¿Qué es el Registro de calificación del procedimiento de soldadura (PQR) y la Especificación del procedimiento de soldadura (WPS)?

Introducción a WPS y PQR

Este artículo enumera los requisitos para el registro de calificación de procedimientos (PQR) según la Sección IX del Código ASME de BPVC.

El objetivo principal de calificar un WPS es mostrar que el proceso de soldadura propuesto para la soldadura de producción ha requerido propiedades mecánicas para el propósito previsto. 

El WPS está escrito por un ingeniero de soldadura designado por la compañía según la Sección IX de ASME, pero debe probarse para garantizar que la soldadura producida en base a WPS tenga las propiedades mecánicas requeridas. Cuando se proporcione la WPS, se preparará y soldará una muestra de prueba. Todas las variables de soldadura deben registrarse durante la soldadura. Tenga en cuenta que en WPS tiene el rango, pero no tendrá un rango en el PQR (como PQR enumera las variables de soldadura reales, se puede dar un rango para, por ejemplo, la corriente de soldadura de baja a alta que ocurrió durante la soldadura), y usted necesita registrar un solo valor para cada variable especificada.

Registros de calificación de procedimientos de soldadura en la Sección IX del Código ASME

El tamaño y la dimensión de la muestra de prueba deben basarse en los valores identificados en la Sección IX del Código ASME. Después de completar la soldadura y el tratamiento térmico (si es necesario), debe enviar la muestra de prueba al laboratorio metalúrgico para la prueba mecánica. Para cualquier PQR, normalmente se requieren dos pruebas de tensión, una prueba de flexión de dos caras de raíz y una prueba de flexión de dos caras. 

Los criterios de aceptación se han proporcionado en la Sección IX del Código ASME. La tabla QW-451 le proporciona información sobre el número y el tipo de pruebas. Por ejemplo, si la muestra de prueba es mayor que ¾ de pulgada, no puede realizar la prueba de curvatura de la raíz y la cara y, en su lugar, debe realizar pruebas de curvatura de 4 lados.

Los criterios de aceptación para la prueba de tensión se han proporcionado en QW-153.1. La muestra de prueba no debe romperse por debajo de la resistencia a la tracción mínima especificada del metal base, pero si se rompe fuera del área de soldadura o fuera de la interfaz de soldadura, entonces sería aceptable si no está más del 5% por debajo de la resistencia a la tracción mínima especificada. Por ejemplo, si su material es SA 516 Gr 70 y se sale del área de soldadura a 67 ksi, entonces la prueba sería aceptable.  

Los criterios de aceptación para la prueba de flexión se proporcionan en QW-163. Normalmente, después de la prueba de flexión, debe haber una grieta de más de 1/8 de pulgada en el lado que se colocó sobre la tensión. 

El PQR documenta lo que ocurrió durante la soldadura del cupón de prueba y el resultado del cupón de prueba. El PQR proporciona la idoneidad de la soldadura para las propiedades mecánicas requeridas, por ejemplo, resistencia y ductilidad. La prueba de tensión indica la resistencia y las pruebas de flexión indican ductilidad.

Tenga en cuenta que el registro de calificación del procedimiento no se puede revisar, de lo contrario, el caso de revisión es un error tipográfico o una falta de ortografía. El PQR debe incluir todas las variables esenciales (como el número P, el número F, el número A, PWHT) y las variables esenciales complementarias (como el número de grupo). Las variables no esenciales no son requisitos codificados para PQR.

Cuando un código de construcción como la Sección VIII Div I del Código ASME requiere pruebas de impacto, las pruebas de impacto deben incluirse en las pruebas técnicas del Registro de calificación del procedimiento de soldadura. Normalmente es necesario realizar dos conjuntos de pruebas de impacto, uno en el metal de soldadura y otro en la zona afectada por el calor.

Cupón de prueba PQR

¿Cómo preparar un registro de calificación de procedimiento (PQR)?

Después de decidir el (los) proceso (s) de soldadura, el tipo de material y los consumibles de soldadura, es necesario preparar un PQR. Los códigos de construcción (por ejemplo, ASME Sección VIII o ASME B31.3) pueden tener restricciones, requisitos adicionales o exenciones a ASME IX y usted debe asegurarse de comprenderlos antes de comenzar. Por ejemplo, ASME Sección VIII División 1 UG-84 tiene disposiciones que harían obligatorias las pruebas de tenacidad para ciertos materiales y espesores o UCS-56 o UW-2 tiene requisitos obligatorios de tratamiento térmico posterior a la soldadura. Comprender estos requisitos antes de crear un PQR puede reducir la cantidad de pruebas de calificación de procedimientos que necesitará para el trabajo real.

Entonces, después de considerar los requisitos, si los hubiera, del código de construcción, el siguiente paso es hacer referencia a QW-250 de la Sección IX de ASME. Las tablas en QW-250 hacen referencia a todas las variables esenciales, no esenciales, especiales de proceso y complementarias esenciales.   Estas variables se definen en QG-105. Como se indica en QW-200.2, un PQR deberá documentar todas las variables esenciales esenciales y, cuando sea necesario, complementarias. Esto significa que el PQR que cree debe abordar como mínimo las variables esenciales correspondientes en las tablas para los procesos de soldadura que ha utilizado en QW-250.  Esencial complementarioLas variables se convierten en variables esenciales cuando se requieren pruebas de tenacidad, generalmente del código de construcción al que se hace referencia, y se convierten en variables no esenciales cuando no se requieren pruebas de tenacidad. Desde el punto de vista de PQR, no es necesario documentar las variables no esenciales. 

Abordar adecuadamente las variables esenciales también puede ser un problema. Por ejemplo, indicar N / A o no aplicable a variables esenciales en un documento PQR técnicamente no ha abordado la variable si es aplicable a su proceso. No se usaría la frase correcta, esto claramente aborda la variable.

Para todos los PQR, el rango de espesor del metal base (QW-403.8) y P. No. (QW-403.11) son variables esenciales. La sección QW-451 proporciona rangos de espesor de calificación basados ​​en el cupón de prueba que se utilizó. Por ejemplo, un cupón de prueba de 0.375 ”calificará el WPS referenciado de 0.0625” a 0.75 ”de espesor de material. Este rango de espesor puede verse afectado por el proceso de soldadura y otras variables esenciales esenciales / complementarias a las que se hace referencia en QW-250, es mejor revisar todas las variables antes de determinar el espesor de su cupón de prueba. 

Un aspecto que se pasa por alto en el desarrollo de un PQR son los accesorios de conexión de boquillas o derivaciones. Normalmente, el grosor de la carcasa y la boquilla de la junta soldada tendrán diferentes grosores. Supongamos que califica un WPS con un rango de espesor de 0.0625 ”a 0.75”, durante la fabricación tiene que soldar una boquilla con un espesor de 0.2 ”a una brida ciega ASME B16.5 de 2” de espesor. ¿Puedes hacer esto? La respuesta es, depende. La sección QW-202.4 detalla estos requisitos.

A los metales base se les asignan números P para reducir el número requerido de procedimientos de soldadura que se requieren. Por ejemplo, P. No. 8, representa 304, 316, 321, 347 y más metales básicos. La tabla QW-422 proporciona una lista completa.

La selección del electrodo de soldadura o del metal de aportación de soldadura también es parte principal de la calificación PQR. Revisar ASME II Parte C es de gran ayuda; a continuación se muestra una tabla de referencia para ubicar fácilmente la especificación SFA relevante.

Una vez que haya preparado el PQR, el siguiente paso es decidir los rangos de los parámetros de soldadura para el pWPS. Puede elegir los parámetros de soldadura según su experiencia o utilizando material de referencia como el manual de soldadura por arco o los manuales de consumibles de soldadura.

El siguiente paso es soldar el cupón de prueba de acuerdo con el pWPS.

Una vez que se completa la soldadura satisfactoria del cupón de prueba, se deben cumplir los requisitos de prueba destructiva en QW-202. Si tiene éxito, el resultado será incluido en el PQR y luego firmado y fechado por el fabricante para certificar los resultados y el PQR se llamará como calificado.
Haga clic en este enlace para encontrar los criterios de aceptación de la prueba de tensión para el registro de calificación del procedimiento de soldadura

¿Se permiten cambios en el PQR?

Se permiten cambios a un PQR calificado como se describe en ASME Sección IX QW-200.2 (c) (y la Introducción) pero solo correcciones editoriales o adiciones, siempre que una variable esencial no haya cambiado y el PQR pueda ser revisado. La adición de una variable esencial complementaria requerirá la recalificación del PQR. Como PQR es un registro real de lo que sucedió durante la soldadura y cuáles fueron sus resultados, no se permiten cambios que puedan afectar esos resultados.

¿Cuándo se requiere la recalificación de un WPS / PQR?

La pregunta de “¿Cuándo debo recalificar mi WPS?” No se pregunta con tanta frecuencia, pero surge muchas veces. Una especificación de procedimiento de soldadura (WPS), como la conocemos, es un conjunto de instrucciones que, si se siguen, asegurarán una soldadura sólida. Por lo general, un WPS proporcionará rangos en lugar de valores únicos para algunas variables, como la corriente, el voltaje y la velocidad de desplazamiento. No obstante, si los valores utilizados para realizar una soldadura están fuera de los parámetros de la WPS, el usuario de la WPS la ha violado.  

Entonces, ¿cuándo debería recalificar un WPS?  La respuesta es siempre, cuando el código o la especificación lo requieran. Cuando trabaje con código, siempre debe hacer referencia al código en el que está trabajando como guía. La mayoría de los códigos tienen requisitos similares en cuanto a cuándo es necesaria la recalificación de un WPS. En general, cualquier cambio más allá de los límites del registro de calificación del procedimiento (PQR) requerirá una recalificación. Si alguna de estas variables cambia, consulte su código o especificación para ver si necesita recalificar un WPS basado en los cambios ocurridos fuera del rango calificado.

Ejemplo de requisitos de recalificación de WPS:

A continuación se muestra un ejemplo de cómo revisar si es necesaria o no una recalificación. XYZ Ltd. está realizando trabajos regidos por AWS D1.1, Código de soldadura estructural – Acero. Para una medida de reducción de costos y mejora de la eficiencia, la empresa decide realizar los siguientes cambios en el WPS calificado existente:

  • Cambie a un cable MIG ER70S-6 de .052 ”desde un cable ER70S-6 de .045” para tasas de deposición más altas en algunas áreas.
  • Aumente el amperaje de soldadura de 250A a 265A con alambre ER70S-6 de .045 ”para aumentar las tasas de deposición en las áreas restantes.
  • Cambie de boquillas cónicas a ¾ ”de DI junto con un aumento de 40cfh a 45cfh para reducir los problemas de porosidad.
  • Cambie su mezcla de gas protector de 75% argón / 25% CO2 a 90% argón / 10% CO2 para reducir las salpicaduras y disminuir la molienda.
  • Algunas soldaduras se realizarán en vertical hacia arriba para mejorar la penetración y reducir las fugas (utilizando los mismos parámetros).

Si consideramos cada uno de estos cambios individualmente, así es como concluirían las cosas. Hacemos referencia a AWS D1.1, Código de soldadura estructural – Acero – Tabla 4.5 – Cambios variables esenciales de PQR que requieren recalificación de WPS para SMAW, GMAW, FCAW y GTAW y revisamos cada cambio.

  • Cambie de .045 ”a .052” – La Tabla 4.5 (10) indica que “cualquier aumento” en el diámetro del metal de aportación requerirá recalificación.
  • Aumento del amperaje de 250 a 265 con alambre de .045 ”- La Tabla 4.5 (12) requiere recalificación si el cambio en el amperaje excede el 10%; por lo tanto, no es necesario volver a calificar en este caso, ya que un aumento de 15 amperios solo representa un cambio del 6%.
  • Cambio en el tamaño de la boquilla y el caudal de gas: la Tabla 4.5 no menciona los cambios en el tamaño de la boquilla como una variable esencial. Sin embargo, en caso de duda, acuda al ingeniero o al cliente para obtener una aclaración. El cambio en el caudal de gas no requiere recalificación según la Tabla 4.5 (20). Solo es necesario un cambio si el caudal aumenta en más del 50% o se reduce en más del 20%.

Aquí también es importante considerar los efectos de los cambios. Un cambio en la boquilla puede no ser una variable esencial, pero si la boquilla más grande dificulta el acceso y requiere que el soldador ejecute una distancia más larga entre la punta de contacto y el trabajo, esto podría disminuir el amperaje hasta el punto que requiera recalificación.

  • Cambiar de 75/25 a 90/10 gas protector de argón / CO2: la Tabla 4.5 (19) requiere un cambio cuando la composición del gas se modifica superando los límites del código. En este caso, un cambio de más del 10% del componente menor requiere recalificación.

Además, este cambio permite que ABC pase de la transferencia globular a la transferencia por aspersión . Este es un modo de cambio de transferencia de metal que también requiere recalificación según la Tabla 4.5 (14).

  • La adición de soldaduras verticales ascendentes también requiere calificación según la Tabla 4.5 (30) que establece que la recalificación es necesaria “para cualquier pasada de cuesta arriba a cuesta abajo o viceversa”.

El conocimiento sólido del proceso de soldadura y la comprensión del código o la especificación involucrados es fundamental para tomar la decisión correcta.