La qualifica delle procedure di saldatura |
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1.0 IntroduzioneLa globalizzazione dei mercati offre sempre più spesso alle imprese italiane operanti nel settore delle costruzioni saldate la possibilità di acquisire contratti di fornitura di manufatti i cui requisiti relativi alla progettazione, alla produzione e al controllo qualità sono solitamente prescritti in codici costruttivi, o regolamenti, richiamati di volta in volta nei documenti contrattuali. Lo scopo del presente articolo è quello di illustrare in linee generali le prescrizioni relative ai processi di saldatura richiamate nella Sezione applicabile dell'ASME Boiler & Pressure Vessel Code, codice americano settoriale riconosciuto e applicato a livello mondiale. Nello specifico, il codice ASME impone che le procedure di saldatura del manufatto siano preventivamente qualificate, affinché il processo produttivo possa essere pianificato ed eseguito mediante l'applicazione di variabili di saldatura predeterminate e di efficacia conosciuta. Peraltro, le aziende che già operano in regime di qualità in accordo alle norme della serie UNI EN ISO 9000 ritrovano nelle prescrizioni del codice il concetto di "qualifica" che le suddette norme, anche se in termini generici, impongono per i cosiddetti "processi speciali", tra i quali si possono senz'altro annoverare le saldature. In quest'ottica, il codice rappresenta un rigoroso indirizzo tecnico mediante il quale l'organizzazione può anche soddisfare, oltre ai requisiti contrattuali, l'esigenza di conformare il proprio sistema qualità ai dettami della citata serie UNI EN ISO 9000. La sinergia tra norma tecnica (ASME) e norma organizzativa (ISO 9000) consente di introdurre in azienda un sistema qualità la cui efficacia nasce dall’armonica applicazione di entrambe le norme, evitando sovrapposizioni o ripetizioni all’atto della predisposizione delle procedure e delle specifiche tecniche aziendali. 2.0 Qualifiche delle procedure di saldatura2.0.0 Generalità2.0.0.1 La specifica di saldatura. Secondo le prescrizioni del codice ASME, Sezione IX, Art.II, il costruttore deve preparare apposite "WPS" scritte. La WPS (Welding Procedure Specification) è una specifica di saldatura che permette di dare al saldatore le necessarie indicazioni per la produzione. La WPS deve contenere le variabili essenziali e le variabili essenziali supplementari prescritte dal codice per processo di saldatura, nonché le eventuali variabili non essenziali. Per variabile essenziale si intende una variabile il cui cambiamento influenza le proprietà meccaniche (ad esclusione della resilienza) del giunto saldato (p.e. la modifica del P-number, del processo di saldatura, del materiale d'apporto, del preriscaldo e postriscaldo). Per lo specifico processo SMAW (saldatura con elettrodo rivestito), riportiamo a titolo di esempio alcune variabili essenziali:
Per variabile essenziale supplementare si intende una variabile il cui cambiamento influenza le proprietà di resilienza del giunto saldato (p.e. il cambiamento di un processo di saldatura, la saldatura verticale in salita o in discesa, l'apporto termico, il preriscaldo o il trattamento termico di distensione, ecc.). Per lo specifico processo SMAW (saldatura con elettrodo rivestito), ecco alcune variabili essenziali supplementari, sempre a titolo di esempio:
Per variabile non essenziale si intende una variabile il cui cambiamento non influenza le proprietà meccaniche del giunto saldato (p.e. il progetto del giunto, il metodo di ripresa al rovescio o di pulizia, ecc.). È importante evidenziare che ogni WPS deve sempre fare riferimento a una PQR di supporto (Procedure Qualification Record, ossia registrazione della qualifica della procedura di saldatura; vedi successivo paragrafo). Oltre alle suddette variabili, il costruttore può inserire nella WPS ogni altra informazione che possa essere utile nel produrre una saldatura. Per soddisfare specifiche esigenze di produzione, inoltre, le variabili non essenziali possono essere modificate senza che si renda necessaria la riqualifica della procedura di saldatura (e la conseguente emissione di una nuova PQR), a patto che tali modifiche non interessino le variabili essenziali e/o le variabili essenziali supplementari. Nelle suddette condizioni, ciò comporta la revisione della sola WPS o la preparazione di una nuova emissione. Viceversa, eventuali modifiche apportate a variabili essenziali e/o essenziali supplementari richiedono obbligatoriamente la riqualifica, e conseguente emissione, di una nuova WPS (il che comporta l'emissione di una nuova PQR, o la sua revisione, a supporto delle modifiche apportate alle suddette variabili). Relativamente alle modalità di redazione di una WPS, le informazioni che essa deve contenere possono essere in qualsiasi forma, scritta o tabellare, adattandosi alle necessità del costruttore, purché le variabili essenziali, essenziali supplementari e non essenziali descritte siano incluse o richiamate. La WPS deve essere disponibile nei reparti di saldatura. 2.0.0.2 La qualifica del processo di saldatura. Oltre all'obbligo di utilizzo delle WPS in produzione, il costruttore deve preparare una qualifica della procedura di saldatura (PQR). La PQR è la registrazione sia delle variabili di saldatura usate per saldare un tallone di qualifica sia dei risultati dei test eseguiti sul tallone stesso. Le variabili registrate normalmente cadono nell'intervallo delle variabili usate per le saldature in produzione, riportate nella WPS. La PQR deve contenere tutte le variabili essenziali e essenziali supplementari per ogni processo adoperato per la saldatura di un tallone di qualifica. Possono essere registrate variabili non essenziali o di altro tipo usate durante la saldatura di un tallone, a discrezione del costruttore. Tutte le variabili, se registrate, devono essere quelle (inclusi gli intervalli) impostate durante la saldatura del tallone. Le variabili che non sono monitorate durante la saldatura, non dovranno essere registrate. La PQR qualificata deve essere certificata dal costruttore; tale certificazione attesta che le informazioni contenute nella PQR rappresentano la registrazione delle variabili effettivamente usate durante la saldatura di un tallone e che i risultati dei test (trazione, flessione o macro, come richiesti dal codice) sono conformi ai contenuti della Sezione IX (qui non riportati). Quando viene usato più di un processo di saldatura o più di un materiale d'apporto per saldare un tallone, deve essere registrato lo spessore approssimato del metallo saldato per ogni processo di saldatura e per ogni tipo di materiale d'apporto. Non sono permesse modifiche alle PQR, tranne in casi specifici che esulano dalla presente trattazione e per i quali si rimanda alle prescrizioni del codice. Tutte le modifiche a una PQR, esclusi i casi di cui al precedente capoverso, richiedono la ricertificazione della procedura di saldatura da parte del costruttore. Le PQR usate quale supporto alle WPS devono essere disponibili, dietro richiesta, per la verifica da parte del cliente o di un ispettore da lui autorizzato; non è obbligatoria la loro presenza nei reparti di saldatura. Da notare che più WPS possono essere preparate in riferimento a una singola PQR. Una singola WPS può coprire modifiche di più variabili essenziali, purché esista una PQR di supporto per ogni variabile essenziale o essenziale supplementare e che la citata PQR venga richiamata nella WPS. Ad esempio, una singola WPS può coprire un range di spessori da 1.6 mm a 32 mm, se esiste la PQR per 1.6 fino a 4.8 e la PQR da 4.8 fino a 32 mm. 2.0.0.3 Riduzione del numero di PQR. Alla luce di quanto illustrato precedentemente, per ogni tipo di materiale base si dovrebbe emettere una PQR; ciò comporterebbe una eccessiva proliferazione di documenti dal momento che, cambiando il tipo di metallo base da saldare, si deve emettere una nuova PQR. Per ridurre il numero di PQR da preparare, sono stati assegnati i numeri "P" (P-number) ai metalli base, in funzione delle loro caratteristiche quali:
Per gli acciai e per le leghe di acciaio sono stati assegnati i Group-number in aggiunta ai P-number. I Group-number, unitamente ai P-number, classificano i metalli nel caso di qualifica della procedura di saldatura per la quale siano specificati i requisiti per la prova di resilienza (nel qual caso la PQR conterrà obbligatoriamente le variabili supplementari). Per particolari materiali sono assegnati raggruppamenti sulla base dei numeri "S" (S-number); questi raggruppamenti sono simili a quelli dei P-number. Tramite le suddette classificazioni, una stessa PQR può essere utilizzata per metalli base diversi, purché appartenenti alla stessa classe e purché le altre variabili essenziali e essenziali supplementari rimangano invariate. 2.0.0.4 Combinazione di procedure di saldatura. Può essere usata più di una procedura di supporto (PQR) riportante differenti variabili essenziali o non essenziali per la produzione di un giunto. Ogni procedura può includere una o più combinazioni di processi, materiali d'apporto o altre variabili. In definitiva, una WPS può richiedere il supporto di più di una PQR, così come una PQR può supportare più WPS. 2.0.1.0 Responsabilità del costruttore. Il costruttore deve sempre elencare le variabili applicabili alla saldatura che esegue nella costruzione di manufatti saldati. Queste variabili devono essere elencate nella WPS che deve essere qualificata tramite la saldatura di talloni e l'esecuzione di test su campioni estratti dai corrispondenti talloni, registrando i dati relativi alla saldatura e gli esiti dei test nella PQR di supporto. Il costruttore deve aver quindi qualificato ogni WPS, eseguito i test per la qualifica della procedura di saldatura, e documentato l'esito dei test in una PQR. 3.0 ConclusioniLa produzione di costruzioni saldate richiede grande professionalità ed esperienza, trattandosi di processi speciali per i quali, peraltro, il codice ASME impone sempre la qualifica della procedura. Di fatto, la qualifica di una procedura di saldatura rappresenta un vantaggio per il cliente, poiché gli garantisce la qualità del prodotto finito tramite l'applicazione di specifiche di saldatura (WPS) codificate. Da parte sua, l'impresa trova nella qualifica dei processi le seguenti garanzie:
Gianluca Arru |
L'autore di questo articolo. SCHEDE. |