Изискване за дебелина след термична обработка на заварките (PWHT) в ASME VIII Div 1 и PD 5500

от Администратор88в познания за pwhtна Присъства на

Действащите производствени кодове за материалите P-4 и P-5A се различават значително по отношение на критериите за дебелината, за да бъдат освободени от PWHT; съществуват и допълнителни вариации.

Най-общо казано, конструктивните стомани, използвани за мостове и сгради, могат да бъдат освободени от PWHT, при условие че границите на дебелината им отговарят на изискванията за якост на разрушаване. Кодексите за съдове под налягане и тръбопроводи често определят различни изисквания, когато става въпрос за освобождаване от PWHT.

Процедури по заваряване

Топлинната обработка след заваряване (PWHT) на дебели участъци от заваръчни шевове зависи от техния материал и използваната заваръчна процедура. PWHT се занимава с остатъчните напрежения, създадени от неравномерни скорости на охлаждане, които водят до изкривявания и пукнатини в заваръчните съединения; PWHT намалява тези напрежения до нива, които отговарят на изискванията за якост, като подобрява както стабилността на размерите, така и експлоатационните характеристики на тези заваръчни съединения.

В действащите норми за проектиране на тръбопроводи и съдове под налягане често се посочва PWHT за заваръчни шевове, които надвишават определена дебелина, често свързана с референтни стойности на якост, базирани на поглъщане на енергия по Шарпи. Въпреки че изискванията за PWHT не винаги могат да бъдат намалени рационално, един подход може да бъде да се гарантира, че WPS и PQR адекватно квалифицират използваните техники за заваряване.

Процесите на PWHT се различават в зависимост от материала и конфигурацията на заваръчния шев; най-общо казано, те включват нагряване на заваръчните шевове до температура на нагряване, определена от спецификациите на проекта или параметрите на метода на заваряване, след което се задържат на това ниво за договорена продължителност (обикновено един час на инч от дебелината на заваръчния шев). Точният мониторинг е от ключово значение и всички заваръчни шевове трябва да бъдат щателно проверени след PWHT.

Загрейте

Температурата на подгряване е неразделна част от контрола на количеството водород, което се внася в новоотложения заваръчен метал, и повишава устойчивостта срещу напукване, причинено от остатъчни напрежения.

Променливите, свързани както с материала, така и с консумативите за заваряване, оказват влияние върху изискванията за предварително нагряване, като например съдържанието на въглерод. Заваръчните съединения с по-високо съдържание на въглерод изискват допълнително предварително загряване в сравнение със заваръчните съединения с по-ниско съдържание на въглерод; температурата трябва да се управлява внимателно, за да се избегне прегряване, което може да доведе до деформации или дефекти в заваръчното съединение.

Разработени са различни методи за изчисляване на подходящата температура на предварително загряване. Един такъв подход, известен като техника за контрол на водорода, използва параметър на състава на въглеродния еквивалент и уравнение, основано на дифузните нива на водорода в металите за пълнене, за да се получат стойности на индекса на чувствителност, които позволяват да се определят минималните изисквания за температурата на подгряване. За съжаление, тези техники не винаги работят на практика; например, когато се използват за заваряване на челни съединения в големи профили, изискванията на AWS D1.1-96 може да не осигурят достатъчно предварително загряване, за да се предотврати напукване.

Термична обработка след заваряване

Топлинната обработка след заваряване (PWHT), известна като освобождаване от напрежението, включва нагряване на части от заварен компонент над границата на провлачане за продължителен период от време. По този начин се променя неговата микроструктура, като същевременно се намаляват нивата на остатъчните напрежения, които потенциално могат да причинят повреди при натоварване.

PWHT не намалява ефективно остатъчните напрежения до нула; дори при внимателно термично циклизиране, остатъчните напрежения все още могат да надвишават 30% от границата на провлачане на обработвания материал.

Напреженията на опън все още могат да влияят върху скоростта на нарастване на пукнатините от умора, както и върху пътя и формата на образуване на пукнатините. Точните им размери зависят от характеристиките на материала, температурата на PWHT, продължителността на накисване, контролираното нагряване, както и от опорните естакади, които са съобразени с техните размери, за да се осигурят постоянни градиенти на нагряване по заварените компоненти и да се елиминират термичните шокове.

Изключения

Стоманите, използвани в енергийни/процесни тръбопроводи, биха имали полза от освобождаване от PWHT в по-широк диапазон на дебелината, като например съгласуване на изискванията за ограничаване на дебелината в различните кодове, които ги обхващат (напр. ASME VIII Div 1 и PD 5500). За съжаление, тази задача може да се окаже трудна, като се има предвид, че съществуват вариации в химическия състав и нивата на якост сред различните класове, както и че няма установена абсолютна стойност на граничните дебелини за поглъщане на енергията на удар по Шарпи.

Настоящите изключения от задължителната PWHT се определят от фактори, включващи съдържание на въглерод, заваряемост и работна температура. Въз основа на направените с течение на времето изследвания стана ясно, че тези изисквания първоначално са били установени въз основа на добрата инженерна практика, но вече не са подходящи. Предлага се минималната дебелина на стената да бъде определена на 0,625 инча без оглед на съдържанието на въглерод или диаметъра на заваръчния шев - това осигурява по-подходяща основа за прилагане на подхода на главната крива за якостта на разрушаване.