Procedura de sudare (WPS) 👨‍🏭

Introducere

WPS (Welding Procedure Specification) este un document tehnic care stabilește toate elementele importante care trebuie luate în considerare la îmbinarea pieselor prin sudare.

WPS conține limite sau intervale de parametri precum tipul de curent, grosimea metalului de bază, tipul de metal de bază etc.

O procedură de sudare este valabilă numai în limitele specificate în aceasta.

WPS-ul trebuie elaborat pe baza specificațiilor proiectantului, și/sau producătorului echipamentului sau structurii, consumabilelor de sudură, materialelor de bază și conform specificațiilor executantului, cu respectarea cerințelor stabilite de standardele sau codurile aplicabile.

Când este necesar un nou WPS?

Dacă o procedură nu poate produce suduri de bună calitate fără a depăși limitele stabilite, atunci trebuie utilizată o nouă procedură de sudare.

Aceasta este o afirmație simplă și este valabilă pentru toate tipurile de variabile de sudare, vezi mai multe detalii mai jos.

Calificarea procedurii de sudare

Majoritatea standardelor de calificare cer ca procedura de sudare să fie calificată înainte de a fi utilizată în producția de suduri. Acest lucru este necesar pentru a se asigura că îmbinarea sudată atinge calitatea necesară.

Materialele folosite la fabricarea echipamentelor au proprietăți mecanice cunoscute. Proiectarea echipamentului se bazează pe aceste proprietăți.

Atunci când echipamentul este fabricat prin sudarea a două sau mai multe materiale, este necesar să se asigure că această îmbinare rezistă la fel ca materialele utilizate. Pentru aceasta, proiectantul trebuie să știe ce proprietăți va avea îmbinarea sudată.

În sudare, din cauza efectelor temperaturii, nu este suficient să se cunoască individual numai proprietățile metalului de bază și ale metalului de sudură.

De asemenea, este necesar să se cunoască proprietățile mecanice ale întregii îmbinări sudate (Metalul de bază, zona afectată de căldură și metalul de sudură). Aceasta se realizează prin calificarea procedurii de sudare.

Calificarea procedurii de sudare este metoda prin care se dovedește că o anumită procedură este adecvată pentru a produce îmbinări sudate de o calitate satisfăcătoare.

Calificarea se realizează prin sudarea pieselor de încercare, conform procedurii stabilite anterior, și prin evaluarea rezultatelor încercărilor pe epruvete extrase din piesa de încercare.

Rezultatele sunt evaluate în funcție de criteriile de acceptare stabilite de standardul de calificare aplicabil.

După sudarea piesei de încercare, intervalele parametrilor de sudare trebuie revizuite pentru a aduce valorile efectiv utilizate în conformitate cu toleranțele admise în standardele de calificare aplicabile.

Proceduri de sudare precalificate

Acestea sunt proceduri de sudare care pot fi utilizate atunci când experiența și familiaritatea cu anumite metale de bază și consumabile de sudură au dovedit adecvarea unei proceduri specifice printr-un service efectuat pe o perioadă lungă de timp.

Utilizarea procedurii precalificate se face numai atunci când este permisă de standardul de calificare a procedurii, specificații, standarde de fabricație etc.

Pentru procedurile precalificate nu este necesară efectuarea probelor de calificare.

Atunci când nu este permisă utilizarea unei proceduri precalificate (sau, de exemplu, atunci când procedura nu îndeplinește cerințele pentru a se califica drept procedură precalificată), procedura de sudare trebuie dovedită adecvată, prin teste și/sau examinări. . Și evaluarea rezultatelor, conform cerințelor standardului sau specificației adoptate.

Cerințele pentru calificarea procedurilor de sudare variază foarte mult de la un standard la altul.

O calificare realizată conform unui standard nu este în general valabilă pentru un alt standard.

Este deci necesar ca inspectorul de sudura sa fie constient ca se respecta cerintele standardului aplicabil, in calificarea procedurilor.

Precalificat sau deja calificat?

Este destul de comun ca oamenii să confunde o procedură „precalificată” cu una „deja calificată”. Din punct de vedere tehnic există diferențe.

Procedura „deja calificată” este cea care a fost testată/spusă la teste în conformitate cu standardele de calificare de către firma care prestează serviciile. Documentul generat de acest proces este un WPQR și apoi este generat un WPS pentru fabricație/lucrare.

Procedura „precalificată” și toate criteriile sale sunt preluate direct din standard. Documentul generat de acest proces este un WPS și WPQR nu este necesar.

O procedură „deja calificată” este acceptată în mod normal în lucrările noi, deoarece această reutilizare este prevăzută în standardele de calificare în sine.

Cu toate acestea, utilizarea sa nu poate fi nediscriminatorie și este necesar un profesionist cu cunoștințe tehnice pentru a analiza aplicabilitatea unei proceduri „deja calificate” într-o lucrare nouă.

Utilizarea procedurilor precalificate, pe de altă parte, este deja mult mai puțin acceptată. Rețineți că procedurile precalificate nu sunt acceptate de unele companii.

Părerea mea este că această decizie este extrem de conservatoare și chiar retrogradă. Este uimitor cum irosim bani pentru a (re)face o calificare a unei proceduri de sudare în condițiile de mai jos:

• Material cu sudabilitate excelentă, cum ar fi oțelul cu conținut scăzut de carbon.
• Utilizări precum scări.
• Condiții și parametri foarte detaliați, cum ar fi cei furnizați în AWS D1.1.

Acesta este unul dintre motivele pentru care unele locuri de muncă din Brazilia ajung să fie mai scumpe!

Specificația preliminară a procedurii de sudare (pWPS)

WPS preliminar este un document pregătit pe baza cunoștințelor, experienței anterioare sau „tehnică” de încercare și eroare. Este descrierea modului în care doriți să sudați piesa de testare.

De cele mai multe ori, parametrii de sudare sugerați în pWPS vor avea ajustări minore din partea sudorului care efectuează calificarea. Trebuie să ne asigurăm că aceste modificări sau parametri efectivi vor fi încorporați în WPQR.

După sudarea de calificare, piesele de încercare sunt testate și dacă trec testul, calificarea este cu succes. WPQR poate fi elaborat și va sta la baza construirii specificației procedurii de sudare (WPS definitivă).

Rețineți că WPS preliminar nu este obligatoriu în toate standardele, dar este totuși o bună practică de inginerie. ASME IX, de exemplu, nu necesită WPS preliminar, vezi interpretarea IX-10-22.

Standarde de calificare

Efectuarea sudurilor necorespunzătoare în timpul fabricării anumitor tipuri de structuri sau echipamente, cum ar fi nave, poduri, conducte, componente auto și recipiente sub presiune, poate avea ca rezultat accidente grave cu materiale și, eventual, pierderi umane și deteriorarea mediului.

Pentru a minimiza șansa acestor apariții și pentru a asigura o mai mare uniformitate, control și trasabilitate a procesului, operațiunile de sudare pentru diferite aplicații și diverse alte aspecte legate de sudare sunt reglementate prin diferite coduri și specificații.

Cerințele obligatorii privind calificarea procedurilor de sudare, sudori și operatori de sudare sunt incluse sau menționate în aceste documente.

Este responsabilitatea inginerului sudor să determine, prin specificațiile de proiectare sau documentele de achiziție, standardul care reglementează sudarea și ce cerințe de calificare sunt determinate în aceste documente.

Pentru a ilustra varietatea de standarde/coduri existente, cele mai utilizate sunt enumerate mai jos:

ASME Secțiunea IX – Calificări de sudare și lipire

Este un standard aplicat echipamentelor precum cazane, conducte, recipiente sub presiune, componente nucleare. Toate secțiunile standardului „Cazane și recipiente sub presiune ASME” se referă la „Secțiunea IX” pentru calificări.

API Std. 1104 – Standard pentru conducte de sudare și instalații conexe

Este un standard unic de calificare pentru sudarea conductelor. În general limitat la conductele terestre aici, în Brazilia.

AWS D1.1 – Codul de sudare structurală AWS – Oțel

Acest standard este dedicat sudării structurilor metalice din oțel. Există și alte „D”-uri care se ocupă cu sudarea aluminiului, oțelului inoxidabil etc...

Acest document conține propriile cerințe pentru calificări, care sunt obligatorii atunci când lucrările de sudare trebuie să fie în conformitate cu AWS D1. 1.

Tabelul de mai jos prezintă cele mai comune standarde de proiectare și fabricație pentru echipamentele cu standardele de calificare specificate.

Acestea și alte coduri și specificații pot acoperi cele mai diferite etape de sudare, inclusiv, de exemplu, specificarea materialului (metal de bază și consumabile), proiectarea și pregătirea îmbinărilor, fabricarea structurilor și echipamentelor, procedurile și calificările operatorului, procedurile de inspecție și evaluarea discontinuității.

Odată stabilit standardul de calificare, se pot stabili cerințe specifice pentru fiecare caz pentru calificarea procedurilor și a sudorilor și operatorilor de sudare.

După cum sa menționat anterior, calificările se realizează prin evaluarea rezultatelor încercărilor efectuate pe epruvete extrase din piese de încercare, sudate după o procedură stabilită anterior.

Pregătirea pieselor de testare

Pregătirea pieselor de încercare se bazează pe cerințele standardului de calificare aplicabil și pe informațiile despre procedura de sudare care trebuie calificată.

Elementele legate de pregătirea piesei de testare sunt legate între ele.

Astfel, analiza trebuie să fie comună, ținând cont de faptul că cel mai mic număr de piese de încercare este întotdeauna de dorit, în limitele standardului aplicabil.

Tipuri de cupoane de testare

Piesa de testare poate fi un tub, o foaie sau o combinație a acestora. Tipul nu este întotdeauna considerat o variabilă esențială, adică o variabilă pentru care este necesară recalificarea în cazul unor modificări.

În general, piesa de încercare trebuie să fie reprezentativă pentru munca de efectuat. Dacă calificarea este pentru sudarea tuburilor, eventual piesa de testare ar trebui să fie un tub, pentru a reduce numărul de piese de testare necesare.

Materialul cuponului de testare

În general, piesele de încercare trebuie să fie din același material ca și echipamentul. Pentru a reduce numărul de calificări, standardele definesc excepții care, ori de câte ori este posibil, ar trebui adoptate.

Standardele grupează materiale pentru a facilita utilizarea materialelor similare echipamentelor de sudat. De exemplu, conform ASME Sec. IX, piesa de încercare trebuie să aibă același „număr P” ca și echipamentul (materialele cu aceeași sudabilitate sunt grupate sub același număr).

De asemenea, conform ASME Sec. IX, pentru calificarea sudorilor, materialul poate fi oțel carbon (număr P = 1), chiar dacă echipamentul este din alt material (vezi ASME Sec. IX QW-310.4).
Alegerea materialului trebuie să se bazeze întotdeauna pe cerințele standardelor și, în limitele excepțiilor permise, pe disponibilitatea și costul materialului.

Dimensiunile cuponului de testare

Piesa de încercare trebuie să aibă dimensiuni care să permită îndepărtarea epruvetelor prevăzute. Pentru a determina lungimea unei plăci de testare, de exemplu, este necesar să se cunoască cantitatea și lățimea probelor. Lățimea piesei de testare depinde de lungimea probelor.

Standardul AWS D1. 1 stabilește direct dimensiunile, lăsând doar inspectorului să identifice proiectul specific ce urmează a fi utilizat.

ASME Sec. IX arata distributia si dimensiunile exemplarelor separat, lasand inspectorului stabilirea dimensiunilor ce vor fi utilizate.

NOTĂ: Dimensiunile sunt indicate în mm și reprezintă dimensiuni minime

Grosimea cuponului de testare

Unul dintre cei mai importanți factori de determinat înainte de pregătirea piesei de testare este grosimea piesei. Acest lucru se datorează faptului că grosimea piesei de testare determină limitele de grosime calificate de test.
În general, grosimea piesei de testat trebuie să fie de cel puțin jumătate din grosimea maximă stabilită în procedură. În orice caz, grosimea piesei de testare este reprezentativă pentru o anumită gamă de grosimi. Standardul API Std. 1104, de exemplu, limitează calificarea la anumite grupuri de grosimi.

Alegerea corectă a grosimii va reduce numărul de piese de testare.

Diametrul cuponului de testare

Când piesa de încercare este un tub, trebuie analizată influența diametrului asupra validității calificării.
Standardele de calificare diferă în acest sens. Conform ASME Sec. IX, de exemplu, diametrul influențează doar calificarea sudorilor (vezi tabelul de mai jos). Cand diametrul tubului este o variabila esentiala, acesta va reprezenta o gama de diametre, iar alegerea trebuie facuta in asa fel incat sa acopere intervalul prevazut de procedura.

Poziția de sudare

Poziția are o influență asupra energiei de sudare și a dificultății de a efectua suduri și, prin urmare, afectează în mod direct calificarea procedurilor și a sudorilor/operatorilor de sudare.

Având în vedere acest lucru, standardele definesc pozițiile fundamentale și domeniul de domeniu al fiecărei poziții, ceea ce face ca poziția în care trebuie sudată piesa de încercare să poată fi stabilită.

Ori de câte ori poziția de sudare este considerată o variabilă esențială, calificarea trebuie limitată la poziția în care piesa este sudată sau, conform standardului aplicabil, la două sau mai multe poziții, de exemplu, avem Standardul AWS D1 .1.

In fata unui caz concret, se verifica ce pozitii de sudare sunt prevazute in procedura, daca pozitia de sudare este o variabila esentiala pentru procedura de sudare in standardul de calificare si, daca da, care sunt limitele pozitiilor.

Consumabile de sudura

Specificarea corectă a consumabilului ce urmează a fi utilizat este legată de integritatea îmbinării sudate, pentru a garanta proprietatea mecanică cerută de proiect.

Gruparea consumabilelor se face diferit, standardul API 1104 specifica 11 grupuri, standardul AWS D1.1 consumabilele sunt corelate cu tipul de material de baza, in Standardul ASME Sectiunea IX consumabilele sunt specificate prin Nr. F, asa cum este indicat. În paragraful QW 432.

Tabelul de mai jos ilustrează gruparea consumabilelor de sudură conform standardului API1104.

Pregătirea îmbinării pentru a fi sudată

Pregătirea îmbinării trebuie să fie reprezentativă pentru condițiile reale ale echipamentului de sudat. Astfel, tipul și dimensiunile teșiturii, ajutoarele de montare și curățarea îmbinării trebuie să fie echivalente cu condițiile reale.

Unele standarde (de ex. AWS) definesc tipul de teșire ca o variabilă esențială. Având în vedere acest lucru, în funcție de tipurile de teșituri prevăzute în procedură, poate fi influențat numărul de piese de testare.

Îndepărtarea specimenelor

Din definirea piesei de încercare care a fost realizată conform informațiilor procedurii de sudare și a variabilelor standardului de calificare se pot determina cerințele privind îndepărtarea și pregătirea epruvetelor.

Toate cerințele depind acum de piesa de încercare și de standardul de calificare. Din piesa de încercare, deoarece acestea depind de tipul, grosimea și diametrul (pentru tuburi) piesei de încercare și standardul de calificare deoarece standardele, tot în acest factor, au cerințe exclusive pentru calificarea procedurii și pentru calificarea sudorilor și operatori de sudare.

Poziția de retragere a dovezilor

În general, poziția de retragere a probei depinde de standardul de calificare, de tipul piesei de testare, de diametrul eprubetei și de grosimea piesei de testare.

Cele 3 figuri de mai jos ilustrează poziția de îndepărtare a corpurilor conform cerințelor celor mai uzuale standarde de calificare.

Pregătirea probelor

Acest articol este de mare importanță în calificare deoarece depinde de validitatea și repetabilitatea rezultatelor testului.
Este responsabilitatea inspectorului de sudura sa se asigure ca sunt indeplinite cerintele privind dimensiunile si finisajul specimenelor.

Valabilitatea calificărilor

Atât în ​​calificarea procedurilor de sudare, cât și în calificarea sudorilor și a operatorilor de sudare, standardele diferă între ele în ceea ce privește valabilitatea calificărilor, adică atunci când o procedură devine improprie pentru utilizare sau când un sudor sau un operator de sudură trebuie recalificat.

Este sarcina inspectorului de sudura sa se asigure ca sunt folosite numai proceduri calificate (vezi nota de mai jos), ca sudorii si operatorii de sudura lucreaza doar la serviciile pentru care sunt calificati si ca sunt recalificati atunci cand este necesar.

Merită să ne amintim din nou că faptul că o procedură este calificată nu garantează aplicabilitatea acesteia la orice lucrare. Fiecare lucrare are propriile criterii și cerințe și este necesară raționamentul tehnic pentru a aplica o procedură de sudare.

Limitele de calificare sunt stabilite mai întâi prin variabilele de sudare.
Variabilele sunt condiții de sudare care, dacă sunt modificate, afectează calitatea sudurilor.

Pentru procesul de sudare cu electrozi acoperiți, de exemplu, trecerea de la un redresor la o sursă de energie generatoare în mod normal nu are nicio influență asupra probabilității de modificare a calității sudurilor și, prin urmare, nu este considerată ca o variabilă pentru acest proces. .

Oricum, poate fi o variabilă pentru un alt proces de sudare.

Unele standarde de calificare acordă tuturor variabilelor aceeași importanță. Alții le acordă diferite niveluri de importanță, clasificându-le în variabile esențiale și variabile neesențiale.
Fiecare standard determină variabile specifice, aplicabile fiecărui proces de sudare.

Cu cunoștințele variabilelor aplicabile, inspectorul de sudură poate determina dacă sudarea este efectuată corect.

Variabile esențiale

Acestea sunt variabile care, dacă sunt modificate, necesită recalificare.

Variabile esențiale suplimentare

Acestea sunt variabile care, dacă sunt modificate, necesită recalificare, însă analiza lor este necesară doar atunci când există o cerință de impact asupra îmbinării sudate.

Variabile neesențiale

Acestea sunt variabile care, dacă sunt modificate, nu necesită recalificare. Folosind o procedură calificată și în limitele variabilelor, acestea ar trebui să conducă la suduri acceptabile, dacă sudorul nu introduce defecte. Cu toate acestea, o modificare dincolo de limitele stabilite în procedură poate afecta proprietățile mecanice ale sudurilor, chiar dacă sudorul execută sudarea fără defecte.

O modificare a unei variabile neesențiale necesită încă o revizuire a WPS, dar nu a WPQR.

Exemplu de variabile de sudare

Tipul îmbinării sudate

Tipul de îmbinare se determină ținând cont de grosimea materialului de sudat. În general, tipul de îmbinare trebuie utilizat astfel încât cantitatea de metal depusă să fie mică, evitându-se astfel pierderea de timp a metalului de sudură, mașinii și sudorului, precum și evitând introducerea unei cantități mari de căldură în piesă.

Unghiul de teșire

Unghiul de teșire este cel care permite accesul electrodului în regiunile apropiate de rădăcina sudurii și facilitează sudarea mai multor treceri, evitând o supraîncălzire a piesei. Acesta trebuie să aibă o dimensiune variabilă într-o anumită limită, deoarece dacă este prea „închis” îngreunează operațiunea de trecere a rădăcinii și dacă este prea „deschis” se depun cantități mari și inutile de material de adaos.

Deschiderea rădăcinii

Deschiderea rădăcinii permite metalului de adaos să pătrundă în rădăcina sudurii. Deschiderea rădăcinii trebuie, de asemenea, controlată, deoarece dacă este prea mare, poate exista pătrunderea excesivă a sudurii sau fuziunea completă a fețelor nasului, iar astfel revărsarea din întreaga rădăcină și prea mică poate să nu permită nicio pătrundere.

Fața rădăcină

De asemenea, are un rol important în penetrare deoarece servește ca suport solid pentru metalul topit. Dimensiunea acestuia trebuie de asemenea controlată astfel încât să existe o fuziune perfectă a marginilor sale și, în consecință, o pătrundere adecvată.

Utilizarea „suportului”

În îmbinările cap la cap în poziție plană, pentru a avea o pătrundere controlată independent de factorii menționați mai sus, se alege suportul care servește ca suport de metal topit obținând formele dorite. Acest tip de dispozitiv este adesea folosit în articulații în care accesul pe cealaltă parte a articulației nu este disponibil.

Formular WPS (exemplu)

Formularul WPS trebuie să conțină informațiile prevăzute în standardele de calificare aplicabile respective, de exemplu:

• Identificarea standardului de calificare.
• Schița garniturii și teșirii.
• Schița secvenței de trecere (de obicei ignorată din motive practice).
• Specificația, clasificarea și marca comercială a consumabilelor.
• Număr WPS și WPQR.
• Controlul aportului de căldură atunci când este cazul.
• Cerințe speciale pentru consumabilele utilizate (cum ar fi utilizarea sufixului G).
• Interval de preîncălzire pentru grosimi calificate.
• Data pregătirii și aprobării.
• Numele complet al inginerului responsabil.

Aflați despre Sudare

Doriți să aflați mai multe despre sudare? Vizitați Curs Rapid.

Citare

Când trebuie să includeți un fapt sau o informație într-o misiune sau eseu, ar trebui să includeți și unde și cum ați găsit acea informație (Procedura de sudare).

Acest lucru oferă credibilitate lucrării dvs. și este uneori necesar în învățământul superior.

Pentru a vă ușura viața (și citarea), copiați și lipiți informațiile de mai jos în misiunea sau eseul dvs.:

Luz, Gelson. Procedura de sudare (WPS). Blog de Materiale. Gelsonluz.com. zz ll aaaa. URL.

Acum înlocuiți zz, ll și aaaa cu ziua, luna și anul în care navigați pe această pagină. De asemenea, înlocuiți adresa URL pentru adresa URL reală a acestei pagini. Acest format de citare se bazează pe MLA.