بازار نفت ، گاز و پتروشیمی

ساخت و نصب سازه های جوشکاری مستلزم اين است که نشان دهيم کيفيت مواد اوليه، روش جوشکاری و فلز حاصل از جوش، مطابق با خواسته های استاندارد می باشد.

اين کار به کمک يکسری آزمايشات مخرب و غيرمخرب تحت عنوان گزارش کيفيت روش جوشکاری PQR انجام می شود. (Procedure Qualification Report)

هدف از انجام آزمايشات تعيين کيفيت روش جوشکاری آن است که نشان دهيم، روش جوشکاری تدوين شده (WPS) با اتصالــی سالـم و بـا خواص مکانيکی مطلوب و قابل پذيرش در محدوده استاندارد مربوطه، بوجود می آورد. نتيجــه آزمــايشات در فرم خاصی ثبت شده که به آن گــزارش کيفيت روش جــوشکاری Procedure Qualification Record (PQR) می گويند.

مراحل تهيه PQR

برای تهيه يک PQR چهار مرحله زير طی می شود:

مرحله اول - آماده سازی و جوشکاری نمونه های مناسب

مرحله دوم - آزمايش نمونه های تهيه شده

مرحله سوم - ارزيابی نتايج و نتيجه گيری راجع به آماده سازی، جوشکاری و آزمايشات

مرحله چهارم - ثبت و تأئيد نتايج (در صورت قابل قبول بودن آنها)

 مرحله اول :آماده سازی و جوشکاری نمونه های مناسب

معمولا" نمونه ها به نحوی مونتاژ و ساخته می شوند که درز اتصال در وسط نمونه قرار بگيرد. اندازه، نوع و ضخامت نمونه بايد متناسب با نوع و ضخامت موادی که در توليد جوشکاری می شوند و نيز تعداد، نوع و اندازه نمونه های آزمايشی لازم برای آزمايشات باشد. مواد ، نحوه و جزئيات جوشکاری نمونه ها بايد مطابق با WPS مربوطه باشد، به عبارت ديگر متغيرهای ضروری بايد يکسان باشد.

ابعاد و اندازه نمونه ها بايد حداقل با مقادير ذکر شده در استاندارد مطابقت داشته باشد. مطابق با همين استاندارد اندازه و محل نمونه های آزمايش که از نمونه های جوشکاری شده بدست می آيند ، مشخص شده است.

مرحله دوم : آزمايش نمونه های تهيه شده

آزمايشات مشخصــی بــر روی نمونه های جوشکاری شده بايد انجام شود. نوع و تعداد نمونه هائی که برای تست های مخرب لازم است، بستگی به استاندارد مورد استفاده و مشخصات کاربردی ويژه سازه دارد. اغلب تست های غيرمخرب نيز انجام می شوند.

آزمايشهای مورد نياز برای جوشهای شياری عبارتند از:

1)    بازرسی چشمی (Visual testing)

2)    آزمايش راديوگرافی يا اولتراسونيک (Non destructive test: RT, UT)

3)    آزمايش خمش – ريشه برای سلامت جوش (Root-Bend test)

4)    آزمايش خمش – گرده برای سلامت جوش (Face- Bend test)

5)      آزمايش کشش از فلز جوش برای خصوصيات مکانيکی فرآيندهای (All – Weld Metal tension) EGW, ESW

6)    آزمايش ضربه برای تعيين چقرمگی و انرژی ضربه (Impact test)

7)    آزمايش ماکرواچ برای سلامت و نفوذ موثر ساق جوش (Macroetch test)

8)    آزمايش کشش با مقطع کاهش يافته برای اندازه گيری استحکام کششی (Tensile test)

همچنين برای جوشهای گلوئی (Fillet) آزمايشهای زير مورد نياز است:

1)    بازرسی چشمی (Visual Inspection)

2)    آزمايش ماکرواچ برای سلامت و ذوب کافی جوش (Macroetch test)

3)    آزمايش خمش- جانبی برای سلامت جوش (Side-Bend test)

4)    آزمايش کششی از فلز جوش برای خصوصيات مکانيکی (All-Weld Metal tension)

تعداد ، نوع و روش آماده سازی نمونه های آزمايش جوش در استانداردهای گوناگون تفاوتهای مختصری با هم دارد که برخی از آنها در مورد جوش سر به سر ورق فولاد کربنی با ضخامت کمتر از 10 ميليمتر بصورت زير است :

استاندارد ASME, Sec IX : دو عدد آزمايش کشش عرضی ، دو عدد خمش گرده (180°) ، دو عدد خمش ريشه (180°)

استاندارد AWS, D1.1 : دو عدد آزمايش کشش عرضی ، دو عدد خمش گرده (180°) ، دو عدد خمش ريشه (180°) ، آزمايش غيرمخرب

 استاندارد BS4870 : يک آزمايش کشش عرضی، يک خمش گرده (180°) ، يک خمش ريشه)( 180° ، سختی سنجی مقطع، مطالعه مقطع عرضی ، آزمايش غيرمخرب)

 مرحله دوم : آزمايش نمونه های تهيه شده

*) آزمايش کششی با مقاطع کاهش يافته

قبل از انجام آزمايش تمام اندازه های نمونه کنترل می شوند. سپس نمونه در فک های دستگاه قرار گرفته و بار اعمال می شود. آزمايش تاحد پارگی نمونه ادامه می يابد. اگر حداکثر بار وارده را بر مساحت مسطح مقطع نمونه تقسيم کنيم. استحکام کششی بدست خواهد آمد. همچنين از روی تفاوت طول نمونه ، قبل و بعد از آزمايش (اندازه ثانويه با کنار هم قراردادن نمونه های شکسته اندازه گيری می شود) امکان محاسبه درصد ازدياد طول وجود دارد.

قبل از انجام آزمايش تمام اندازه های نمونه کنترل می شوند. سپس نمونه در فک های دستگاه قرار گرفته و بار اعمال می شود. آزمايش تا حد پارگی نمونه ادامه می يابد.

*) آزمايش ماکرواچ

ابتدا مقطعی از نمونه بريده شده و توسط سنگ صاف می شود. سپس با سنباده زنی متوای با کاغذ سنباده های مختلف – از زبر به نرم – سطح نمونه صيقلی می شود. برای اچ کردن محلولهای مختلفی وجود دارد که در استانداردها ذکر شده است.

*) آزمايش خمش

نمونه ها در سه شکل ريشه، سطحی و جانبی تهيه می شوند. نمونه ها مطابق استاندارد در نگهدارنده قرار گرفته و بوسيله يک سنبه سرگرد ، خميده می شوند.

نمونه بايد بر روی قالب قرار گرفته و سپس سنبه سرگرد پائين آمده و موجب خميدگی نمونه شود. به هنگام قرار دادن نمونه ها بايد به نکات زير توجه کرد:

الف ) نمونه های خمشی جانبی از پهلوی جوش بر روی قسمت خالی قالب قرار می گيرند.

ب  ) نمونه های خمشی ريشه و نمونه های تعيين سلامت جوش گلوئی از قسمت زير جوش روی قالب قرار می گيرند.

ج   ) نمونه های خمشی سطحی از قسمت روی جوش بر روی قسمت خالی قالب قرار می گيرند.

نمونه ها پس از اعمال فشار بايد کاملا" به شکل U در آمده باشند. ضمن اينکه فلز جوش و ناحيه متآثر از حرارت بايد کاملا" در مرکز قالب قرار گرفته و پس از انجام آزمايش خمش ميان قسمت خميده قرار بگيرند.

آزمايش کشش نمونه فلز جوش

آزمايش کشش بر اساس ASTM A370 انجام می شود.

آزمايشات غيرمخرب

1-   بازرسی چشمی

2-   آزمايش ذرات مغناطيسی برای تشخيص ترک

3-   آزمايش مايعات نافذ برای تشخيص ترکهای سطحی

4-   آزمايش راديوگرافی

5-   اولتراسونيک

مرحله سوم : ارزيابی نتايج

نتايج قابل قبول آزمايشات

نتايج حاصل از آزمايشات با معيار پذيرش مربوطه در استاندارد مقايسه شده و در صورت تأئيد و قابل قبول بودن ، نتايج قابل درج در PQR می باشند.

مرحله چهارم : ثبت و تأئيد نتايج

پس از تعيين نتايج آزمايشات، مشخصات فرآيند تهيه نمونه و نتايج آزمايشهای تعيين کيفيت بايد در فرم خاصی با عنوان گزارش کيفيت روش جوشکاری Procedure Qualification Record (PQR) ثبت شده و پس از مطالعه نتايج آزمايشات، مورد تأئيد قرار گيرد.

فرم PQR عموما" دو صحفه ای است . در صفحه اول PQR، اطلاعات و پارامترهای لازم برای انجام فرآيند جوشکاری ذکر می شود که نحوه تنظيم آن همانند نحوه تنظيم فرم WPS است . به عبارت ديگر در صفحه اول اطلاعاتی نظير: روش جوشکاری ، طرح اتصال ، فلز پايه پرکننده ، وضعيت جوشکاری ، پيشگرم و ... ذکر می گردد.

در صفحه دوم فرم PQR نتايج آزمايشات کشش، خمش ، ضربه و در صورت نياز ديگر آزمايشات نظير سختی سنجی ، آناليز شيميائی و ... درج و تأئيد می گردد. ضميمه شماره (3)

ذکر نام جوشکار نمونه آزمايش در اين قسمت الزاميست . مواردی چون شماره پرسنلی و درجه کيفيت کار جوشکار نيز در PQR نوشته می شود. نام تنظيم کننده آزمايش و شماره گزاش آزمايشات نيز در PQR درج می گردد. تنظيم کننده PQR نهايتا" با ذکر تاريخ گزارش کيفيت روش جوشکاری را امضاء می کند.

نکات لازم در نوشتن PQR (در محدوديت متغيرها)

جهت کاهش هزينه و زمان ناشی از آزمايشات تعيين کيفيت لازمست تا محدوده ای برای متغيرهای PQR در نظر گرفته شود. بديهی است تغيير هر يک از متغيرها در خارج از محدوده تعريف شده، منجر به نوشتن PQR , WPS جديد می شود.

بر اساس استاندارد هر توليد کننده موظف به ارائه WPS جهت مشخص کردن روش جوشکاری (WPS) است و هر WPS بايد به کمک آزمايشهای کنترل کيفی (PQR)، تأئيديه کيفيت دريافت کند. پس هر WPS به يک PQR نياز دارد. اما با توجه به نکات کد امکان تنظيم يک PQR برای تضمين کيفيت چندين WPS وجود دارد. در جداول کد امکان تغيير (افزايش يا کاهش) هر يک از متغيرهای اساسی، تکميلی و غيراساسی فرآيندهای مختلف جوشکاری مورد مقايسه قرار گرفته است.