Norma PN-EN ISO 15614 określa zasady kwalifikowania technologii spawania metali. Wymaga przeprowadzenia badań złączy próbnych oraz udokumentowania parametrów procesu w protokole kwalifikowania technologii spawania (WPQR). Dokument wskazuje zakres stosowania technologii, materiały podstawowe, rodzaje spoiw, pozycje spawania i ważne zmienne. Spełnienie wymagań normy potwierdza powtarzalność oraz odpowiednią jakość wykonywanych połączeń spawanych.
- Próba technologiczna i zakres kwalifikowania
- WPS, WPQR i kryteria akceptacji spoin
- Próba technologiczna jako podstawa kwalifikowania technologii spawania
- Badania wymagane przy kwalifikowaniu technologii spawania według PN-EN ISO 15614
- Niezgodności spawalnicze w próbce kwalifikacyjnej PN-EN ISO 15614 a zakres WPQR
PN-EN ISO 15614 określa sposób kwalifikowania technologii spawania na podstawie wykonanej próbki oraz badań potwierdzających jej przydatność. Dokumentacja jest ważna dla technologów, spawalników, inspektorów jakości, laboratoriów i wykonawców realizujących konstrukcje stalowe, nierdzewne, aluminiowe lub niklowe. Próba technologiczna nie służy ocenie pojedynczego spawacza, lecz wykazaniu, że przy określonych parametrach można uzyskiwać złącza o wymaganych właściwościach. Wyniki zapisuje się w protokole kwalifikowania technologii spawania WPQR, który stanowi podstawę do opracowania instrukcji WPS stosowanej w czasie produkcji. Zakres normy zależy od materiału, procesu spawania, rodzaju złącza i właściwej części serii ISO 15614.
Próba technologiczna i zakres kwalifikowania
Próbkę przygotowuje się zgodnie z planowanym wykonaniem: dobiera się materiał podstawowy, grubość, rodzaj spoiny, pozycję spawania, proces lub kombinację procesów, gatunek materiału dodatkowego oraz parametry cieplne. Wykonanie powinno odzwierciedlać warunki produkcyjne, ponieważ zmiana zmiennej zasadniczej może ograniczyć ważność kwalifikacji. Dotyczy to między innymi grubości materiału, średnicy rury, energii liniowej, temperatury podgrzewania i międzyściegowej, rodzaju gazu osłonowego, obróbki cieplnej oraz metody układania ściegów.
Po zakończeniu spawania próbka jest identyfikowana i poddawana badaniom.
Ich zakres wynika z odpowiedniej części PN-EN ISO 15614 oraz wymagań kontraktowych. Typowo obejmuje oględziny, badania wizualne VT, a następnie badania nieniszczące, takie jak radiografia RT, ultradźwięki UT, badania penetracyjne PT lub magnetyczno-proszkowe MT. Dla złączy doczołowych i pachwinowych mogą być wymagane także próby niszczące.
WPS, WPQR i kryteria akceptacji spoin
WPS opisuje sposób wykonania złącza: kolejność operacji, przygotowanie brzegów, materiały, parametry prądu i napięcia, prędkość spawania, gaz osłonowy, podgrzewanie, czyszczenie międzyściegowe oraz wymagania dotyczące kontroli. Nie jest dowodem kwalifikacji samym w sobie. Jego treść musi pozostawać w granicach zakresu potwierdzonego protokołem WPQR.
Ocena próby technologicznej obejmuje przede wszystkim:
- zgodność materiału podstawowego i dodatkowego z dokumentacją,
- jakość lica, grani, spoiny pachwinowej oraz strefy wpływu ciepła,
- obecność niezgodności, np. pęcherze, pęknięcia, brak przetopu, brak wtopienia, podtopienia lub nadmierna wypukłość,
- wyniki prób mechanicznych, w tym zginania, rozciągania, udarności albo badań makroskopowych.
Kryteria akceptacji należy odczytywać z normy wskazanej w dokumentacji technicznej.
Dla wielu stalowych złączy poziomy jakości niezgodności określa PN-EN ISO 5817, najczęściej w klasie B, C albo D, przy czym poziom B zawiera najbardziej rygorystyczne wymagania. Wynik negatywny może skutkować odrzuceniem próbki, koniecznością analizy przyczyny i ponownym wykonaniem kwalifikacji. Dopuszczenie naprawy, zakres napraw oraz powtórzenie badań powinny wynikać z procedury jakościowej i wymagań zamawiającego.
Próba technologiczna jako podstawa kwalifikowania technologii spawania
Próba technologiczna według PN-EN ISO 15614 polega na wykonaniu złącza próbnego zgodnie z założeniami wstępnej instrukcji technologicznej spawania, czyli pWPS.
Jej celem jest wykazanie, że przyjęte parametry i sposób prowadzenia procesu umożliwiają wymagane właściwości złącza w warunkach produkcyjnych. Próba nie jest więc pojedynczym eksperymentem warsztatowym, lecz formalnym badaniem technologii, którego wynik dokumentuje się w protokole kwalifikowania technologii spawania WPQR. Zakres postępowania zależy od części normy dotyczącej danego procesu i materiału. Dla złączy metalowych najczęściej stosuje się PN-EN ISO 15614-1, obejmującą spawanie stali oraz niklu i jego stopów.
Przed wykonaniem próbki należy określić między innymi gatunek i grupę materiałową, grubość, średnicę, rodzaj złącza, pozycję spawania, metodę, materiał dodatkowy, gaz osłonowy, energię liniową oraz temperaturę podgrzewania i międzyściegową. Próbka musi być wykonana przez spawacza posiadającego odpowiednie kwalifikacje, z zachowaniem parametrów zapisanych w pWPS. Rejestruje się rzeczywiste wartości prądu, napięcia, prędkości spawania, liczby ściegów, temperatur oraz warunków przygotowania złącza. Każde odstępstwo od ważnych zmiennych może ograniczyć zakres obowiązywania kwalifikacji albo wymagać ponownego wykonania próby.
Jakie badania obejmuje złącze próbne?
Po spawaniu złącze poddaje się badaniom nieniszczącym, najczęściej oględzinom wizualnym, badaniom radiograficznym lub ultradźwiękowym, a także badaniom penetracyjnym albo magnetyczno-proszkowym, zależnie od materiału i konstrukcji. Następnie wykonuje się badania niszczące, takie jak próby rozciągania, zginania, udarności i badania makroskopowe.
Kryteria akceptacji wynikają z PN-EN ISO 15614 oraz dokumentacji konstrukcyjnej.
Jak opracować dokumentację WPS i WPQR?
WPS opracowuje się na podstawie wyników próby technologicznej. Dokument powinien jedno określać zakres stosowania technologii oraz wszystkie zmienne ważne dla jakości złącza.
Ma się w nim między innymi oznaczenie procesu spawania, typ złącza, przygotowanie brzegów, tolerancje, kolejność układania ściegów, pozycję spawania, rodzaj i wymiary materiału dodatkowego, gaz osłonowy, natężenie prądu, napięcie, biegunowość, prędkość spawania, energię liniową, temperaturę podgrzewania i międzyściegową oraz sposób obróbki cieplnej. WPQR musi odzwierciedlać rzeczywisty przebieg próby. Dołącza się do niego identyfikację materiałów, szkic próbki, dane spawacza, urządzeń i badań, wyniki kontroli oraz ocenę zgodności. Dokument podpisuje osoba lub jednostka uprawniona do kwalifikowania technologii. Na podstawie WPQR wyznacza się zakres kwalifikacji, obejmujący między innymi dopuszczalne grubości, średnice, pozycje, materiały i odmiany procesu.
Jeżeli w czasie produkcji zmieni się ważna zmienna poza granice określone w WPQR, istniejąca WPS może utracić zastosowanie. W takiej sytuacji konieczna jest aktualizacja dokumentacji, dodatkowa próba albo ponowna kwalifikacja technologii. WPS powinna być dostępna na stanowisku pracy, a jej zapisy muszą odpowiadać rzeczywistym warunkom wykonywania spoin. Kwalifikacja technologii spawania według PN-EN ISO 15614 wymaga wykazania, że złącze próbne spełnia ustalone wymagania jakościowe i mechaniczne.
Badania wymagane przy kwalifikowaniu technologii spawania według PN-EN ISO 15614
PN-EN ISO 15614 określa sposób kwalifikowania instrukcji technologicznej spawania (pWPS) na podstawie wykonania i przebadania złącza próbnego. Zakres badań zależy między innymi od gatunku materiału, grubości, procesu spawania, rodzaju złącza, poziomu kwalifikacji oraz wymagań dokumentacji konstrukcyjnej.
Dla stali podstawą jest najczęściej PN-EN ISO 15614-1.
Typowy program badań obejmuje:
- badanie wizualne całej spoiny zgodnie z PN-EN ISO 17637;
- badania powierzchniowe metodą penetracyjną lub magnetyczno-proszkową;
- badania radiograficzne albo ultradźwiękowe objętości spoiny;
- próbę rozciągania poprzecznego złącza;
- próby zginania czołowego i graniowego lub bocznego;
- badania makroskopowe, a w określonych zastosowaniach także udarności.
Kryteria akceptacji niezgodności spawalniczych
Akceptacja złącza próbnego nie oznacza braku wszystkich niezgodności, lecz ich ograniczenie do poziomu określonego właściwą normą. Często często stosuje się poziom jakości B, C albo D według PN-EN ISO 5817, przy czym dokumentacja może wskazywać wymagania ostrzejsze.
| Badanie | Norma odniesienia | Przedmiot oceny | Warunek akceptacji |
|---|---|---|---|
| Wizualne | PN-EN ISO 17637 | lica, grań, kształt spoiny | zgodność z poziomem jakości |
| Radiograficzne | PN-EN ISO 17636 | pęknięcia, pory, wtrącenia | brak nieakceptowalnych wskazań |
| Ultradźwiękowe | PN-EN ISO 17640 | niezgodności wewnętrzne | ocena według poziomu jakości |
| Rozciąganie | PN-EN ISO 4136 | wytrzymałość złącza | spełnienie wymaganej wartości |
| Zginanie | PN-EN ISO 5173 | ciągliwość i ciągłość złącza | brak niedopuszczalnych pęknięć |
W próbie rozciągania zerwanie powinno nastąpić poza spoiną albo przy osiągnięciu wymaganej wytrzymałości określonej dla materiału.
Próby zginania ujawniają brak przetopu, brak wtopienia i nieciągłości ujawniające się na rozciąganej powierzchni. Pęknięcia w spoinie lub strefie wpływu ciepła są zasadniczo nieakceptowalne.
Raport kwalifikowania WPQR musi zawierać wyniki badań, zastosowane metody, wymiary próbek, parametry spawania, materiały dodatkowe oraz zakres uzyskanej kwalifikacji.
Wszelkie zmiany poza tym zakresem mogą wymagać ponownego badania technologii. Kwalifikacja technologii spawania według PN-EN ISO 15614 opiera się na wykonaniu i ocenie złącza próbnego, które ma potwierdzić, że przyjęte parametry umożliwiają wymaganą jakość oraz właściwości użytkowe spoiny. Niezgodności spawalnicze ujawnione w czasie badań wpływają więc na ocenę konkretnego odcinka, lecz także na możliwość uznania całej technologii za zakwalifikowaną. Decydujące znaczenie ma rodzaj niezgodności, jej rozmiar, lokalizacja i liczba, a także metoda badania. Pęknięcia, przyklejenia, brak przetopu czy nieciągłości ujawnione w badaniach radiograficznych lub ultradźwiękowych są traktowane surowiej niż niewielkie podtopienia albo lokalne pory. Oceny dokonuje się zgodnie z wymaganiami PN-EN ISO 15614-1 oraz dokumentami przywołanymi w specyfikacji, często z odniesieniem do poziomów jakości według PN-EN ISO 5817.
Niezgodności spawalnicze w próbce kwalifikacyjnej PN-EN ISO 15614 a zakres WPQR
Jeżeli złącze próbne nie spełnia kryteriów akceptacji, protokół kwalifikowania technologii spawania (WPQR) nie może potwierdzać zgodności w pełnym zakładanym zakresie. Dotyczy to także sytuacji, gdy wyniki badań mechanicznych, np. próba rozciągania, zginania lub udarność, wskazują skutki obecności nieciągłości.
Niezgodność przekraczająca dopuszczalny poziom może skutkować odrzuceniem całej próbki kwalifikacyjnej, a zakwestionowaniem pojedynczej spoiny.
Kiedy niezgodność spawalnicza wymusza powtórzenie próby technologicznej?
Powtórzenie próby jest konieczne, gdy niezgodność przekracza wymagania akceptacji określone dla danego badania albo gdy jej charakter wskazuje na niestabilność procesu. Przykładem może być brak przetopu wynikający z niewłaściwej energii liniowej, nieprawidłowego przygotowania złącza lub błędnej techniki prowadzenia elektrody. W takiej sytuacji samo usunięcie wady z próbki nie stanowi automatycznej podstawy do wydania pozytywnego WPQR. Znaczenie ma także sposób naprawy. Jeżeli dokumentacja technologiczna dopuszcza naprawę, musi ona zostać wykonana zgodnie z zatwierdzoną procedurą, a obszar naprawiony poddaje się wymaganym badaniom. Gdy naprawa zmienia ważne parametry procesu, może być potrzebna ponowna kwalifikacja.
Niezgodności wykryte w badaniach niszczących, na przykład pęknięcie w czasie próby zginania, najczęściej prowadzą do negatywnej oceny próbki i wymagają ustalenia przyczyny przed kolejnym podejściem. Dlatego niezgodności spawalnicze a kwalifikacja technologii PN-EN ISO 15614 muszą być analizowane razem z parametrami spawania, materiałem podstawowym, materiałem dodatkowym i zakresem obowiązywania WPQR.
