11 Elaboración de procedimientos de soldadura WPS y calificación

Elaboracion de procedimientos de soldadura WPS.

“WPS: Welding Procedure Specification”

El WPS es un documento que relaciona las variables a considerar en la realización de una soldadura específica, determina la ejecución de las pruebas de calificación
tanto de proceso y procedimiento como del operario de soldadura.
EL EPS involucra todas las VARIABLES ESCENCIALES (Son aquellas en las cuales un cambio, se considera que afecta las propiedades mecánicas de la soldadura y requieren de recalificación) , VARIABLES SUPLEMENTARIAS (Son aquellas que por requerimientos de otras secciones del código requieren pruebas de impacto . Cuando se especifica pruebas de impacto un cambio en una variable suplementaria requiere recalificación de WPS) y VARIABLES NO ESENCIALES (  Son aquellas en que un cambio no afecta las propiedades mecánicas de la soldadura y por lo tanto se puede hacer sin recalificar el WPS, pero se debe documentar el cambio. Recomendamos que las variables esenciales ,suplementarias y no esenciales varían de un proceso a otro).

El Procedimiento

Se refiere a todas las condiciones presentes en la realización de una soldadura. El procedimiento se efectuará en un equipo previamente calibrado y calificado, se
utilizarán los materiales recomendados en las especificaciones o referenciados con su “reporte certificado de ensayo de material CMRT”. y se efectuarán las soldaduras en las condiciones referenciadas en código, las cuales deben corresponder a
las que se ejecutarán en el trabajo real de producción.
Posteriormente se someterán los materiales utilizados en el procedimiento (cupones de prueba), a las pruebas (ensayos destructivos y no destructivos) exigidas por el
código referenciado, para comprobar la conservación de sus propiedades físicas, su resistencia mecánica, doblado, resistencia al impacto, dureza y análisis químico.

La Calificacion del Procedimiento (PQR)

Este documento corresponde al anexo del WPS, y en el van detallados todos los pasos que conllevan a la calificación de un proceso, procedimiento y operarios de soldadura. En el están relacionadas las diferentes pruebas o ensayos realizados y la certificación de aprobación o rechazo firmada por inspector certificado en soldadura.    Cada WPS puede contener uno o varios PQR Para efectos contractuales y para efectuar soldaduras
similares en el futuro, las pruebas realizadas son igualmente aplicables tanto para la soldadura por máquina como para la soldadura manual, y siempre es
obligatoria cuando se trabaja conforme a códigos. Es obviamente inútil llevar a cabo para cada pequeña variación del material, espesor o método de soldadura un
nuevo ensayo de procedimiento. Por consiguiente, los materiales se dividen en grupos que comprenden aleaciones con características similares de soldadura. Una prueba realizada sobre un metal de uno de los grupos designados se considera aplicable a todas las demás
aleaciones dentro del mismo grupo. Con este principio, se dividen en grupos de espesor de chapa o lámina, procesos de soldadura y posiciones de soldadura
(vertical, horizontal, vertical sobre cabeza y plana).

Por ejemplo, el código AWS D1.1 agrupa materiales de espesores mayores a 1/8”, mientras que AWS D1.3 agrupa todos los materiales delgados hasta un máximo de
3/16 “ de espesor. Como constancia de haber realizado pruebas de procedimiento se debe llevar el PQR consignando con el mayor detalle posible de las variables esenciales de
soldadura, tales como la corriente, número de cordones, calibre y tipo del electrodo utilizado, y, en el caso de soldadura con máquina, las fijaciones o variables de la
máquina. Estas pruebas de calificación se realizan bajo la supervisión de un inspector y/o ingeniero de soldadura.

Combinacion de Procedimientos

Más de un procedimiento teniendo diferentes variables esenciales y no esenciales, pueden ser usados en la junta de producción. Cada procedimiento puede incluir uno o una combinación de proceso de materiales de Relleno u otras variables.
Cuando dos o más procedimientos que involucra diferentes procesos o diferentes variables
son usados en una junta, se debe determinar el rango del metal base calificado y el rango
de espesores del metal de soldadura calificado para cada procedimiento. El metal
de soldadura depositado en cada proceso o procedimiento debe ser incluido en
todas las pruebas ( tensión, dobles e impacto si aplica ).
Cuando se califica un procedimiento o proceso separado solamente para depositar el paso de raíz, el cupón será de ½” de espesor de mínimo. El proceso para pase de raíz quedara calificado para 2t ( corto circuito) de la calificación del metal de soldadura con cualquier espesor máximo de metal base calificado por otros PQR’S usados para soportar el WPS.ro de soldadura.

Ejemplo: Procedimientos de Soldadura WPS

Calificación del soldador

Las pruebas de calificación del soldador se aplican principalmente a la soldadura manual y los métodos de soldadura por procesos GMAW, GTAW, FCAW, SAW, PAW. En los que la capacidad del operario ejercerá influencia sobre el resultado final. La necesidad de probar la capacidad de los soldadores se aplica a un gran número de industrias en las que la
calidad de soldadura es de gran importancia, tales como la fabricación de recipientes a presión, tubería para industrias químicas y petroleras, estructuras de puentes y
edificios, y para las industrias aeronáuticas y automotrices.
Los soldadores que no han sido todavía calificados o los que se han calificado pero no han hecho contrato de soldadura por alrededor de seis meses, deben someterse a
recalificación, igualmente los soldadores que sugieran dudas y/o errores en la aplicación.
Los diversos códigos exigen para el operario pruebas de calificación y aún más, las compañías de seguros exigen pruebas de trabajos periódicos de los operarios. Los
usuarios en general exigen pruebas de calificación del soldador antes de la fabricación. La calificación de los soldadores para determinados trabajos de gran responsabilidad también la requieren las compañías que realizan trabajos para entidades gubernamentales.

Control del producto soldado

El primer paso para controlar la calidad del producto fabricado es asegurar que el soldador recibe el metal base a soldar con la debida calidad, exento de laminaciones en
los bordes de soldadura y equipos en las condiciones optimas de operación.
El segundo paso es verificar el diseño de junta con las superficies de unión limpias. En términos más generales, las operaciones previas a la soldadura, se deben llevar a
cabo conforme al WPS aplicable.

Control de materiales

Es uno de los criterios mas significativos que se deben tener en cuenta en los procesos de fabricación y va íntimamente relacionada con las especificaciones de procedimientos de soldadura, toda vez que de la idónea selección y verificación de los materiales base y
materiales de aporte, dependerán las características y propiedades de las uniones soldadas, se requieren entonces documentos para identificar materiales y diagnosticar su trazabilidad en operación.
Un documento que se debe solicitar al proveedor es el CMRT (certified material test record) reporte certificado de prueba del material, en caso de no poseerlo, se deben
hacer los análisis y ensayos metalográficos y mecánicos para que estén ubicados en el estándar.

Pruebas durante la construcción

Aquí la técnica de control de calidad depende de que el proceso sea principalmente manual, en cuyo caso las pruebas deben establecer la consistencia, calidad del trabajo del operario, la exactitud y consistencia de las calibraciones de la máquina. Siempre que la capacidad
del operario sea un factor esencial, como en la soldadura manual, generalmente se efectúan placas de radiografía de las soldaduras durante la construcción. Por ejemplo,
el código AWS D1.1 y AWS D1.3.para la calificación se requiere pruebas de doblez de cara, raíz y lado en materiales, mientras el código ASME sección IX requiere
pruebas radiográficas y pruebas de impacto sobre el depósito de soldadura para recipientes a utilizar a temperaturas inferiores a cero grados celsius.

Ensayos:

El ensayo destructivo: Se realiza normalmente sobre placas de prueba que son
cortadas para proporcionar las probetas requeridas. Las pruebas de control de calidad de rutina más frecuentemente realizadas sobre soldaduras a tope por
fusión son las de tracción, plegado, impactos, rotura crítica («nick-break») y de dureza, y en las soldaduras por roldana y por puntos las pruebas son de tracción y corte.

El ensayo no destructivo: Es muy importante en el control de calidad. Las pruebas
pueden ser: Por radiografía, ultrasonido, partículas magnéticas y tintas penetrantes. El examen de las soldaduras, ya sea destructivamente o no, depende de los
siguientes criterios de inspección: requerimientos de código, resistencia a la tracción desconocida, naturaleza del material desconocida, fallas en el procedimiento.
Por ejemplo, los aceros de baja aleación están sujetos a agrietamiento en la soldadura o en la zona afectada por el calor, de modo que el examen debe procurar intentar
localizar cualquier grieta que pueda aparecer. El método de examen debe, naturalmente, ser aplicable tanto al material como a la unión. En este caso, se descarta el
método de partículas magnéticas que detecta grietas en la superficie en las soldaduras de aceros ferríticos pero no es aplicable a los aceros austeníticos y metales no
ferrosos. Similarmente, la radiografía no es en generalmente apropiada para examinar las uniones soldadas en ángulo, y cuando se necesita su inspección debe emplearse otra técnica.

por ultimo En los diferentes procesos de fabricación, es la unión de metales el más regulado, por ésta razón es de suma importancia tener procedimientos normalizados y
amparados en códigos internacionales que involucren las múltiples variables que en el intervienen, partiendo del recurso humano, en éste caso los soldadores con todas
sus competencias (conocimiento-habilidad-ética), siguiendo con las materias primas (material base y de aporte) y los equipos de soldadura (debidamente calibrados).
El aseguramiento de la calidad es el componente más relevante, constituye la vía para optimizar la productividad y competitividad entorno a los diferentes
productos y servicios, siempre que éstos se encuentren estandarizados.