ارسال شده در تاریخ: 23 بهمن 1394
روش نوشتن WPSو انجام PQR

WPSاصطلاح welding procedure specification مي باشد و هدف از نوشتن آن تعريف  و بسط متغير هاي جوشكاري , جهت انجام صحيح و رعايت اصول استاندارد مي باشد . براي نوشتن wpsاز استاندارد هاي ASME IXو ASME IIاستفاده مي شود .

قبل از نوشتن WPSبايد متغير هاي جوشكاري را بشناسيم . و ASMEIXفرمتي ارائه داده است كه شامل همه متغير هاي جوشكاري مي باشد . البته شما مجبور نيستيد كه حتما" از فرمت پيشنهادي ASMEIXاستفاده كنيد . ولي از هر فرمتي كه استفاده مي شود بايد حاوي اطلاعات فرمت پيشنهادي ASMEIXباشد. يكي از فرمت هاي موجود جهت نوشتن WPSبه صورت زير است .

 

 تصوير 1: فرمت عمومي WPS

 جهت پر كردن اين فرم يا به نوعي نوشتن WPS  نياز به شناختن متغير هاي جوش كاري است كه شما مي خواهيد براي آن WPSبنويسيد دارد . و براي انجام اين كار  طبق روش زير عمل كنيد .

1-     فرايند جوشكاري خود را مشخص نماييد . مثال هايي كه مي توان براي فرايند هاي جوشكاري در نظر گرفت . عبارتند از  SMAW , GTAW , SAW , GMAWو ... مي باشند . در فرايند جوشكاري ممكن است از يك روش يا تلفيقي از روش هاي جوشكاري استفاده شود. به عنوان مثال فرض كنيد روش جوشكاري شما GTAW+SMAWباشد. روش جوشكاري خود را در قسمت 1 بنويسيد . در اين قسمت علاوه بر نوشتن روش جوشكاري يا Welding processشماره  WPSنوع جوشكاري ( دستي يا اتوماتيك) و شماره PQRرا كه براي WPSانجام داده ايد را  بنويسيد . به عنوان مثال :

WPS NO:W001

SUPPORT PQR:P001

WELDING PROCESS: GTAW + SMAW

TYPE: MANUAL

 

2- در قسمت 2 طراحي اتصال خود را با توجه به شرايط جوشكاري ترسيم كنيد .  برخي از انواع طراحي اتصال هاي مختلف به صورت زير است.

Joint desighn(QW402)

 

 

                                                تصوير 2 : شكل عمومي اتصالات BWو SW

 

 

البته شما با توجه به ضخامت فلز پايه نوع اتصال را مي توانيد V,X,Kدر نظر بگيريد .

 

3- اين بخش جهات جوشكاري را بنوسيد . (به  جهات جوشكاري در ASMEIXاشاره شده است و در كتاب " كيفيت و كميت در بازرسي فني جوش و متريال " به طور كامل به آن پرداخته شده است . )

 Position(QW405) : all(1G,2G,)

Posision of groove:all

Welding progression : up or down

        

4- اين قسمت پيش گرم و دماي بين پاس هاي جوشكاري نوشته شده است . براي اينكه مشخص كنيم كه آيا متريال مورد نظر به PREHEATيا پيش گرم نياز دارد به ASMEB31.3مراجعه

شود .(Tabl331.1.1) . در اين جدول كه تصوير آن را در زير مشاهده مي نماييد . متريال را بر اساس تقسيم بندي p no و با ضخامت هاي مختلف تفكيك نموده و شما مي توانيد ذماي پيش گرم يا

Preheatرا از آن استخراج كنيد . به عنوان مثال براي فولاد هاي كربني با ضخامت كمتر از 25 ميليمتر حداقل دماي پيش گرم برابر با 10 درجه سانتيگراد مي باشد . هم چنين حداكثر دماي بين پاس هاي جوشكاري يا (inter pass temp MAX)  نيز بايد لحاظ شود . براي فولاد هاي كربني اين مقدار حدود 250 درجه سانتيگراد است.

به عنوان مثال

Preheat (Qw406)

Preheat temp: 10C

Interpass temrrature MAX: 250C

 

 

               تصوير شماره 3 : جدول 331.1.1 از ASMEB31.3

 

5- براي اينكه مشخص شود كه آيا به PWHTبعد از جوشكاري نياز است يا خير به (Tabl331.1.1) از ASMW B31.3مراجعه گردد. (تصوير شماره 3 ) در اين جدول در صورت نياز به عمليات گرمايي بعد از جوشكاري به جزئيات آن اشاره شده است.

به عنوان مثال براي جوشكاري فولاد هاي كربني با ضخامت كمتر از 19.05 ميليمتر كه PWHTتوصيه نشده است . اين قسمت را به صورت زير پر كنيد. .

POST WELD HEAT TREATMENT: (QW407:

TEMRATURE RANGE:( NR)

TIME RANGE:( NR)

در اين حالت به PWHTنياز نيست بنابراين عبارت NRكه مخفف NOTREQUIREDمي باشد نوشته مي شود.

 

6- فلز پايه (Base metal) :

  ASME IX براي كاهش تعداد WPSو PQRبراي فلزات مختلف P NOتعريف كرده است. به عنوان مثال در QW422كه كل متريال ASME IIو بربخي از متريال ساير استانداردها را به صورت فهرست وار نوشته است شامل حدود 1800 نوع فلز از گروه هاي فلزات آهني و غير آهني مي باشد. و حدود200 فلز از اين گروه فولاد هاي كربني هستند . با در نظر گرفتن ساير متغير هاي ضروري مي توان براي همه آنها يك WPSنوشت .

Base metal(QW403)

P NO 1 GROUP NO 1 TO P NO 1 GROUP NO 1

SA-106 ,SA-53 , SA105 ,SA-283 ,SA-516 ,SA-234 GR WPB,SA36

TO

 SA-106 ,SA-53 , SA105 ,SA-283 ,SA-516 ,SA-234 GRWPB,SA36

THICKNESS RANGE: <19.05mm

اگر از P NO استفاده نشود د ر مثال ذكر شده ما نياز به نوشتن 42 WPSفقط در اين حالت خاص داريم .

كه باعث سر درگمي اسنادي و به تناسب افزايش PQRها مي شود. در QW422از ASME IXبراي تعدادي از فلزات P NO تعريف نشده است . اين متريال را ASMEاز ساير استاندارد هاي مرتبط قرض گرفته شده است . اين متريال در ASME به عنوان متريال غير وابسته يا NONMENDETORYموسوم هستند . عمده اين فلزات از APIو ASTM عاريت گرفته شده و ASME IXبراي آنها

S NOتعريف شده است . S NO در تقسيم بندي متريال شبيه P NO مي باشد.

اگر به متريالي برخورد گرديد كه در استاندارد ASME IXموجود نيست با توجه به آناليز و درصد عناصر موجود در آن , معادلي براي آن در ASMEپيدا كنيد و سپس براي آن P NO تعريف نماييد.

 

7- فيلر و الكترود .

  براي انتخاب فيلر و الكترود بايد به ASME II PART Cمراجعه نمود. اين بخش از استاندارد ASME IIداراي يك تقسيم بندي به صورت زير است .

 

 

  تصوير شماره 4 : فهرست مربوط به فيلر و الكترود ها در ASME IIPART C

 

به عنوان مثال براي الكترود هاي جوشكاري فولاد هاي كربني (P NOOR SNO 1) بايد به SFA5.1و براي فيلر هاي جوشكاري فولاد هاي كربني به SFA5.18مراجعه نماييد (GTAW +SMAW)

( در برنامه نرم افزاري همراه كتاب " كيفيت و كميت در بازرسي فني جوش و متريال " كل متريال موجود در ASMEبه صورت فهرست وار آمده است و آدرس مراجعه براي يافتن فيلر و الكترود در آن توضيح داده شده است.

بعد از مراجعه به ASME II PART Cبراي مشخص نمودن فيلر و يا الكترود به موارد زير توجه داشته باشيد .

-         درصد عناصر آلياژي موجود در فلز پايه ( فيلر يا الكترود بايد حداقل عناصر موجود در فلز پايه را پوشش دهد. )

-         خواص مكانيكي فيلر يا الكترود نبايد به صورتي باشد كه با فلز پايه اختلاف زيادي داشته باشد. عمده اين خواص درصد تغيير طول (elongation) , تنش تسليم (yield streghnth) , حد نهايي استحكام (ultimate tensile sterenghth) مي باشند . كه در ASME IIهم براي فلز پايه و هم براي فيلر و الكترود به آن اشاره شده است. در استاندارد اشاره مدوني به اين قضيه ندارد ولي تحقيقاتي كه موسسه اي در ايالات متحده با عنوان

Fracture Toughness Behavior of Weldments with Mis-Matched Properties at Elevated Temperature

انجام داده است نشان مي دهد اختلاف بين خواص مكانيكي جوش و فلز پايه نبايد بيش از 10ksiباشد.

-         براي فولاد هاي ضد زنگ به مواردي مانند اعداد نيكل معادل و كرم معادل كه با استفاده از آنها عدد فريت تعريف مي شود توجه داشته باشيد . اختلاف عدد فريت فلز پايه و فيلر و الكترود نبايد از عدد ذكر شده در ASME IIبيشتر يا كمتر باشد. در اين حالت به درصد كربن فلز پايه و وجود عناصري كه باغث جلوگيري از تشكيل كاربيد كرم مي گدند نيز توجه نماييد .

 براي مثال مورد بحث ما يعني جوشكاري فولادي كربني در فرايند جوشكاري GTAW +SMAWاين بخش به شكل زير تكميل مي گردد.

FILLER METAL: (QW-404)

SFA NO : 5.18 FOR ROOT PASS

FILLER: ER70S

SFA:5.1 FOR OTHER PASS:

ELECTROD: E-7018

 8- گاز  :

   براي روش هاي جوشكاري كه نياز به گاز هاي خنثي جهت جلوگيري از اكسيد شدن سطح جوش و ورود آلودگي هاي محيط است . در برخي از روش هاي جوشكاري مانند GTAWاستفاده از گاز جهت PURGINGاز داخل و يا محافظت تز گرده جوش مورد نياز مي باشد.

PURGING براي فولاد هاي كربني مورد نياز نيست .

براي مثال مورد بحث ما اين قسمت به صورت زير تكميل مي گردد.

GAS(QW-408)

SHEILD GAS:AR 99.99%

FLOW RAT(LIT/MIN):8

GAS BACKING:NR

9 – تكنيك جوشكاري :

اين بخش به تكنيكي كه جوشكار با توجه به شرايط كاري اتخاذ مي كند تا عمليات جوشكاري را انجام دهد اشاره دارد. ايتم هاي مرتبط به اين بخش عبارتند از :

-         STRINGو WEAVINGكه نوع حركت دست جوشكار و نوسان آن را مشخص مي نمايد . اگر جوشكار در زمان انجام جوشكاري نوك الكترود يا فيلر را بدون نوسان به چپ و راست ذوب كند و حركت دست او فقط در راستاي جلو و عقب باشد . تكنيك را STRINGمي نامند .و لي اگر در حين جوشكاري نوك فيلر يا الكترود به چپ و راست نوسان داده شود اين روش را WEAVINGمي نامند. البته دامنه نوسلان از يك تا 3 برابر قطر الكترود و فيلر است. كه به اصطلح به آن OSILATIONمي گويند

مورد مهم ديگري كه در اين جا به آن اشاره شده است MULTIPLE ORSIMPLE PASSاست . كه در اشكال زير نشان داده شده اند.

 

 

تصوير شماره 5 : MULTIPLE OR SIMPLE PASS

 

يكي از موارد ديگري هم كه بايد در اين بخش نوشته شود نحوه تميزكاري است .

TECHNIQUE(QW410)

STIRING OR SIMPLE PASS: BOTH

CLEANING: GRINDING

STRING OR WEAVING: BOTH

 

البته بخش مربوط به مشخصات الكتريكي نيز كه در QW409از ASME IXبه آن اشاره شده است هم بهتر است كه نوشته شود ولي چكيده موارد مذكور در انتهاي فرمت WPSموجود است كه نمونه اي به عنوان مثال  ذكر شده است .

تصوير شماره 6 : چكيده متغير هاي جوشكاري در يك فرمت WPS

 

مواردي موجود در اين جدول :

-         لايه هاي جوشكاري : كه همان پاس هاي جوش است . در اين مثال پاس يا لايه يك با روش جوش كاري GTAWو فيلري از جنس ER70Sبا قطر 2 ميلمتر جوشكاري مي شود. سرعت جوشكار يا TRAVEL SPEEDدر محدود 70 تا 140 ميليمتر در دقيقه است. ساير لايه هاي جوشكاري در اين مثال با الكترود E-7018با قطر 5/2 ميليمتر و سرعت 100 تا 180 ميليمتر در دقيقه جوشكاري مي گردد.

بعد از تهيه يك WPSاوليه و متغير هاي مربوط به آن بايد متغير هاي موجود را با انجام آزمايشات PQRتاييد كرد .

مراحل انجام PQR

 يك PQRدر حالت هاي مختلف جوشكاري و براي ورق , لوله بايد جهت تاييد WPSانجام شود . به نوعي با انجام PQRمتغير هاي 9 گانه جوشكاري در WPSرا تاييد يا رد مي نماييم . در اينجا مراحل انجام PQRرا طبق ASMEIXتوضيح مي دهيم . ( براي PIPING)

1-     تهيه نمونه به يكي از حالت هاي زير :

 

        

 

        تصوير 7 : تهيه نمونه براي PQR

توصيه مي شود براي PIPE, جهت 6Gو براي PLATEدو نمونه در جهات 2Gو 3Gانتخاب شوند.

2-    همزمان با انجام جوشكاري متغير هاي مربوط به ولتاژ , آمپر  , سرعت جوشكار (TRAVEL

 SPEED) و تعداد فيلر يا الكترود هاي مصرفي را ياد داشت كنيد . يادداشت تعداد فيلر و الكترود مصرفي شما را براي براورد فيلر و الكترود كل پروژه كمك خواهد كرد . ساير متغير ها در صورت عدم تاييد PQRبه دليل عدم تطابق خواص مكانيكي نمونه هاي مورد آزمايش , در دسترس هستند و دليل عدم تطابق را مي توان به راحتي پيدا كرد.

3 بعذ از جوشكاري آزمايشات NDTكه شامل (VISUAL,RT) هستند روي نمونه انجام شود و پس از تاييد طبق الزامات ASMEIXنمونه ها به آزمايشات مكانيكي ارسال گردند.

4- آزمايشات مكانيكي كه روي نمونه انجام مي شوند عبارتند از

- آزمايش كشش:

در آزمايش كشش نمونه اي به صورت زير و با ابعادي كه در ASMEIXتوضيح داده شده است تهيه مي گردد.

 

 

 

تصوير 8 : نمونه آزمايش براي تست كشش (TENSILE TEST)

 

اليته لوله هايي با قطر كمتر از 3 اينچ به صورت كامل كشيده مي شوند.

پس از انجام آزمايش اطلاعات زير در اختيار شما قرار داده مي شود.

تنش تسليم (YS) , حد استحكام نهايي (UTS) , درصد تغيير طول (ELONGATION) , نيروي اعمالي در زمان تسليم و ....

 اين اطلاعات را با استفاده از نمودار تنش –كرنش (STRES –STRAIN) كه در شكل زير مشاهده مي نماييد استخراج مي گردد.

 

 

 

تصوير شماره 9 : نمودار تنش –كرنش براي سه فلز مختلف ( STRESS-STRAIN)

 

معيار پذيرش در اين اينجا تنش تسليم است كه در ASME IXARTIVLEIآمده است . كه ترجمه آن در كتاب " كيفيت و كميت در بازرسي فني جوش و متريال " موجود مي باشد.

-          آزمايش خمش :

نمونه  را طبق ASME IX ARTICL IVتهيه و با زاويه 90 درجه خم مي كنند . (شكل )

 

 

تصوير شماره 10 : آماده سازي نمونه خمش طبق و دستگاه خمش طبق

ASME IX ARTICL IV

 بعد از خمش عيوب ايجاد شده در سطوح محدب را طبق معيار هاي پذيرش ASME IX ARTICLIرد يا تاييد مي نماييم .

-          آزمايش ضربه (IMPACT TEST) : اين آزمايش در حالتي كه دما ي بهره برداري پايين تر از مقادير گفته شده براي متريال درASME II است انجام مي شود. به عنوان مثال براي فولاد هاي ضد زنگ در دماهاي كمتر از -190 درجه سانتي گراد . مراحل انجام به صورت زير است .

تهيه نمونه از قسمت هاي جوشكاري شده به صورت زير به طوريكه الزامات ASME IXپوشش داده شود.

 

 

 

 

تصوير شماره 11 : نمونه هاي آماده شده جهت آزمايش ضربه (IMPACT TEST)

 

نمونه هاي آماده شده با سقوط وزنه اي شكسته شده و انرژي شكست آن به صورت واقعي به دست مي آيد.

 

 

تصوير شماره 12 : دستگاه آزمايش ضربه (IMPACT TESTMACHIN)

 

 انرژي شكست به دست آمده را با مقادير موجود در ASME IIمقايسه كرده و اگر بيش از مقادير استاندارد باشد مورد تاييد است. البته نمونه اي كه تحت آزمايش ضربه قرار مي گيرد نبايد داراي ضخامتي كمتر از ضخامت ذكر شده در استاندارد باشد. زيرا اين مورد باعث مي شود كه انرژي شكست بيشتر شود و در تفسير PQRبه نتيجه مطلوب نرسيم . در واقع حداقل انرژي شكست كه در ASME IIبه آن اشاره كرده است . همان KICاست كه مانند Yeild Streghnthو UTSجز خواص فلز محسوب مي گردد.

ارتباط بين آزمايش كشش و ضربه :

اگر مساحت زير نمودار تنش –كرنش (STRESS-STRAIN) را محاسبه كنيم . كميتي است از جنس انرژي , اين كميت همان TOUGHNESSيا انرژي شكستي است كه در آزمايش ضربه به آن مي رسيم.

اين موضوع در استاندارد اشاره نشده است ولي مي توان با محاسبه سطح زير نمودار هاي واقعي كه در آزمايشگاه به دست مي آيد و مقايسه آن با انرژي شكست در دمايي مشخص به درستي اين فرضيه پي برد. هرچند كه ASMEدر جايگزيني اين روش محاسباتي به جاي جايگزين كردن آن با آزمايش ضربه اشاره اي ندارد .ولي مي توان آن را به صورت تحقيقي انجام داد.

 

تصوير شماره 13: سطح مقطع زير نمودار تنش –كرنش (STRESS-STRAIN)

 

مي توان با قرار دادن اين نمودار در يك كاغذ شطرنجي با مربع هايي به طول 1mmX1mmميزان انرژي شكست را به دست آورد .

 

تاریخ آخرین ویرایش: 12 خرداد 1390 - 12:46:32
اقدام کننده:
تعداد مشاهده: 4964