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Qualifica della procedura della saldatura
Smettiamo di chiamare le WPQR «qualifiche dei processi»
Qualifica della procedura di saldatura
Le WPQR sono qualifiche delle procedure di saldatura e non qualifiche dei processi. Quello che si qualifica non è il processo, ma la procedura.
Qualifica del processo di saldatura
Validazione del processo di saldatura: definizione
Il processo di saldatura è la tecnologia che viene utilizzata per ottenere la giunzione permanente; la procedura è l’insieme di parametri che descrivono in modo univoco come avviene la saldatura. Il processo di saldatura fa quindi parte della procedura di saldatura.
La qualifica della procedura di saldatura (in acronimo WPQR) è uno degli strumenti fondamentali per la regolamentazione del processo di saldatura, insieme alle qualifiche del saldatore e alle specifiche delle procedure di saldatura (WPS). È una certificazione aziendale che permette di qualificare tutte le WPS dell’azienda che rientrano all’interno del suo campo di validità.
In un senso più ampio, la WPQR attesta che, fin quando una saldatura è realizzata seguendo una procedura costruita all’interno del suo campo di validità, definito dalla normativa di riferimento, un’eventuale non conformità riscontrata alle prove previste dalla normativa di riferimento, non sia da attribuire alla procedura stessa.
Sebbene siano regolamentate da normative differenti in base al materiale base, ai processi di saldatura o anche eventualmente il tipo di prodotto saldato, in generale le WPQR non hanno alcuna scadenza.
Questo in quanto, se oggi si valuta come “conforme” una procedura, questa sarà valida allo stesso modo negli anni a venire.
È invece possibile che siano apportate dall’azienda, nel corso del tempo, modifiche alla produzione che fanno sì che le procedure di saldatura ‘escano’ dal campo di validità della relativa WPQR, richiedendo di fatto una nuova qualifica.
Il campo di validità delle WPQR è definito nelle normative di riferimento. Come principio generale, il campo di validità identifica, per ogni parametro di interesse, quanto ci si possa discostare dalle condizioni della prova di qualifica senza che gli esiti dei test eseguiti in accordo alla normativa di riferimento smettano di essere significativi.
In questo senso il principio è differente rispetto a quello delle qualifiche del saldatore, in quanto per esse il campo di validità va a coprire tutto ciò che prevede una tecnica uguale e una difficoltà esecutiva uguale o inferiore, a prescindere da quanto sia lo scostamento rispetto alle condizioni della prova di qualifica.
Certificazione saldatore
Per le aziende, cosa sapere della qualifica del processo di saldatura
Per le aziende che vogliono conseguire le qualifiche delle procedure di saldatura per la copertura di uno o più componenti saldati che vogliono realizzare:
- è importante definire nel dettaglio come questi componenti verranno saldati, ovvero definire le procedure di saldatura che saranno adottate, possibilmente e in alcuni casi obbligatoriamente tramite la definizione di WPS “di produzione”. Procedere con delle qualifiche nell’incertezza di quali saranno le procedure di saldatura adottate, è molto rischioso in quanto è altamente probabile che si esca dal loro campo di validità.
- Una volta definite nel dettaglio le procedure di saldatura che verranno adottate dall’azienda, è possibile procedere con una analisi per individuare il numero minimo di WPQR che assicura la dovuta copertura. In altri termini, ogni procedura di saldatura aziendale di interesse, identificata possibilmente dalla relativa WPS, dovrà cadere all’interno del campo di validità di una WPQR conseguita dall’azienda.
Quando sono necessarie le qualifiche delle procedure in saldatura
Le qualifiche delle procedure di saldatura sono necessarie in diversi casi:
- in quanto richieste dalla normativa di prodotto, ad esempio per i prodotti da costruzione che ricadono nello scopo della norma UNI EN 1090-1 per le classi di esecuzione EXC2 o superiori o per le apparecchiature in pressione in ambito della direttiva europea 2014/68/UE (PED) per le categorie di rischio II o superiori.
- In quanto previste dai requisiti contrattuali fra l’azienda produttrice e il committente.
- In quanto l’azienda decide autonomamente di conseguirle per uno più prodotti saldati che realizza o eventualmente perché decide di operare in conformità alla parte 2 o 3 della normativa sui requisiti di qualità per la saldatura per fusione dei materiali metallici (UNI EN ISO 3834).
Processi di saldatura
Saldatura semiautomatica e automatica
Esistono 4 gradi di meccanizzazione possibili per i processi di saldatura: manuale (manuale), semiautomatico (partly mechanized), totalmente meccanizzato (totally mechanized) e automatico (automatic)
- Manuale: non ci sono meccanismi che movimentano il pezzo e/o il materiale di apporto. È il caso tipico del processo con elettrodo rivestito e del TIG.
- Semiautomatico: è presente un meccanismo che mette in movimento il materiale di apporto durante la saldatura, ma la torcia è tenuta in mano dal saldatore. È il caso tipico del processo a filo continuo.
- Totalmente meccanizzato: la torcia è posizionata su un supporto fisso o mobile e la saldatura viene ottenuta dal movimento relativo tra giunto da saldare e torcia di saldatura. Nel corso della saldatura, è possibile modificare uno o più parametri di saldatura. In questo colui che si interfaccia con l’impianto di saldatura è un operatore di saldatura e non un saldatore, in quanto non esercita la propria competenza manuale durante la saldatura.
- Automatico: la torcia è posizionata su un supporto fisso o mobile e la saldatura viene ottenuta dal movimento relativo tra giunto da saldare e torcia di saldatura. Nel corso della saldatura, non è possibile modificare alcun parametro di saldatura. In questo colui che si interfaccia con l’impianto di saldatura è un operatore di saldatura e non un saldatore, in quanto non esercita la propria competenza manuale durante la saldatura.
La norma di qualifica del processo di saldatura
Le qualifiche dei processi
I processi di saldatura sono tutti identificati da un codice numerico in accordo alla norma UNI EN ISO 4063.
In accordo a tale norma scopriamo il significato dei numeri e codici:
- la prima cifra del codice indica la tecnologia di base utilizzata per saldare; ad esempio 1 indica saldatura ad arco, 2 saldatura a resistenza, 3 saldatura a gas, 4 saldatura a pressione, ecc..
- La seconda cifra indica la famiglia del processo per la tecnologia specifica, ad esempio 11 indica la famiglia della saldatura ad arco con elettrodo fusibile senza protezione di gas, 13 indica la famiglia della saldatura ad arco con elettrodo fusibile con protezione di gas e così via…
- La terza cifra fornisce informazioni ulteriori e permette di definire nel dettaglio il processo di saldatura, ad esempio 111 è saldatura ad arco con elettrodo fusibile rivestito, 131 è filo pieno MIG (processo ad arco elettrodo fusibile con protezione di gas inerte).In altre zone, ad esempio negli Stati Uniti, sono usati degli acronimi al posto dei codici, ad esempio i processi con elettrodo rivestito vengono chiamati SMAW (shielded metal arc welding) i processi a filo pieno vengono chiamati GMAW (gas metal arc welding).
- La norma UNI EN ISO 4063, dall’ultima versione del 2023, fornisce una designazione anche di tutti i processi di taglio termico.
- I codici dei processi più utilizzati sono i seguenti:
- 111: elettrodo rivestito
- 131: filo pieno MIG (gas inerte)
- 135: filo pieno MAG (gas attivo)
- 136: filo animato flux cored (si forma la scoria come nell’elettrodo rivestito)
- 138: filo animato metal cored (riempito con materiale metallico in polvere)
- 141: TIG con materiale di apporto pieno
- 142: TIG senza materiali di apporto
- 311: saldatura ossiacetilenica
- 52: saldatura laser
- 912: brasatura con fiamma
Esempio
Il processo di saldatura ad elettrodo rivestito (111) viene tipicamente applicato nella versione manuale; il processo di saldatura filo pieno MAG (135) viene applicato nella versione semiautomatica (saldatore con torcia in mano) ma anche nelle versioni automatica (ad esempio robot antropomorfo) e totalmente meccanizzata (ad esempio carrello con torcia fissata che si muove longitudinalmente).
Quali sono i controlli principali che possono essere utilizzati per validare la saldatura in un processo produttivo?
Scopriamo i controlli non distruttivi e controlli distruttivi
I controlli eseguibili sui giunti saldati possono essere suddivisi in controlli non distruttivi e controlli distruttivi
I controlli non distruttivi (inserire il link alla pagina dedicata) sono quelli che mantengono inalterata l’integrità del giunto saldato e vengono chiamati in acronimo CND oppure NDT (non destructive testing). I CND vengono suddivisi in due gruppi: CND superficiali, quando il controllo permette la ricerca di imperfezioni presenti sulla superficie del giunto saldato, tra cui il controllo con liquidi penetranti (PT) e il controllo con particelle magnetiche (MT); CND volumetrici, quando il controllo permette la ricerca di imperfezioni presenti nel volume del giunto saldato, tra cui il controllo radiografico (RT) e il controllo con ultrasuoni (UT). Tra i controlli non distruttivi, è possibile considerare anche quello visivo (VT).
I CND possono essere svolti sui giunti saldati realizzati in produzione senza comprometterne le caratteristiche. La tipologia di controlli da eseguire e la loro percentuale può essere definita a livello contrattuale, in base ai requisiti dell’opportuna norma di prodotto o eventualmente in base alla decisione del produttore.
I CND superficiali sono eseguibili su ogni tipologia di saldatura e hanno lo scopo principale di ricercare imperfezioni difficilmente rilevabili con l’esame visivo. I CND volumetrici sono invece principalmente eseguiti su saldature a piena penetrazione.
I controlli distruttivi vanno invece a compromettere l’integrità del giunto saldato nel corso del loro svolgimento, motivo per cui vengono eventualmente realizzati prima di iniziare una produzione e/o a campione. I test principali che vengono realizzati sui giunti saldati sono i seguenti: test di trazione, test di piega (al dritto, al rovescio, laterale, longitudinale), test macrografico, test di durezza, test di resilienza.
Quali sono i controlli che devono essere eseguiti sui campioni di qualifica delle procedure di saldatura?
I test da svolgere sui campioni di qualifica delle procedure di saldatura (WPQR) sono definiti nelle normative di riferimento e in generale possono dipendere dal tipo di giunto e saldatura realizzati, dal materiale base e dal suo spessore nonché dai requisiti progettuali.
Considerando ad esempio una WPQR in accordo alla ISO 15614-1 che regolamenta le qualifiche delle procedure per la saldatura ad arco e a gas degli acciai e la saldatura ad arco delle leghe di nichel:
- Se il campione di qualifica è un giunto di testa con saldatura a piena penetrazione in acciaio con designazione S355J2 di spessore 12 mm, le prove da svolgere sono esame visivo (VT), controllo superficiale (PT oppure MT), controllo volumetrico (RT oppure UT), 2 prove di trazione, 4 prove di piega, 2 serie di prove di resilienza, esame macrografico e test di durezza.
- Se il campione di qualifica è un giunto a T con saldatura d’angolo in acciaio con designazione S355J2, le prove da svolgere sono esame visivo (VT), controllo superficiale (PT oppure MT), esame macrografico e test di durezza.
È molto importante, anche se lo fanno praticamente tutti, smettere di chiamare le WPQR qualifiche dei processi. Quello che si qualifica non è il processo ma la procedura; pertanto, va usato il termine qualifiche delle procedure di saldatura.
Il processo di saldatura è la tecnologia che viene utilizzata per ottenere la giunzione permanente, la procedura è l’insieme di parametri che descrivono in modo univoco come avviene la saldatura. Il processo di saldatura fa quindi parte della procedura di saldatura.
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