AWS D1.1: geprekwalificeerde WPS of kwalificatie met een PQR

AWS D1.1, de Structural Welding Code voor staal, kent twee routes naar een lasmethodebeschrijving: een geprekwalificeerde WPS, die u zonder proefstuk mag toepassen, of een WPS die door beproeving wordt gekwalificeerd en onderbouwd met een PQR. Prekwalificatie bespaart proefstukken, laboratoriumwerk en weken doorlooptijd. Daar staat tegenover dat u binnen alle voorwaarden van de code moet blijven: proces, basismateriaal, toevoegmateriaal, naadvorm, voorwarmen en lasparameters.

Voor Nederlandse staalbouwers die voor Amerikaanse opdrachtgevers, offshore-operators of internationale engineeringbureaus werken, is dit onderscheid vaak het eerste struikelblok. Een WPS die er geprekwalificeerd uitziet maar op één punt afwijkt, is dat formeel niet. Hieronder leest u waar de grenzen liggen en welke fouten wij het vaakst tegenkomen. Een bredere vergelijking vindt u in het artikel AWS D1.1 versus de EN-normen.

Geprekwalificeerd of gekwalificeerd door beproeving

Een geprekwalificeerde WPS is vrijgesteld van procedurekwalificatie door beproeving. De code gaat ervan uit dat de vastgelegde combinaties van proces, materiaal, naadvorm en parameters op basis van lange ervaring deugdelijke lassen opleveren. Vrijgesteld van beproeving betekent niet vrijgesteld van papier: de fabrikant of aannemer stelt de WPS schriftelijk op en maakt hem beschikbaar voor lassers, inspecteur en Engineer.

Valt een variabele buiten de voorwaarden, dan moet de WPS door beproeving worden gekwalificeerd. U last een proefstuk, laat het beproeven en legt de werkelijke waarden en resultaten vast in een PQR. Beide routes hebben één ding gemeen: de lassers worden altijd afzonderlijk gekwalificeerd. Prekwalificatie geldt voor de methode, nooit voor de persoon.

Welke processen komen in aanmerking?

Prekwalificatie is beperkt tot vier processen:

• SMAW, lassen met beklede elektrode (111).
• SAW, onderpoederdeklassen (12).
• GMAW, MIG/MAG-lassen met massieve of metaalgevulde draad, maar niet in de kortsluitboog (GMAW-S).
• FCAW, lassen met poedergevulde draad, met of zonder beschermgas (136 en 114).

GTAW (TIG), elektroslaklassen (ESW), elektrogaslassen (EGW) en GMAW-S zijn wel toegestaan onder de code, maar alleen met een WPS die door beproeving is gekwalificeerd. Vooral GMAW-S wordt onderschat: bij lage stroom en spanning werkt GMAW al snel in de kortsluitboog, ook als de WPS spray- of globulaire overgang aangeeft.

Basismateriaal en toevoegmateriaal

De code bevat een lijst met geprekwalificeerde basismaterialen, ingedeeld in groepen naar sterkte, met bekende Amerikaanse staalsoorten zoals ASTM A36, A572 Grade 50 en A992. Per groep schrijft de code passend toevoegmateriaal voor, geclassificeerd volgens de AWS A5-specificaties. De minimale voorwarm- en tussenlaagtemperatuur volgt uit een tabel op basis van materiaalcategorie en de dikte van het dikste deel in de verbinding.

Hier gaat het bij Europese fabrikanten vaak mis. Staalsoorten volgens EN 10025, zoals S355J2, staan niet in de lijst. Een WPS op S355 is daarmee niet geprekwalificeerd, hoe vergelijkbaar de eigenschappen ook zijn. Hetzelfde geldt voor toevoegmateriaal met alleen een classificatie volgens ISO 2560 of ISO 14341. Veel Europese draden en elektroden hebben een dubbele classificatie; controleer dan of de AWS-classificatie op het certificaat staat.

Naaddetails en toleranties

Geprekwalificeerde verbindingen staan als naaddetails in de code: volledig doorgelaste (CJP) en gedeeltelijk doorgelaste (PJP) stompe naden, hoeklassen en prop- en sleuflassen. Per detail liggen onder meer plaatdikte, openingshoek, vooropening, steghoogte, lasposities en toegestane processen vast, met toleranties voor de tekening en voor de passing in de werkplaats.

Een naad die op tekening klopt maar in de praktijk een te grote vooropening of een te kleine openingshoek heeft, valt buiten de prekwalificatie. Let ook op de eisen aan het uitslijpen van de tegenzijde bij tweezijdige CJP-naden en aan stalen achterstrips. Voor buisverbindingen in T-, Y- en K-configuratie gelden aparte details met eigen beperkingen.

Lasparameters en laagopbouw

Ook binnen een geprekwalificeerde combinatie begrenst de code de uitvoering. Per proces liggen onder meer de maximale elektrodediameter per positie, de maximale stroomsterkte bij onderpoederdeklassen, de maximale dikte van grond- en vullagen en de maximale hoeklas in één laag vast. Bij GMAW en FCAW moet het beschermgas passen bij de classificatie van het toevoegmateriaal.

Leg in de WPS concrete bereiken vast voor stroom, spanning, draadsnelheid en lassnelheid, in lijn met de gegevens van de toevoegmateriaalfabrikant. Een WPS die alleen naar de code verwijst, is voor de lasser onbruikbaar en voor de inspecteur niet te controleren.

Wanneer toch een WPS met PQR nodig is

• Het basismateriaal staat niet in de lijst, zoals EN-staal.
• Het proces is GTAW, GMAW-S, ESW of EGW.
• Het naaddetail of de passing valt buiten de toleranties.
• Parameters, laagdikte of beschermgas vallen buiten de grenzen.
• De contractdocumenten eisen kerfslagwaarden die met beproeving moeten worden aangetoond.

Het proefstuk wordt na visuele inspectie beproefd volgens de code, bijvoorbeeld met trekproeven, buigproeven, macro-onderzoek en waar vereist kerfslagproeven. De werkelijke waarden bepalen via de essentiële variabelen het bereik van de WPS. Hoe u zo'n record opbouwt, leest u in ons artikel over de PQR (Procedure Qualification Record).

Veelgemaakte fouten met een AWS D1.1 WPS

• Geen schriftelijke WPS, in de veronderstelling dat geprekwalificeerd betekent dat er niets hoeft te worden vastgelegd.
• Europees staal of ISO-toevoegmateriaal in een WPS die als geprekwalificeerd wordt gepresenteerd.
• GMAW in de kortsluitboog, vooral bij dunnere plaat en in positie.
• Passing buiten tolerantie, pas ontdekt als de naad al is gelast.
• Voorwarmen op basis van de dunste plaat in plaats van de dikste.
• Ongekwalificeerde lassers, omdat de WPS geen proefstuk vroeg.
• Verkeerde editie: de hoofdstuknummering van D1.1 is tussen edities verschoven, dus verwijs naar de editie uit het contract.

Een toets van de WPS'en tegen de code voordat de productie start, voorkomt afkeur bij de eerste inspectie. Binnen WPS- en WPQR-certificering is dat een vaste stap.