ASME B31 3 Eliminované požadavky na PWHT

Vydání normy ASME B31.3 Code for Process Piping z roku 2014 zrušilo požadavky na PWHT u svarových materiálů z uhlíkové oceli za předpokladu, že byly použity víceprůchodové svařovací techniky a teploty nejméně 95oC (200oF), jak bylo stanoveno na základě lomově mechanických zkoušek a analýz. Tyto změny odrážejí výsledky analýzy lomové mechaniky.

Teplota předehřátí

Teplota předehřevu je základem úspěšné kontroly vzniku trhlin a musí být dostatečná, aby se zabránilo oxidaci, oddálilo ochlazení a zajistila se dostatečná houževnatost svarového kovu. Existují různé přístupy k jejímu nastavení v závislosti na předpisech pro svařování a požadavcích na tloušťku průřezu.

Svařovací předpisy často uvádějí specifikace teploty předehřevu ve svých dokumentech o specifikacích svařovacích postupů (WPS), proto je velmi důležité tyto pokyny dodržovat. Teplota předehřevu by se měla měřit přímo v okolí svarového spoje a pokud možno přes jeho tloušťku. Předehřev lze provádět pomocí plynových hořáků, kyslíkových plamenů, elektrických přikrývek nebo elektronických indukčních metod ohřevu a musí být pečlivě řízen, aby byly zajištěny rovnoměrné výsledky.

Pro sledování teplot předehřevu by se měly používat pastelky indikující teplotu, jako je Tempilstik, a pomocí termočlánků nebo kontaktních teploměrů by se mělo ověřit, zda předehřev proběhl v souladu se záměrem. Při volbě metody předehřevu je třeba vzít v úvahu také velikost a dostupnost topného zařízení. Svařence pro velkou výrobu často vyžadují baterie topných hořáků nebo elektrických pásových ohřívačů, což je také třeba vzít v úvahu. Menší svařence lze ohřívat pomocí pece nebo odporových ohřívacích systémů. Teplota předehřevu by měla být neustále sledována v průběhu celé sekvence svařování a měla by být uvedena v dokumentu Specifikace pracovního procesu, aby se minimalizovalo praskání v tepelně ovlivněné zóně i v základním materiálu. Za tímto účelem ji nastavte nižší než minimální teplotu meziobvodu, abyste minimalizovali účinky praskání na sousední materiály.

Teplota PWHT

Mnoho předpisů a norem nařizuje tepelné zpracování po svařování (PWHT) specifických svarových konstrukcí, jako jsou například obvodové svary ocelových trubek. PWHT pomáhá snižovat zbytková tahová napětí v oblasti svaru, popouštět mikrostrukturu, zlepšovat tažnost a mez kluzu a také zlepšovat tažnost a mez kluzu. Požadavky se liší v závislosti na typu a tloušťce materiálu - u uhlíko-manganových ocelí jsou obvykle teploty PWHT vyšší ve srovnání se svarovými materiály s nižším obsahem uhlíku.

PWHT je nedílnou součástí výroby potrubního systému, ale její provedení může být nákladné a časově náročné. Pro minimalizaci nákladů spojených s PWHT je klíčová optimalizace nastavení teploty - to zahrnuje výběr vhodných rychlostí ohřevu/chlazení a také použití vhodného vybavení a zařízení pro PWHT.

Současné konstrukční předpisy v odvětví tlakových nádob a potrubí nařizují svařování PWHT, pokud jejich tloušťka překročí stanovenou mezní hodnotu, která se určuje na základě vlastností základních kovů při Charpyho zkoušce absorpce energie a požadavků na provozní teplotu. Tato praxe je rozšířená již několik desetiletí a lze ji odůvodnit jak z ekonomického, tak z technického hlediska.

Existují různé argumenty na podporu snížení teploty PWHT a v tomto článku se jimi budeme zabývat a ukážeme, proč jsou chybné. Tato bílá kniha bude předložena jako součást iniciativy za změny v oddílech předpisu B31.1 a B31.3, nicméně by mohla být podobně použita i v jiných oddílech předpisu pro kotle a tlakové nádoby.

Čas PWHT

Norma ASME B31.3 obsahuje pokyny pro navrhování, výrobu, montáž a montáž procesních potrubních systémů. Slouží jako vodítko pro různé zúčastněné strany - mimo jiné pro projektanty, inspektory vlastníka, zhotovitele, montážní firmy a výrobce komponent - v tomto procesu. Kromě toho se tato norma zabývá tématy, jako je výběr materiálu, přípustné meze napětí a požadavky na zkoušení, a mnoha dalšími.

V rámci svařovacího procesu vznikají v oblasti svaru zbytková napětí, která se mohou blížit meze kluzu svarového materiálu, což zvyšuje pravděpodobnost vzniku trhlin vlivem prostředí (EAC). PWHT snižuje tato zbytková napětí a pomáhá tak předcházet EAC ve svařovaných ocelových konstrukcích.

Doba PWHT je nedílnou součástí úspěšného tepelného zpracování svarů. Čím déle se PWHT provádí, tím lepší jsou pravděpodobně její výsledky; navíc použití vyšších teplot zvyšuje účinnost PWHT.

Centrum pro opravy a výměny EPRI nedávno vydalo doporučení, aby byly požadavky na teplotu PWHT v částech předpisů B31.1 a B31.3 sníženy, aby se více přizpůsobily požadavkům v jiných částech předpisů. Tento článek se bude zabývat důvody, proč jsou tyto změny nezbytné, a jejich možnými přínosy, a také nastíní metody, kterými lze tuto změnu prosadit ve výboru. Philu Flennerovi ze společnosti Flenner Engineering Services Kalamazoo Michigan za pomoc při prosazování těchto změn.

Tloušťka PWHT

Předpisy, které upravují výrobu, montáž, montáž, zkoušení, kontrolu a zkoušení procesních potrubí, obsahují různé požadavky na PWHT, které se výrazně liší, pokud jde o drobné odchylky a potenciální bezpečnostní problémy. Významné rozdíly by mohly ohrozit schopnost projektu splnit provozní podmínky i nákladové a výkonnostní cíle; specifikace v jednotlivých předpisech obvykle závisí na specifikacích materiálu i parametrech svařování a také na všech pravděpodobných mechanismech poruch v jeho konstrukci.

PWHT pro uhlíkové oceli je stanovena v několika normách a předpisech, například BS 1113 [22], BS 2633 [24], PD 5500 [25] a Pr EN 13445 [27]. Nedávno byla do předpisu B31.3 přidána tabulka 331.1, která vyjímá některé uhlíkové oceli P č. 1 z povinných požadavků na tepelné zpracování po svařování za předpokladu, že se při výrobě používají teploty předehřevu 95 stupňů C a víceprůchodové svařovací techniky.

Tomerlin a kol. provedli nedávnou studii, která prokázala, že u vysoce kvalitních svarových spojů je PWHT často zbytečná, a to i u silnostěnných trubek. Při navrhování, výrobě, montáži a provozu konstrukcí je třeba dbát na opatrnost, protože je třeba zvolit vhodné teploty PWHT pro maximální snížení rizika a odolnost proti vytrvalosti. Dosažení optimálních teplot minimalizuje jakékoli riziko zhoršení vlastností materiálu a zhoršení jeho houževnatosti nebo pevnosti, jakož i problémy s únavovou odolností.