Απαιτήσεις BSI και ASME PWHT

Οι ισχύοντες κανόνες σχεδιασμού για τις βιομηχανίες σωληνώσεων και δοχείων πίεσης, συμπεριλαμβανομένων των κωδίκων BSI και ASME, επιβάλλουν την PWHT όταν το πάχος του εξαρτήματος υπερβαίνει ορισμένες τιμές- οι τιμές αυτές εξαρτώνται συνήθως από τις παραμέτρους της δοκιμής Charpy και τις απαιτήσεις ελάχιστης θερμοκρασίας λειτουργίας. Δυστυχώς, ωστόσο, μια τέτοια προσέγγιση θεωρείται μερικές φορές υπερβολικά συντηρητική και έχουν υπάρξει περιπτώσεις όπου έχουν προκύψει αποκλίσεις μεταξύ διαφόρων κωδίκων όσον αφορά τα όρια πάχους.

Διαδικασίες συγκόλλησης

Η συγκόλληση, η συγκόλληση και η σύντηξη είναι αναπόσπαστες διαδικασίες στην κατασκευή κρίσιμων εξαρτημάτων για βιομηχανικές εφαρμογές όπως η παραγωγή ενέργειας και η εξερεύνηση πετρελαίου και φυσικού αερίου. Πρότυπα και κανονισμοί όπως το API 650 για δεξαμενές αποθήκευσης και το ASME B31.3 για σωληνώσεις διεργασιών απαιτούν αυστηρές διαδικασίες εξειδίκευσης και εξέτασης προκειμένου να τηρούνται οι κανονισμοί ποιότητας και ασφάλειας.

Η θερμική κατεργασία μετά τη συγκόλληση (PWHT), που συνήθως αναφέρεται ως ανακούφιση από τις τάσεις, χρησιμεύει για την ανακούφιση και την ανακατανομή των υπολειπόμενων τάσεων που εισάγονται από τη συγκόλληση. Συνήθως περιλαμβάνει τη θέρμανση τμημάτων μιας κατασκευής σε υψηλές θερμοκρασίες για ένα συμφωνημένο χρονικό διάστημα - συνήθως μία ώρα για κάθε ίντσα πάχους υλικού που χρησιμοποιείται στην κατασκευή της.

Η PWHT αποτελεί βασικό στοιχείο των διαδικασιών συγκόλλησης και τήξης που απαιτούνται για την κατασκευή δοχείων πίεσης, συμβάλλοντας στη διατήρηση της ακεραιότητας των συγκολλήσεων και διασφαλίζοντας παράλληλα τη μακροπρόθεσμη απόδοσή τους σε συνθήκες λειτουργίας. Η μη τήρηση των απαιτήσεών της θα μπορούσε να οδηγήσει σε κακές μηχανικές ιδιότητες στα υλικά συγκόλλησης και τα υλικά βάσης, καθώς και σε ρηγμάτωση λόγω διάβρωσης από τάση εντός των ζωνών που επηρεάζονται από τη θερμότητα (HAZ). Η προθέρμανση PQR θα μπορούσε να μειώσει ή ακόμη και να εξαλείψει την PWHT για ορισμένους σωλήνες, ελέγχοντας σωστά τις θερμοκρασίες της κατά την προθέρμανση και παρέχοντας καλύτερο έλεγχο κατά τις διαδικασίες δοκιμής.

Απαιτήσεις

Οι κανόνες PWHT στους διάφορους κώδικες σωληνώσεων και δοχείων πίεσης διαφέρουν σημαντικά, αν και μερικές φορές οι διαφορές είναι μικρές. Για παράδειγμα, οι απαιτήσεις θερμοκρασίας PWHT για χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε κράματα διαφέρουν μεταξύ κωδίκων όπως το BS EN 13445 [21], το PD 5500 [25] και το ASME VIII ανάλογα με το περιοριστικό πάχος και τις συνθήκες λειτουργίας.

Όπως σημειώθηκε προηγουμένως, οι απαιτήσεις για τους χρόνους προθέρμανσης και εμβάπτισης μπορεί να διαφέρουν μεταξύ των κωδίκων- ωστόσο, όλοι παρέχουν ελάχιστες απαιτήσεις που πρέπει να τηρούν οι χρήστες προκειμένου να αποτρέπεται η δια-κοκκική ρηγμάτωση σε δοχεία πίεσης και εξαρτήματα σωληνώσεων που συγκολλούνται από τους χρήστες- πρόκειται για μια ουσιαστική πτυχή της ασφάλειας και της αξιοπιστίας για την οποία οι χρήστες πρέπει να κατανοήσουν πλήρως αυτές τις προδιαγραφές και να διασφαλίσουν ότι τις τηρούν αυστηρά.

Εξαιρέσεις

Όπως συζητήθηκε προηγουμένως, οι πυρηνικές επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας διαπίστωσαν ότι η μείωση του αριθμού των συγκολλήσεων σωληνώσεων μετά τη συγκόλληση με θερμική επεξεργασία μπορεί να μειώσει σημαντικά τόσο τις δαπάνες όσο και τους χρόνους διακοπής λειτουργίας, οπότε οι συνδρομητές του προγράμματος EPRI Repair and Replacement Applications Program ζήτησαν να επανεξεταστούν οι τρέχουσες απαιτήσεις για να διαπιστωθεί εάν η χαλάρωση μπορεί να είναι τεχνικά βιώσιμη.

Ο περιορισμός της συγκόλλησης PWHT σε συγκολλήσεις με πάχος τοιχώματος 0,625 ιντσών ή λιγότερο θα πρέπει να είναι εφικτός, αν και οι απαιτήσεις εξαίρεσης μπορεί να διαφέρουν ανάλογα με τον κώδικα ή το τμήμα, λόγω της ομαδοποίησης των υλικών με χρήση της απορρόφησης ενέργειας Charpy που δεν είναι ομοιόμορφη σε όλους τους ανθρακούχους χάλυβες. Το CEN/TS 15608 παρέχει μια εξαίρεση που το αντιμετωπίζει αυτό.

Προσθέστε ότι η χημική σύνθεση του χάλυβα έχει μεγάλη σημασία, ενώ ορισμένοι κώδικες απαιτούν την προθέρμανση της συγκόλλησης ως μέρος των διαδικασιών συγκόλλησης - όλοι αυτοί οι παράγοντες μαζί καθιστούν αδύνατη την επίτευξη μιας σταθερής απαίτησης PWHT για τις διαδικασίες συγκόλλησης ανθρακούχου χάλυβα.

Θερμοστοιχεία

Τα θερμοστοιχεία είναι αισθητήρες θερμοκρασίας που αποτελούνται από δύο μέταλλα συνδεδεμένα στο ένα άκρο και παράγουν τάση ανάλογη της θερμοκρασίας έκθεσης, καθιστώντας τα απαραίτητα εργαλεία για τις δοκιμές πυρκαγιάς και τη διασφάλιση της συμμόρφωσης των δομικών στοιχείων με τα πρότυπα ασφαλείας. Πρέπει να συνδέονται με ασφάλεια με συγκόλληση εκκένωσης πυκνωτή (CD) ή να στερεώνονται μηχανικά με θερμοανθεκτικό στόκο και πρέπει επίσης να μονώνονται από τα άμεσα θερμαντικά στοιχεία για να αποφεύγεται η υπερθέρμανση των συνδέσεών τους.

Η θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση μπορεί να απαιτηθεί σε ορισμένα εξαρτήματα και γενικά πραγματοποιείται με τη χρήση θερμοστοιχείων που βρίσκονται κατά μήκος της κεντρικής γραμμής των συγκολλήσεων, στις άκρες των ζωνών διαβροχής, στις θερμαινόμενες ζώνες και στις μεγάλες αλλαγές στο πάχος του τοιχώματος, γνωστές ως ζώνες ελέγχου. Τροφοδοτούνται από εξωτερικό πίνακα που περιέχει ψηφιακό καταγραφέα και επαφέα ισχύος με ποτενσιόμετρα ελέγχου για εύκολο έλεγχο.