Jak prawidłowo wykonać pomiar temperatury podczas spawania?

Jeżeli pracujesz w spawalnictwie na pewno spotkałeś się z pojęciami takimi jak temperatura podgrzewania wstępnego, temperatura międzyściegowa, temperatura utrzymania. Wartości temperatury podgrzewania oraz temperatury międzyściegowej znajdziesz w instrukcji technologicznej spawania, czyli WPS. Nasuwa się więc pytanie: co kryje się pod tymi pojęciami i jak prawidłowo zmierzyć te wartości, aby proces spawania był zgodny z kwalifikowaną technologią spawania? Niby prosta rzecz, ale czy na pewno? Zapraszam do lektury jeżeli chcesz sprawdzić lub poszerzyć swoją wiedzę w tym zakresie.

Temperatury przy spawaniu – definicje

Najlepszą pomocą w wyjaśnieniu tych pojęć będzie norma EN ISO 13916 „Spawanie – Wytyczne pomiaru temperatury podgrzania, temperatury międzyściegowej i temperatury utrzymania”.

Sam tytuł normy wskazuje czego możesz się spodziewać zaglądając do niej. Nie znajdziesz tam natomiast wytycznych do pomiaru temperatury obróbki cieplnej po spawaniu.

Przejdźmy do definicji, które opisuje punkt 2 normy EN ISO 13916:

• Temperatura podgrzania (Tp): temperatura elementu w strefie spawania bezpośrednio przed jakąkolwiek operacją spawalniczą. Na ogół określana jest jako minimalna temperatura i zwykle jest równa minimalnej temperaturze międzyściegowej.

Na WPS temperatura podgrzewania wstępnego jest podana jako minimalna wymagana przez technologię. Wynika z tego, że spawacz nie może zacząć spawania dopóki ta minimalna temperatura nie zostanie osiągnięta w strefie spawania.

• Temperatura międzyściegowa (Ti): temperatura w spoinie wielościegowej i w przylegającym materiale podstawowym, bezpośrednio przed wykonywaniem kolejnego ściegu. Na ogół określana jest jako maksymalna temperatura.

Praktyczna wskazówka: Temperaturę międzyściegową mierzymy tylko w przypadku spoin wielościegowych. Drugim istotnym faktem jest, że pomiar wykonujemy bezpośrednio przed tym jak spawacz wykonuje kolejny ścieg, a nie po zaraz po zakończeniu spawania poprzedniego ściegu, co jest częstym błędem. Na WPS temperatura międzyściegowa podana jest jako maksymalna dopuszczalna przez technologię. Czyli spawacz nie może rozpocząć spawania kolejnego ściegu dopóki materiał nie ostygnie, co najmniej do poziomu wskazanego przez instrukcję.

• Temperatura utrzymania (Tm): minimalna temperatura w strefie spawania, którą należy utrzymać w przypadku przerwy w spawaniu.

Praktyczna wskazówka: Temperatura utrzymania nie zawsze podana jest na WPS, ale są materiały, które wymagają dużego rygoru podczas wykonywania złącza spawanego. Na przykład stale odporne na pełzanie przeznaczone do pracy w podwyższonych temperaturach. Poniżej zamieszczam schemat przebiegu cyklu cieplnego podczas spawania stali X10CrMoVNb9-1 typu P91 (gr. 6.4 wg ISO/TR 15608). To sztandarowy przykład, gdzie mamy do czynienia z koniecznością utrzymywania konkretnych wartości temperatur przez cały czas spawania, włącznie z przerwami:

1) Po spawaniu temperaturę złącza obniża się w kontrolowanych warunkach do 80 st. C, gdzie znowu czas utrzymania wynosi min. 2 godziny, tak aby zaszła przemiana martenzytyczna. W tym momencie nieodpuszczony materiał o strukturze martenzytycznej jest bardzo kruchy i złącze nie nadaje się do eksploatacji.

2) Aby uniknąć pęknięć zimnych w spoinie, od razu po przemianie martenzytycznej nagrzewa się złącze do temperatury wysokiego odpuszczania, w której to materiał utrzymuje się przez określony czas, aby dać mu czas na relaksację naprężeń (powiedzmy, że 2 min. na każdy mm grubości, ale nie mniej niż 60 min.).

3) Ostatnim etapem jest kontrolowane chłodzenie do temperatury pokojowej.

Jak właściwie wykonać pomiar temperatury podczas spawania?

Teorię już znasz, teraz więc przechodzimy do praktyki. Norma EN ISO 13916 wskazuje też, w jakim miejscu złącza powinnieneś wykonać pomiary, aby wyniki były miarodajne. Tutaj norma daje całkiem praktyczne wskazówki i można ją potraktować jako gotową instrukcję. Choć ma też pewne niedomówienia, o czym w dalszej części artykułu. Przytoczę teraz wskazówki z normy punkt po punkcie z moim komentarzem, żebyś miał gotową instrukcję do stosowania w praktyce.

1. Miejsce pomiaru, czyli gdzie mierzyć temperaturę przy spawaniu?

Dla materiałów grubości t<=50 mm temperaturę podgrzewania i utrzymania należy mierzyć na powierzchni elementu skierowanej w stronę spawacza w odległości A=4xt lecz nie większej niż 50 mm od wzdłużnej krawędzi rowka spawalniczego (schemat pomiaru wg rysunku 1, który znajduje się poniżej).

Dla materiałów grubości t>50 mm temperaturę podgrzewania i utrzymania należy zmierzyć w odległości minimum 75 mm od brzegów rowka spawalniczego (Komentarz autora: lub nawet więcej jeżeli wymaga tego specyfikacja – spotkałem się ze specyfikacją klienta, gdzie ta odległość wynosiła nawet 150 mm od brzegów rowka).

Dla materiałów grubości t>50 mm, jeżeli jest to możliwe pomiar temperatury podgrzewania i/lub utrzymania należy wykonać na powierzchni przeciwległej do powierzchni nagrzewanej. W przeciwnym razie temperaturę należy zmierzyć na powierzchni nagrzewanej po usunięciu źródła ciepła, lecz dopiero po wyrównaniu się temperatury przyjmując współczynnik około 2 min przetrzymania na każde 25 mm grubości materiału podstawowego.

Dla materiałów grubości t>50 mm, jeżeli stosuje się stałe elementy grzewcze i nie ma dostępu do przeciwległej powierzchni, aby móc zmierzyć temperaturę podgrzewania i/lub utrzymania, należy wykonać pomiar na dostępnej powierzchni materiału podstawowego, przylegającej bezpośrednio do obszaru spawania, lecz dopiero po wyrównaniu się temperatury przyjmując współczynnik około 2 min przetrzymania na każde 25 mm grubości materiału podstawowego.

Temperaturę międzyściegową należy mierzyć na powierzchni metalu spoiny lub przylegającego materiału rodzimego.

Praktyczna wskazówka: W normie EN ISO 13916 opisano w jakiej odległości od krawędzi złącza należy mierzyć temperaturę podgrzewania do spawania i temperaturę utrzymania i gdzie wykonać pomiar temperatury międzyściegowej. Nie wskazano jednak ile punktów pomiarowych wykonać na długości złącza, aby wynik był miarodajny. Pomiar musisz wykonać dokładniej w przypadku, gdy w Twojej technologii stosowane jest ręczne podgrzewanie palnikiem do spawania. Zalecam wtedy pomiar co 100 mm, w odległości od rowka spawalniczego jak wskazano na rysunku 1. W przypadku, gdy masz możliwość wykonania podgrzewania poprzez dedykowane urządzenia (oporowo lub indukcyjnie), można przy złączu rozmieścić termopary, które będą sterowały procesem podgrzewania i utrzymania temperatury. Minimalną liczbę punktów pomiarowych w takim wypadku określa norma EN ISO 17663, choć dotyczy ona stricte procesu obróbki cieplnej. Przykładowo dla rury średnicy zewnętrznej >550 mm, norma ta zakłada minimum 4 punkty pomiarowe rozmieszczone względem siebie co 90 stopni. Przekładając tę zasadę na złącza wykonane na blachach, taki punkt pomiarowy powinien znajdować się minimum co 400÷450 mm na długości złącza.

2. Czas przeprowadzenia pomiaru, czyli kiedy mierzyć temperaturę podczas spawania?

Temperaturę międzyściegową należy mierzyć w obszarze spawania bezpośrednio przed przejściem łuku.

Jeżeli temperatura utrzymania została określona, należy ją kontrolować przez okres, w którym nastąpiła przerwa w procesie spawania.

3. Środki pomiarowe, czyli czym mierzyć temperaturę podczas spawania?

 W instrukcji technologicznej spawania zaleca się podać środki stosowane do pomiaru temperatury np.:

• Materiały czułe na temperaturę – ozn. TS (np. termokredki, farby). Praktyczna wskazówka: termokredki są bardzo przydatne i warto wyposażyć w nie spawaczy wykonujących złącza spawane. Działają one w ten sposób, że topią się w określonej przez producenta temperaturze. W praktyce wygląda to tak, że spawacz znaczy w strefie spawania punkty pomiarowe dwiema kredkami. Przykładowo kredka żółta – temperatura topnienia 100 st. C i kredka czerwona temperatura topnienia 250 st. C. Podgrzewając do spawania minimum 100 st. C zacznie się topić kredka żółta i jest to sygnał, że można rozpocząć spawanie. Przy osiągnięciu maksymalnej temperatury międzyściegowej 250 st. C zacznie się topić kredka czerwona, co będzie sygnałem do zaprzestania spawania i oczekiwania, aż temperatura złącza spadnie.
• Termometry stykowe – ozn. CT. Praktyczna wskazówka: jak dla mnie najbardziej wiarygodne i dokładne obok termopar. Podczas kwalifikowania technologii spawania zawsze używam tego rodzaju miernika.
• Termopary – ozn. TE. Praktyczna wskazówka: używane podczas pomiaru temperatury jednocześnie wraz z zastosowaniem wyżarzarek oporowych lub indukcyjnych. Bardzo dokładne w pomiarze, ale wymagają oczywiście podłączenia do urządzenia pomiarowego t.j. miernika wbudowanego w źródło prądu.
• Przyrządy optyczne lub elektryczne do bezstykowego pomiaru temperatury – ozn. TB. Praktyczna wskazówka: tak zwane pirometry to najwygodniejsze środki do pomiaru temperatury podczas spawania, ale jak dla mnie najmniej dokładne i nie ufam tym urządzeniom. Dokładność pomiaru zależy od takich czynników jak odległość miernika od mierzonej powierzchni, czy jej emisyjność. Emisyjność z kolei zależy od tego czy powierzchnia materiału bardziej lub mniej odbija promienie podczerwieni.

Walidacja sprzętu do pomiaru temperatury podczas spawania

Sprzęt do pomiaru temperatury podczas procesów spawalniczych podlega kalibracji i walidacji zgodnie z wymaganiami przedstawionymi w normie EN ISO 17662:

 

Jak często prowadzić walidację wyposażenia pomiarowego?

Tutaj również przytoczę fragment swojego kursu dotyczącego wymagań normy EN ISO 3834:

Jak czytać WPS? – praktyczne wskazówki

Wiesz już jak i czym wykonać pomiar. Teraz wyjaśnię Ci, jakie warunki brzegowe przyjąć dla mierzonych wartości temperatury odnosząc się do przykładowej instrukcji technologicznej spawania. Poniżej typowy WPS sporządzony wg normy EN ISO 15609-1 dotyczący spawania stali 13CrMo4-5 metodą kombinowaną 141/111. W czerwonych chmurkach zaznaczyłem pola, które dotyczą pomiaru temperatur podczas procesu spawania, a poniżej zdjęcia wyjaśniam w jaki sposób to intepretować.

• 

Uwaga 1: W tym konkretnym przypadku masz do czynienia z przygotowaniem elektrod otulonych do spawania, które należy wygrzać przed spawaniem. Parametry wygrzewania elektrod ustala ich producent i zazwyczaj są one podane na opakowaniu. Wg WPS elektrody przed spawaniem należy wygrzać w temp. 350 st. C przez 2 godziny. 350 st. C to temperatura utrzymania, a 2 godziny to czas utrzymania.

Uwaga 2: Przed rozpoczęciem jakiejkolwiek operacji spawalniczej złącze należy podgrzać do temperatury minimum 180 st. C. Dotyczy to również sczepiania. Ta temperatura to z kolei nie tylko temperatura podgrzania, ale także temperatura utrzymania w razie, gdyby spawacz przerwał pracę w trakcie wykonywania złącza. Będzie to również minimalna temperatura międzyściegowa – gdyby złącze zaczęło się ochładzać poniżej tej temperatury natychmiast trzeba je podgrzać.

Uwaga 3: Maksymalna temperatura międzyściegowa to 300 st. C. Mierzysz ją bezpośrednio przed wykonaniem kolejnego ściegu. Gdyby ta wartość była wyższa przed zamiarem wykonania kolejnego ściegu musisz odczekać, aż spadnie ona poniżej tego maksymalnego pułapu.

Uwaga 4: Na koniec po spawaniu przed ochłodzeniem złącza do temperatury pokojowej w technologii rozpisano również wygrzewanie po spawaniu, w celu odwodorowania spoiny. Temperatura utrzymania to 350 st. C, a czas utrzymania 2 godziny.

Podsumowanie

Personel spawalniczy jest zobowiązany do przestrzegania technologii spawania podczas wykonywania złącza. Oprócz przestrzegania odpowiedniej energii liniowej spawania niezwykle ważnym zagadnieniem jest również przestrzeganie rygoru temperatury podczas spawania zgodnie z kwalifikowaną technologią spawania. Temperatura podgrzania, temperatura utrzymania i temperatura międzyściegowa – oprócz znajomości tych  pojęć ważne jest abyś zrozumiał/a, jak właściwie wykonać pomiar tych wartości, aby wyniki były miarodajne. Tylko wtedy będziesz mieć pewność, że złącze spawane ma odpowiednie właściwości mechaniczne i nie dojdzie do jego uszkodzenia w trakcie eksploatacji.

P.S. Choć właściwa treść normy EN ISO 13916 to raptem 3 strony, dokładne wyjaśnienie i dopowiedzenie pewnych kwestii zajęło mi 7 stron formatu A4. Żeby dokładnie opisać wszystkie zagadnienia związane z niby prostą i oczywistą czynnością jaką jest pomiar temperatury podczas spawania, musiałem sięgnąć jeszcze do innych norm t.j. ISO 17662, ISO 17663, własnych technologii spawania i własnego doświadczenia. To jeszcze bardziej utwierdziło mnie w przekonaniu, że spawalnictwo to bardzo złożona dziedzina i wymaga bardzo dużej wiedzy i ciągłego kształcenia. Starałem się napisać ten artykuł w taki sposób, żeby stanowił swego rodzaju instrukcję do stosowania w praktyce i mam nadzieję, że Tobie ułatwi pracę.

 

Jeżeli masz jakieś pytania, potrzebujesz pomocy w tych tematach napisz do mnie na akademia@nova-cert.pl lub zadzwoń na nr 691 197 913

Wbrew pozorom, dobór odpowiednich zakresów do WPQR nie jest tylko domeną nadzoru spawalniczego. Myślę, że każdy związany z branżą spawalniczą powinien mieć wiedzę na ten temat. Jeżeli nie wiesz jak dokładnie dobrać zakresy do WPQR, ten artykuł jest dla Ciebie.

WPQR – dlaczego dobór odpowiednich zakresów jest tak ważny?

Otrzymujesz projekt do wyceny.

Pierwszą czynnością, jaką wykonujesz (świadomie lub nie) jest przegląd techniczny. Zaczynasz od sprawdzenia, z jakich materiałów ma być wykonana konstrukcja, jakie ma gabaryty, grubości, ewentualnie średnice. Następnie analizujesz, czy metody, którymi spawacze spawają w Twojej firmie są odpowiednie.

Taki podstawowy przegląd w rzeczywistości prowadzi wiele osób w firmie i nie jest ukierunkowany wyłącznie na inżyniera spawalnika. Analizę przeprowadza nawet sam właściciel (w mniejszych firmach), kierownik produkcji, czy kierownik projektu (w dużych organizacjach). Oczywiście zwykle pod kątem rentowności zlecenia. Niemniej ważne jest, aby poznać, zakresy wyżej wymienionych zmiennych – ja nazwałam je zmiennymi podstawowymi, ponieważ rzutują na uprawnienia Twojej firmy, a w konsekwencji na ewentualne koszty związane z kwalifikacją WPQR.

Jak widzisz, te informacje wbrew pozorom nie dotyczą tylko nadzoru spawalniczego, dlatego w poniższym artykule tłumaczę w  jaki sposób dobrać podstawowe zakresy do WPQR.

WPQR – zmienne podstawowe

Na zakres kwalifikacji technologii spawania wpływa wiele zmiennych, jednak są takie, które w głównej mierze decydują o uprawnieniach i to je w pierwszej kolejności weryfikujemy. Są nimi:

1. grupa materiałowa,
2. grubość,
3. średnica.
4. metoda spawania.

Dlaczego akurat te zmienne?

Ba! Kolejność którą podałam nawet  nie jest przypadkowa. Dlaczego?

Kiedy firma dowiaduje się o nowym projekcie, pierwszą pytanie jakie powinniście sobie zadać:

1. Z jakiego materiału ma być wykonana konstrukcja (element, zbiornik, konstrukcja itp.)? 

Tym prostym pytaniem jesteś w stanie zweryfikować, czy masz możliwości produkcyjne, czy aby materiał Cię nie zaskoczy i po wygranym projekcie, Twoja firma „nie pójdzie z torbami”. Może się nawet okazać, że już dysponujemy odpowiednią technologią. Każdy z nas wie, że jedne materiały są łatwo spawalne, przez co wdrożenie technologii (jeśli jej nie mamy) nie jest mocno ryzykowne.  Inne z kolei dużo trudniej spawać,  co jak pokazuje historia  (patrz: Stocznia Szczecińska i spawanie dupleksu) może doprowadzić do , opóźnień w projekcie i reklamacji, a w konsekwencji nawet bankructwa firmy.

• Mając informację z jakiego materiału konstrukcja powinna być wykonana, sprawdź, czy grubości w projekcie obejmują jej zakres. Już na podstawie tych dwóch zmiennych jesteś często w stanie zaplanować proces produkcyjny.
• Jeśli jest to rura, to czy mieści się w zakresie średnic? Jeśli jest to blacha, masz o jeden punkt do sprawdzania mniej ?
• No i ostatni punkt tzw. „last but not least”, czyli metoda spawania (lub jak ktoś woli proces spawania). Dodałam tę informację na samym końcu, ponieważ dopiero znając powyższe dane, jesteś w stanie zaproponować odpowiednią metodę spawania. Przykład:
  • mając materiał 1.4307 (8.1) o wymiarach ø18×2 (grubości t=2mm i średnicy ø18mm) – raczej użyjesz metody 141 niż 135, a już na pewno nie skorzystasz z 121.
  • mając materiał P265GH (1.1) o wymiarach ø88,9×8 (grubości t=8mm i średnicy ø88,9mm) – nie będziesz całej próbki spawać metodą 141 (chyba, że projekt tak zakłada), ponieważ byłoby to bardzo czasochłonne.  Częściej skorzystasz z opcji, że całą próbkę będziesz spawać metodą 135 lub wykonaniu przetop metodą 141, a wypełnienie 135.
  • mając materiał S355J2+N (1.2) długa blacha o grubości 15mm – możesz zastosować już metodę 121, ponieważ bardzo przyspieszy Ci to proces. Możesz skorzysać teżz 135, 136.

To są oczywiście przykłady i każda firma może wykorzystywać własne „know how”.

Podstawowe zakresy przy kwalifikowaniu technologii spawania (WPQR)

1. Materiał

Aby zminimalizować ilość technologii spawania, materiały sklasyfikowano do grup materiałowych zgodnie z raportami technicznymi ISO/TR 15608,ISO/TR 20172, ISO/TR 20173, ISO/TR 20174.

W punkcie normy 8.3.1 znajdzieszinformację dotyczącą zakresów grup materiałowych. Tablica 5 obrazuje Ci zakresy, jakie możesz uzyskać kwalifikując połączenia jednoimienne oraz wieloimienne w przypadku stali. Natomiast Tablica 6 dotyczy połączeń w przypadku niklu, stopów niklu i połączeń ich ze stalą.  

W jaki sposób z Tablicy korzystać? Musisz wiedzieć do jakiej grupy materiałowej należą materiały, które ze sobą łączysz. Pierwszy materiał (A) podstawiasz do kolumny z grupami materiałowymi, następnie w pierwszym wierszu szukasz drugiej grupy materiałowej (B). W miejscu przecięcia się obu materiałów – otrzymujesz zakres kwalifikacji dla danych grup materiałowych.

Należy też zwrócić uwagę na przypisy poniżej normy.

W przypadku niklu i stopów niklu oraz połączeń ich ze stalą – sytuacja wygląda podobnie. Natomiast przepisy przynależą do określonych połączeń, a nie grup materiałowych jak w przypadku stali.

2. Grubość

Odniesienie do zakresów grubości znajdziesz w punkcie 8.3.2. Zależą one przede wszystkim od rodzaju złącza – czy jest to spoina czołowa BW – korzystamy z Tablicy 7, czy jest to spoina pachwinowa FW – Tablica 8.

Do określenia zakresów grubości spoin czołowych, musisz znać grubość materiału podstawowego. Jeśli spoina czołowa wykonywana jest z pełnym przetopem – grubość materiału jest równa grubości spoiny (s=t).

Natomiast, kiedy do kwalifikowania WPQR stosujesz metody łączone (kombinowane) – grubość materiału podstawowego jest stała (materiał nie zmienia „magicznie” swojej grubości przy spawaniu wieloma metodami J ), ale należy zmierzyć grubość (wysokość) stopiwa uzyskanego dla każdej metody.

Przykład: materiał podstawowy ma 12mm, pierwszy ścieg spawasz metodą 141 – grubość spoiny 3mm, wypełnienie spawasz metodą 135 – grubość spoiny 9mm, czyli t=12mm, s1=3mm, s2=9mm. Dla każdej z tych trzech wartości musisz określić zakres.

W przypadku spoin pachwinowych, zakresy kwalifikacji są szersze. Sprawdzasz grubość materiału podstawowego „t” oraz grubość spoiny pachwinowej „a”. Zwróć uwagę, że spawając wielościegowo nie masz ograniczeń, co do grubości spoin „a”, ogranicza Cię wtedy tylko grubość materiału podstawowego.

3. Średnica

Jeżeli kwalifikowana jest rura, konieczne jest dobranie odpowiedniej średnicy zgodnie z punktem 8.3.3 i tablicą 9. Zakres jest większy im mniejsza jest średnica rury. Dla wszystkich wartości sposób obliczania zakresu jest taki sam i wynosi od 0,5D (średnicy zewnętrznej rury) do nieskończoności.

Kwalifikując technologię spawania na blachach również otrzymujesz zakres do spawania rur:

• D >500mm (wszystkie pozycje spawania)
• D >150mm (dla pozycji PC, PF z obracaniem, PA z obracaniem)

4. Metoda spawania

Informacje dotyczące procesów (metod) spawania znajdziesz w punkcie 8.4.1. Kwalifikacja obejmuje tylko te procesy, które są stosowane w badaniu technologii spawania. W przypadku automatyzacji, każdy stopień wymaga osobnej kwalifikacji (ręczne, częściowo zmechanizowane, zmechanizowane, automatyczne). Pamiętaj, że jest to bardzo ważna informacja w WPS.

Jeśli interesuje Cię temat kwalifikowania technologii spawania WPQR przeczytaj moje wcześniejsze artykuły:

Od czego zacząć kwalifikację WPQR?

Energia liniowa, a ilość wprowadzonego ciepła

Oznaczenia materiałów dodatkowych

Co to jest WPS?

Typy spoin i skąd wziąć rysunki przygotowania złączy oraz spoin?–

Kurs WPQR – Kwalifikowanie technologii spawania dla każdego

Ok, przedstawiłam Ci tu tablice, ale Ty nadal nie wiesz jak z nich korzystać i nie wiesz, w jaki sposób określić zakres kwalifikacji. Nie ma problemu! Przygotowałam dla Ciebie specjalny kurs: WPQR – kwalifikowanie technologii spawania dla każdego, w którym krok po kroku przeprowadzam Cię przez proces kwalifikowania technologii spawania. Na stronie kursu możesz już zobaczyć jak wygląda struktura i forma szkolenia.

Wydawałoby się, że jest to jest oczywiste. Jednak sporo osób wyszukuje w Google: „WPS a WPQR”. Dlatego, w tym artykule krótko i zwięźle opisuję co to jest WPQR, a co to WPS.

Czym jest WPS?

WPS (Welding Procedure Specification) jest Instrukcją Technologiczną Spawania, a WPQR (Welding Procedure Qualification Record) Protokołem Kwalifikowania Technologii Spawania.

WPS jest instrukcją dla spawacza/operatora, przygotowywaną na podstawie sprawdzonej i potwierdzonej technologii spawania WPQR.

WPQR – co to jest?

WPQR jest to dokument, będący uprawnieniem firmy do wykonywania prac spawalniczych na danych materiałach o określonych grubościach (a dla rur także średnicach), stosując do tego własną technologię spawania.

Pod pojęciem technologii spawania znajdują się zmienne takie jak:

• proces (metoda) spawania,
• typ złącza,
• określone materiały dodatkowe lub ich brak,
• sposób spawania,
• określone parametry spawania,
• określone warunki.

Aby przeprowadzić proces kwalifikacji technologii spawania, konieczne jest wcześniejsze wykonanie prób spawalniczych, na ich podstawie przygotowanie wstępnej Instrukcji Technologicznej Spawania (pWPS), potem przystąpienie do spawania właściwego złącza próbnego, sprawdzeniu jego poprawności przez badania nieniszczące (NDT) i niszczące (DT), a na samym końcu przygotowaniu protokołu kwalifikacji technologii spawania – WPQR. Na jego podstawie powstaje instrukcja technologiczna spawania – WPS, która przekazana jest na produkcję spawaczom/operatorom. Więcej na temat tego jak przygotować się kwalifikowania technologii spawania pisałam tutaj.

WPQR dla każdego – dołącz do kursu!

O tym, jak samodzielnie dobrać zakresy, opowiadam w moim autorskim kursie: WPQR – kwalifikowanie technologii spawania dla każdego, w którym krok po kroku przeprowadzam Cię przez proces kwalifikowania technologii spawania, tak żebyś mógł/mogła samodzielnie robić WPQRy

Najczęstsze pytania, jakie otrzymuję od klientów to jak mam się zabrać za kwalifikowanie technologii spawania? Firmy nie wiedzą, od czego zacząć, co potrzebują, jaką próbkę muszą przygotować, żeby otrzymać najlepszy zakres itp. Żeby odpowiedzieć sobie na te pytania, najpierw musisz przeanalizować profil swojego  zakładu, ponieważ technologia spawania powinna być dostosowane do Twojej firmy, a nie firma ma się dostosowywać do technologii. W artykule odpowiadam na pytanie, od czego zacząć kwalifikowanie technologii spawania, żeby nie tracić niepotrzebnie czasu i pieniędzy.

Po co Ci potrzebne kwalifikowanie technologii spawania (WPQR)?

Badanie technologii spawania ma na celu potwierdzić, czy warunki, parametry, materiały, których na co dzień używamy (lub mamy przeznaczone do specjalnych konstrukcji) są odpowiednie do uzyskania wymaganych własności. Nie tworzymy na siłę specjalnych warunków tylko po to, żeby zakwalifikować WPQR, po czym w trakcie produkcji spawać dalej „po swojemu”. Oczywiście, jeśli spawacze/operatorzy (lub kierownictwo!) nie stosują do podstawowych zasad spawania, to musimy interweniować i poprowadzić proces w prawidłowym kierunku.

Czym są podstawowe zasady spawania?

• Dbanie o czystość materiału przed i podczas spawania (oczyszczenie materiału przed spawaniem, czyszczenie międzyściegowo)
• Dbanie o bezpieczeństwo spawaczy/operatorów i osób w pobliżu spawalni
• Szybciej nie oznacza lepiej – spawacz/operator powinien w spokoju wykonywać swoją pracę, naprawa niezgodności jest o wiele bardziej czasochłonna i kosztowna (dodatkowe godziny robocze i badania NDT) niż wykonanie od razu prawidłowej spoiny
• Stosowanie odpowiedniego spoiwa
• Stosowanie sprawnego sprzętu
• Przestrzeganie odpowiedniej temperatury otoczenia na spawalni
• Stosowanie odpowiednich warunków pracy do określonych materiałów (wentylacje, odciągi, separacja materiałów)

Oszczędź sobie pracy – zrób mini audyt zanim zrobisz WPQR

Zanim przejdziemy do konkretnych punktów, co po kolei zrobić, aby dobrze rozpocząć proces kwalifikacji technologii, należy przeprowadzić mini audyt firmy. Muszę Cię przestrzec przed pułapką, bo będą Ci się pojawiały myśli typu: „ale dlaczego ja mam to teraz zrobić?”, „ja nawet nie wiem, w jaki sposób dobrać zakresy do kwalifikacji”, „nie znam normy, nie wiem gdzie, jak i czego szukać” itp.

To normalne, ale zapewniam Cię, że przyniesie korzyści. Dlaczego? Ponieważ poznanie profilu produkcyjnego jest kluczowe dla Ciebie, bez tego nie będziesz wiedział/-a na co dalej zwrócić uwagę i zaczniesz robić „wszystko i nic” i utoniesz w morzu informacji. No może trochę przesadziłam, ale zapewniam Cię, ułatwi to pracę. Także koniecznie zapoznaj się z poniższymi przykładami i punktami poniżej.

Jeśli jeszcze nie pracujesz w firmie jako nadzór spawalniczy lub w ogóle nie pracujesz, bo jesteś studentem/-tką, nie szkodzi – da Ci to obraz od czego zacząć, kiedy już trafisz do firmy. Przecież od razu nikt nie będzie od Ciebie wymagał, żebyś wdrażał/-a nowe rozwiązania.

Kwalifikowanie technologii spawania – jak się na nie przygotować?

Poniżej przedstawię Ci na konkretnych przykładach jak przygotować firmę do wdrożenia technologii spawania.

Przykład 1: Firma prowadzi od wielu lat produkcję, ale nie posiada żadnej technologii spawania i Ty musisz zacząć je wdrażać od zera

Zaczynamy od podstaw. Po kolei opiszę zagadnienia, na które musisz zwrócić uwagę zanim zaczniesz spawać konkretną próbkę pod badania.

1. Sprawdź, jakie gatunki materiałów podstawowych w firmie wykorzystujecie.

Przejdź się po produkcji, po spawalni, sprawdź ostatnie i przyszłe projekty. Czy jest to tylko jeden gatunek materiału np. S355J2+N, czy może S235JR i S355J2+N, a może S355J2+N i 1.4301 (inaczej X5CrNi18-10 lub wg ASME typ 304)

Wypisz wszystkie gatunki materiałów. Przykład:

• Przyporządkuj materiały do grup wg raportu technicznego ISO TR 15608 lub ISO TR 20172
• Sprawdź, jakie typy spoin wykorzystujecie (FW, BW) dla konkretnych materiałów, grubości i metod spawania.
• Sprawdź, jakie grubości dla danych materiałów są stosowane
• Sprawdź, jakie średnice dla danych materiałów są stosowane
• Określ, jakie metody spawania wykorzystujecie dla danych materiałów i ich grubości, średnic i typów spoin. Jest to o tyle ważne, że dla różnych grubości firmy mogą wykorzystywać inne metody, np. cienkie elementy 141, a dla grubszych metoda łączona przetop 141, a wypełnienie 135 lub spoiny pachwinowe tylko metodą 135. Te kryteria w każdej firmie mogą wyglądać zupełnie różnie.
• Sprawdź, jakie gatunki spoiw wykorzystujecie do danych materiałów i metod spawania

Możesz takiej analizy dokonać wykorzystując tabelkę. Przykład załączam poniżej.

Tak, wiem że to dużo pracy, ale prędzej, czy później będziesz musiał/-a takiej kontroli dokonać, a już na pewno jeśli będzie wdrażany system jakości ISO 3834. Robiąc to na chybił trafił, może się okazać, że co jakiś czas będzie trzeba kwalifikować nową technologię, a to generuje dodatkowy czas i koszty, a w pewnym momencie zakresy będą się powielać.

Oczywiście każda firma jest inna i jedna może prowadzić prace spawalnicze z użyciem wyłącznie stali S355J2+N i metody 135, więc ilość technologii spawania będzie niewielka. Natomiast, druga może wykorzystywać kilka różnych materiałów, o zakresach grubości rozstrzelonych jak z Krakowa do Gdańska, o różnych w zależności od grubości.

Na szczęście nie chodzi o to, żeby technologie wdrażać już, teraz, natychmiast, albo najlepiej na wczoraj (bo szef każe). Lepiej jest spokojnie przemyśleć i przeanalizować zakresy, tak aby ilość technologii, a co za tym idzie dokumentów była firmie optymalna.

Kiedy musisz mieć WPQR, a kiedy możesz go sobie odpuścić?

Czyli, że muszę na wszystko mieć papier? „Nie mogę sobie spawać „nierdzewki” z pełną dokumentacją, bo klient więcej płaci i wymaga, a dla stali węglowej nikt mnie nie sprawdza, więc nie załączam dokumentacji?”

Jeśli masz wdrożony system jakości w spawalnictwie ISO 3834, to na każdy element spawany na produkcji powinieneś mieć zakwalifikowaną technologię spawania (oraz inne dokumenty).

Natomiast jeśli dopiero zaczynasz, to spokojnie. Możesz zacząć powoli od tych elementów, które uważasz za ważniejsze i z czasem zwiększać zakresy.

Dzisiejsze realia są takie, że WPQR, WPS i uprawnienia spawaczy uznaje się za standard, więc ciężko będzie zdobyć rentowne projekty nie posiadając ich.

Jak często trzeba robić przegląd pod WPQR?

„Ok, ale w mojej firmie mamy już kilka technologii, ja bym chciał/-a nauczyć się z nich korzystać i sam zacząć wdrażać nowe.”

Nie szkodzi. Powyższy przegląd pod WPQR, powinieneś/powinnaś przeprowadzić za każdym razem, jeśli przychodzisz do nowej firmy lub pracujesz w niej, ale jeszcze takiego nie zrobiłeś. Dlaczego? Tak jak wspominałam wcześniej, powinieneś znać profil firmy, w której pracujesz – w innym przypadku Twoje działania nie będą optymalne lub co gorsza przypadkowe.

Technologia spawania w praktyce – czyli spawanie i pomiary

Zrobione? To przechodzimy dalej.

• Jak już wiesz jakie materiały, grubości, średnice i metody wykorzystujecie, pójdź na spawalnie i (nie stresując spawaczy) zrób pomiary parametrów tych elementów, które w danym momencie spawają (kontrola wyrywkowa, bez planu). Da Ci to ogląd, jakimi parametrami się na co dzień posługujecie.
• Po wcześniejszych pomiarach już mniej więcej wiesz, w jakim polu oscylujesz i na co zwrócić uwagę. Weź teraz tabelkę, którą przygotowałeś wcześniej i zrób pomiary, potem zapisy parametrów z tych zakresów. Ta część rozciągnie się zapewne w czasie, ponieważ nie wszystkie materiały, grubości, średnice mogą być dostępne na produkcji. Staraj się, by pomiary były z różnorodnych typów spoin i od różnych spawaczy.

Wykonując jak największą ilość takich pomiarów uzyskasz bardzo szeroką wiedzę, dotyczącą pracy spawaczy i koniecznych do zakwalifikowania technologii. Nie wiesz jak dobrać zakresy? To mam coś dla Ciebie!

Kurs: WPQR – kwalifikowanie technologii spawania dla każdego

Jeżeli chcesz nauczyć się samodzielnie dobierać zakresy do kwalifikowania technologii spawania, to zapraszam Cię do dołączenia do mojego kursu WPQR – kwalifikowanie technologii spawania dla każdego, w którym krok po kroku poprowadzę Cię przez proces kwalifikowania technologii spawania. Do kursu możesz dołączyć w każdej chwili: robisz go kiedy chcesz i gdzie chcesz. Masz dożywotni dostęp i gwarancję satysfakcji.

---