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a. 용접변수
n 필수변수(Essential Variable) : 용접부의 기계적 물성치에 영향을주는 변수와 용접사의 기량에 영향을 주는 조건으로서, 이 변수가 변경될 시에는 재시험을 하여야 한다. (예 : 재질, 용접재 F No , 열처리 유무 , 두께 인증범위 등)
n 추가 필수 변수(Supplementary Essential Variable) : 용접부의 충격치에 영향을 주는 변수로, 주로 열과 관계가 있는 변수들이다. 이 변수는 충격치가 요구될 경우에는 필수 변수로 간주하고, 충격치가 요구되지 않을 경우에는 비필수 변수로 간주한다. ( 예 : 용접 자세, 층간온도 , 입열량 등)
n 비필수 변수(Non-Essential Variable) : 용접부의 기계적 성질에 큰 주요한 영향이 없는 조건으로, 이 변수가 변경 되었을 시에는 재시험 없이 WPS를 개정할 수 있다. (예:개선형상, 용접재 사이즈, 전류 및 전압 등)
b. PQR요건 일반
n 시험편 용접은 측정된 실제 변수와 시편의 시험결과를 기록(QW-200)
n PQR 개정은 불가하며 편집수정이나 코드 개정에 의한 변경은 가능(QW-200)
n 일반적으로 Plate로 인정은 Pipe도 인정 가능( QW-211)
n 일반적으로 하나의 자세로 인정되면 모든 자세의 인정 가능(QW-203)
n 일반적으로 Groove 용접의 인정은 Fillet 용접도 인정(QW- 202)
n Groove 종류는 비필수 변수(QW-402)
n 용접방법의 변경은 필수변수(QW-492)이며 WPQ에서도 필수변수
n P-No의 변경은 필수변수이고 Group No. 변경은 추가필수 변수(QW-403)
n 충격시험이 요구되지 않으면 Group No. 기록 불필요(QW-403)
n SMAW,SAW,GTAW의 Multipass에서 1 ½ 인치 이상의 모재의 인정두께는 8인치(QW-404.7)
n 8인치이상의 모재 및 용착금속의 최대 허용 두께는 2T/2t가 아니고 1.33T/1.33t(QW-403)
n 시험 및 인정 모재 두께는 필수변수이며 QW-451에 의한다. (QW-403)
n Pass 두께가 13mm 이상이면 모재 두께는 1.1T범위내에서 허용(QW-403)
n F-No, A-No 변경은 필수변수(QW-404)
n No는 철재 용접재에만 해당되며 비철재 용접재는 비해당
n 용착금속 두께의 인정범위 초과는 필수 변수(QW-404)
n 용접재가 지름이 6mm 이상 변경시 추가필수 변수에 해당되며 상부변태점 이상이나 AusteniteStainless Steel이 Solution Anneal되면 제외한다
n 임의 자세를 수직상진으로 변경, Vertical 수직상진 용접에서 직선비드에서 위브비드로 변경은 추가필수변수(QW-405)
n 수직용접에서 상진에서 하진, 하진에서 상진으로 변경은 비필수 변수(QW-405)
n 최대 층간온도를 56°C를 초과하면 추가필수 변수에 해당(QW-405)
n QW-407.1에 따른 PWHT 변경은 필수변수(QW-407)
n 입열의 변화는 추가필수 변수(QW-409)이나 PWHT를 상부 변태온도 이상이나 고용화 열처리시는 제외한다
n 직선비드에서 위브비드로 변경 및 그반대는 비필수변수(QW-410)
n Non filler 와 Filler GTAW의 변화는 필수변수(QW-404.14)
n Short circuiting mode GMAW는 QW-403-.10이나 QW-404.32, QW-409.2 조건시 필수변수
n Shielding gas 성분이나 비율변화는 필수변수(QW-408.2)
n SWPS
n -재질 : P-1, P-8, Process : SMAW, GTAW,SMAW+GTAW
n -충격시험이 요구되지 않는 조건, 시험 : VT+Bend Test/ RT
c. WPS 작성
* PQR을 근거로 ASME SECT. Ⅸ에따라 WPS를 작성한다.
* AWS CODE에 따라 Prequalified된 경우는 PQR이 별도로 요구되지 않는다.
* Essential Variables, Supplementary Essential Variables, Non-essential Variables을 구분하여 각각의 적용항목을 작성한다.
◆ 각 항목별 WPS 작성 방법
1) 관련 코드 : ASME I, ASME III, ASME VIII, ANSI/ASME B31.1, ASME Ⅸ, AWS D1.1, JIS STANDARD 등 제작 코드 명기
2) 사양서 번호 : 적용 코드와 용접 방법, 모재별로 작성 순서에따라 일련 번호부여 한다.
3) 일자 : WPS 최초 작성 일자 명기 (예 : Jul, 06. 1995)
4) 일자 : 적용 PQR의 변경없이 코드에 규정된 변경 허용범위 안에서 WPS를 개정한 경우 개정일자 명기
5) 관련 시험 번호 : PQR NO.를 명기
6) 형태 : 적용 용접 PROCESS란에 명시하고 복합 Process에서 해당 Type 우측 상단에 용접방법 추가 명시
7) 이음 : 여러 형태의 용접 이음 명시 (예 : Single-V, Double-V, Fillet 등)
8) 해당 용접 이음 형태 SKETCH : 필요시 개선 형상, Root Gap 및 Gouging 표시
9) 루트 갭 : 범위나 최대치 명기
10) 리테이너 : 유무를 None 또는 Yes로 명기
11) 백킹 : 해당란에 명기하고 구체적 사항을 명기
(예 : Base Metal, Weld Metal, Ceramic Bar 등)
12) P-NO. : 코드의 P-NO. 명기
▶P-NO는 PQ TEST 수를 줄이기 위하여 모재의 화학성분, 용접성 및 기계적 성질에 따라 분류
13) Gr-NO. : 코드의 Gr-No. 명기
▶Gr-NO는 P-NO 내에서 충격치가 요구되는 경우의 PQ를 위하여 분류
14) 사양 및 등급 : 반드시 기록할 필요할 없으나 고객의 요구나, 코드의 특정 부분 규정시 명기
15) 두께 범위
▶각 용접 방법별로 제작 코드 조항에 따라 두께 범위 명기
▶용접 방법별로 제작 코드 조항에 따라 최대 용착금속의 두께 명기
▶Fillet 용접란 : “UNLIMITED”로 표기
16) 관직경 범위 : ASME는 “UNLIMITED”
17) 패스당 최대 두께 : ASME의 SMAW, SAW, GMAT, FCAW, FSW, EGW에는
“12.7mm”
18) 자세 : ASME Ⅸ에서 Non-essential Variable이므로 필요한 자세만을 명기하거나 “ALL”로 명기
* 충격치가 요구되는 Groove용접의 경우 : Vertical-Up은 All-Position Cover 함
* OVERLAY 용접시 자세
PQR | WPS | PQR | WPS |
V(UP) | F, V | H, V, OH | ALL |
H | F, H | 5G | F, V, OH |
OH | F, OH | 6G | ALL |
19) 수직자세 진행방향 : “UP”, “DOWN”, “N/A”로 명기
20) 최저 예열 온도 : 해당 제작 코드, MAT’L SPEC 및 계약 요구 사항에 따라 두께 범위별로 명시하며, 이외는 TEST치 적용
21) 최대 층간온도 : 일반적으로 아래표을 기준으로 하나 특별한 경우 해당코드 및 계약 요구조건 적용
재 질 | 최대 층간 온도(℃) | 비 고 |
C/S & LOW ALLOY STEEL | 250 | ASME Ⅸ에서는PQR 온도에서 55℃를 추가한 온도까지 허용 |
AUSTENITIC SUS | 176 | |
HIGH-Ni, Cu-ALLOY | 250 |
22) 예열 유지 : 용접중은 물론 용접후 열처리 전까지 예열온도의 계속 유지가 요구될 경우 명기하거나 “ NOTES”란에 추가 명시
23) 용접후 열처리 온도 및 시간 범위 : 적용 코드 및 SPEC. 에 따라 설정
24) 가스 : 화학 기호로 표시하며 필요시 순도 명시
(예 : Ar 75% + CO2 25%), 25)에 의거 유량 표시
25) 가스 유량 토치 직경 혹은 가스컵 크기 : GTAW, FCAW, SAW에서 기록
용접방법 | 재질 | GAS 성분 | 차폐가스 유량 (L/M) | 백킹가스 유량 (L/M) | GAS CUP SIZE (mm) |
GTAW | C/S | Ar | 8 – 15 | 4 – 8 | 9 – 13 |
LOW A/S | Ar | 8 – 15 | 4 – 8 | 9 – 13 | |
S/S | Ar | 8 – 15 | 4 – 8 | 9 – 13 | |
FCAW | C/S | CO2 | 20 – 25 | - | 12 – 20 |
LOW A/S | CO2 | 20 – 25 | - | 12 – 20 | |
S/S | CO2 | 20 – 25 | - | 12 – 20 | |
GMAW | C/S | CO2 | 20 – 25 | - | 12 – 20 |
비철 | Ar | 20 – 25 | - | 12 – 20 |
26) 콘택트 튜브와 용접물간의 거리 : GMAW, FCAW, SAW에서 기록
용접방법 | 콘택트 튜브와 용접물간의 거리 |
GMAW | SHORT CIRCUIT : 6 – 13, SPRAY/GROBULAR : 12 - 25 |
FCAW | 13 – 25 |
SAW | 25 – 38 |
27) 진동 : 주파수 및 진폭 기록
28) 미그 용접의 금속 이행 형태 : GMAW, FCAW PROCESS에서 용적의 이행 형태 명시
* “ GLOBULAR” , “SHORT CIRCUIT”, “SPRAY”, “PULSE” 이행형태가 있다.
29) 텅스텐 전극봉 형태와 크기 : “EWTh-2, 2.4mm로 명기
특별한 경우 다른 TYPE 사용 – EWP, EWZr 등
30) 플럭스 형태 : SAW PROCESS에서 사용되는 플럭스 형태 기록, “NEUTRAL 혹은ACTIVE”
31) 보조 (분말)용 자재 : PAW, GMAW, FCAW에서 타전극의 ARC열로 용융되는 보조 용가재 기록
32) 층번호 : 단일 PROCESS는 “AS REQ’D” 혹은 용가재 크기에 따라 “1, 2 – 5, - “로 명기,
▶ 복합 PROCESS는 “1, 2, 3, - “과 REMAINS, BAL로 기록
33) F-No. : 용가재 분류 번호를 ASME Ⅸ QW-432에 명시
34) A-No. : ASME Ⅸ QW-442에 따라 명시
▶ A-No.는 용착금속의 화학성분에 따라 분류함.
▶ A-No.가 없을시 WPS상에 기준 화학 성분을 표시.
35) SFA-NO. : ASME SECT. Ⅱ/C의 해당 SFA-NO. 명시
36) 규격 : AWS 코드의 용접 자재 CLASS로 명기 (예 : E7016, E71T-1)
SAW : WIRE/FLUX CLASS와 FLUX BRAND를 명기
37) 전류 형태 : “AC”, “DCRP”, “DCSP”로 기록하고 두가지 이상 사용시 모두 기록
38) 암페어, 전압 및 속도 범위 : 아래와 같이 표준화,
단, ASME에서 충격치 제한으로 입열관리가 필요한 경우 코드 규정에 의거 제한함 (QW-409.1)
용접방법 | 모재 | 직경 (mm) | 전류범위 (A) | 전압 (V) | 속도범위 (cm/min) | 비고 |
SMAW | C/S & LOW A/S | 2.6 | 50 – 85 | 22 – 28 | 6 – 15 | 기타 언급되지 않은 사항은 용접자재 제조회사의 권고사항참조 |
3.2 | 80 – 130 | |||||
4.0 | 110 – 180 | |||||
5.0 | 150 – 240 | |||||
S/S & X20CrMoV121 | 2.6 | 45 – 85 | 22 – 28 | 6 – 15 | ||
3.2 | 65 – 115 | |||||
4.0 | 85 – 145 | |||||
5.0 | 135 – 180 | |||||
GTAW | C/S & LOW A/S | 2.4 | 100 – 150 | 10 – 25 | 8 – 15 | |
S/S & X20CrMoV121 | 2.4 | 90 – 120 | ||||
FCAW | C/S & LOW A/S | 1.6 | 210 – 350 | 22 – 30 | 30 – 60 | |
SAW | C/S & LOW A/S | 4.0 | 500 – 550 | 28 – 35 | 40 – 80 |
39) 기타 : 적용자세의 기술이 요구될 때 F, H, V, OH 등을 명기하거나 용가재의 여타 CLASS 및 BRAND 명기
40) 주 : 열처리 사항 인성 요구 사항 및 기타 필요한 지시사항 명기한다.
3. 용접사 검정 (Welder Qualification)
a. 목적
본 지침서는 용접사가 건전한 용접을 수행할 수 있는 용접기능을 보유하고 있는지를 CODE 요건에 따라 명확히 검정하고 인증하는데 목적이 있다.
b. 적용범위
본 지침서는 용접사 검정 절차를 CODE(AWS D1.1 & ASME SEC. Ⅸ) 요건에 따라 수행하고 인증하는 과정에 적용 함.
c. 용접사 검정절차
1) 용접사 확인
2) 용접시편(COUPON) 준비
3) 용접검정
4) 시험 및 자격인증
5) WPQR(Welder Performancw Qualification Record) 작성
6) 재시험 및 자격만료
d. CODE 요구사항
1) ASME SEC.Ⅸ
a) 용접사 확인
(1) 용접사 자격 인증을 위해 검정받고자 하는 용접사는 ID NO., 문자, SYMBOL등에 의해 구별한다
b) 용접시편(COUPON) 준비
(1) PLATE 또는 PIPE를 사용한다
(2) COUPON SIZE(길이)는 최소6 inch(WELDING OPERATOR 인 경우:3 ft.) 이상 이어야 한다
(3) PIPE 용접으로 2G 와 5G를 인정받기 위해서는 외경이 6 인치 이상이어야 한다
(4) GROOVE WELD TEST SIZE와 적용DIAMETER 범위는 아래 표를 참조한다.
Test Coupon Size(inch) | 최소 적용O.D Size(inch) |
O.D < 1” | 1” 미만 실제 용접 SIZE |
1” ≤ O.D < 2.5” | 1” |
2.5” < O.D | 2.5” |
QW-452.3
(5) GROOVE WELD 두께범위는 아래 표를 참조한다.
시편에 용접된 두께 T(inch) | 용접인증 두께 |
T ≤3/8” | 2T |
3/8” < T < 3/4” | 2T |
3/4” ≤T | 모든 범위의 두께 |
QW-452.1
c) 용접검정
(1) 용접사 자격시험은 검정된 WPS에 따라 수행 되어져야 하며, 예열이나 열처리는 생략된다.
(2) GROOVE 용접에 의한 용접자격 TEST는 GROOVE 용접을 포함한 모든 두께범위의 FILLET용접에도 같이 적용 받는다.(QW-452.6)
(3) 한 시편에 여러 용접사가 복합적으로 TEST 할 경우 각각의 PROCESS에 대해 검정 되어지며, 만일 복합 TEST에서 어느 한 부분의 PROCESS에서 불합격 처리될 경우 전체 PROCESS가 불합격 된 것으로 간주한다.
(4) BUTT JOINT 형태(BACKING & NO BACKING)는 아래 그림에 따라 용접개선 되어야 한다.
(5) BACKING의 형태는 WPS 상과 같아야 하며, DOUBLE WELD GROOVE 용접, PARTIAL PENETRATION GROOVE 용접, FILLET 용접은 BACKING 용접으로 간주한다.
(6) 아래표는 용접조건이 바뀌면 반드시 재검정을 받아야 되는 필수변수 요건들이다.
(QW-353∼356)
항목 | 변수 | 변수 | ||||||
OFW | SMAW | SAW | GMAW FCAW | GTAW | PAW | |||
조인트 QW-402 | .4 | 백킹 무 | × | × | × | × | ||
.4 | 백킹 | × | ||||||
모재 QW-403 | .2 | 검정된 최대 두께 | × | |||||
.16 | 파이프 외경 변화 | × | × | × | × | × | ||
.18 | P-No.변경 | × | × | × | × | × | × | |
용가재 QW-404 | .14 | 용가재 유무 | × | × | × | |||
.15 | F-No.변화 | × | × | × | × | × | × | |
.22 | 인서트 유무 | × | × | |||||
.23 | 금속형태 변화 Solid – flux cored | × | ||||||
.30 | 용착금속 두께 변화 | × | × | × | × | × | ||
.31 | 용착금속 두께 변화 | × | ||||||
.32 | 두께 제한 (S.cir. arc) | × | ||||||
자세 QW-405 | .1 | 자세 추가 | × | × | × | × | × | × |
.3 | 수직자세 변화 | × | × | × | × | |||
가스 QW-408 | .7 | 가스 변화 | × | |||||
.8 | 백킹 가스 | × | × | × | ||||
전기 QW-409 | .2 | 전류 전달 형태 변화 | × | |||||
.4 | 전류 극성 변화 | × |
▶ VARIABLES(변수) 해석
`VARIABLES(변수) | 변 경 사 항 |
BACKING | SINGLE GROOVE WELDING에서 BACKING 제거시 |
PIPE DIAMETER | QW-452.3에 제한된 범위를 초과할 시 |
P-NUMBER | 다른 P-NO.로의 변경 |
F-NO. 4X LIMITS | NICKEL & NICKEL ALLOY의 검정은 같은 NICKEL 계열 용접봉으로 |
F-NUMBER | 어떤 F-NO보다 상위번호의 F-NO로 바뀔때 |
WELD DEPOSIT TH’K | QW-452에서 규정한 두께를 초과할 시 |
POSITION | 기존 검정된 용접자세외 추가로 자세가 요구될 때 |
VERTICAL(UP, DOWN) | VERTICAL 용접의 진행방향이 바뀔 때 |
F-NO. 2X LIMITS | ALUMINUM MAT’L의 검정은 같은 ALUMINUM 용접봉 사용 |
FILLER | FILLER METAL의 추가 및 제거 |
INSERTS | INSERT의 추가 및 제거 |
T LIMIT(Shrt Crt, Arc) | GMAW에서 SHORT-CIRCUITING TYPE 금속이행으로 1/2”미만 용착 되었을 경우, 검정받는 두께는 용착두께의 1.1배이고 1/2”이상일 경우 QW-451.2나 QW-452.1, QW-452.2에 따른다 |
d) 시험 및 자격인증
(1) 기계시험
시편채취 | 시험방법 | ||
GROOVE | 1G,2G | QW-463.2(d),(e) | QW-161.1,2,3, QW-452.1 |
5G,6G | QW-463.2(d),(e) | ||
2G,5G | QW-463.2(f),(g) | ||
FILLET | QW-462.4, QW-463.2(h) | QW-181.2 |
(2) RT 시험
l 기계시험 대신 RT 검사로 시험인증이 가능하며 ASME SEC. Ⅴ. ARTICLE 2 의 요구사항에 따른다.
l P-No. 2X, 5X, 6X (단, GTAW는 P-No. 2X와 5X RT 검정가능)는RT에 의해 검정될 수 없는 재질이다.
(3) 용접사 인증 용착두께 범위
조인트 형상 | 검정된 두께 (mm) | 인증되는 용착두께 | |
최소(Min) | 최대(Max) | ||
OVERLAY | 25.4(1”) 이하 25.4(1”) 이상 | 검정 두께 25.4(1”) | Unlimited Unlimited |
PLATE GROOVE | 9.5 이하 9.5 ~ 19.05 19.05 이상 | Unlimited Unlimited Unlimited | 2t 2t Unlimited |
PIPE/ TUBE | 25.4(1”) 이하 25.4(1”) ~73.1(2 7/8”) 73.1(2 7/8”) 이상 | Test Size 25.4 73.1 | Unlimited Unlimited Unlimited |
* 외경 2 7/8in 이상은 NPS 2 1/2in 과 동일한 것으로 취급됨
(4) 용접사 검정시편 및 인증모재 범위
검정시 적용된 Base Metal | 인증 Base Metal 범위 |
P-No. 1∼ P-No. 11, and P-No. 4X | P-No. 1 ∼ P-No. 11, P-No.4X and 유사한 화학성분을 갖고 있는 Assign되지 않은 Base Metal |
P-No. 21 ∼ P-No. 25 | P-No. 21 ∼ P-No. 25 |
P-No. 34 or P-No. 42 | P-No. 34 or P-No. 42 |
P-No. 52 | P-No. 51 and P-No. 52 |
P-No. 62 | P-No. 61 and P-No. 62 |
QW-423.1
(5) 육안검사
l 육안으로 보아 크랙이 없어야 한다.
l 모든 CRATER의 대칭부는 FULL로 용착되어 있어야 한다.
l 용접면은 모재면과 평평 해야하며, 부드럽게 모재에 녹아 있어야 하고, 언더컷은 1mm
이하이며, 여성고(REINFORCEMENT)는 3mm를 넘지 않아야 한다.
l ROOT 용접부는 용입부족 현상이 없어야 하며, 최대 함몰면(ROOT CONCAVITY)은2mm
이하 이어야 한다
e) WPQR(WELDER PERFORMANCE QUALIFICATION RECORD) 작성
(1) 추천양식은 QW-484에 따라 반드시 필수변수(ESSENTIAL VARIABLES), TEST TYPE, 시험결과, 인증범위(QUALIFICATION) 등이 포함 되어야 한다.
f) 재시험 및 자격만료
(1)자격만료: 용접사 자격은 6개월간 용접실적이 없을 경우 자동 만료된다.
(2)재시험(RETEST): 용접사 자격시험에서 1차에 불합격 했을경우 추가훈련없이 RETEST를 실시하며, 기계시험에서 불합격 했을경우 RETEST 또한 기계시험이고, RT에서 불합격 했을경우 RETEST 또한 RT에 의해 검정 되어져야 한다. RETEST시는 시편 개수가 2개 이거나 PIPE인 경우 용접길이(원주)가 12” 이상 이어야 한다.
2) AWS D1.1
l AWS D1.1에 의한 용접사 검정절차는 ASME SEC. Ⅸ에 의한 절차와 근본적으로 같으며 추가로 TACK 용접사에 대해서도 검정을 받아야 한다는 점에서 차이가 있다.
c) 자격인증 용접두께와 배관직경
(1) 수동용접사 및 자동용접사에 대한 자격인증 두께와 배관직경은 표-4.10의 규정에 따른다.
(2) 가용접사에 대한 자격인증 시험은 그림 4-38에 명시된 필렛용접 굽힘시험에 최대 각장 6mm, 용접길이 50mm의 필렛용접으로 실시하며, 인증두께는 3mm 이상이고, 직경에 대한 제한은 없다.
d) 용접사 자격인증 시험의 종류
(1) 육안검사
(2) FACE BEND, ROOT BEND 및 SIDE BEND시험
(3) MACROETCH 시험
(4) 필렛용접 굽힘시험
(5) 굽힘시험을 방사선투과 시험(RT)으로 대체
l GMAW -S 용접을 제외한 용접에 대한 수동 또는 자동 용접사의 자격인증 시험은 방사능투과 시험(RT)으로 대체 시행할수 있다. 이럴 경우 자동 용접사는 현장 홈 용접 시작부위380mm(15 inch)에 대해 RT 인증시험을 적용한다.
e) 용접사 자격인증 필수변수
(1) 표 4-11에 명시된 용접사 자격인증 필수변수의 허용범위를 벗어난 용접활동에 대하여 해당 용접사는 자격인증 재시험을 통해 용접기량을 재평가 받아야 한다.
▶ 재검정을 요하는 용접사 시험 필수변수 변경
재검정을 요하는 WPQR로의 필수변수 변경 | 용접사 구분 | ||
수동용접사 | 자동용접사 | Tack 용접사 | |
(!) 인증되지 않는 Process로의 변경 | X | X | X |
(2) WPQR시의 용접봉 F-NUMBER 보다 상위의 F-NO.( SMAW )로의 용접봉 변경 | X | X | |
(3) AWS A5문서에 의해 승인되지 않은 용접봉과 차폐 혼합물로의 변경 | X | X | X |
(4) 인정되지 않은 자세로의 변경 | X | X | X |
(5) 인증되지 않은 Diameter 혹은 두께로의 변경 | X | X | |
(6) 인정되지 않은 수직 용접 진행으로의 변경 (상향 or 하향) | X | ||
(7) 백킹의 생략(만일 WPQR에서 적용 했다면) | X | X | |
(8) 다극(MULTIPLE ELECTRODES)으로의 변경 (만일 WPQR시 단극으로 사용 되어 졌다면) | X |
|