متطلبات ASME PWHT

تساعد معايير ASME الشركات على ضمان سلامة وفعالية الأنظمة الميكانيكية. وعلاوة على ذلك، فهي تساعدهم في تشغيل المعدات بكفاءة وموثوقية مع تقليل وقت التعطل مع ضمان الامتثال التنظيمي.

تعتمد متطلبات المعالجة الحرارية لما بعد اللحام (PWHT) على نوع المادة وسُمكها؛ وبصفة عامة، تتطلب الجدران السميكة معالجة حرارية لما بعد اللحام؛ ومع ذلك، قد تكون هناك استثناءات متاحة لبعض المواد.

درجة الحرارة الدنيا

يعتمد الحد الأدنى من درجة الحرارة التي يجب تطبيقها أثناء المعالجة الحرارية الفائقة على نوع الفولاذ المستخدم وسماكته عادةً. وكمبدأ توجيهي عام، تحدد BS EN 13445/BSPD 5500 أن اللحامات التي يصل سمكها إلى 19 مم يجب أن تخضع للمعالجة الحرارية الفائقة PWHTd؛ ولكن تنص ASME VIII على أن اللحامات التي يصل سمكها إلى 15 مم تتطلب المعالجة الحرارية الفائقة PWHT. مع ارتفاع درجة الحرارة، تنخفض قوة المواد، لذا فإن ضمان الدعم الكافي أثناء المعالجة الحرارية الفائقة PWHT أمر ضروري؛ وعادةً ما يتم تحقيق ذلك باستخدام ركائز تناسب المكونات تمامًا وتكون متباعدة بشكل مناسب أثناء المعالجة الحرارية الفائقة PWHT فعالة.

وقد أثبتت الاختبارات الممولة من معهد بحوث الطاقة والموارد الطبيعية أن درجات حرارة PWHT التي تبلغ 1100 درجة فهرنهايت يمكن أن تغير بشكل كبير من خصائص الصلابة والمتانة للمواد P رقم 4 المروية، وأن درجة الحرارة هذه تقع بالقرب من درجة الحرارة الحرجة الدنيا المحددة في B31.1 وB31.3. إذا أمكن تخفيض الحد الأدنى لدرجة حرارة PWHT إلى هذه النقطة، فسيتم الحصول على هامش إضافي.

تشكل PWHT تعقيدًا آخر محتملًا من خلال تشويه المعدن الأساسي وإحداث تشوهات، مما يؤدي إلى ضعف اللحامات وضعف السلامة الهيكلية. ولذلك، من المهم للغاية أن يتم الالتزام بوقت نقع كافٍ أثناء المعالجة الحرارية لمدة ساعة واحدة لكل 25 مم من سُمك المعدن الأساسي والالتزام به.

الحد الأدنى من الوقت

شهادة ASME هي شعار الجودة والسلامة التي تشهد على أن الشركة قد عدّلت ممارساتها لتتوافق مع بعض المعايير العالمية الصارمة. تعتبر المنتجات أو الخدمات المعتمدة بهذه العلامة موثوقة وتعمل بشكل متسق وتفي بالمتطلبات الحكومية في أكثر من 100 دولة، ويمكن للشركات الحاصلة على هذه العلامة أن تعرضها بفخر على منتجاتها أو خدماتها ومن المرجح أن تتلقى طلبات من عملاء دوليين.

وتنشر الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين والميكانيكيين المجلات التقنية ووقائع المؤتمرات والمعايير والمبادئ التوجيهية المفيدة في الهندسة الميكانيكية. وعلاوة على ذلك، تتيح خدمات العلاقات الحكومية التي تقدمها الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين والميكانيكيين التعاون مع صانعي السياسات لصياغة التشريعات واللوائح التي تؤثر على هذه الصناعة. وأخيراً، تقدم الجمعية العديد من الدورات التدريبية التي تهدف إلى زيادة المعرفة والقدرات التقنية في هذه المهنة.

تعتبر المعالجة الحرارية لما بعد اللحام (PWHT) جزءًا لا يتجزأ من تصنيع أوعية الضغط والأنابيب، مما يساعد على تقليل الإجهادات المتبقية والتحكم في صلابة المواد وزيادة القوة الميكانيكية. إذا تم إجراؤها بشكل غير صحيح، يمكن أن تتحد الإجهادات المتبقية مع إجهاد حمل الخدمة لتتجاوز حدود تصميم المواد وتتسبب في فشل اللحام أو الكسر الهش. وتنص قوانين التصميم الحالية في صناعة أوعية الضغط على أن PWHT قد تكون ضرورية عندما يتجاوز سمك الجدار قيمة محددة تحددها خصائص اختبار تشاربي للمادة - ومع ذلك يمكن أن يكون هذا النهج متحفظًا بشكل مفرط، حيث تستخدم قوانين مختلفة قيمًا مختلفة للسماكة المحددة التي تحدد المطلوب.

درجة الحرارة القصوى

تتطلب أنابيب الطاقة درجات حرارة قصوى تعتمد على كل من نوع المادة والعوامل الخاصة بالوظيفة. على سبيل المثال، بالنسبة للأنابيب غير الملحومة مقاس 10 بوصة. O.D. الجدول 80 (0.594 بوصة) ASTM A335/A335M من الدرجة P22 من مواد الأنابيب غير الملحومة P22 التي تتطلب معالجة حرارية بعد اللحام بحوالي 1300 درجة فهرنهايت لمدة 4 ساعات بعد اللحام بشكل عام؛ وقد يختلف ذلك قليلاً بناءً على متطلبات أخرى خاصة بالوظيفة.

اللحام عملية تستغرق وقتاً طويلاً وتتسم بالصرامة، وغالباً ما تتأثر بالظروف البيئية. ولضمان قدرة اللحامات على تحمل الضغط والتآكل في محطات الطاقة النووية حيث تكون معايير السلامة والموثوقية العالية ضرورية، فإننا نلتزم بمعايير الصناعة الصارمة.

تشير قوانين التصميم الحالية إلى معايير السماكة المحدودة كأحد المحددات الرئيسية فيما إذا كان اللحام يتطلب معالجة حرارية بعد اللحام (PWHT). وتأخذ هذه المعايير في الاعتبار كلاً من خصائص اختبار تشاربي للمادة ودرجات حرارة الخدمة المتوقعة كجزء من عملية تحديدها.

ومع ذلك، فإن هذه الطريقة لها حدودها وينبغي استخدامها فقط بحذر ودقة شديدين. يمكن أن تؤدي التفسيرات الخاطئة للنتائج إلى الإضرار بالسلامة والأداء؛ لفهم قيودها قبل استخدامها. لحسن الحظ، هناك طرق لتعزيز دقتها.

الإعفاءات

سمحت التحديثات الأخيرة لكود ASME B31.3 بإعفاءات من المعالجة الحرارية بعد اللحام على أنابيب الصلب الكربوني لجميع سماكات التحكم وأنواع اللحام، ومع ذلك يجب أن يتم النظر في هذا التغيير أولاً من قبل المستخدمين النهائيين قبل تنفيذه بنجاح. تعتمد المتطلبات الحالية اعتمادًا كبيرًا على عوامل مثل مستوى السبيكة وظروف التسخين المسبق - وهذه لا تتوافق مع منحنيات صلابة الكسر الموجودة في هذه الأكواد.

تم استقصاء آراء خبراء الصناعة للتأكد من مصدر هذه المتطلبات وتم اكتشاف أنها غالبًا ما يتم تحديدها من خلال الممارسات التقليدية في صناعات محددة بدلاً من البيانات الفنية أو حسابات التصميم أو التجارب. وعلاوةً على ذلك، تختلف المتطلبات اختلافًا كبيرًا بين الرموز؛ تستعرض هذه المقالة الإعفاءات من PWHT في العديد من رموز الأنابيب الحالية مع تقديم بعض الحلول الترشيدية.

مواد CP-4 و CP-5A المستخدمة في الخدمة النووية مؤهلة للإعفاء بناءً على قدرتها على العمل في درجات حرارة منخفضة، مما يقلل من خطر التشقق الهيدروجيني المتأخر (HDAC). علاوةً على ذلك، تحتوي هذه المواد على محتويات كربون أقل من الفولاذ الكربوني الآخر وعادةً ما يتم لحامها باستخدام أقطاب هيدروجين منخفضة أو عمليات الأسلاك العارية التي لا تتطلب معالجة PWHT؛ وبالتالي ينبغي مراجعة هذه الإعفاءات لأنها قد تؤدي إلى لحام غير فعال ولحامات دون المستوى المطلوب.