Що покриває WPQR: розрахунок діапазонів за EN ISO 15614-1
Введіть дані зразка — калькулятор покаже, що покриває WPQR: товщини, діаметри, положення, погонну енергію, підігрів і міжшарову температуру. Розглянуто рівень 2, тобто звичні діапазони ISO 15614-1.
Коротка відповідь
Один зразок атестує не одну товщину, а діапазон навколо неї. Багатопрохідний шов на зразку 12 мм покриває 3–24 мм, а труба діаметром 114,3 мм — усе від 57 мм і вище. Тому зразок обирають не найпростіший, а найвигідніший за охопленням. Калькулятор нижче дає цей діапазон для рівня 2 за EN ISO 15614-1.
Рівень 1 і рівень 2
Редакція 2017 року ввела два рівні атестації. Рівень 2 — це колишні діапазони ISO 15614-1, вони не змінилися, і старі протоколи лишилися чинними. Рівень 1 побудований на ASME IX і вимагає менше: він зʼявився для тих, хто працює за EN 1090 у класі EXC2 і з ненавантаженими конструкціями, де повний набір випробувань коштував невиправдано дорого.
Між рівнями є напрям: протокол рівня 2 годиться й для робіт рівня 1, а навпаки — ні. Калькулятор рахує рівень 2; у рівня 1 своя таблиця з іншого зводу, і підставляти одну замість іншої не можна.
Покриття груп матеріалів за ISO/TR 15608. У 2017 році цю таблицю перероблено помітніше за інші, а її матриця «основний метал 1 — основний метал 2» із вторинних джерел читається неоднозначно, і підставити сюди правдоподібне число означало б вирішити за приймання. Принцип нижче викладено словами, а конкретну пару дивіться в самій нормі.
Не розглянуто й рівень 1: у нього власні діапазони, і змішувати їх із рівнем 2 в одному документі не можна.
Правила, які варто памʼятати
Положення. Доки немає вимог щодо ударної вʼязкості й твердості, одне положення покриває всі — положення просто не істотна змінна. Щойно потрібен удар, покриваються положення з тією самою або меншою погонною енергією; при твердості навпаки — з тією самою або більшою. Якщо випробувано і високо-, і низькоенергетичне положення, покриті всі проміжні.
Погонна енергія. За вимоги щодо удару вона обмежена згори: не вище ніж +25 % від випробуваної. За вимоги щодо твердості — знизу: не нижче ніж −25 %. Логіка проста: удар псує перегрів, твердість — надто швидке охолодження.
Групи матеріалів. У груп 1–3 підгрупи не враховуються: покриваються сталі тієї самої основної групи з рівною або меншою границею плинності. В інших групах — та сама підгрупа, іноді разом із нижніми. Наприклад, випробування на 304 покриває 316, 347 і 321, але не 309 і не 310.
Звідки взято значення
Таблиця товщин, правила щодо положень і допуск за погонною енергією — з відкритого розбору EN ISO 15614-1 на gowelding.com; зміни редакції 2017 (рядок «зразок до 3 мм», підігрів і міжшарова) — з розбору weldnote.com; правило про положення підтверджує матеріал TWI, правило «лист покриває труби» — польський wikiweld. Посилання зібрані наприкінці сторінки.
Самої норми в мене немає, і це сказано прямо: значення довідкові, суперечку вирішує її текст і ваш протокол.
Джерела
- gowelding.com — European Welding Standards (PDF)
- weldnote.com — ISO 15614-1 (2017): Changes and Updates
- TWI — Weld Procedure and Welder Qualifications (PDF)
- wikiweld.pl — Zakres kwalifikowania technologii EN ISO 15614-1
Як користуватися калькулятором покроково
- Тип шва і проходи. Виберіть стиковий чи кутовий і чи був зразок однопрохідним або багатопрохідним. Для кутового впишіть ще розрахункову висоту a — без неї діапазон за висотою шва покажеться лише формулою.
- Товщина і діаметр зразка. Товщина t — це товщина металу зразка, а не шва. Діаметр залиште 0, якщо зразок із листа.
- Положення і вимоги випробувань. Головне поле: без вимог щодо ударної вʼязкості й твердості діапазон положень повний, з ними — звужується через погонну енергію.
- Матеріал, підігрів і міжшарова. Впишіть температури, фактично виміряні на зразку, а не ті, що стоять у pWPS. Для нержавних, дуплексних сталей і нікелевих сплавів виберіть другий варіант — там міжшарова послаблення не отримує.
Результат зʼявляється одразу над формою, повний аркуш діапазону завантажується кнопкою CSV. Калькулятор варто запускати двічі: до зварювання зразка (щоб його підібрати) і після випробувань (щоб звірити з протоколом).
Приклади з числами
Лист 12 мм, стиковий багатопрохідний, PF, з ударною вʼязкістю
Дані: стиковий, багатопрохідний, t = 12 мм, лист, PF, потрібна ударна вʼязкість, сталь, підігрів 100 °C, міжшарова 250 °C. Калькулятор дає:
| Змінна | Діапазон | Чому |
|---|---|---|
| Товщина металу і наплавлення | 3–24 мм | рядок 3–12 мм, багатопрохідний: від 3 мм до 2t |
| Діаметр | труби Ø > 150 мм у PA, PC і PF з обертанням; Ø ≥ 500 мм в інших | зразок із листа |
| Положення | з тією самою або меншою погонною енергією | потрібна ударна вʼязкість |
| Погонна енергія | ≤ +25 % | потрібна ударна вʼязкість |
| Підігрів | не нижче 50 °C | 100 − 50 (редакція 2017) |
| Міжшарова | не вище 300 °C | 250 + 50 |
Крім того, калькулятор додає окремий рядок: верхня межа товщини падає до 12 мм, якщо ударна вʼязкість потрібна, а випробування на удар не проводили. Тобто 24 мм діють, лише якщо ударні зразки з цієї пластини справді випробувано. PF — положення з високою погонною енергією, тому воно покриває і PA, і PG, якщо їхня погонна енергія не вища, ніж на зразку.
Нержавна труба Ø 273 × 8 мм, H-L045, без вимог
Дані: стиковий, багатопрохідний, t = 8 мм, діаметр 273 мм, H-L045, без вимог щодо удару й твердості, нержавна сталь, підігрів 0, міжшарова 150 °C. Результат: товщина 3–16 мм, труби від Ø 136,5 мм і більше (половина діаметра зразка, без верхньої межі), усі положення, погонна енергія не обмежена, підігрів — не застосовується, міжшарова 150 °C «як на зразку», бо для аустеніту послаблення +50 °C не діє.
Кутовий однопрохідний a = 4 мм на листі 10 мм
Лист 5–12 мм (таблиця кутових швів: від max(0,5t; 3 мм) до 1,2t), висота шва 3–6 мм (0,75a–1,5a). Якби зразок був багатопрохідним, висота шва не була б обмежена. Це добрий аргумент зварювати кутовий зразок так само, як у виробництві, а не «швиденько» одним проходом.
Як підібрати зразок, щоб він покрив виробництво
Починайте зі списку товщин і положень за кресленнями, а не з листа, що лежить під рукою. Багатопрохідний стиковий зразок з інтервалу 3–12 мм покриває від 3 мм до 2t — отже, 12 мм дають 3–24 мм, а 6 мм лише 3–12 мм. Понад 12 мм діапазон 0,5t–2t: зразок 20 мм покриває 10–40 мм, але вже не 8 мм. Якщо виробництво тягнеться від 4 до 30 мм, одного зразка не вистачить, і краще спланувати два, ніж виявити діру на прийманні.
З положеннями так само: без вимог щодо удару вистачить будь-якого, тож зварюють найзручніше. З ударною вʼязкістю — положення з найбільшою погонною енергією, яке очікується у виробництві (зазвичай PF), бо воно покриває положення з меншою енергією. Погонну енергію рахуєте за зразком калькулятором погонної енергії — від неї залежить верхня межа у WPS.
Типові помилки під час читання діапазону
- Стикова таблиця для кутового шва. У кутових швів своя таблиця товщин листа; кутовий зразок 10 мм покриває не 3–20 мм, а 5–12 мм.
- «Одне положення покриває всі» за потрібної ударної вʼязкості. Це правило працює лише без вимог щодо удару й твердості.
- Послаблення +50 °C для нержавної сталі. В аустеніту, дуплексу й нікелевих сплавів міжшарова лишається як на зразку.
- Температури з pWPS замість виміряних. Діапазон рахують від того, що було на зразку, а не від того, що планували.
- Плутанина рівнів. Протокол рівня 1 не годиться для робіт, де потрібен рівень 2.
Діапазон готової технології переносять у WPS; сам зразок описує pWPS із генератора, а результат випробувань — протокол WPQR. Область атестації зварника рахує окремий калькулятор за ISO 9606-1.
Часті питання
Який рівень вибрати — перший чи другий?
Другий суворіший і покриває обидва види робіт, перший дешевший і достатній там, де конструкція не навантажена, а замовник не вимагає більшого. Вирішує не зручність, а специфікація замовлення: якщо вона називає рівень 2, перший не підійде за жодних обставин.
Чому групи матеріалів не враховуються?
Бо у 2017 році їхню таблицю переписали, а відновити матрицю з переказів не можна без ризику помилитися в парі сталей. Правило загального вигляду на сторінці наведено, але для конкретної пари потрібен текст норми: це саме той випадок, де здогад коштує дорожче, ніж сходити по документ.
Чому одне положення покриває всі?
Бо без вимог щодо удару й твердості положення не впливає на те, що перевіряє випробування. Щойно ці вимоги зʼявляються, положення починає значити багато — через погонну енергію, — і діапазон звужується до положень із придатною енергією.
Що змінила редакція 2017 у підігріві?
Раніше підігрів зразка ставав нижньою межею буквально: нижче не можна. Тепер у WPS допускається зниження на 50 °C. Міжшарова температура дістала симетричну поблажку +50 °C, але не для аустенітних і дуплексних сталей і не для нікелевих сплавів — там вона лишається такою, якою була на зразку.
Чи має WPQR термін дії?
EN ISO 15614-1 терміну дії протоколу не встановлює — на відміну від атестації зварника за ISO 9606-1, яку треба підтверджувати. Протокол втрачає сенс, коли змінюється суттєва змінна: спосіб, група матеріалу, діапазон товщин або вимоги щодо ударної вʼязкості. Тоді потрібен новий зразок, а не продовження.
Хто встановлює діапазон атестації, якщо не калькулятор?
Екзаменатор або випробувальна організація, присутня під час зварювання зразка: діапазон вписують у сам протокол WPQR. Калькулятор дає змогу передбачити його до замовлення випробувань — і підібрати зразок так, щоб він покрив виробництво. Якщо результат калькулятора розходиться з протоколом, діє протокол.
Діапазон атестації технології — те саме, що область атестації зварника?
Ні. WPQR за ISO 15614-1 атестує технологію виготовлювача, а іспит за ISO 9606-1 — руку зварника, і таблиці діапазонів у них різні. Область атестації зварника рахує окремий калькулятор; на практиці на одному зразку часто роблять і те, і те, але кожен документ читають за його стандартом.
Оновлено: