastusmenetelmät on valittava tilanteen mukaan.

Robottikin tekee virheitä

Suunniteltaessa tuotetta on Kumpumäen mukaan tärkeää ottaa huomioon, minkätyyppisiä hitsiluokkia ja pintakäsittelyjä tarvitsee käyttää, jotta tuote saadaan riittävän kestäväksi.

”NDT-tarkastaja takaa tarkastuksella, että hitsauksen laatu olla sillä tasolla, jonka standardi on sille asettanut.”

KUVA: NONDEST OY

”Tyypillisissä tapauksissa valmistuserästä NDT-tarkastetaan noin 10 prosenttia. Hyvältä pajalta ei pitäisi löytyä tarkastuksissa virheitä, mutta ainahan kaikenlaista voi sattua.”

Jos ongelmia ei todeta tarkastuksissa, voidaan päätellä koko erän olevan sellaisessa kunnossa kuin pitääkin. Jos kuitenkin vikoja havaitaan, tarkastusta laajennetaan.

”Parhaillakin hitsareilla on aina mahdollisuus tehdä virheitä. Robotit taas tekevät periaatteessa tasaista laatua, mutta ne puolestaan voivat toistaa samaa virhettä paljonkin”, selittää Kumpumäki.

”Ongelma on, jos robotti tuottaa systemaattista virhettä pitkän tarkastusvälin: voi olla, että sama vika on ehtinyt kertautua tuhanteen kappaleeseen.”

Tarkastusmenetelmät tilanteen mukaisiksi

Vaikeammin havaittavia virheitä löydetään kappaleista ultraääni- ja röntgentutkimusten avulla. Joskus tutkimuksia tehdään yhdistelemällä eri tarkastusmenetelmiä, varsinkin jos tutkittavat kappaleet ovat erikoisen muotoisia.

”On tärkeää valita oikea menetelmä sisäisten vikojen tutkimiseen. Jos on kyse paksuista levyistä, ultraääni joskus täydentää tarkastusta röntgentarkastusta paremmin. Esimerkiksi liitosvika isoissa V-railoissa ei välttämättä näy kovinkaan hyvin RT-tarkastuksessa, mutta ultraäänellä sen havaitseminen on helppoa. Kun taas puhutaan huokoisista ja muista pyöreistä näyttämistä, tilanne on toisinpäin.”

”Magneettiaineen ja tunkeumanesteiden avulla selvitellään pinnan säröjä ja huokoisuutta. Joskus magneettijauhe paljastaa myös pinnan lähellä olevia vikoja. Joka menetelmällä on omat etunsa”, Kumpumäki toteaa.

KUVA: NONDEST OY

Oikeat tarkastusmenetelmät on valittava tilanteen mukaan. Yleensä standardit eivät salli ultraäänitarkastusta, jos kappaleessa on paksuutta vähemmän kuin 8 mm.

”Tarkastuksilla pyritään lisäämään turvallisuutta, ja vaikkapa painelaitteiden tarkastuksissa tarvitaan huolellisuutta. Tutkimukset on tehtävä riittävän tarkasti, vaikka hinta hiukan nousisikin.”

”NDT-tarkastajat tekevät vastuullista työtä. Ammatissa tarvittavat henkilösertifikaatit on uusittava kymmenen vuoden välein”, Kumpumäki muistuttaa.

KUVA: NDT-TEAM OY

Turvallisuus on keskeistä

Toimitusjohtaja Jukka Hakala tamperelaisesta NDT-Team Oy:stä katsoo, että NDT-tarkastuksia on usein tehtävä nimenomaan turvallisuussyistä.

”Monesti on mahdollista, että metallien mahdollisesta rikkoutumisesta aiheutuu vakavia riskejä ihmisille tai omaisuudelle. Esimerkiksi nostolaitteiden, kemikaalisäiliöiden, laitoskattiloiden sekä paineellisten putkien laadun varmistaminen on erityisen tärkeää”, hän korostaa.

Toisaalta rakenteiden tai laitteiden hajoaminen voi johtaa vaikkapa tehtaiden tai voimalaitosten seisokkeihin, joista aiheutuu vakavia taloudellisia vahinkoja. Lisäksi valmistettujen tuotteiden korkea laatu on konepajojen maineen kannalta usein oleellinen kysymys.

”Mikäli koneita tai rakenteita on käytetty pitkään, niihin on voinut tulla iän myötä vikaantumista.”

”Nykyisin NDT-tarkastuksilla voidaan havaita viat aiempaa helpommin, koska röntgentutkimukset tehdään nyt digitaalisella kuvauksella. Siksi kuvista saadaan selville entistä enemmän tietoa metallien kunnosta ja tieto voidaan analysoida paljon nopeammin kuin ennen”, Hakala sanoo.

KUVA: NDT-TEAM OY

Osaamista tarvitaan

Hakalan mukaan on yleistä, että tarkastettavan tuotteen suunnittelija tai omistaja aluksi määrittää tutkittavat kohdat, ehkäpä myös tarvittavien tutkimusten laajuuden.

”Monissa tapauksissa NDT-tarkastajalla on oltava ammattitaitoa ja valmiuksia valita tilanteen edellyttämät tutkimusmenetelmät.”

”Usein tuotteen laatu riippuu paljon hitsaajan osaamisesta. Pätevyyksien, koulutusten ja laatujärjestelmien on konepajalla oltava hyvässä kunnossa. Jos ammattitaitoisia tekijöitä ei ole saatavilla tuotantolinjalle, se näkyy heti valmistettavien tuotteiden laatutasossa.”

Hakala epäilee, että metallialan liian pienet koulutusmäärät Suomessa aiheuttavat pulaa osaavasta työvoimasta. Itse asiassa NDT-tarkastajiakin tarvittaisiin nykyistä enemmän, jos vain osaavaa väkeä löytyisi.

”Nykyisin NDT-tarkastuksilla voidaan havaita viat aiempaa helpommin.

Tuotteiden ohella myös metallimateriaalien laadussa voi olla vaihtelua.

”Esimerkiksi sota Ukrainassa on johtanut siihen, että tukkurit joutuvat hankkimaan metalleja useista eri paikoista. Se taas näkyy laatuvaihteluina. Joskus NDT-perusainetarkastuksia tehdään aihioille ja terästangoille, varsinkin jos metalleja on tarkoitus käyttää kantavissa rakenteissa”, Hakala kertoo.

Vahinkoja minimoidaan

Useimmiten NDT-tarkastaja pystyy yksinään suorittamaan tutkimukset konepajalla tai tehtaalla, sillä nykyajan tutkimuslaitteet ovat suhteellisen pienikokoisia.

Säteilyturvakeskuksen (STUK) vaatimuksesta röntgentutkimuksia lähtee kerralla hoitamaan kaksi tarkastajaa. Isompi määrä tarkastajia tarvitaan myös silloin, kun laajasta tutkimuskohteesta on saatava tietoa poikkeuksellisen nopeasti.

”Tarkastuksista on monesti paljon hyötyä. Nyt alkukesälläkin havaitsimme säröjä erään suuren tehdaslaitoksen keskeisessä laitteessa. Kyseisen tehtaan toiminnan keskeytyminen olisi aiheuttanut miljoonaluokan tappiot jo yhdessä tunnissa, ja tuon yhden laitteen särkyminen olisi jo sinänsä ollut kallis vahinko”, Hakala arvioi.

”Myönteistä on, että rakennusalalla on viime aikoina alettu käyttää NDT-tarkastuksia yhä enemmän myös tavanomaisten putkien tarkastamiseen. Vahinkotilanteet kannattaakin ehkäistä ennalta.”

KUVA: Shutterstock

Painelaitteet valvonnassa

NDT-laatupäällikkö Juha Visuri Kiwa Inspectasta kertoo, että suurin osa Kiwan tätä nykyä tekemistä NDT-tarkastuksista kytkeytyy tavalla tai toisella painelaitteisiin.

”Tarkastamme esimerkiksi voimalaitosten painelaitteita, putkistoja ja muita osia, joissa on pysyviä liitoksia. Rakenteiden kuntoa selvitetään sekä rakentamisvaiheessa että käytön aikana.”

Visurin mukaan Euroopan Unionin painelaitedirektiivi määrää, millaisia tarkastuksia laitteille tulee tehdä ja missä laajuudessa. Jos laiteviasta voisi aiheutua vakavia turvallisuusriskejä, tarvitaan erityisen laaja-alaisia NDT-tarkastuksia.

”Silmämääräisten tarkastusten jälkeen käytetään useita eri tarkastusmenetelmiä, joita voidaan toteuttaa eri tekniikoilla. Nykyisin turvaudutaan yhä enemmän digitaaliseen röntgenkuvaukseen.”

”Kun dataa tallennetaan digimuotoon, samasta kohteesta eri aikoina tehtyjä NDT-tarkastuksia voidaan helpommin vertailla ja etsiä muutoksia. Samalla datan analysointi nopeutuu.”

NDT-tarkastaja valitsee kuhunkin tilanteeseen parhaiten soveltuvat tarkastusmenetelmät.

Koulutus tuo osaamista

Valmiita NDT-tarkastajia ei valmistu suoraan Suomen oppilaitoksista. Esimerkiksi Kiwa Inspecta kouluttaa tarkastajia itse, mutta jatkokoulutusta järjestetään ulkomaillakin.

”Koulutettu tarkastaja voi sitten hakeutua pätevyystutkintoon, jonka hyväksytysti suoritettuaan saa pätevyyssertifikaatin pätevöintielimeltä.”

”Suomessa NDT-tarkastaja tyypillisesti hallitsee ainakin neljä tarkastusmenetelmää, mutta alaa on tunnettava laajemminkin. Osa tarkastajista erikoistuu esimerkiksi radiografiatai ultraäänitestaukseen”, Visuri selittää.

Monesti suurten teollisuuslaitosten NDT-tarkastukset ajoitetaan huoltoseisokkien yhteyteen, jolloin paikan päälle yleensä tulee suuri määrä NDT-tarkastajia. Useimmiten määräaikaiset seisokit tapahtuvat pääsiäisen ja loppusyksyn välisenä aikana.

”Vuosittain vaikkapa ydinvoimalaitoksilla on useita kymmeniä NDT-tarkastajia tutkimassa laitteiden ja rakenteiden kuntoa”, Visuri mainitsee.

Työturvallisuussyistä röntgenkuvaukset suoritetaan pääasiassa yöaikaan, jolloin paikalla on vähemmän muita työntekijöitä.

”Suomessa NDT-tarkastaja tyypillisesti hallitsee ainakin neljä tarkastusmenetelmää.

Monipuolinen ammatti

Talvikaudella taas tarkastetaan enemmän konepajojen ja telakoiden hitsauksia ja metallirakenteita.

”Jos hitsaukset eivät läpäise NDT-tarkastuksia, on tehtävä korjauksia. Esimerkiksi hitsaajan väsymystila saattaa vaikuttaa hitsaustyön laatuun”, muistuttaa Visuri.

Hänen mukaansa inhimillisten tekijöiden tunnistamisella voidaan pyrkiä minimoimaan inhimillisen virheen mahdollisuuksia, jotta työn laatu ja rakenteiden turvallisuus saadaan paremmalle tasolle.

Väsymyksen ohella vaikkapa stressi ja vääränlainen asennoituminen voivat joskus heikentää työn laatua – eikä vain valmistavassa teollisuudessa vaan myös NDT-tarkastuksissa.

”Näihin seikkoihin kiinnitetään huomiota myös koulutuksissa. Viat painelaitteissa voivat aiheuttaa vakavia vaaratilanteita käyttäjille ja ympäristölle”, Visuri tähdentää.

”NDT-tarkastukset huomioidaan osana painelaitteen suunnitelmatarkastusta, jotta vaaditut laatukriteerit varmasti täyttyvät.”

Visurin mukaan NDT-tarkastajan työ on monivaiheista, mukavaa ja monipuolista.

”Tämä on erittäin mielenkiintoista työtä. Tässä voi luoda turvallista ympäristöä eri puolilla maailmaa.”

Suomen pisin silta syynissä

NDT-tarkastaja ja asiantuntija Timo Ronkainen Qualitas NDT Oy:n Seinäjoen-toimipisteestä kertoo, että konepajoilla tehtävissä NDT-tarkastuksissa käytetään tätä nykyä paljon pinta- ja ultraäänitarkastusmenetelmiä.

”Sen sijaan putkistoja tarkastettaessa röntgenkuvaus on keskeinen menetelmä. Nykyajan röntgenlaitteet ovat suhteellisen kevyitä, ja digitaalisen röntgenin avulla tulokset saadaan heti näkyviin”, hän toteaa.

Putkistojen ja teräsrakenteiden kuvauksia tehdään nimenomaan laadun ja turvallisuuden varmistamiseksi.

”Juuri nyt on meneillään Kruunuvuorensillan rakenteiden hitsien tarkastusprojekti, johon liittyy erityisesti pintatarkastuksia sekä ultraäänitutkimuksia. Kaikki saumat käydään läpi, ja paikalla käy NDT-tarkastaja viikoittain”, Ronkainen mainitsee.

Kyseessä on monivuotinen hanke, sillä sillan viimeiset saumat on määrä hitsata vuonna 2025. Kesällä 2023 tarkastuksiin tulee hieman taukoa pylonilohkojen siirto- ja asennustöiden alkaessa.

”Yleensäkin sillat ja teräsrunkorakenteet NDT-tarkastetaan jo valmistusvaiheessa.”

KUVA: Shutterstock

Ennakoivaa kunnossapitoa

Teollisuuden NDT-tarkastuksissa on Ronkaisen mukaan usein kyse ennakoivaan kunnossapitoon liittyvistä tarkastuksista. Jos kuluneita komponentteja tai rakenteita löytyy, ne vaihdetaan hyvissä ajoin ennen kuin vioista ehtii aiheutua vaaraa tai vahinkoja.

”On parempi ennakoida ongelmia kuin korjata niitä jälkikäteen. Yllättävät viat tuovat riskejä ja ehkä pitkiäkin tuotantokatkoksia, joista syntyy myös taloudellisia tappioita”, hän korostaa.

Ronkaisella itsellään on yli 40 vuoden kokemus NDT-tarkastuksista.

”NDT-tarkastajan on osattava kohdistaa tarkastuksia juuri kriittisiin paikkoihin.

”Vuosien mittaan tarkastusmenetelmät ovat paljolti säilyneet, mutta laitteiden tekniikka on kehittynyt paljon. Myös teollisuuden kunnossapito on tullut aiempaa suunnitelmallisemmaksi.”

”Menetelmät ovat luotettavia oikein käytettyinä, mutta tarkastusten tekijöillä on oltava vankkaa ammattitaitoa.”

Päähuomio kriittisiin kohtiin

Qualitaksen NDT-tarkastaja Tarmo Tuomela lisää, että nykyisillä NDT-tarkastuksilla saadaan aiempaa selkeämpää ja tarkempaa tietoa metallien ja rakenteiden kunnosta.

”Tulosten seuranta on myös helpompaa kuin ennen. Tietoja voidaan tallentaa pitkältä aikaväliltä vertailtaviksi, kunhan tarkastukset ovat standardisoituja.”

”Tarkastettavia kohteita on laidasta laitaan. Konepaja- ja teollisuuskohteiden ohella NDT-tarkastuksia kohdistetaan esimerkiksi kirjastojen, siltojen ja ostoskeskusten teräsrunkorakenteisiin”, Tuomela luettelee.

Valmistavan teollisuuden laitoksilla tarkastetaan vaikkapa mesa-uuneja, rumpuja, säiliöitä ja putkia.

”NDT-tarkastajan on osattava kohdistaa tarkastuksia juuri kriittisiin paikkoihin, joihin kohdistuu erityisen paljon kuormitusta. Ajan ja muiden rasitusten myötä rakenteet voivat heikentyä, jolloin ne eivät enää kestä esimerkiksi mitoitusten mukaisia lumikuormia”, muistuttaa Tuomela.

”Nykyisin suunnittelijat ja urakoitsijat monesti pyrkivät säästämän materiaaleissa aina vain enemmän. Niinpä NDTtarkastukset ovat turvallisuuden kannalta yhä tärkeämpiä.”

Teksti: Ari Mononen