WPS & PQR

[Kim byoungil]

WPS(Welding Procedure Specification)는 용접 절차 사양서라고 하여 용접작업과 관련된 정보를 충분하게 나열하여 용접사의 가이드 역할을 할 수 있도록 모재의 종류, 뚜께, 용접금속, 용접기의 특성, 예열, 등의 변수를 기준에 따라 나열하여야 한다.

1)시편은  SMAW, GTAW, FCAW, GMAW는 t x 150W x 300 L, SAW는 t x 200 W x 400 L며, Overlay Welding은 t x 150 W x 150 L 를 사용.

2) 용가재 : ASME SECT.Ⅱ PART C와 Owner Spec.을 만족하는 용가재 선택

3) PQ NO.는 Super Tech. System. 에서, 시편NO.는 용접기술 개발팀에서 발급 받아 Draft WPS & PQ Spec..에 반영.

4) TEST 종류 및 갯수 결정

①TENSION TEST : 전체 두께로 2개를 시험하는 것이 원칙이며, Test Coupon이 1”(25.4mm)를 초과 하면 Test 장비의 용량에 맞게 여러 개의 시편으로 나누어 시험할 수 있다.   시편 SIZE: QW-462.1 (a) – (e) 참조

② Bending Test :

Test Coupon의 두께 (T)	시편 갯수
	SIDE	FACE	ROOT
T ＜ 9.6	N/A	2	2
9.6 ≤ T ＜ 19.0	4(*)	2	2
T ≥ 19.0	4	N/A	N/A
* 2개의 Face Bend와 2개의 Root Bend 대신에 4개의 Side Bend Test로 대체할 수 있다.

①HARDNESS TEST : Owner Spec. 요구시 실시 , Weld Metal, HAZ, Base Metal을 구분하여 실시 , Overlay 용접.

② CHEMICAL TEST : Owner Spec. 요구시 실시 , A-No.가 존재하지 않는 용가재로 용접시, Overlay 용접, 시편 채취 위치는 - Groove Welding : Weld Part  와 - Overlay Welding : QW-462.5 (Fusion Line에서 최대 검정 두께의 위치).

③ MACRO TEST : Owner Spec. 요구시 실시 , Overlay 용접.

④ IMPACT TEST : Owner Spec. 요구시 실시 , 모재가 IMPACT 요구시 (일반적으로 화력보일러에서는 요구되지 않음)

5) WPS 작성 :  ASME IX구성

WELDING 방법	구분	내용
용접(QW0	일반요건	QW-100 : 일반사항 / QW-110 : 용접방향 / QW120 : 홈 용접 자세 /QW-130 : 필렛용접 자세 / QW-140 : 시험검사의 종류와 목적 / QW-150 : 인장시험 / QW160 : 굽힘시험/ QW -170 : 노치인성 시험 / QW-180 : 필렛용접 시험/ QW -190 : 기타 시험 및 검사
	용접절차시방서인정(WPS/PQR)	QW -200 : 일반사항 / QW-210: 시험편의 준비 / QW-250 : 용접변수
	용접사 자격인정(WPQ)	QW-300 : 일반사항 / QW-310 :시험편의 인정 / QE-320:재시험과 갱신 / QW -350 : 용접사 용접 변수 / QW-360 : 자동용접사 용접변수 / QW-380 : 특수 용접법
	WELDING DATA	QW-400 : 용접변수 / QW-410 : 기술사항 / QW -420 : 모재번호(P-Number) / QW-430 : 용가재 번호(F_Number) / QW-440 : 용착금속의 화학조성 / QW-450:시험편 / QW-460 : 그림 / QW-470 : 부식법과 부식액 / QW-490 : 정의
	부록 A	임의 사항(용접절차사양서/용접절차 인정 기록서 / 용접사 자격인정서 서류 견본)
	부록 B	필수사항(보일러압력용기 위원회에 대한 기술적문의 사항 준비)
제작기술	압력용기	ASME Sec.VIII DIV.1
	열교환기	HEI, TEMA
	저장탱크	API 650
	배관 및 부품	ASME B 31.1
	PUMP	HI
	VALVE	ASME B 16.34
	복수기	HEI
	급수가열기	HEI

* PQR을 근거로 ASME SECT. Ⅰ& Ⅸ에 따라 WPS를 작성한다.

* AWS Code에 따라 Prequalified된 경우는 PQR이 별도로 요구되지 않는다.

* Essential Variables, Supplementary Essential Variables, Non-Essential Variable을 구분하여 각각의 적용항목을 모두 기록한다.

* TRD 201을 비롯한 대부분의 유럽 규격 들은 현재 DIN EN Standard(EN 288 Part 1&3)로 통합 되고 있는 실정이므로 설명을 생략함.  500 MW 급 보일러 이후에는 대부분의 화력공사가 해외에서 수주 되고 있으며 이들은 대부분이 ASME Code 에 따라 제작되어 지고 있다.

* 각 항목별 WPS 작성 방법

１)  관련 코드: ASME  Ⅰ, Ⅲ, Ⅷ, Ⅸ, ASME/ANSI B31.1, AWS D1.1, TRD 201등 제작  코드 명기.

２)  사양서 번호 : 적용 코드와 용접방법, 모재 별로 작성 순서에 따라 일련 번호 부여. (현재는 Super-Tech. Sys 에서 자동으로 부여됨)

  예)  A – T- 0101 –001

     : 001 : 일련번호

     : 0101 : 조합되는 모재의 P-No. 부여

                       - ASME, ASME/ANSI : ASMEⅨDML PARA. QW-422에 분류된 P-No. 명기

                       - AWS D1.1 : Table 3.1의 모재 Group No. 명기

                       - TRD 201 : ASME Ⅸ의 P-No.의 화학조성에 따라 DIN 재질의 유사성을 확인, 분류한 후 번호를 부여하되 ASME와의 구분을 위해 Z1Z1으로 기록함. P-No.분류가 불가능한 경우는 Z0Z0로 일괄 기록함.

    :  T  :  용접방법 구분으로 복합 PROCESS는 용접 순서대로 기록함 (예: TM, TMA 등)

                 - A : SAW  / - M : SMAW / - T : GTAW/  - F : FCAW  / - G ; GMAW  / - S : STUD

     : A :   적용 코드 구분

                - A : ASME / - W : AWS  / - X : TRD 201

１)      일자 : WPS 최초 작성 일자 명기 ( Dec. 24, 2013)

２)      일자 : 적용 PQR의 변경 없이 Code에 규정된 Non-Essential Variables의 변경이나 허용 범위 이내의 Essential 및 Supplementary Essential Variables (충격치가 요구되지 않는 경우)의 변경으로 WPS를 개정한 경우 개정일자 명시.

3 )   관련 시험 번호 : PQR No.를 명시 

４)  형태 : 적용 용접 PROCESS란에 명기하고 복합 PROCESS에서 해당 TYPE 우측 상단에 용접 방법 추가 명시. 

５)  이음 : 여러 형태의 용접 이음 명시

- ASME

 . Groove 인 경우 : Single-V, Double-X, 등으로 표기하고 여러 형태의 Groove를  표기하는 경우에는 “Grooves” 로 표기

. Fillet 인 경우 : “Fillet” 으로 명기

. 복합으로 되어 있는 경우 : All Grooves & Fillets 으로 표기

- AWS : Figures 3.3 & 3.4 중 적용 Design을 선택 

６) 해당 용접 이음 형태 Sketch : 필요시 개선각, Root Face Th’k,  가우징 등 표시 

７) 루트 갭 : 범위나 최대치로 표기 (ASME 에서는 제한사항 없음) 

８)   리테이너 : 유무를 None 또는 Yes로 명기 

９)   백킹 : 해당란에 명기하고 구체적 사항을 명기                       (예 : Base Metal, Weld Metal, Ceramic Bar 등) 

１０) P-No. : 코드의 P-No. 명기                    (P-No는 PQ Test 수를 줄이기 위하여 모재의 화학성분, 용접성 및 기계적   성질에 따라 분류) 

１１) P-No. : 코드의 P-No. 명기 

１２) Gr-No. : 코드의Gr-No. 명기                     (Gr-No는 P-No 내에서 충격치가 요구되는 경우의 PQ를 위하여 분류) 

１３)   사양 및 등급 : 반드시 기록할 필요는 없으나 고객의 요구나, 코드의 특정 부분    규정시 명기(일반적으로 ASMEⅠ, PW-39의 열처리 면제를 위해 요구되는 금속 성분비, 두께 제한 등을 표기) 

１４) 관직경 범위 :

- ASME

 . 용접후 열처리를 실시할 경우에는 “Unlimited” 로 표기

. 용접후 열처리가 면제될 경우에는 ASME Ⅰ(PW-39), ASME Ⅷ(UCS-56), ASME/ANSI B31.1(TABLE 132)에서 Tube 및 Pipe 맞대기 용접시에 적용하고   있는 Max. OD(nominal) 규정을 명기함.

-     AWS : 규제 조항이 없으므로 “Unlimited”로 명기함. 

１５)패스당 최대 두께 :

- ASME

 SMAW, SAW, GMAW, FCAW, FSW, EGW 에는 12.7mm (QW-403.9)

-   AWS D1.1 : Chapter 3의 Table 3.7의 층별 제한 두께 명시. 

１６)자세 :

- ASME Ⅸ

 . Non-Essential Variable 이므로 필요한 자세만을 명기하거나 “All”로 명기 (QW-405.1)

- AWS D1.1 :

. Prequalified Joint : Figure 3.3, 3.4의 자세 제한 규정 적용.

. Qualified Joint : Table 4.1

１７)   수직자세 진행방향 : “UP”, “DOWN”, “N/A”로 명기하고, Orbital 용접의 경우에는      두 방향 모두를 명기함.

１８)    최저 예열온도 : 해당 제작 Code, Mat’l Spec. 및 계약 요구사항에 따라 두께별로   명시하거나 Test 치에 따른 Code의 허용치 적용.

- ASME Ⅰ : Appendix A-100 및 PW-39

- ASME Ⅷ : Appendix R, Table UCS-56

 - ASME/ANSI B31.1 : Para. 131.4, Table 132

- AWS D1.1 : Table 3.2

１９)   최대 패스간 온도 : 일반적으로 아래 표를 기준으로 하나 특별한 경우 해당 코드 및 계약 요구 조건 적용.

재 질	최대 패스간 온도(℃)	비 고
탄소강 및 저합금강	350	ASMEⅨ에서는 PQR 온도에서 +55℃까지를 Supplementary Essential Variable로 허용함(QW-406.3)
오스테나이트계 스테인레스강	177
고 Ni, Cu – 강	150

２０)    예열 유지 : 용접 중은 물론 열처리 전까지 예열온도의 계속 유지가 요구될 경우   또는 용접 완료후 수소 방출을 위한 후열이 요구될 경우에 유지온도 및 유지시간을 명시. 

２１) 용접후 열처리 온도 및 시간 범위 : 적용 코드 및 Spec.에 따라 설정함.

- ASME Ⅰ : PW-39 및 PW-39.3에 따르되 Heavy Wall Th’k 제품의 경우에는 언급되지 않은 Heating/Cooling Rate, Loading/Unloading Temp. 는 ASMEⅧ의 UCS-56를 따름.

- ASME Ⅷ : Table UCS-56

 - ASME/ANSI B31.1 : TABLE 132

- AWS D1.1 : Para. 5.8

２２)가스 : 화학 기호로 표기하며 필요시 순도 명시. 아래 표에 의거 유량 표기 

용접방법	강 종	GAS 성분	차폐가스 유량	백킹가스 유량	GAS CUP SIZE
GTAW	탄소강, 저합금강, 스테인레스강	Ar, Ar+He	8 ~ 15 L/M	4 ~ 8 L/M	9 ~ 13mm
FCAW		CO2, Ar+CO2	20 ~ 25 L/M	-	12 ~ 20mm
GMAW		CO2, Ar+CO2	20 ~ 25 L/M	-	12 ~ 20mm

 ２３)    토치 직경 혹은 가스컵 크기 : GTAW, GMAW, FCAW Process에서 표기           (상기 표참조) 

２４)콘택트 튜브와 용접물 간의 거리 : GMAW, FCAW 및 SAW에서 표기 (아래 참조) 

용접 방법	콘택트 튜브와 용접물 간의 거리 (mm)
GMAW	Short Circuit : 6 ~ 12, Spray/Globular : 13 ~ 25
FCAW	13 ~ 25
SAW	25 ~ 38

 ２５)  진동 : 주파수 및 진폭 기록 (주기를 가지고 위빙하는 자동 GTAW, GMAW, FCAW, SAW 및 ESW 등에서 Cycle/Minutes로 기록) 

２６)    미그용접의 금속 이행 형태 : GMAW, FCAW Process에서의 용적의 이행 형태 명시 (이행형태는 Shielding Gas의 종류 및 용접전류에 따라 Spray, Globular, Short Circuit Type으로 분류됨) 

２７)    텅스텐 전극봉 형태와 크기 : “EWTh-2, Æ2.4mm”로 명시, 특별한 경우 다른 Type의 전극봉 명시

- EWTh-2 : Th 2% 함유된 Tungsten Electrode

- EWP : 순수 Tungsten Electrode

- EWZr : Zirconium 함유된 Tungsten Electrode 

２８)    플럭스 형태 : SAW Process에서 사용되는 Flux의 형태. (“Neutral” or “ Active” Type) 

２９)  보조(분말) 용가재 : SAW, GMAW, FCAW, PAW에서 타전극의 ARC 열로 용융되는 보조 용가재의 종류를 기록함. 

３０) 층번호 : 단일 Process 는 “AS REQ’D or 층수를 1,2,3,… 등으로 표시하고, 복합 Process는”1,2,3,…”과 Remains, Bal.로 기록. 

３１)   F-No. : 용접절차 검정 및 용접사 검정의 수를 줄이기 위한 분류임.                                                         

              - ASME Ⅸ : 용가재 분류 번호를 QW-432에 명시

              -  AWS D1.1 : “N/A”로 명기 

３２)  A-No. : 용착금속의 화학성분에 따른 분류임

          - ASME Ⅸ : QW-422에 명시

           - AWS D1.1 : Table 3.1과 같이 “5.1, 5.5” 등으로 명시 (AWS의 A-No.는 ASME Ⅱ/C의 SFA-No.와 동일하며 용착금속을 화학 성분에 따라 분류한 것임.)

３３)SFA No. :

    -     ASME Ⅸ : ASME Ⅱ/C의 해당 SFA-No. 명시.

   -   AWS D1.1 : “N/A”

 ３４)규격 : 

    - AWS Code의 용접 자재 Class로 명기

   -  SAW의 경우는 Wire/Flux Class와 Flux Bland를 명기 

３５)전류 형태 : “AC”, “DCRP”, “DCSP”로 기록하고 두가지 이상 사용시 모두 기록 

３６) 암페어, 전압 및 속도 범위 : 아래 표와 같이 표준화, 단 ASME에서 충격치 제한  으로 입열관리가 필요할 경우 코드 규정에 의거 제한함. (QW-409.1)

용접 방법	모재 종류	직경	전류 범위	전압 범위	속도 범위	비고
SMAW	탄소강 및 저합금강	Æ 2.6	50 - 85	22 - 28	6 - 25	특별한 경우 Mill Maker 권고나 Test 결과를 따름
		Æ 3.2	80 - 130
		Æ 4.0	110 - 180
		Æ 5.0	150 - 240
	스테인레스강	Æ 2.6	45 - 85	22 - 28	6 - 15
		Æ 3.2	65 - 115
		Æ 4.0	85 - 145
		Æ 5.0	135 - 180
GTAW	탄소강 및 저합금강	Æ 2.4/2.5	100 – 190	10 - 15	8 - 15
	스테인레스강	Æ 2.4/2.5	90 - 190
FCAW	탄소강 및 저합금강	Æ 1.6	210 - 350	22 - 30	30 - 60
SAW	탄소강 및 저합금강	Æ 2.4	300 - 350	27 - 34	40 - 60
		Æ 4.0	500 - 550	28 – 35	40 - 80

３７)     기타 : 적용 자세의 상세 기술이 요구될 때 F, H, V, OH 등을 명기하거나 용가재의 여타 Class 및 Brand 명기

３８)주 :

- ASME : 열처리 사항 및 기타 필요한 지시사항 명기

- AWS : Prequalified Joint에서의 Technical Requirement 사항 수록.

Note 1. 본 작성 지침은 Code Requirement 중 일반적인 사항이며 여기에 포함되지 않은 사항으로 계약시 Customer Requirement 및 적용 Spec.에서 특별 요구사항이 있을시 부가하여 적용할 수 있음.

2. 전술한 표준 Welding Parameter는 일반적인 표준치 이므로 필요시 변경이 가능함.

***  PQR (Procedure Qualification Record) 작성 : 첨부 2

* TEST 결과를 그대로 기록하는 것을 원칙으로 함.

(１)   PQR No.

(２)   PQR 작성 월, 일, 년도

(３)   Draft WPS No.

(４)   PQ SPEC. 작성날짜 PQ 시작날짜

(５)   용접 방법: SAW, SMAW, GTAW, FCAW, GMAW, etc

(６)   용접 형태: Manual, Semiautomatic, Automatic, Machine

(７)   자재 사양 기록

(８)   P-No, Gr-No, QW-422에 명기된 것 중의 하나

(９)   모재의 두께 기입

(10) 용착금속의 두께 : 복합 Process는 각각의 용착금속 두께 표기

(11) Pipe – Dia 및 두께 표기 (Pipe로 PQ Test를 하지 않을 경우 N/A로 표기)

(12) 자세 (QW-461)

(13) 용접 진행 방향 : Vertical Position 일때 UP 이나 DOWN으로 표기

(14) 차폐 가스 : GTAW, FCAW, OFW, PAW, EGW, EBW 에 가스 종류 및 Composition, 유량 기록

(15) 가스 Backing : 가스 종류 및 Composition 기록, 해당 없으면 N/A 기록

(16) 예열 : 용접기록서에 기록된 온도에서 가장 낮은 온도 기록 (최초의 기록)

(17) 패스간 온도 : 용접기록서에 표기된 온도중 가장 높은 온도를 Max. 온도로 함.

(18) 예열 온도 : 유지시간 표시

(19) 열처리 온도 및 유지시간

    -열처리 기록서에 열처리 Chart에 기록된 실제의 유지 온도 및 시간 표기

    -열처리 기록서 No. 등 표기

(20) 사용된 조인트 형상 : Single-V, Double-V, Single-U, Double-U, Groove, etc

(21) 조인트 형상 그림 : 용접기록서에 기록된 조인트 형상 및 비이드의 적층 순서를 그대로 표기

(22) 용융 형태 : Spray, Globular, Pulsing, Short Circuiting

(23) 진동 : Machine 이나 자동용접에만 적용, 발생기간 주파수, 진폭 기록

(24) Beading 형태 : Stringer 나 Weave

(25) 용접봉 극수 : Single 이나 Multiple

(26) 백가우징 방법 : Grinding, Arc Air Gouging (일반적으로 GTAW는 None)

(27) 패스 형태 : Multiple or Single

(28) Sup. Filler 등 표시

(29, 30) 용접기록서 대로 표기

(31) 용접봉 상표명 기록

(32) Notes : 최대 입열 (충격시험 요구시), 기타 특기사항 기록

(33) 인장시험 결과 기록 : 파괴형태 및 위치

(34) 굽힘시험 결과 기록 : 결과란에 결함 없을시 Good, Accept, 등으로 표기

(35) 충격시험 결과 기록 : 시험한 전 검사치 기록

(36) 화학성분 분석 기록 : Overlay 용접 시에는 시편 채취 위치도 기록할것.

(37) 비파괴 검사 결과

(38) Fillet 용접시험 결과 기록

(39) 경도시험 등 기타 시험 결과 기록 : 시험한 전 검사치 또는 최소, 최대치만 기록할수 있음.

(40) 유자격 용접사 성명

(41) 용접사 I.D No.

(42) 물리적 시험 및 화학시험 수행자 명