Giới thiệu
WPS (Đặc điểm kỹ thuật quy trình hàn) là một tài liệu kỹ thuật đưa ra tất cả các mục cần thiết phải được xem xét khi nối các bộ phận bằng cách hàn.
WPS chứa các giới hạn hoặc phạm vi thông số như loại hiện tại, độ dày kim loại cơ bản, loại kim loại cơ bản, v.v.
Quy trình hàn chỉ có giá trị trong các giới hạn được chỉ định trong đó.
WPS phải được chuẩn bị dựa trên các thông số kỹ thuật của nhà thiết kế và / hoặc nhà sản xuất thiết bị hoặc cấu trúc, vật tư tiêu hao hàn, vật liệu cơ bản và theo đặc điểm kỹ thuật của người thực hiện, tuân thủ các yêu cầu được thiết lập bởi các tiêu chuẩn hoặc quy phạm hiện hành.
Khi nào cần có WPS mới?
Nếu một quy trình không thể tạo ra mối hàn có chất lượng tốt mà không vượt quá các giới hạn đã thiết lập thì phải sử dụng quy trình hàn mới.
Đây là một câu lệnh đơn giản và có giá trị cho tất cả các loại biến hàn, xem thêm chi tiết bên dưới.
Thẩm định quy trình hàn
Hầu hết các tiêu chuẩn chất lượng đều yêu cầu quy trình hàn phải đủ tiêu chuẩn trước khi đưa vào sử dụng trong sản xuất mối hàn. Điều này là cần thiết để đảm bảo rằng mối hàn đạt chất lượng yêu cầu.
Các vật liệu được sử dụng để sản xuất thiết bị có các đặc tính cơ học đã biết. Thiết kế thiết bị dựa trên các đặc tính này.
Khi thiết bị được sản xuất bằng cách hàn hai hoặc nhiều vật liệu, cần phải đảm bảo rằng sự liên kết này chịu lực tương tự như các vật liệu được sử dụng. Để làm được điều đó, người thiết kế cần biết mối hàn sẽ có những đặc tính nào.
Trong hàn, do tác dụng của nhiệt độ, nếu chỉ biết riêng lẻ các tính chất của kim loại cơ bản và kim loại mối hàn là chưa đủ.
Cũng cần biết cơ tính của toàn bộ mối hàn (Kim loại cơ bản, vùng ảnh hưởng nhiệt và kim loại mối hàn). Điều này được thực hiện thông qua trình độ của quy trình hàn.
Chứng nhận quy trình hàn là phương pháp mà quy trình cụ thể được chứng minh là phù hợp để tạo ra các mối hàn có chất lượng đạt yêu cầu.
Việc xác định chất lượng được thực hiện bằng cách hàn các mẫu thử, theo quy trình đã thiết lập trước đó, và bằng cách đánh giá kết quả của các phép thử đối với các mẫu thử được chiết xuất từ mẫu thử.
Các kết quả được đánh giá dựa trên các tiêu chí chấp nhận được thiết lập bởi tiêu chuẩn chất lượng áp dụng.
Sau khi hàn mẫu thử, các dải thông số hàn phải được xem xét lại để đưa các giá trị được sử dụng thực tiễn phù hợp với dung sai cho phép trong các tiêu chuẩn chấp nhận áp dụng.
Quy trình hàn đủ điều kiện
Đây là những quy trình hàn có thể được sử dụng khi kinh nghiệm và sự quen thuộc với một số kim loại cơ bản và vật tư hàn đã chứng minh được tính phù hợp của một quy trình cụ thể thông qua dịch vụ được thực hiện trong một thời gian dài.
Việc sử dụng quy trình đủ tiêu chuẩn chỉ được thực hiện khi được tiêu chuẩn kiểm định quy trình, thông số kỹ thuật, tiêu chuẩn sản xuất, v.v. Cho phép.
Đối với các thủ tục sơ tuyển, không cần thiết phải thực hiện các bài kiểm tra trình độ.
Khi không cho phép sử dụng quy trình đã đủ tiêu chuẩn trước (hoặc, ví dụ, khi quy trình không đáp ứng các yêu cầu để được coi là quy trình đủ tiêu chuẩn trước), quy trình hàn phải được chứng minh là phù hợp, thông qua các thử nghiệm và / hoặc kiểm tra. . Và đánh giá kết quả, theo yêu cầu của tiêu chuẩn hoặc thông số kỹ thuật được thông qua.
Các yêu cầu đối với việc chấp nhận các quy trình hàn rất khác nhau từ tiêu chuẩn này sang tiêu chuẩn khác.
Văn bằng được thực hiện theo một tiêu chuẩn thường không có giá trị đối với tiêu chuẩn khác.
Do đó, người kiểm tra hàn phải biết rằng các yêu cầu của tiêu chuẩn áp dụng đang được tuân thủ, trong việc thẩm định các quy trình.
Đủ điều kiện hoặc đã đủ điều kiện?
Khá phổ biến khi mọi người nhầm lẫn giữa thủ tục “đủ điều kiện trước” với thủ tục “đã đủ điều kiện”. Từ quan điểm kỹ thuật của xem có sự khác biệt.
Quy trình “đã đủ điều kiện” là quy trình đã được kiểm tra / nộp cho các bài kiểm tra phù hợp với các tiêu chuẩn trình độ của công ty thực hiện dịch vụ. Tài liệu được tạo ra bởi quá trình này là một WPQR và sau đó một WPS được tạo để chế tạo / công tác.
Quy trình “sơ tuyển” và tất cả các tiêu chí của nó được lấy trực tiếp từ tiêu chuẩn. Tài liệu được tạo bởi quá trình này là WPS và WPQR không bắt buộc.
Quy trình “đã đủ điều kiện” thường được chấp nhận trong các công trình mới, vì việc sử dụng lại này đã được dự báo trước trong bản thân các tiêu chuẩn năng lực.
Tuy nhiên, việc sử dụng nó không thể bừa bãi và cần phải có một chuyên gia có kiến thức kỹ thuật để phân tích khả năng áp dụng của một quy trình “đã đủ điều kiện” trong một tác phẩm mới.
Mặt khác, việc sử dụng các thủ tục đủ điều kiện trước đó đã ít được chấp nhận hơn nhiều. Lưu ý rằng các thủ tục đủ điều kiện trước không được một số công ty chấp nhận.
Ý kiến của tôi là quyết định này là cực kỳ thận trọng và thậm chí là ngược. Thật ngạc nhiên khi chúng tôi lãng phí tiền bạc để (lại) thực hiện một quy trình hàn với các điều kiện dưới đây:
- Vật liệu có khả năng hàn tuyệt vời như thép cacbon thấp.
- Công dụng như cầu thang.
- Các điều kiện và thông số rất chi tiết, chẳng hạn như những thông số được gửi tới trong AWS D1.1.
Đây là một trong những lý do tại sao một số công việc ở Brazil cuối cùng lại đắt hơn!
Đặc điểm kỹ thuật quy trình hàn sơ bộ (pWPS)
WPS sơ bộ là một tài liệu được chuẩn bị dựa trên kiến thức, kinh nghiệm trong quá khứ hoặc “kỹ thuật” thử và sai. Đây là mô tả về cách bạn muốn hàn mẫu thử của mình.
Thường xuyên hơn không, các thông số hàn được đề xuất trong pWPS sẽ có những điều chỉnh nhỏ đối với phần thợ hàn thực hiện chứng chỉ. Chúng tôi phải đảm bảo rằng những thay đổi hoặc thông số thực tiễn này sẽ được tích hợp vào WPQR.
Sau khi hàn kiểm tra chất lượng, các mẫu thử được kiểm tra và nếu chúng đạt yêu cầu kiểm tra thì chứng nhận chất lượng đạt yêu cầu. WPQR có thể được xây dựng và sẽ là cơ sở để xây dựng đặc điểm kỹ thuật quy trình hàn (WPS cuối cùng).
Lưu ý rằng WPS sơ bộ không phải là bắt buộc trong tất cả các tiêu chuẩn, nhưng nó vẫn là thực hành kỹ thuật tốt. Ví dụ, ASME IX không yêu cầu WPS sơ bộ, xem phần diễn giải IX-10-22.
Tiêu chuẩn trình độ
Việc thực hiện các mối hàn không phù hợp trong quá trình chế tạo một số loại kết cấu hoặc thiết bị, chẳng hạn như tàu, cầu, đường ống, các bộ phận ô tô và bình chịu áp lực, có thể dẫn đến tai nạn nghiêm trọng đối với vật liệu và cuối cùng là tổn thất về người và tổn hại đối với môi trường.
Để giảm thiểu khả năng xảy ra những sự cố này và đảm bảo tính đồng nhất, khả năng kiểm soát và khả năng truy xuất nguồn gốc cao hơn của quá trình, các hoạt động hàn cho các ứng dụng khác nhau và các khía cạnh khác liên quan đến hàn được quy định bởi các mã và thông số kỹ thuật khác nhau.
Để minh họa sự đa dạng của các tiêu chuẩn / mã hiện có, những tiêu chuẩn được sử dụng nhiều nhất được liệt kê dưới đây:
ASME Phần IX – Chứng chỉ hàn và hàn
Nó là tiêu chuẩn áp dụng cho các thiết bị như nồi hơi, đường ống, bình chịu áp lực, các bộ phận hạt nhân. Tất cả các phần của tiêu chuẩn “Nồi hơi ASME và Bình chịu áp lực” cân nhắc “Phần IX” để biết các tiêu chuẩn.
API Std. 1104 – Tiêu chuẩn cho đường ống hàn và các thiết bị liên quan
Đây là một tiêu chuẩn trình độ duy nhất cho việc hàn đường ống. Nói chung giới hạn ở các đường ống trên cạn ở Brazil.
AWS D1.1 – Mã hàn kết cấu AWS – Thép
Tiêu chuẩn này dành riêng cho việc hàn kết cấu kim loại bằng thép. Có những chữ “D” khác liên quan đến việc hàn nhôm, thép không gỉ, v.v.
Tài liệu này bao gồm các yêu cầu riêng về trình độ, bắt buộc khi công việc hàn phải phù hợp với AWS D1. 1.
Bảng dưới đây trình bày các tiêu chuẩn thiết kế và chế tạo phổ biến nhất đối với thiết bị với các tiêu chuẩn chất lượng được chỉ định.
Các mã này và các mã và thông số kỹ thuật khác có thể bao gồm các bước hàn khác nhau nhất, bao gồm, ví dụ, đặc điểm kỹ thuật vật liệu (kim loại cơ bản và vật tư tiêu hao), thiết kế và chuẩn bị chung, chế tạo kết cấu và thiết bị, quy trình và trình độ của người vận hành, quy trình kiểm tra và đánh giá sự gián đoạn.
Khi đã xác định được tiêu chuẩn chất lượng, có thể thiết lập các yêu cầu cụ thể cho từng trường hợp đối với việc chấp nhận các quy trình và đối với thợ hàn và người vận hành hàn.
Như đã đề cập trước đây, việc đánh giá chất lượng được thực hiện bằng cách đánh giá kết quả của các phép thử được thực hiện trên các mẫu thử được chiết xuất từ các mẫu thử, được hàn theo một quy trình đã được thiết lập trước đó.
Chuẩn bị mẫu thử
Việc chuẩn bị các mẫu thử dựa trên các yêu cầu của tiêu chuẩn chấp nhận được áp dụng và thông tin của quy trình hàn để đạt tiêu chuẩn.
Các hạng mục liên quan đến việc chuẩn bị mẫu thử được liên kết với nhau.
Do đó, việc phân tích phải đồng bộ, lưu ý rằng số lượng mẫu thử nhỏ nhất luôn là mong muốn, nằm trong giới hạn của tiêu chuẩn áp dụng.
Các loại phiếu kiểm tra
Mẫu thử có thể là một ống, một tấm hoặc một tổ hợp các loại này. Loại không phải lúc nào cũng được coi là một biến thiết yếu, nghĩa là, một biến mà việc yêu cầu hóa là cần thiết trong trường hợp thay đổi.
Nói chung, mẫu thử phải uỷ quyền cho công việc được thực hiện. Nếu trình độ chuyên môn là hàn ống, thì có thể mẫu thử phải là ống, để giảm số lượng mẫu thử cần thiết.
Chất liệu của phiếu kiểm tra
Nói chung, các mẫu thử phải cùng chất liệu với thiết bị. Để giảm số lượng trình độ, các tiêu chuẩn xác định các ngoại lệ mà, bất cứ khi nào có thể, nên được thông qua.
Các tiêu chuẩn phân nhóm vật liệu nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng các vật liệu tương tự như thiết bị được hàn. Ví dụ, theo ASME Sec. IX, mẫu thử phải có cùng “số P” với thiết bị (các vật liệu có cùng khả năng hàn được nhóm theo cùng một số).
Mặt khác, theo ASME Sec. IX, đối với trình độ chuyên môn của thợ hàn, vật liệu có thể là thép cacbon (số P = 1), ngay cả khi thiết bị là vật liệu khác (xem ASME Phần IX QW-310.4).
Việc lựa chọn vật liệu luôn phải dựa trên các yêu cầu của tiêu chuẩn và, trong các trường hợp ngoại lệ cho phép, tính sẵn có và giá thành của vật liệu.
Kích thước của phiếu kiểm tra
Mẫu thử phải có kích thước cho phép loại bỏ các mẫu thử đã dự đoán. Ví dụ, để xác định chiều dài của tấm thử, cần phải biết số lượng và chiều rộng của các mẫu thử. Chiều rộng của mẫu thử phụ thuộc vào chiều dài của mẫu thử.
Tiêu chuẩn AWS D1. 1 trực tiếp thiết lập các kích thước, chỉ để người kiểm tra xác định thiết kế cụ thể sẽ được sử dụng.
ASME Sec. IX thể hiện sự phân bố và kích thước của các mẫu thử một cách riêng biệt, giao nó cho người kiểm tra để thiết lập các kích thước sẽ được sử dụng.
Độ dày của phiếu kiểm tra
Một trong những yếu tố cần thiết nhất cần xác định trước khi chuẩn bị mẫu thử là độ dày của mẫu thử. Điều này là do độ dày của mẫu thử xác định các giới hạn độ dày được phép thử.
Nói chung, chiều dày của mẫu thử ít nhất phải bằng một nửa chiều dày tối đa được thiết lập trong quy trình. Trong mọi trường hợp, độ dày của mẫu thử là uỷ quyền cho một phạm vi độ dày nhất định. Tiêu chuẩn API Std. 1104, ví dụ, giới hạn chất lượng đối với các nhóm độ dày nhất định.
Đường kính của phiếu kiểm tra
Khi mẫu thử là một ống, phải phân tích ảnh hưởng của đường kính đến hiệu lực của chất lượng.
Tiêu chuẩn trình độ khác nhau về vấn đề này. Theo ASME Sec. IX, ví dụ, đường kính chỉ ảnh hưởng đến trình độ của thợ hàn (xem bảng bên dưới). Khi đường kính của ống là một biến số thiết yếu, nó sẽ uỷ quyền cho một loạt các đường kính, và sự lựa chọn phải được thực hiện sao cho bao trùm phạm vi dự kiến của quy trình.
Vị trí hàn
Vị trí có ảnh hưởng đến năng lượng hàn và độ khó thực hiện mối hàn, do đó ảnh hưởng trực tiếp đến trình độ của quy trình và thợ hàn / người vận hành hàn.
Theo quan điểm này, các tiêu chuẩn xác định các vị trí cơ bản và phạm vi miền của mỗi vị trí, điều này làm cho vị trí mà mẫu thử phải được hàn có thể được thiết lập.
Bất cứ khi nào vị trí hàn được coi là một biến cơ bản, thì chất lượng phải được giới hạn ở vị trí mà chi tiết được hàn hoặc, theo tiêu chuẩn áp dụng, cho hai hoặc nhiều vị trí, ví dụ, chúng tôi có Tiêu chuẩn AWS D1 .1.
Đối mặt với một trường hợp cụ thể, phải xác minh những vị trí hàn nào được nhìn thấy trước trong quy trình, nếu vị trí hàn là một biến cần thiết cho quy trình hàn trong tiêu chuẩn chất lượng và nếu có thì giới hạn của các vị trí là gì.
Hàn tiêu hao
Đặc điểm kỹ thuật chính xác của vật liệu tiêu hao được sử dụng liên quan đến tính toàn vẹn của mối hàn, để đảm bảo tính chất cơ học theo yêu cầu của dự án.
Việc phân nhóm vật tư tiêu hao được thực hiện theo cách khác nhau, tiêu chuẩn API 1104 chỉ định 11 nhóm, tiêu chuẩn AWS D1.1 vật tư tiêu hao tương quan với loại vật liệu cơ bản, trong Tiêu chuẩn ASME Phần IX, vật tư tiêu hao được chỉ định đến Số F, như đã chỉ ra trong đoạn QW 432.
Bảng dưới đây minh họa việc phân nhóm vật tư hàn theo Tiêu chuẩn API1104.
Chuẩn bị mối nối được hàn
Việc chuẩn bị mối nối phải uỷ quyền cho các điều kiện thực tiễn của thiết bị được hàn. Do đó, kiểu và kích thước của vát mép, dụng cụ hỗ trợ lắp và việc làm sạch mối nối phải tương đương với điều kiện thực tiễn.
Một số tiêu chuẩn (ví dụ AWS) xác định kiểu vát mép là một biến cần thiết. Theo quan điểm này, tùy thuộc vào loại vát mép được gửi tới trong quy trình, số lượng mẫu thử có thể bị ảnh hưởng.
Loại bỏ mẫu vật
Từ định nghĩa của mẫu thử được thực hiện theo thông tin của quy trình hàn và các biến của tiêu chuẩn chất lượng, có thể xác định các yêu cầu liên quan đến việc loại bỏ và chuẩn bị mẫu thử.
Tất cả các yêu cầu bây giờ phụ thuộc vào mẫu thử và tiêu chuẩn chất lượng. Từ mẫu thử, vì chúng phụ thuộc vào loại, độ dày và đường kính (đối với ống) của mẫu thử và tiêu chuẩn chất lượng vì các tiêu chuẩn, cũng trong yếu tố này, có các yêu cầu riêng đối với trình độ quy trình và trình độ của thợ hàn và thợ hàn.
Vị trí rút tiền bằng chứng
Nói chung, vị trí rút mẫu thử phụ thuộc vào tiêu chuẩn chất lượng, loại mẫu thử, đường kính của ống nghiệm và độ dày của mẫu thử.
3 hình dưới đây minh họa vị trí loại bỏ các thi thể theo yêu cầu của các tiêu chuẩn kiểm định thông thường nhất.
Chuẩn bị mẫu vật
Mục này có tầm cần thiết lớn trong việc đánh giá chất lượng vì nó phụ thuộc vào hiệu lực và độ lặp lại của kết quả thử nghiệm.
Người kiểm tra hàn có trách nhiệm đảm bảo rằng các yêu cầu về kích thước và độ hoàn thiện của mẫu được đáp ứng.
Hiệu lực của bằng cấp
Cả về trình độ của quy trình hàn và trình độ của thợ hàn và người vận hành hàn, các tiêu chuẩn khác nhau về hiệu lực của chứng chỉ, nghĩa là khi quy trình trở nên không thích hợp để sử dụng hoặc khi thợ hàn hoặc người vận hành hàn phải được yêu cầu.
Công việc của người kiểm tra hàn là đảm bảo rằng chỉ sử dụng các quy trình đủ tiêu chuẩn (xem ghi chú bên dưới), thợ hàn và người vận hành hàn chỉ công tác trên các dịch vụ mà họ đủ điều kiện và họ được yêu cầu khi cần thiết.
Cần nhớ lại rằng thực tiễn là một quy trình đủ tiêu chuẩn không đảm bảo khả năng áp dụng của nó cho bất kỳ công việc nào. Mỗi công việc có các tiêu chí và yêu cầu riêng và cần có sự đánh giá kỹ thuật để áp dụng quy trình hàn.
Giới hạn chất lượng được thiết lập đầu tiên thông qua các biến hàn.
Biến số là điều kiện hàn nếu thay đổi sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của mối hàn.
Ví dụ, đối với quá trình hàn điện cực phủ, việc chuyển đổi từ bộ chỉnh lưu sang nguồn điện máy phát thông thường không ảnh hưởng đến xác suất làm thay đổi chất lượng của mối hàn và do đó không được coi là một biến số của quá trình này. .
Dù sao, nó có thể là một biến số cho một quá trình hàn khác.
Một số tiêu chuẩn trình độ cho tất cả các biến có tầm cần thiết như nhau. Những người khác đưa ra các mức độ cần thiết khác nhau đối với chúng, phân loại chúng thành các biến thiết yếu và các biến không thiết yếu.
Mỗi tiêu chuẩn xác định các biến cụ thể, áp dụng cho từng quy trình hàn.
Với kiến thức về các biến có thể áp dụng, người kiểm tra hàn có thể xác định xem quá trình hàn có được thực hiện đúng được không.
Các biến cần thiết
Đây là những biến, nếu được thay đổi, yêu cầu phải được kiểm định.
Các biến cần thiết bổ sung
Đây là những biến số mà nếu thay đổi, cần phải được yêu cầu xác định, tuy nhiên việc phân tích chúng chỉ cần thiết khi có yêu cầu về tác động lên mối hàn.
Các biến không thiết yếu
Đây là những biến, nếu thay đổi, không yêu cầu yêu cầu xác định. Bằng cách sử dụng quy trình đủ tiêu chuẩn và trong giới hạn của các biến số, chúng sẽ dẫn đến mối hàn có thể chấp nhận được, nếu thợ hàn không có khuyết tật. Tuy nhiên, sự thay đổi vượt quá các giới hạn được thiết lập trong quy trình có thể ảnh hưởng đến các đặc tính cơ học của mối hàn, ngay cả khi thợ hàn thực hiện mối hàn mà không có khuyết tật.
Thay đổi đối với một biến không cần thiết vẫn yêu cầu xem xét WPS chứ không phải WPQR.
Ví dụ về các biến hàn
Loại mối hàn
Loại mối nối được xác định có tính đến độ dày của vật liệu được hàn. Nhìn chung, nên sử dụng loại mối nối sao cho lượng kim loại lắng đọng ít, như vậy sẽ tránh lãng phí kim loại mối hàn, máy móc và thời gian của thợ hàn, cũng như tránh đưa một lượng nhiệt lớn vào chi tiết.
Góc vát mép
Góc xiên là góc cho phép điện cực tiếp cận các vùng gần với gốc mối hàn và tạo điều kiện cho việc hàn nhiều đường đi, tránh sự kiện quá nhiệt của chi tiết. Nó phải có một kích thước thay đổi trong một giới hạn nhất định, bởi vì nếu quá “đóng”, chúng sẽ làm cho hoạt động chuyển sang gốc trở nên khó khăn và nếu quá “mở” cao và lượng vật liệu bổ sung không cần thiết sẽ bị lắng đọng.
Mở gốc
Sự mở rộng của chân răng cho phép kim loại phụ xuyên qua chân răng của mối hàn. Việc mở chân răng cũng phải được kiểm soát, bởi vì nếu nó quá lớn, có thể có sự xâm nhập quá mức của mối hàn hoặc sự hợp nhất hoàn toàn của các mặt mũi, và do đó tràn ra khỏi toàn bộ chân răng và quá nhỏ có thể không cho phép bất kỳ sự xâm nhập nào.
Mặt gốc
Nó cũng có một vai trò cần thiết trong quá trình xuyên thấu vì nó đóng vai trò như một giá đỡ vững chắc cho kim loại nóng chảy. Kích thước của nó cũng phải được kiểm soát để có sự kết hợp hoàn hảo giữa các cạnh của nó, và do đó là một sự thâm nhập thích hợp.
Sử dụng “ủng hộ”
Trong các mối nối đối đầu ở vị trí bằng phẳng, để có sự thâm nhập có kiểm soát không phụ thuộc vào các yếu tố đã đề cập ở trên, lớp nền được chọn, dùng để hỗ trợ kim loại nóng chảy có được hình dạng mong muốn. Loại thiết bị này thường được sử dụng trong các khớp không thể tiếp cận với phía bên kia của khớp.