Welding procedure specification, WPS

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1 Juan Donoso V. Departamento de Ingeniería Metalúrgica y de Materiales Welding procedure specification, WPS Documento escrito, que entrega instrucciones claras para ejecutar una obra de fabricación nueva (reparación/recuperación) de piezas, por welding/brazing según los requerimientos del Código. La propuesta y prueba del WPS es de responsabilidad del fabricante, y describirá todas las variables para cada proceso usado en el WPS. Se apoya en el PQR: certificado de resultados de los ensayos a los que son sometidos cupones preparados con una serie de elementos: Proceso(s) Tipo(s) de unión Metal(es) base Metal(es) de aporte Protección Precalentamiento Posiciones Características eléctricas: V, I, etc, y velocidad de pasada (bonus: calor de aporte, H) Técnica PWHT 1

2 Ejemplo de WPS de AWS D1.1 Proceso(s) Tipo(s) de unión Metal(es) base Metal(es) de aporte Protección Precalentamiento Posiciones Características eléctricas Técnica PWHT Tabla PQR(s) ID s Preparación de un WPS por ASME IX Especificar MB s Proceso(s) de W/B Especificar aporte(s) No. P (QW-422) Espesores Posible sustitución para PQR Equipo disponible Variables esenciales y no esenciales (QW-250/264) Tipos de juntas Técnica No. F (QW-432) No. A (QW-442) Protección (gas/fundente) Restricción de posiciones 2

3 Preparación de un WPS por ASME IX Restricciones de servicio (ASME VIII) Letal/No letal Temperatura Tipo/categoría de unión Ingeniería Código Precalentamiento PWHT Corrosión Impacto Variables esenciales suplementarias Otros Calificación de un WPS Preparar WPS de borrador con parámetros de producción. Revisar QW-250/264 Soldar cupón con variables no calificadas aún: QW-210, 250. Cortar cupones y ensayar probetas, QW-462/463 Evaluar resultados por criterios de aceptación; QW-150, 180. Comparar variables del WPS borrador con PQR, y asegurar cumplimiento con ASME IX Determinar MB y posible sustitución de material, QW-424 (ver No. P) Determinar espesor de cupón a soldar, QW-451. Verificar probetas, QW-462/463. Monitorear variables, y registrar valores reales en PQR; QW Realizar ensayos por QW-451 Certificar el PQR Fabricante aprueba el WPS Usar WPS en producción 3

4 Elementos a analizar en ASME IX para generar un WPS calificado No. P, QW-420/424 Posible sustitución de material, QW-424 Espesor de cupón a soldar, QW-451, y ensayos Probetas, QW-462/463. No. F (QW-430) y No. A (QW-440) Variables esenciales/no esenciales, QW-250/264 Criterios de aceptación, QW-150, 180. Números P: Bases conceptuales ASME QW P-Numbers: To reduce the number of welding and brazing procedure qualifications required, base metals have been assigned P-Numbers, and for ferrous base metals which have specified impact test requirements, Group Numbers within P-Numbers. These assignments are based essentially on comparable base metal characteristics, such as composition, weldability, brazeability, and mechanical properties, where this can logically be done. These assignments do not imply that base metals may be indiscriminately substituted for a base metal which was used in the qualification test without consideration of compatibility from the standpoint of metallurgical properties, postweld heat treatment, design, mechanical properties, and service requirements. Where notch toughness is a consideration, it is presupposed that the base metals meet the specific requirements. AWS Base Metal Grouping for Welding Procedure and Performance Qualification, B2.1/B2.1M: Base metals and filler metals have been grouped into categories that will minimize the number of qualification tests required. Substitution of one base metal or filler metal for another, even when within the allowable rules, should only be made after an evaluation of the factors involved. For some materials, additional tests may be required. Materials not listed require separate qualification. 4

5 ASME IX AWS B2.1/B2.1M 5

6 El Sistema UNS A Al y sus aleaciones L Bajo punto de fusión C Cu y sus aleaciones M No ferrosos D Aceros N Ni y sus aleaciones E Tierras raras P Metales preciosos F Fundiciones de Fe R Refractarios G Aceros AISI/SAE S Inoxidables H Aceros AISI serie H T Aceros Herramienta J Aceros fundidos W Aportes (soldadura) K Aleaciones de Fe Z Zn y sus aleaciones Comentarios a Tabla UNS D se refiere a Aceros con propiedades mecánicas especificadas. K y M se refieren a aleaciones ferrosas y no ferrosas, respectivamente, denotados como misceláneos. En este rubro están incluidos una gran cantidad de productos: una plancha de ASTM A36 es K02600; una plancha de ASTM A516 es K R se refiere a metales y aleaciones refractarias y reactivas. S considera aceros resistentes a altas temperaturas y a la corrosión (inoxidables). Por ejemplo, S30400 denota un producto fabricado con inoxidable AISI 304, en tanto S30409 denota un producto fabricado con inoxidable AISI 304H, adecuado para alta temperatura. W incorpora materiales de aporte para soldadura que están clasificados por la composición química del depósito (o cordón de soldadura). 6

7 Resumen de Números-P para MB s Aleación Número-P Hierro y sus aleaciones (Aceros) 1 al 11 Aluminio y sus aleaciones 21 al 25 Cobre y sus aleaciones 31 al 35 Níquel y sus aleaciones 41 al 47 Titanio y sus aleaciones 51 y 52 Zirconio y sus aleaciones 61 y 62 Ejemplos de Nos. P P No. Grupo UTS, ksi Composición química Ejemplo C -Mn - Si SA C -Mn - Si SA C - ½Mo; ½Cr - ½Mo SA C - ½Mo; ½Cr - ½Mo SA Mn / Ni - ½Mo SA ½Cr 2Cr SA raros SA-423 5A ¼ 3Cr SA-335 5B / 7 / 9 Cr SA-335 5C ¼ 9Cr (+V, Cb, N, Ti, B) SA Cr SA-182, K91151 (M) Cr Cr SA-182, S Cr - 4Ni Cr 405 (F) Cr Cr / 8-13Ni 304, 316, 347, 321 (A) Cr / 11-20Ni 309, Cr - Ni - Mn Cr - Ni - Mo 317 9A ½ - 2½Ni SA-203, K B ½Ni SA-203, K C ½Ni SA-352, J A K de todo A Ni SA-508, K Ni SA-645, K Ni - Cr - Mo SA-487, J Mn - Mo - Ni SA-533, K ½Ni SA-508, K B SA-517 7

8 Elementos a analizar en ASME IX para generar un WPS calificado No. P, QW-420/424 Posible sustitución de material, QW-424 Espesor de cupón a soldar, QW-451, y ensayos Probetas, QW-462/463. No. F (QW-430) y No. A (QW-440) Variables esenciales/no esenciales, QW-250/264 Criterios de aceptación, QW-150, 180. MB s ferrosos usados y calificados en el PQR: QW-424 MB s usados en el PQR MB s calificados Un MB de un No.-P a cualquier MB de cualquier otro No.-P. Un MB con No.-P 3 a cualquier metal con No.-P 3. Un MB con No.-P 4 a cualquier metal con No.-P 4. Un MB con No.-P 5A a cualquier metal con No.-P 5A. Un MB con No.-P 5A, No.-P 4, o No.-P3, a un metal con un No.-P inferior. Cualquier MB designado con el primer No.-P a cualquier otro MB designado con el segundo No.-P. Cualquier metal P-3 a cualquier metal con No.-P 3 o No.-P 1. Cualquier metal P-4 a cualquier metal con No.-P 4, P3, o P1. Cualquier metal P-5A a cualquier metal con No.-P 5A, P4, P 3, o P1. Cualquier P-5A, P-4, o P-3, a cualquier metal con un No.-P inferior. 8

9 Elementos a analizar en ASME IX para generar un WPS calificado No. P, QW-420/424 Posible sustitución de material, QW-424 Espesor de cupón a soldar, QW-451, y ensayos Probetas, QW-462/463. No. F (QW-430) y No. A (QW-440) Variables esenciales/no esenciales, QW-250/264 Criterios de aceptación, QW-150, 180. Tabla QW

10 Elementos a analizar en ASME IX para generar un WPS calificado No. P, QW-420/424 Posible sustitución de material, QW-424 Espesor de cupón a soldar, QW-451, y ensayos Probetas, QW-462/463. No. F (QW-430) y No. A (QW-440) Variables esenciales/no esenciales, QW-250/264 Criterios de aceptación, QW-150, 180. face Probetas: QW-462/463 root 10

11 Elementos a analizar en ASME IX para generar un WPS calificado No. P, QW-420/424 Posible sustitución de material, QW-424 Espesor de cupón a soldar, QW-451, y ensayos Probetas, QW-462/463. No. F (QW-430) y No. A (QW-440) Variables esenciales/no esenciales, QW-250/264 Criterios de aceptación, QW-150, 180. Metal de aporte: No. F El agrupamiento de electrodos y varillas en Nos. F, está basado esencialmente en sus características de usabilidad, las que son fundamentales en determinar la habilidad de los soldadores para hacer uniones satisfactorias con un aporte dado. Este agrupamiento tiene por objeto reducir el número de calificaciones (procedimiento y desempeño), en la medida que pueda ser hecho lógicamente. El agrupamiento no implica que MB s o aportes en un grupo puedan sustituir indiscriminadamente un MB usado en el cupón, sin considerar compatibilidad de MB y aporte, del punto de vista de propiedades metalúrgicas, requerimientos de diseño y servicio por PWHT, y propiedades mecánicas. 11

12 Metal de aporte: No. F Metal de aporte: No. A 12

13 Elementos a analizar en ASME IX para generar un WPS calificado No. P, QW-420/424 Posible sustitución de material, QW-424 Espesor de cupón a soldar, QW-451, y ensayos Probetas, QW-462/463. No. F (QW-430) y No. A (QW-440) Variables esenciales/no esenciales, QW-250/264 Criterios de aceptación, QW-150, 180. Variables de procesos: SMAW 13

14 Variables de procesos: GMAW/FCAW Elementos a analizar en ASME IX para generar un WPS calificado No. P, QW-420/424 Posible sustitución de material, QW-424 Espesor de cupón a soldar, QW-451, y ensayos Probetas, QW-462/463. No. F (QW-430) y No. A (QW-440) Variables esenciales/no esenciales, QW-250/264 Criterios de aceptación, QW-150,

15 Criterios de aceptación 15

16 Códigos ASME BPVC PIPING I Power Boilers B31.1 Power piping II Materials B31.3 Process piping III Nuclear B31.4 Pipeline systems IV Heating Boilers B31.5 Refrigeration piping V ND Examination B31.8 Gas transp. piping VIII Pressure Vessels B31.9 Bldg. services piping IX Welding & B. qualif. B31.11 Slurry transp. piping 16

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