چند پرسش و پاسخ درباره WPS و PQR_ بخش ۲

۱۵- در پروژه ها مرسوم است که برای لوله با قطر زیر ۲ اینچ یک WPS و برای قطر بیش از ۲ اینچ، WPS دیگری نوشته میشود. آیا این بر مبنای کد است؟

خیر- کد برای قطر لوله محدودیتی نگذاشته است اگر چنین بود این موضوع در فرمت پیشنهادی WPS که در پیوست B کد با شماره ۴۸۲‐QW آمده است، با عنوانی مانند pipe dia. Range نمود پیدا می کرد. آنچه در این مورد به اشتباه بدان استناد می شود بند ۴۵۲٫۳‐QW است که سه دامنه برای قطر خارجی لوله تعریف کرده است اما اگر به عنوان ۴۵۲‐QW توجه کنیم میبینیم بحث performance مطرح است یعنی تایید صلاحیت جوشکار نه WPS. البته در پروژههایی آگاهانه برای لوله های زیر ۲ اینچ از فرآیند TIG و برای لولههای با قطر بالاتر از SMAW استفاده می شود که مستلزم نوشتن دو WPS جداگانه است که این کار به خاطر سوراخ نشدن (نسوختن) لوله با قطر کم انجام می شود نه به دلیل الزام کد.

۱۶- آیا استفاده از مدرک PQR محدودیت زمانی (time limit) دارد؟ به عنوان مثال آیا مدرک PQR با تاریخ ۱۰ سال پیش، در پروژه ای که قرار است اجرا شود، قابل استفاده است؟

برابر بند ۳٫۱۰۰‐QW کد، استفاده از هر یک از مدارک WPS‐PQR‐WPQ تایید صلاحیت شده (qualified) در هر تاریخ گذشته (۱۹۶۲ میلادی به بعد) پذیرفته است. تفسیر شماره ۱۰‐۰۴‐IX که در ۱۰ ژوئن ۲۰۰۴ میلادی انتشار یافته است نیز به آن صحه گذارده است. یادآور می گردد کارفرما یا یک مشخصات فنی می تواند الزامات دیگری در این مورد لحاظ کرده باشد مانند انجام آزمون PQR پیش از آغاز پروژه در حضور ناظران یا استفاده از مدرک PQRی که بیش از ۳ سال ( کد هر ۳ سال یکبار ویرایش می گردد) از زمان تهیه آن سپری نشده باشد.

۱۷- چرا گفته می شود کد ASME Sec. IX و نه استاندارد ASME Sec. IX ؟ آیا کد و استاندارد دو مفهوم متفاوت هستند ؟

کد که برگردان آن به فارسی آیین نامه است، دارای الزامات قانونی (force of law) است همانند آیین نامه ۲۸۰۰ زلزله در مبحث ساختمان که در صورت اجرا نشدن آن پایان کار ساختمان داده نمی شود. در واقع می توان کد را نوعی از قانون در نظر گرفت. در ایالات متحده، AWS D1.1 یا & ASME BPVC از نمونه های پر کاربرد کدها هستند. اجرای استانداردها داوطلبانه است و تنها زمانی اجرای استاندارد الزامی می گردد که یا آن استاندارد به عنوان بخشی از یک قرارداد آمده باشد و یا به عنوان بخشی از یک دستور العمل قانونی ذکر گردد. البته باید دقت داشت که کد فقط در ایالات متحده امریکا اجباری است و در سایر کشورها در صورتی که در قرارداد یا مراجع قانونی الزام نشده باشد با آن همانند استاندارد رفتار می شود.

اما اینکه چرا ASME B & PVC که Sec. IX نیز بخشی از آن است به صورت کد در نظر گرفته شده است داستانی تاریخی دارد و مربوط به انفجار بویلرها و تلفات انسانی بسیار زیاد آن بوده است. ( بین سالهای ۱۸۹۸ تا ۱۹۰۵ تعداد ۳۶۱۲ بویلر منفجر شد یعنی به طور میانگین روزی یک انفجار و در این حوادث حدود ۷۶۰۰ تن جان باختند) نخستین قوانین مربوط به طراحی بویلر در ایالت ماساچوست در سال ۱۹۰۷ نوشته و اجباری شد. Sec. I در ۱۹۱۴ منتشر گردید و به دنبال آن سایر بخشهای B & PVC منتشر شدند که Sec. IX در ۱۹۳۷ نخستین بار به عنوان بخشی از Sec. VIII و سپس در ۱۹۴۱ به صورت مستقل منتشر گردید.

شایان گفتن است واژه های دیگری نظیر specification و guide وRP و … نیز در کاربردهای مهندسی وجود دارند که علاقه مندان می توانند برای مطالعه بیشتر به مراجعی مانند AWS D1.1 CCRM یا ۵‐AWS WHB یا پیشگفتار Sec. IX مراجعه نمایند.

۱۸- معمولا برای جوشکاری نمونه آزمون PQR جهت ارسال به آزمایشگاه از لوله استفاده می شود. آیا جوشکاری لوله نسبت به ورق مزیتی دارد؟

بند ۲۱۱‐QW روشن می کند که انتخاب نوع مقطع نمونه آزمون به عهده پیمانکار است و ورق و لوله تفاوتی نداشته و پاسخ مثبت روی هر یک باعث تایید دیگری نیز می شود. بنابراین استفاده از لوله مزیت خاصی ندارد. فقط شاید بتوان گفت از آنجایی که برابر بند ۲٫۳۰۱‐QW ، آن جوشکاری که نمونه PQR را با موفقیت جوشکاری کرده است به طور خودکار تایید صلاحیت می شود ، ممکن است به دلیل کاهش هزینه ها، از این مجوز کد برای تایید صلاحیت جوشکار لوله بهره گرفته شود. البته بایسته است دقت شود متغیرهای اساسی تایید صلاحیت جوشکار (۳۵۰‐QW) با متغیرهای اساسی QW‐) PQR250) برای یک فرآیند، قدری متفاوت هستند. همچنین باید در این حالت علاوه بر تکمیل فرم PQR، فرم WPQ نیز با درج متغیرها و دامنه تایید صلاحیت تکمیل گردد.

۱۹- چرا در ۲۵۳‐QW تغییر در قطبیت یا شدت جریان و نیز تغییر از چند پاس به تک پاس هم متغیر تکمیلی (مکمل اساسی)است و هم (supplementary essential)؟ منظور (non‐essential) غیر  اساسی  چیست؟

مطابق ۱٫۱۰۰‐QW باید متغیرهای اساسی و غیراساسی در WPS درج شوند و متغیرهای اساسی نیز حتما باید در PQR به همراه متغیرهای موردنیاز آورده شوند. در صورت الزام آزمون ضربه، متغیرهای اساسی تکمیلی نیز باید در هر دو فرم WPS و PQR درج گردند.

بند ۴٫۴۰۹‐QW (یعنی تغییر AC به DC یا بالعکس و همچنین تغییر قطبیت در DC ) یک متغیر غیر اساسی دانسته شده و در نتیجه باید در WPS آورده شود که از چه جریانی (AC یا DC) و یا از چه قطبیتی (در صورت به کار رفتن جریان DC ) استفاده شده است. همچنین همانگونه که می دانید متغیرهای تکمیلی نیازی به ثبت در WPS ندارند و فقط در صورتی که آزمون ضربه اجباری باشد باید در WPS/PQR ثبت شوند. به همین دلیل این متغیر پر اهمیت بوده به ویژه هنگامی که آزمون ضربه الزامی است بنابراین هم متغیر غیر اساسی است و هم تکمیلی.(یعنی اگر فقط متغیر تکمیلی فرض شود در آن صورت هیچ الزامی برای ثبت آن در WPS نخواهیم داشت)

در مرور متغیرهایی که تکمیلی هستند نتیجه جالبی بدست می آید یعنی برای هر متغیر تکمیلی متغیری بصورت غیر اساسی وجود دارد که اطلاعات آن در WPS ثبت شود ولی برای قطبیت و جریان یا مورد مشابه یعنی ۹٫۴۱۰‐QW چنین چیزی وجود ندارد.

ضمناً اگر قرار باشد که تمام شرایط ۴٫۴۰۹‐QW را در WPS لحاظ نماییم در صورتی که آزمون ضربه هم الزامی باشد باید برای الکترودی مانند E7018 که با هر دو منبع قابل جوشکاری است، ۳ عدد PQR تهیه شود. به طور خلاصه چنین پاراگرافهایی چه آزمون ضربه داشته باشند و چه نداشته باشند باید وضعیت آنها در WPS روشن شود.

۲۰- آیا فقط کدها و استانداردهای ASME از کاربر می خواهند مدارک WPS و PQR را بر اساس Sec. IX  تهیه کنند؟

افزون بر کدهای ساخت ASME مانند Sections I, III, IV, VIII, XI و ۱٫۳۱ B یا ۳٫۳۱ B، کدهای API مانند۵۱۰، ۵۷۰ ، ۶۵۰ و ۶۵۳ نیز از کاربر می خواهند مدارک WPS و PQR بر اساسSec. IX تهیه گردد. استاندارد ASTM نیز هر جا نیاز به جوشکاری تعمیری وجود داشته باشد و کد ساخت یا استفاده از قطعه یا تجهیز ASME B & PVC باشد به Sec. IX ارجاع می دهد (مانند بند ۲٫۹ استاندارد ۴۸۷ ASTM A) در سایر موارد، ۴۸۸ ASTM A  برای تهیه مدارک WPS  و PQR و نیز تایید صلاحیت جوشکاران الزام می گردد. شایان ذکر است کدها، استانداردها و spec. های دولتی، نظامی و …  در سراسر دنیا وجود دارند که استفاده از Sec. IX را پیشنهاد داده یا الزام نموده اند. البته همانگونه که می دانید Sec. IX  با این که بسیار فراگیر است اما تنها مرجع تهیه WPS  و PQR نیست و استانداردها و کدهای دیگری نظیر API 1104 ،AWS D1.1 و ۱۵۶۱۴ EN ISO به این منظور وجود دارند.

۲۱- چرا کد در مورد اینکه سوابق و مستندات PWHT (گراف، نتایج سختی سنجی و …) تا چند سال باید نگهداری شوند، اظهار نظر نکرده است؟

این کد، آگاهانه تمام جنبه های جوشکاری را پوشش نمی دهد (پارامترهای بسیار زیادی در تائید صلاحیت دستورالعمل جوشکاری و جوشکاران وجود دارد که بیان تمامی آنها در یک کد بسیار دشوار و شاید نشدنی باشد) بلکه با قائل شدن انعطاف برای کاربر کد، قواعدش را معمولا در حالت کلی بیان کرده است. در این مورد نیز باید به سایر استانداردها و دستور العملها مراجعه نمود. ۲۹۰۰۱ ISO/TS که سال ۲۰۰۳ منتشر شده است و الزامات سیستم کیفیت را برای صنایع نفت و گاز و پتروشیمی بیان می کند می تواند راهنمای مناسبی در این مورد باشد. این استاندارد بازه زمانی ۵ ساله را برای نگهداری مدارک و اسناد مشخص نموده است. ۹۰۰۰ ISO نیز ۵ سال را مناسب می داند.

۲۲- آیا جنس نمونه آزمون PQR جهت ارسال به آزمایشگاه باید همانند متریال WPS باشد؟

در ۲۱۱‐QW پیش از ویرایش سال ۱۹۹۸ کد، مشابه بودن الکترود یا سیم جوش و فلز پایه با یکی از موارد درج شده در WPS خواسته شده بود اما در حال حاضر چنین جمله ای در کد وجود ندارد. البته برای لحیم کاری سخت در بند ۲۱۱‐QB این الزام همچنان وجود دارد. ۵٫۴۰۳‐QW نیز در این مورد می تواند کمک کند. در کد بند ۴۲۴‐QW برای راهنمایی انتخاب جنس نمونه PQR با توجه به جنس فلز پایه WPS آمده است.

۲۳- در نمونه های خمش ریشه که پس از انجام آزمون از آزمایشگاه بازپس گرفته ام، مشاهده می شود سطح گرده جوش سنگ خورده و با فلز پایه همسطح شده است و در واقع reinforcement  جوش برداشته شده است. آیا این کار درست است؟

هدف آزمون خمش در PQR بررسی داکتیلیتی جوش است نه کنترل بی عیب بودن جوش و از این روی انجام مورد بالا پذیرفتنی است.

۲۴- در ۱٫۱۵۱‐QW، ۴ قانون برای جدا کردن آزمونه از نمونه برای بدست آوردن مشخصات مکانیکی توسط آزمون کشش گفته شده است. بر اساس بند (d) اگر ضخامت نمونه ارسالی زیاد باشد می توان چند آزمونه از آن جدا کرد اما باید این برش توسط روشهای مکانیکی انجام شود و استفاده از روشهایی مانند برش پلاسما مجاز نیست. چرا؟

فرآیندهای برش حرارتی با افزایش حرارت ورودی به نمونه ممکن است باعث تحت تاثیر قرار گرفتن خواص آن شوند و این الزام به این دلیل آورده شده است.

۲۵- در عنوان آخرین ستون جدول کشش فرمت پیشنهادی برای PQR، درج کردن نوع شکست (نرم یا ترد) پیش بینی شده است. کد در مورد تکمیل این بخش چه الزاماتی دارد؟

در کد برای این مورد هیچ قانون یا الزامی نیامده است.

۲۶- لوله های پلی اتیلن در هر نیروگاه و پتروشیمی و پالایشگاه کاربرد گسترده ای دارند. آیا کد به چگونگی تهیه مدارک جوشکاری آنها پرداخته است؟

۱٫۳۱ B و ۳٫۳۱ B برای اتصال لوله های غیر فلزی واژه جوشکاری را به کار نمی برند بلکه از bonding استفاده کرده و بجای واژه WPS از BPS استفاده می کنند. راهنمایی ها و الزاماتی در مورد چگونگی جوشکاری و کنترل پس از آن در ۱٫۵‐App. III و ۶‐App.III از ۱٫۳۱ B و نیز Chapter VII از ۳٫۳۱ B ذکر شده اند. Sec. IX پیش از این در برخی از code case ها، در مورد اتصال HDPE اظهار نظر کرده بود و شنیده ها حاکیست که قرار است در ویرایش سال ۲۰۱۳ بخش جدیدی با عنوان QP برای پرداختن به اتصال پلاستیکها به کد افزوده شود.

۲۷- در کد به ویژه در بحث PQR ، به واژه هایی مانند test coupon, sample, test piece, test specimen برمی خوریم که به نظر مشابه می رسند. معنی دقیق هر یک چیست؟

در بند ۴۹۲‐QW/QB به ترمینولوژی پرداخته شده و واژه ها تعریف شده اند. در فارسی می توان بر اساس آنچه در استانداردهای ملی ایران پذیرفته شده است چنین گفت “نمونه” که معادل specimen یا sample در نظر گرفته می شود عبارت است از نمونه برداشته شده از محصول و “آزمونه” که برابر test piece انتخاب شده است عبارت است از قسمتی از نمونه که پس از آماده سازی تحت آزمون قرار می گیرد. test coupon را می توان همان”نمونه” در نظر گرفت.

۲۸- در بحث PWHT دمای دگرگونی پائینی و بالایی یعنیupper transformation و lower transformation وجود دارد اما در کد هیچ تعریفی از آنها داده نشده است. درکجا این تعاریف را بیابم؟

این دماها به ترکیب شیمیایی فلز مرتبط هستند. برای فولادهای کربنی و کم آلیاژ با گرم کردن فولاد، ریز ساختار در دمای دگرگونی پائینی به بیش از یک فاز تغییر یافته و با ادامه گرمایش در دمای دگرگونی بالایی فقط یک فاز به نام آستنیت وجود خواهد داشت. جدول ۲٫۳٫۱۲۹ از ۱٫۳۱ ASME B دمای دگرگونی پائینی چند آلیاژ پر کاربرد را داده است.

۲۹- در تنظیم یک WPS، حداکثر دمای بین پاسی چگونه تعیین می شود؟ آیا استاندارد یا کدی در این زمینه وجود دارد؟ مثلا دمای بین پاسی در جوشکاری فولاد ۱۸۲‐SA چگونه مشخص می شود؟

دمای بین پاسی عبارتست از دمای قطعه در ناحیه جوش درست پیش از آغاز جوشکاری پاس بعدی. در عمل، حداقل دمای بین پاسی اغلب برابر است با حداقل دمای پیش گرم قطعه هر چند طبق تعریف، این مورد الزامی نیست. استحکام تسلیم و استحکام نهایی فلز جوش تابع دمای بین پاسی است و مقادیر بالای دمای بین پاسی باعث کاهش استحکام فلز جوش می شود و زمانی که دستیابی به خواص مکانیکی مشخصی برای فلز جوش مورد نظر باشد، کنترل حداکثر دمای بین پاسی اهمیت ویژه ای پیدا می کند. دماهای بین پاسی بالا اغلب باعث بهبود خواص ضربه ای و تافنس جوش می شود گرچه باید توجه داشت در صورت افزایش این دما به بالاتر از ۲۶۰ درجه سانتیگراد این اثر معکوس می شود.

کنترل حداکثر دمای بین پاسی در جوشکاری فولادهای زنگ نزن و نیز کوئنچ- تمپر مانند ۵۱۴ A اهمیت خاصی دارد و اصولا در مورد فلزات حساس، حداقل دمای بین پاسی باید در حدی باشد تا از ایجاد ترک جلوگیری شده و حداکثر دمای بین پاسی نیز برای رسیدن به خواص مکانیکی مطلوب، کنترل گردد. برای ایجاد این تعادل باید پارامترهایی مانند: زمان بین پاسی، ضخامت فلز پایه، دمای پیشگرم، شرایط محیطی و حرارت ورودی مد نظر قرار گیرد .

اما چگونه حداکثر دمای بین پاسی را تعیین کنیم؟ اگر از ASME Sec. IX برای نوشتن WPS استفاده می کنید، این کد در این مورد راهنمایی نکرده است زیرا فقط در جدول ۲۵۳‐QW افزایش بیش از ۵۵ درجه سانتیگراد در این دما به عنوان متغیر اساسی تکمیلی در نظر گرفته شده است. البته بر اساس بند ۴۰۶٫۳‐QW اگر PWHT در دمایی بالاتر از دمای دگرگونی بالایی انجام شود یا اگر متریال از نوع آستنیتی یا P No. 10H بوده و پس از جوشکاری تحت solution annealing قرار می گیرد، نیازی به محدود کردن حداکثر دمای بین پاسی نیست ۵۸۲ API RP .

که راهنمایی هایی برای جوشکاری در صنایع نفت و گاز و صنایع مشابه ارائه می دهد، در بند ۸٫۳ بیان کرده است که حداکثر دمای بین پاسی فقط برای فولادهای زنگ نزنی آستنیتی و دوپلکس و نیز فلزات غیر آهنی در WPS باید مشخص گردد. بر اساس این بند، فولادهای کربنی و کم آلیاژ فقط در صورت وجود الزام آزمون ضربه نیاز به مشخص نمودن این دما دارند. ( در این مورد کد ساخت تعیین کننده است). خوشبختانه این استاندارد در جدول ۸٫۱ برای مواد مختلف، دماهای پیشنهادی را درج کرده است. مورد پرسش شما یعنی  ۱۸۲‐SAدارای گریدهای بسیار زیادی است که P No. های متفاوتی مانند ۵-۴-۳‐۶‐A‐۵B‐۵C 9A‐۱۰H‐۸‐۷را داراست و با مشخص کردن گرید می توانید از این جدول استفاده کنید.

استاندارد اروپایی ۲‐۱۰۱۱ EN دردو جدول c.5 وc.6 ، حداکثر دمای بین پاسی را برای چند نوع فولاد بر اساس ضخامت داده است.

گرچه به مورد پرسش شما مرتبط نیست اما شایان توجه است اگر کد طراحی یا ساخت مورد استفاده شما AWS D1.1 باشد، اصلا نیازی به درج حداکثر دمای بین پاسی ندارید.(البته اگر از حالت پیش پذیرفته یا prequalified استفاده می کنید باید به جدول ۳٫۲ توجه داشته باشید)

اگر زمانی به نکات عملی چگونگی اندازه گیری این دما نیاز داشتید، استاندارد ۱۳۹۱۶ ISO راهگشا خواهد بود. (۱٫۱)۶٫۵ AWS D و (۱٫۵)۷٫۲٫۴ AWS D نیز در این مورد راهنمایی هایی دارند.

نویسنده: آقای مهندس کامران خداپرستی