PQR

[izadpanah 45 مدیرکل]

Welding Procedure Qualification Record

(PQR)

گزارش كيفيت روش جوشکاری

 

هدف از انجام آزمايش تعيين كيفيت روش جوشکاری براساس WPS مورد نظر می باشد.

مراحل PQR عبارتند از :

الف: آماده سازی و جوشکاری نمونه

ب: انجام آزمايشهای مورد نظر طبق استاندارد

ج: تأييديه WPS يا روش جوشکاری ارائه شده

تذکر: در صورت نياز جهت رسيدن به نتايج مثبت تغييراتی در مراحل مختلف صورت می پذيرد. معمولا طبق استانداردهای ASME يا AWS برای اتصال جوش لب به لب (Butt) آزمايشهای کشش, خمش, راديوگرافی و برای جوش گوشه (Fillet) آزمايش ماکرواچ صورت می پذيرد.

برای ضخامت كمتر از 10mm آزمايشهای ذيل جهت PQR انجام می پذيرد:

الف: جوش لب به لب( Butt Joint )

ASME-IX : دو عدد آزمايش کشش عرض, دو عدد خمش ريشه, دو عدد خمش سطحی

AWS D1.1 : آزمايش غير مخرب , دو عدد کشش عرض, دو عدد خمش ريشه, دو عدد خمش سطحی

ب: جوش گوشه (Fillet Joint)

ASME-IX : 5 عدد ماکرواچ جهت بررسی ذوب کافی جوش و مطالعه ساق جوش

AWS D1.1 : 3 عدد ماکرواچ

روشهای انجام آزمايشهای ارائه شده در بالا بطور خلاصه به شرح ذيل می باشند:

آزمايش کشش مواد فلزی :

در اين قسمت ابتدا روش انجام آزمون کشش مواد فلزی و سپس دستگاه و نتايج حاصله را بررسی می کنيم.

منحنی تنش- کرنش مهندسی:

تنش کرنش مهندسی بر اساس مقادير بار وارد شده – ازدياد طول بنا شده است. اين تنش از تقسيم بار (P) بر سطح مقطع اوليه A0بدست می آيد و کرنش نيز از تقسيم ازدياد طول گيج بر طول اوليه آن بدست می آيد. از روی منحنی تنش- کرنش حاصل از آزمون کشش ميتوان به موارد ذيل دست پيدا کرد :

1- استحکام کششی: استحکام کششی يا استحکام نهايي کششی (UTS) برابر بار حداکثر تقسيم بر سطح مقطع اوليه نمونه است.

2- تنش تسليم: تنشی که در آن تسليم يا شروع تغيير شکل مومسان رخ می دهد.

3- نرمی: يک خاصيت ذاتی و کيفی ماده است که شامل درصد ازدياد طول و کاهش سطح مقطع می باشد.

4- مدول کشسانی: شيب قسمت خطی منحنی تنش- کرنش, مدول کشسان يا مدول يانگ (E) است. چون مدل کشسان برای محاسبه خميدگی تيرها و ساير اجزاء لازم است لذا در طراحی اندازه مهم است. مدول کشسانی توسط نيروهای اتصال بين اتمهای معين می شود و چون اين نيروها نمی توانند بدون تغيير ماهيت اصلی ماده تغيير کنند, جزء خواص مکانيکی حساس به ساختار محسوب می شوند.

5- چقرمگی: چقرمگی قابليت ماده برای جذب انرژی در ناحيه مومسان است. قابليت در برابر تنشهای بيش از تنش تسليم بدون ايجاد شکست ميباشد. چقرمگی معادل سطح زير منحنی تنش- کرنش ميباشد.

بخشهای مهم يک دستگاه کشش, فک بالايي Upper Grip , فک پايينی Lower Grip , مرکز کنترل اصلی Control Panel , مرکز کنترل فرعی Frame Panelو .... ميباشد.

آزمون سختی سنجی مواد فلزی:

سختی حاکی از مقاومت در برابر تغيير شکل است. بسته به نحوه اجرای آزمايش سه نوع مقياس عمومی سختی وجود دارد: سختی خراشی, سختی فرو رفتگی و سختی برگشت.

در مورد فلزات تنها سختی فرو رفتگی اهميت مهندسی عمده ای دارد که انواع مهم آن روشهای برينل , راکول و ميکرو سختی است.

1- آزمايش سختی برينل: عبارت است از ايجاد فرو رفتگی در سطح فلز بوسيله يک گلوله فولادی (HBS) يا تنگستن (HBW) به قطر 1-15mm با نيروی 1-3000kg برای فلزات نرم مانند آلياژهای مس و آلومينيوم بار تا 500kg کاهش می يابد و برای فلزات خيلی سخت ( HB>650) مانند فولادها و چدنها از گلوله هايي با جنس کاربيد تنگستن استفاده می شود. عدد سختی برينل بر حسب بار تقسيم بر مساحت داخلی فرورفتگی بدست ميآيد. بهترين کاربرد برينل برای چدنها ميباشد. زمان اعمال بار معمولاً 10-15 ثانيه, حداقل ضخامت نمونه بايستی ده برابر عمق فرورفتگی, اندازه گيری 5 بار سختی برای هر نمونه و فاصله بين آثار سنبه حداقل 3 برابر قطر از نکات روش است.

2- آزمايش سختی به روش ويکرز: از يک هرم مربع القاعده بعنوان سمبه استفاده ميشود. زاويه بين وجوه مقابل هرم 126 درجه است. بدليل شکل سمبه اين آزمايش اغلب آزمايش سختی, هرم الماسی ناميده ميشود.

معمولاً بار 1-120 Kg ميباشد. زمان اعمال بار معمولاً 10-15 Sec و ضخامت نمونه حداقل 6 mm ميباشد. سطح نمونه ميبايست عاری از هر گونه اکسيد و روغن بوده و سطح پرداخت گردد.

3- آزمايش سختی به روش راکول: متداولترين آزمون سختی بوده که سرعت بالاو خطای کمی دارد. بدليل عمق کم فرورفتگی قطعات عمليات حرارتی شده نهايي می توانند بدون صدمه ديدن آزمايش شوند. از مخروط الماسی 120 در جه که راس آن کمی گرد است يا گلوله های فولادی به عنوان سمبه استفاده می شود. فولاد سخت شده در مقياس C با سمبه الماسی و بار اصلی 150kg آزمايش مي‌شود. دامنه مفيد اين مقياس در حدود 20-70HRC مي‌باشد. مواد نرمتر در مقياس B با گلوله فولادی به قطر 1.16in و بار اصلی 100kg با دامنه کاربرد 0-100 HRB مي‌باشند. مقياس A با فرورونده الماسی و بار اصلی 60kg گسترده ترين مقياس سختی راکول است و برای موادی از برنج تا کاربيدهايي سمانته شده بکار مي‌رود. زمان اعمال بار اوليه در راکول کمتر از 3 ثانيه و بار اصلی 2-6 ثانيه مي‌باشد.

آزمايش ماکرواچ:

اين آزمايش جهت بررسی ميزان ذوب و نفوذ جوش و بررسی ساق جوش صورت مي‌پذيرد. مقاطع عرضی از قطعه جوشکاری شده بريده شده و سپس از سنگ زدن توسط سمباده های 200و 400و600 بصورت متوالی صيقلی می گردد, سپس توسط محلول نايتال 2% ( اسيد نيتريک+ الکل ) اچ می گردد, سپس از محل اچ شده تصاوير ميكروسکوپی تهيه و بررسی مي‌گردند.

آزمايش خمش مواد فلزی:

خمش نمونه مورد نظر توسط سمبه که سر آن گرد مي‌باشد انجام می پذيرد. خمش ريشه, خمش سطحی و خمش جانبی سه نوع خمش مورد نظر مي‌باشند. پس از خمش و Uشکل شدن نمونه بررسی روی آن صورت می پذيرد.

آزمايش مايعات نافذ:(Penetrant Test)

طی اين آزمايش عيوب سطحی جوش همچون ترکهای سطحی, تخلخل و ... مشخص مي‌گردد. در اين روش ابتدا سطح فلز توسط مواد پاک کننده عاری از هرگونه چربی و يا اکسيد آهن و ... مي‌گردند. سپس با اعمال مايعات نافذ عمل نفوذ مايع داخل عيوب سطحی صورت می پذيرد. با پاک کردن مايعات نافذی که به داخل عيوب سطحی نشده اند به مرحله بعد وارد می شويم. در مرحله بعدی با استفاده از پاشش مواد آشکار ساز روی سطح جوش در مقاطعی که مايعات نافذ داخل عيوب نفوذ کرده بودند توسط ماده آشکار ساز جذب و به سطح می آيند در نتيجه در زمينه سفيد رنگ ماده آشکار ساز, عيوب بصورت رنگ قرمز که ناشی از مايع نافذ می باشد, مشاهده مي‌گردد.

آزمايش ذرات مغناطيسی:(Magnetic Particle Test)

در اين روش پس از حذف آلودگی های سطحی, ميدان مغناطيسی در حول مقطع مورد نظر ايجاد مي‌گردد. پس ذرات مغناطيسی آهن در محل مورد نظر پاشش شده و تحت ميدان مغناطيسی قرار می گيرند. در صورت وجود هر گونه عيب در مسير ميدان مغناطيسی, ذرات مغناطيسی ذرات مغناطيسی تجمع کرده و محل عيب را نشان مي‌دهند. اين روش نيز تا چند ميليمتر از زير سطح را بازرسی مي‌کند, لذا جزء بازرسی های غير مخرب سطحی مي‌باشد.

آزمايش ماوراء صوت: (Ultra Sonic Test)

در اين روش با استفاده از امواج ماوراء صوت ناشی از يک ماده پيزوالکتريک توسط پرابهای زاويه دار يا مستقيم مي‌توان از سلامت نمونه اطمينان حاصل نمود. امواج ماوراء صوت در طول قطعه حرکت کرده و رفت و برگشت صوت را پراب بررسی می نمايد. در صورت وجود هرگونه عيب از قبيل تورق, ترک, تخلخل و... مدت زمان و مسافت طی شده توسط امواج ماوراء صوت تغيير خواهد کرد. لذا تعيين محل و عمق عيب يکی از پارامترهای مثبت اين روش می باشد. از يک مايع کوپلنت جهت حرکت آسان پراب بر روی سطح استفاده می گردد.

آزمون راديوگرافی: (Radiography Test)

بر اساس اشعه ايکس يا گاما اين روش بنا شده است. معمولاً اشعه ايکس از طريق فيلامنهای تنگستن و اشعه گاما توسط مواد راديواکتيو با نيمه عمرهای مشخص توليد مي‌شوند. با تغيير دانسيته و فشردگی مواد در محل عيب , اين تغيير بصورت نقاط شفاف يا تيره بر روی فيلم راديوگرافی مشخص مي‌گردند. ميزان اختلاف پتانسيل در

X-Ray بر اساس جنس و ضخامت نمونه می باشد.

آزمون ضربه پذيری:

انجام آزمون ضربه به دو روش ايزود يا شارپی صورت می گيرد. شيار نمونه ضربه مي‌تواند در فلز جوش منطقه متأثر از حرارت مرز بين فلز جوش و فلز پايه باشد. نوع شيار ممکن است شارپی, ايزود و سوراخ کليدی (key Hole) يا اصلاً بدون شيار باشد. درجه حرارت آزمايش ضربه مي‌بايست ذکر گردد. سطح مقطع شکست نمونه ضربه از دو ناحيه شکست نرم و ترد تشکيل شده است. سطح شکست ترد معمولا صاف و براق و شکست نرم دارای پستی , بلندی و کدر است. درصد هر يک ازاين انواع سطح مکانيزم شکست را مشخص مي‌کند.

نتايج قابل قبول در آزمايشهای PQR:

الف: نتايج قابل قبول آزمون کشش: استحکام کشش مي‌بايست از حداقل ميزان استحکام کشش فلز پايه, بيشتر باشد.

ب: نتايج قابل قبول آزمون خمش: سطح محدب نمونه تحت خمش مي‌بايست عاری از هرگونه ناپيوستگی سطحی, خارج

از محدوده زير باشد:

1- گسستگی با ابعاد حداکثر 3.2mm در هر جهت

2- جمع اندازه ناپيوستگيها ( حداقل 0.8mm و حداکثر3.2mm ) نبايد از 9.5mm تجاوز نمايد.

3- در صورتيکه ترک از گوشه ناشی از وجود سرباره يا ناخالصی باشد حداکثر ترک مجاز 6.4mm مي‌باشد.

ج: نتايج قابل قبول ماکرواچ : موارد ذيل بصورت چشمی حائز اهميت هستند:

1- ساق جوش موثر برقرار باشد.

2- ذوب کافی در جوش گوشه در ريشه مشاهده شود.

3- بين لايه های مختلف, ذوب کافی انجام شده باشد.

آزمايش مجدد:

در صورت پاسخگو نبودن نتايج نمونه های تهيه شده در يک آزمايش بايد دو سری ديگر از نمونه‌های آزمايش با همان مواد , PQR تهيه شود.