PWHT-protseduur ASME B31.3

ASME B31.3 standardis sätestatud PWHT-protseduur hõlmab vedelike käitlemissüsteemides, nagu naftatöötlemistehased, kemikaalitootmisettevõtted, farmaatsialaborid, vesinikutehased, paberimassitehased ja elektrijaamad, kasutatavate protsessitorustike valmistamist ja keevitamist.

EPRI on soovitanud, et standardite B31.1 ja B31.3 2014. aasta muudatustega alandataks süsinikterasele mõeldud PWHT temperatuurivahemikku vedelikuga kokkupuutuvates rakendustes, mis on klassifitseeritud kategooriasse A või M; käesolev aruanne toetab seda muudatust.

Temperatuur

Sõltuvalt töötingimustest ja keskkonna mõjul tekkivate pragude (EAC) tekkimise riskist võib mõnede keevitatud teraskonstruktsioonide puhul olla vajalik järelkuumtöötlus (PWHT). Madala süsinikusisaldusega või madalama legeerimistasemega terased on EAC-le eriti vastuvõtlikud ning vajavad seetõttu järelkuumtöötlust, et pragude tekkimist ära hoida.

Keevitusprotsessid tekitavad keevituspiirkondades jääpingeid, mis teatud tingimustel võivad läheneda materjali voolavuspiirile, muutes konstruktsioonid haavatavaks rabedaks purunemiseks. PWHT vähendab neid jääpingeid märkimisväärselt ja minimeerib keskkonna mõjul tekkiva pragunemise ohtu.

Standardid B31.1 ja B31.3 kehtestavad mõlemad PWHT-nõuded mitmesugustele kokku keevitatud teraskomponentidele, nagu C-Mn- ja Cr-Mo-sulamterased, kusjuures B31.1/B31.3 kohaselt on nende keevisõmbluste maksimaalne paksus vastavalt 19 mm; mõned üldised konstruktsioonistandardid, näiteks BS 2633, lubavad oluliselt paksemaid keevisõmblusi ilma PWHT-ta. Need nõuded võtavad arvesse erinevate konstruktsioonide murdumiskindluse nõudeid.

P nr 4 materjalide katsetused on näidanud, et enamik PWHT-järgselt muutunud löögikindlusomadusi võib tekkida enne temperatuuri 1300–1375 degF saavutamist, mis tähendab, et varu suurendamiseks oleks võimalik B31.1 ja B31.3 PWHT temperatuure veelgi alandada. Käesoleva artikli eesmärk on toetada selliseid püüdlusi.

Seadmed

Keevitusjärgne kuumtöötlus võib oluliselt mõjutada keevitatud detailide rabedat purunemist, mistõttu on keevitusjärgne kuumtöötlus hädavajalik töötlemistorustike puhul, kus keevitustöid tehakse sageli kohapeal. ASME B31.3 lubab nüüd erandeid kohustuslikust PWHT-nõudest süsinikterasele, mis kuulub P-nr 1 materjalirühma, kui enne keevitamist rakendatakse eelsoojendustemperatuuri 95 °C. Erandikõverate tõhusust uuriti, vaadates läbi nende tehnilised ja ajaloolised alused ning võrreldes neid andmeid kaasaegsemate murdumiskindluse nõuetega, mis on kehtestatud elast-plastilise murdumismehaanika ja põhikõverate meetodite abil.

Eelsoojendamist kasutatakse tavaliselt keevitusvööndi jääkpinge vähendamiseks ja seeläbi keskkonna mõjul tekkivate pragunemisriskide vähendamiseks, kuid selle kasutamine ei pruugi alati olla asjakohane, kuna see võib põhjustada termilist moonutust, mis kahjustab keevisõmbluste tugevust ja sitkust. Seetõttu on keevituse eelsoojendamise kasutamisel äärmiselt oluline teostada nõuetekohane planeerimine.

PetroSynci ASME B31.3 koolituskursus annab põhjaliku ülevaate standardi nõuetest torustike projekteerimisel, haruliitmiste loomisel, äärikute ja liitmike valimisel, paindlikkuse nõuete arvessevõtmisel, valmistamisel, keevitamisel, mittepurustaval kontrollil ja survekatse läbiviimisel, samuti surveseadmete tugevdamisel komposiitmaterjalidega.

Personal

PWHT nõuab kvalifitseeritud PWHT-personali. Seadmed tuleb piisavalt kaitsta vihma ja tuule eest; PWHT-protsessi all olevad keevisõmblused tuleb piisavalt piirata ohumärkidega, mis hoiatavad võõraste isikute sisenemise eest alale ja kokkupuutumise eest kõrgepingeliste elektriühendustega; elektriühendustega töötavad isikud peaksid kandma ka kummist kindaid ja turvajalatseid, et vältida kokkupuudet kuumade osadega ja juhuslike põletuste tekkimist. Teatavate süsinikterasede puhul võib PWHT olla vajalik, et vähendada keevitusjärgset jääkpinge enne kasutuselevõttu, mistõttu on PWHT kohustuslik protseduur

Turvalisus

Süsinikterasest keevisõmbluste keevitusjärgne kuumtöötlus (PWHT) aitab minimeerida või leevendada kahjulikke temperatuurigradiente ja jääkpingeid, mis võivad tekkida keevisõmblustes, eriti energia- ja töötlemistorustikes. PWHT-nõuded nendes valdkondades erinevad standardite lõikes; ka sitkusnõuded erinevad tüübi järgi. Käesolevas artiklis uurime praeguseid PWHT-nõudeid erinevates standardite osades (B31.1 ja B313), kaaludes samal ajal, kas nende ühtlustamine oleks võimalik.

Käesolevas artiklis käsitletakse ülekuumenemisele kalduvate P nr 4 materjalide puhul PWHT maksimaalse temperatuuri alandamise mõju, eelkõige vastavalt EPRI aruandes soovitatud maksimaalsele temperatuurile 1200–1300 degF, mis on madalam kui praegused temperatuurid elektri- ja tööstustorustike standardites. Lisaks pakuvad autorid välja uuendusliku keevisõmbluse sitkuse põhikõvera, mis võiks toetada erandikõverate muutmist erinevates standardites.

Torustike ja survemahutite projekteerimisel on pidevaks mureküsimuseks rabedate murdude tekkimise oht, mistõttu on selle riski minimeerimiseks äärmiselt oluline muuta PWHT-protsess võimalikult tõhusaks. Üks võimalik lähenemisviis oleks madalate eelsoojendustemperatuuride kasutamine mitmekordse keevitusprotsessi puhul – see on eriti oluline juhul, kui paksuseinalised torud peavad töötama rasketes kasutustingimustes.