Požadavky ASME PWHT

Normy ASME pomáhají firmám zajistit bezpečnost a účinnost mechanických systémů. Kromě toho jim pomáhají provozovat zařízení efektivně a spolehlivě, snižovat prostoje a zároveň zajistit soulad s předpisy.

Požadavky na tepelné zpracování po svařování (PWHT) závisí na druhu materiálu a tloušťce; obecně platí, že silnější stěny vyžadují PWHT; u některých materiálů však mohou existovat výjimky.

Minimální teplota

Minimální teplota, která musí být použita během PWHT, závisí na typu použité oceli a obvykle také na její tloušťce. Obecně platí, že norma BS EN 13445/BSPD 5500 stanoví, že svary o tloušťce až 19 mm musí být podrobeny PWHT; norma ASME VIII však vyžaduje, aby svary o tloušťce až 15 mm byly podrobeny PWHT. S rostoucí teplotou klesá pevnost materiálu, proto je nezbytné zajistit během PWHT odpovídající podepření; obvykle se toho dosahuje pomocí podpěr, které dokonale přiléhají k dílům a jsou během PWHT rozmístěny v odpovídajících rozestupech.

Zkoušky financované organizací EPRI prokázaly, že teploty PWHT ve výši 1100 °F mohou významně ovlivnit tvrdost a houževnatost kalených materiálů typu P č. 4 a že tato teplota se blíží dolní kritické teplotě stanovené v normách B31.1 a B31.3. Pokud by se podařilo snížit minimální teplotu PWHT na tuto hodnotu, získala by se tím další rezerva.

PWHT představuje další potenciální komplikaci, protože způsobuje deformaci základního kovu a vznik zkreslení, což vede ke slabým svarům a ohrožení konstrukční integrity. Proto je nesmírně důležité, aby byla při tepelném zpracování stanovena a dodržována dostatečná doba výdrže, a to jedna hodina na každých 25 mm tloušťky základního kovu.

Minimální doba

Certifikace ASME je symbolem kvality a bezpečnosti, který potvrzuje, že daná společnost přizpůsobila své postupy tak, aby vyhovovaly některým z nejpřísnějších světových norem. Výrobky nebo služby certifikované touto značkou jsou spolehlivé, fungují bezchybně a splňují vládní požadavky ve více než 100 zemích – společnosti, které tuto značku vlastní, ji mohou hrdě uvádět na svých výrobcích nebo službách a mají větší šanci získat zakázky od mezinárodních zákazníků.

ASME vydává odborné časopisy, sborníky z konferencí, normy a směrnice, které jsou užitečné v oblasti strojírenství. Díky svým službám v oblasti vztahů s vládními orgány navíc ASME spolupracuje s tvůrci politik na tvorbě zákonů a předpisů, které mají dopad na toto odvětví. Kromě toho nabízí různé vzdělávací kurzy zaměřené na prohlubování technických znalostí a dovedností v rámci tohoto oboru.

Tepelné zpracování po svařování (PWHT) je nedílnou součástí výroby tlakových nádob a potrubí; pomáhá snižovat zbytkové napětí, regulovat tvrdost materiálu a zvyšovat mechanickou pevnost. Při nesprávném provedení by se zbytkové napětí mohlo spojit s provozním zatížením a překročit tak konstrukční limity materiálu, což by mohlo způsobit selhání svaru nebo křehké lomění. Současné konstrukční normy v odvětví tlakových nádob stanovují, že PWHT může být nezbytné, pokud tloušťka stěny překročí stanovenou hodnotu určenou na základě vlastností materiálu při Charpyho zkoušce – tento přístup však může být příliš konzervativní, přičemž různé normy používají různé mezní hodnoty tloušťky pro určení nutnosti tohoto postupu.

Maximální teplota

Potrubí pro přenos energie musí odolávat maximálním teplotám, které závisí jak na typu materiálu, tak na faktorech specifických pro daný projekt. Například u bezešvých trubek o vnějším průměru 10 palců, třídy Schedule 80 (0,594 palce), z materiálu ASTM A335/A335M třídy P22, u nichž je obecně doporučeno provést po svařování tepelné zpracování při teplotě přibližně 1300 °F po dobu 4 hodin; což se může mírně lišit v závislosti na dalších požadavcích konkrétního projektu.

Svařování je časově náročný a náročný proces, na který často mají vliv podmínky okolního prostředí. Abychom zajistili, že svary odolají tlaku a korozi v jaderných elektrárnách, kde jsou nezbytné vysoké standardy bezpečnosti a spolehlivosti, dodržujeme přísné průmyslové normy.

Současné konstrukční normy uvádějí kritéria omezující tloušťku jako jeden z klíčových faktorů, které určují, zda svařovaný spoj vyžaduje tepelné zpracování po svařování (PWHT). Při stanovování těchto kritérií se zohledňují jak vlastnosti materiálu zjištěné zkouškou podle Charpyho, tak předpokládané provozní teploty.

Tato metoda má však svá omezení a měla by se používat pouze s mimořádnou opatrností a přesností. Nesprávná interpretace výsledků by mohla ohrozit bezpečnost a výkon; před jejím použitím je proto třeba se seznámit s jejími omezeními. Naštěstí existují způsoby, jak zvýšit její přesnost.

Výjimky

Nedávné aktualizace normy ASME B31.3 umožnily výjimky z tepelného zpracování po svařování u trubek z uhlíkové oceli pro všechny kontrolní tloušťky a typy svarů; tuto změnu však musí nejprve zvážit koncoví uživatelé, než ji bude možné úspěšně zavést. Současné požadavky se do značné míry opírají o faktory, jako je obsah legujících prvků a podmínky předehřevu – ty však nejsou v souladu s křivkami lomové houževnatosti uvedenými v těchto normách.

Byli osloveni odborníci z oboru, aby se zjistil původ těchto požadavků, a ukázalo se, že jsou často určovány spíše tradičními postupy v konkrétních odvětvích než technickými údaji, konstrukčními výpočty či experimenty. Navíc se požadavky v jednotlivých normách značně liší; tento článek se zabývá výjimkami z PWHT v několika současných normách pro potrubní rozvody a zároveň nabízí některá racionální řešení.

Materiály CP-4 a CP-5A používané v jaderném průmyslu splňují podmínky pro výjimku díky své schopnosti fungovat při nízkých teplotách, což snižuje riziko trhlin způsobených zpožděným působením vodíku (HDAC). Kromě toho mají nižší obsah uhlíku než jiné uhlíkové oceli a obvykle se svařují pomocí elektrod s nízkým obsahem vodíku nebo procesy s holým drátem, které nevyžadují dodatečné tepelné zpracování po svařování (PWHT); v důsledku toho by měla být tato výjimka přehodnocena, protože by mohla vést k neefektivnímu svařování a svárům, které nesplňují normy.