إجراء PWHT Asme B31 3

بواسطة مشرف88في معرفة PWHTعلى نُشر على

تساعد المعالجة الحرارية لما بعد اللحام (PWHT) على تخفيف الضغوط المتبقية في منطقة اللحام التي يمكن أن تهدد بالكسر الهش.

يحدد البند 331.1.1.1.1 والجدول 331.1.3 من ASME B31.3 متطلبات محددة للمعالجة الحرارية الفائقة قبل التسخين بناءً على مادة الأنبوب. ومع ذلك، يمكن أن تعفي درجات حرارة معينة قبل التسخين المسبق من متطلبات PWHT في حالات معينة.

1. درجة حرارة اللحام

تلعب درجة الحرارة دورًا أساسيًا في اللحام. فهي تنظم مدى سرعة تسرب الحرارة وبالتالي سرعة تبريد الوصلات الملحومة، لذا من الضروري أن يعرف اللحامون درجة حرارة الفولاذ قبل بدء عمليات اللحام. تؤثر العديد من العوامل على درجات حرارة اللحام بما في ذلك نوع المعدن المستخدم، وسُمك المادة التي يتم اللحام عليها، وعملية اللحام المستخدمة والوقت اللازم.

تحدد رموز اللحام النموذجية الحد الأدنى لدرجة حرارة التسخين المسبق التي يجب ذكرها بوضوح في وثيقة مواصفات إجراء اللحام (WPS). علاوة على ذلك، يجب مقارنتها بدرجات حرارة اللحام المستهدفة الفعلية لضمان تحقيق التسخين المسبق المناسب.

هناك عامل رئيسي إضافي هو درجة الحرارة المحيطة. يمكن أن يؤدي اللحام في الظروف الباردة إلى خصائص لحام دون المستوى مثل التشقق البارد. ويحدث ذلك بسبب فقدان الحرارة الذي يحدث بسرعة أكبر نظرًا لأن فروق التمدد الحراري بين اللحامات في البيئات الباردة والمعدن الأصلي أكبر.

تهدف المعالجة الحرارية التقليدية لما بعد اللحام (PWHT) إلى تقليل الإجهادات المتبقية والتليين عن طريق التقسية ومقاومة التلف الهيدروجيني؛ ومع ذلك، تختلف متطلبات المعالجة الحرارية التقليدية لما بعد اللحام (PWHT) بشكل كبير عبر الرموز اعتمادًا على عوامل مثل قابلية اللحام وسُمك المادة.

2. وقت اللحام

تتطلب العديد من المعايير إجراء اختبار PWHT للتأكد من قدرة الهياكل الملحومة على تحمل درجات الحرارة والبيئات القاسية، خاصةً تلك الموجودة داخل محطات الطاقة النووية. ونتيجةً لذلك، يجب بذل جهد كبير في وضع إجراءات مناسبة لاختبار PWHT والحفاظ عليها.

ينطوي PWHT على تسخين منطقة اللحام فوق نقطته الحرجة، مما يزيد من صلابة معدن اللحام ويقلل من الضغوط المتبقية. هذه التقنية مهمة بشكل خاص للأنابيب ذات القطر الكبير حيث يجب أن ينتقل القوس لمسافة أبعد للوصول إلى منطقة الانصهار من أجل إنتاج جودة لحام متساوية.

تلعب مدة اللحام دورًا حيويًا في فعالية معالجات اللحام بالحرارة العالية. يمكن أن تؤدي مدة اللحام المطولة إلى عيوب في اللحام مثل التشقق المتأخر للهيدروجين ونقص الليونة؛ بينما تنتج فترات اللحام الأقصر عادةً صلابة أكبر لمعدن اللحام وانخفاض الضغوط المتبقية.

تختلف متطلبات المعالجة الحرارية لما بعد اللحام بناءً على المادة التي يتم لحامها، مثل الفولاذ الكربوني وبعض أنواع الفولاذ منخفض السبائك المستخدمة في محطات الطاقة النووية. قد تكون المعالجة الحرارية لما بعد اللحام إلزامية، بينما قد تختلف المتطلبات بين الرموز - تعفي ASME B31.1 المواد P-4 أو P-5A التي يبلغ سمك جدارها 19 مم أو أقل من المعالجة الحرارية لما بعد اللحام الإلزامية.

3. عملية اللحام

اللحام هو عملية معقدة تُستخدم لربط قطعتين من المعدن معاً باستخدام الحرارة والتيار الكهربائي. وله تطبيقات متعددة في مختلف الصناعات ويخلق روابط قوية للغاية بين المعادن؛ ومع ذلك، تتطلب هذه التقنية قدراً هائلاً من المهارة والتفاني الذي يستغرق وقتاً طويلاً.

يتوفر كل من اللحام بالمقاومة واللحام بالليزر كعمليتي لحام، مما يوفر درجات مختلفة من قوة اللحام اعتمادًا على استخدامهما. يستخدم اللحام بالمقاومة تدفقات كهربائية ثابتة لإذابة المادة الأساسية مع مادة الحشو معًا للحصول على رابطة دائمة، وهي مثالية للأجزاء السميكة من الأنابيب. يستخدم اللحام بالليزر حزمًا مركزة من الطاقة التي تذيب المواد السطحية للحصول على سرعات لحام سريعة تعمل على الوصلات الضيقة أو العميقة.

تقلل المعالجة الحرارية لما بعد اللحام (PWHT) من الإجهادات المتبقية في مكونات الفولاذ الملحومة وتمنع التشقق الناتج عن التآكل الإجهادي، وبالتالي فهي ضرورية في أنابيب الخدمة الحامضة وكذلك العديد من الرموز والمواصفات.

عادةً ما يتم إجراء المعالجة الحرارية الفائقة في نطاق درجة الحرارة الموضحة في المدونات والمعايير ذات الصلة، وعادةً ما تكون جدولية. على سبيل المثال، يحدد الجدول 132 من كود ASME B31.1 الخاص بأنابيب الطاقة 1300-1375 درجة فهرنهايت كنطاق مثالي للمعالجة الحرارية الحرارية الفائقة PWHT لفترات زمنية تعتمد على سُمك اللحام؛ وتوجد استثناءات. وتسعى هذه الورقة إلى تغيير هذا الشرط من خلال B31.1 وكذلك أقسام كود الغلايات وأوعية الضغط الأخرى من أجل خفض نطاق درجة حرارة PWHT المطلوبة.

4. المعالجة الحرارية لما بعد اللحام

تعمل المعالجة الحرارية لما بعد اللحام (PWHT) على تقليل وإعادة توزيع الإجهادات المتبقية لتعزيز الليونة ومقاومة الكسر الهش أو ترسيب التقسية أو تأثيرات التقادم في بعض أنواع الفولاذ، مع توفير بعض تأثيرات التقسية أو الترسيب أو التقادم على أنواع أخرى. لسوء الحظ، قد ينتج عن المعالجة بالحرارة الفائقة (PWHT) تدهور في الخواص الميكانيكية التي يجب تقييمها والتحكم فيها بعناية لتجنب التشويه أو التقصف المزاجي أو تأثيرات التكسير الحراري التي قد تحدث نتيجة للتغيرات التي تحدث نتيجة للتغيرات.

يجب إدارة درجات حرارة PWHT بعناية لمنع تسخين المواد إلى ما بعد درجة حرارة التحول الحرجة أو البقاء في درجات حرارة مرتفعة لفترات طويلة. للحصول على نتائج فائقة، يجب توزيع التسخين بشكل موحد في جميع أنحاء منطقة اللحام ويجب أيضًا إدارة معدل/معدلات التبريد لمنع فقدان القوة.

يجب أن يتم إجراء المعالجة الحرارية الفائقة للحرارة الفائقة بشكل صحيح وفي الموعد المحدد من أجل تجنب الضغوطات المتبقية المفرطة التي تتجاوز حدود تصميم المادة، مما يؤدي إلى فشل اللحام والتشقق. علاوةً على ذلك، قد يكون الحفاظ على التوثيق الشامل والالتزام بمعايير الصناعة الخاصة بالمعالجة الحرارية الفائقة للحرارة الفائقة أمرًا شاقًا، خاصةً في الصناعات شديدة التنظيم؛ ولحسن الحظ، هناك أدوات متاحة يمكن أن تساعد الشركات على تلبية متطلبات الصناعة مع الحفاظ على الامتثال.