용접절차 시방서(WPS) 일반 정의 범위 WPS의 내용

용접절차 시방서(WPS)

각종 시설물 및 기기의 제작, 설치와 관련된 용접작업을 수행하기 전에는 용접작업 후의 품질과 사용상의 성능을 충분히 확보하기 위해서 반드시 관련 용접절차서를 작성하고 용접사의 기량을 검정할 필요가 있다.

 

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1. 용접절차 일반

예비 용접절차 시방서 → 용접절차 시험 → 용접절차 인정 기록서 → 용접절차 시방서→ 생산 용접

 

 

2. 용어

Welding Procedure 용접절차서

Preliminary Welding Procedure Specification (PWPS) 예비 용접절차 시방서

Welding Procedure Specification (WPS) 용접절차 시방서

Welding Procedure Test 용접절차 시험 (인정/확인 시험)

Welding Procedure Qualification Test (PQ Test : 美) 용접절차 인정시험

Welding Procedure Approval Record (WPAR) 용접절차 인정기록서

Welding Procedure Qualification Test Record (PQR) 용접절차 인정시험 기록서

 

 

3. 범위

용접절차 시방서(이하 WPS )는 용접작업 계획과 용접 중의 품질 관리에 필요한 사항을 제공하기 위해 필요하다. 용접은 품질시스템을 위한 규격에서 특수 공정으로 구분되어 있는데 특수공정은 서면으로 된 절차 시방서에 따라 수행되어야 하는 것으로 규정되어 있다.

용접절차의 인정을 위한 특별한 방법을 사용하는 것이 응용규격의 필수요구 조건이 되는 경우가 종종 있는데 이러한 요구조건이 없을 경우에는 계약 또는 발주단계에서 계약 당사자간의 합의에 따라 절차 인정 방법을 결정한다.

 

4. WPS

모든 용접작업은 생산하기 전에 계획되어야 있어야 하며 용접계획은 모든 용접 이음들에 대한

WPS를 포함해야 한다. 시방서의 수준은 선택된 인정 방법과 상용되어야 하며 인정되기 전의 WPS 는 예비 용접절차 시방서(이하 PWPS)로 분류되어야 한다.

WPS는 용접작업이 어떻게 이루어져야 하는가에 대한 상세 내용을 제공해야 하며 용접업무와 관련된 모든 정보를 포함해야 하는데 WPS는 이음부들의 두께 범위외 모재 및 용가재들의 종류 범위를 포함할 수 있다.

 

WPS와 별도로 제작자는 실제 생산에 사용할 상세 작업 지시서를 준비해도 무방하다. 그러나 작업 지시서는 제작자가 요구하지 않는다면 필수요건에 포함되지 않는다.

만약 작업지시서를 준비하는 경우에는,

- 인정된 WPS에 기초하여 작성해야 하며

- 용접사가 직접 관리하는 용접절차의 모든 필수 변수들에 대한 값을 지정해야 한다.

지정 값들은 기계의 셋팅값들과 WPS상에 정의된 필수 및 부가 변수들이 잘 일치할 경우 기계들의 셋팅값들로 줄 수 있다. 모든 용접사들은 실제 생산용접 전에 인정되어야 한다.

 

 

4.1 WPS

용접시공의 반복성을 보증하기 위해 실제 용접에 필요한 변수들을 상세히 제공하는 서류를 말한다.

 

가. WPS의 내용

 

1) 제작자 관련사항

- 제작자 신원 확인

- WPS 확인

2) 모재 관련사항

- 모재의 확인, 가능하면 관련 규격을 참조로 표시함

- 재료 치수

3) 모든 용접절차에 공통적 사항

 

용접법

이음부 형상

용접자세

이음부 홈 가공

용접 방법

이면 가우징 방법

받침

용가재 명칭

용가재 치수

용가재와 후럭스 및 취급 방법

전기적 변수

기계적 용접

예열 온도

패스간 온도

용접후 열처리(PWHT)

 

 

4.2 예비 용접절차 시방서(PWPS)

 

제작자에 의해 적절하다고 판단되나, 인정되지 않은 상태에 있는 WPS를 말한다.

ASME Code하에 용접절차서를 검정하기 위해서 각 제조사는 Sect.Ⅸ로부터 요구되는 제반시험을 수행해야 하며, 제조자의 조직 내에서 용접작업 수행과 절차 검정에서 얻은 결과를 기록, 유지해야 할 책임이 있다.

 

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WPS 일반적 내용

 

1. WPS의 용어

0 W.P.S(용접사양서) : WELDING PROCEDURE SPECIFICATION

―재료의 특성에 따라 용접방법을 기술한 작업 기준서

0 P.Q.R(용접사양서 인증기록) : PROCEDURE QUALIFICATION TEST RECORD

―용접사양서를 작성하고 작성된 내용이 요구되는 결과치가 만족하는지를 시험한 결과서

0 W.Q(용접사 인증시험) : WELDER QUALIFICATION

―용접사의 자격시험

0 Q.W.L(유자격용접사 목록) : QUALIFIED WELDER LIST

―용접사 자격인증 시험에 합격한 용접사를 용접 방법, 인증일자, 작업가능 두께 등으로 분류하여 작성된 목록

0 A.W.S(미국용접학회) : AMERICAN WELDING SOCIETY

0 A.W.S CLASS NO. : AWS에서 용접재료를 특성에 따라 분류한 번호

0 PASS : 단위 길이로 용접된 한줄의 용착금속

0 LAYER : 단위 길이로 용접된 한층의 용착금속

0 ROOT FACE : 용접이음부의 면두께

0 ROOT GAP : 용접이음부의 간격

0 BEVEL FACE : 용접 개선면

0 BEVEL ANGLE : 용접 개선각도

0 CHIPPING : 파내기 작업의 통칭

0 GOUGING : 파내기, 아크에어 가우징, 산소불꽃 가우징 등이 있음.

0 PEENING : 응력 제거를 위하여 용접부를 두드려 주는 작업

0 P.W.H.T : POST WELDING HEAT TREATMENT

 

용접시 잔류응력제거를 위한 열처리 작업

 

2. WPS의 항목별 이해

 

2.1 WELDING PROCESS (용접방법)

SMAW : SHIELDED METAL ARC WELDING : 피복아크용접(SM)

SAW : SUBMERGED ARC WELDING : 잠호용접(SA)

GTAW : GAS TUNGSTEN ARC WELDING : 비 소모전극성 아크용접(GT)

TIG : TUNGSTEN INERT GAS ARC WELDING

GMAW : GAS METAL ASRC WELDING : 소모전극성 아크용접(GM)

MIG : METAL INERT GAS ARC용접

MAG : METAL ACTIVITY GAS ARC용접(CO2 용접)

FCAW : FLUX CORED ARC WELDING (FC)

 

 

2.2 WELDING JOINT(용접이음 형상)

JOINT DESIGN : 이음형태

GROOVE : 홈용접

FILLET : 교차이음

BACKING : 밑받침

 

2.3 BASE MATERIAL(모재)

P NO. : 재료의 화학성분 기계적 강도등에 따라 분류된 번호

- P1 : 연강재

- P3 : 연강에 0.5% 이하의 Mo, Cr 등 특수원소가 첨가된 재료

- P4 : 연강에 1-2%의 Cr과 0.5% 의 Mo가 첨가된 재료

- P5 : 연강에 2-5%의 Cr과 0.5%이상의 Mo가 첨가된 재료

- P6 : MAARTENSITE계 스텐레스강재 (13% Cr, usu410)P7

 

강도와 경도가 요구되는 재료에 사용

- P7 : FERRITE 계 스텐레스강재(SUS405, 430)

- P8 : AUSTENITE계 스텐레스강재(18Cr-8Ni)

- P9 : 연강에 Ni가 첨가된 강재

- P10 : 고 Cr 스텐레스 강재(22Cr + 첨가원소)

- P31 : 동 및 동합금

- P32 : NAVAL BRASS, AL-BRASS(Cu + Zn)

- P34 : CUPRONIKEL(Cu + Ni)

- P35 : BRONZE(청동)

- P42 : MONEL(Ni + Cu)

- P43 : INCONEL(Ni + Cr + Fe alloy)

- P51 : 티타늄

 

* GROUP NO. : 모재의 인장강도, 충격치 등에따라 분류된 번호 1.2.3

 

2.4 FILLER MATERIAL(용접재료)

 

* F NO. : 용접재료의 용도, 용접법, 재질에 따라 분류된 번호

- F NO 4 : 연강용 SMAW용 용접봉

- F NO 5 : 스텐레스용 SMAW용 용접봉

- F NO 6 : GTAW용 용접봉 및 용접 WIRE

 

* SFA NO. : ASME에서 분류한 용접자재의 사양

 

* A NO. : AWS에서 분류한 용접자재의 사양이며, 철강재료에만 부여된다.

용접성과 화학성분에 의하여 분류되고 같은 번호는 용접성이 거의 같다.

 

 

* ALLOY : 재료에 첨가되어있는 특수원소의 양이 철강 5대원소의 함량보다 많은 재료를 칭한다. (5대원소 : 탄소, 규소, 망간, 인, 유황)

- LOW ALLOY(저합금강) : 철강 5대원소를 제외한 첨가원소의 양이 5% 이하인 자재

- HIGH ALLOY(고합금강) : 첨가원소의 양이 5% 이상인 자재

 

 

[특수원소의 영향]

Cr : 내부식성, 내열성 증가

Mo : 내열성 및 인성 증가

Ni : 저온에서 기계적인 강도의 증가

* FLUX : 용착금속의 피복과 합금원소의 첨가 작용을 한다.

- 제조방법에 따라 용융형과 소결형이 있고,

- 합금성분에 따라 중성과 염기성이 있다.

 

 

2.5 용접자세

* POSITION(자세)

- FLAT : 아래보기

- 홈용점 : 1G – 6G

- FILLET : 1F – 4F

 

* 진행방법

- VERTICAL UP : 수직상향방법

- VERTICAL DOWN : 수직하향방법

 

2.6 열처리

* 최소예열온도 : 용접부 좌우 100MM 위치에서 실시

* 층간온도 : 과대 입열량 방지

* 후열처리 : 통상 200-300도의 온도를 1시간정도 실시 확산성 수소 제거, 충격치 증가

 

 

2.7 용접전류 특성

* 전류형태

- 직류(DC) 와 교류(AC)

* 극성

- 정극성(SP) : 용접봉에 – 극이 연결상태 : 용입이 얇다

- 역극성(RP) : 용접봉 + 상태, 용입이 깊다

* 전극

- 텅스텐 전극 : EWTH-2 : 2% 토륨, CD용

EW : 순텅스텐, AC용

 

2.8 용입기법

* 이동방법 : STRING, WEAVE

* 가우징방법 : 아크에어 가우징, 그라인딩

* 모재와 접촉튜브의 거리 : 팁과 모재간의 거리

* 용접층수 : 다층, 단층

 

 

3. WPS의 현장적용 요령

3.1 WPS의 작성절차

- 모재의 재질 확인

- 적정 용접 방법의 설정

- 적정 용접 재료의 설정

- 용접 사양서 작성

- 사양서 확인 시험

- 용접 사양서 확정

- 관련공사에 적용

 

 

3.2 WPS의 현장 배포, 관리

- 도면 및 용접기록서, 용접사양서를 공사별 담당자가 배포한다.

- 현장에 배포되는 모든 용접사양 및 용접서류는 반장 또는 용접책임자가 접수한다.

- 현장에 배포되는 모든 용접사양 및 용접서류는 용접책임자가 관리한다.

- 용접책임자는 용접사가 항시 용접사양서를 보고 용접할 수 있도록 사양서를 작업장에 비치한다.

 

 

3.3 현장에서의 WPS 적용

- 용접책임자는 해당공사의 용접사양서, 도면, 용접기록도(MAP)를 접수한다.

- 각 용접부별 적용용접 사양서 번호를 확인한다.

- 재료별, 용접방법별, 두께별 투입될 용접사를 확인한다.

- 용접부별 재질 두께를 확인하여 용접이 가능한 용접사를 유자격 용접사명단에서 확인한다.

- 용접 SEAM별 선정된 용접사를 지정한다.

- 지정된 용접사는 시행할 용접부의 용접사양 확인한다.

- 용접사양서의 내용에따라 용접재료를 청구 불출하고 용접작업을 한다.

- 용접사는 용접작업 후 용접기록서에 결과를 기록한다.