Požadavky BSI a ASME na PWHT

Současná pravidla pro navrhování potrubí a tlakových nádob, včetně předpisů BSI a ASME, nařizují PWHT, pokud tloušťka součásti překročí určité hodnoty; tyto hodnoty obvykle závisí na parametrech Charpyho zkoušky a požadavcích na minimální provozní teplotu. Bohužel je však takový přístup někdy považován za příliš konzervativní a vyskytly se případy, kdy mezi různými předpisy vznikly rozpory, pokud jde o jejich mezní hodnoty tloušťky.

Svařovací postupy

Svařování, pájení a tavení jsou nedílnými procesy při výrobě důležitých součástí pro průmyslové aplikace, jako je výroba energie a těžba ropy a zemního plynu. Normy a předpisy, jako je API 650 pro skladovací nádrže a ASME B31.3 pro procesní potrubí, vyžadují přísné kvalifikační a zkušební postupy, aby byly dodrženy předpisy o kvalitě a bezpečnosti.

Tepelné zpracování po svařování (PWHT), běžně označované jako uvolňování napětí, slouží ke zmírnění a redistribuci zbytkových napětí vzniklých svařováním. Obvykle zahrnuje zahřívání částí výrobku na vysoké teploty po dohodnutou dobu - obvykle jednu hodinu na každý palec tloušťky materiálu použitého v konstrukci.

PWHT je základním prvkem svařovacích a tavicích postupů potřebných pro konstrukci tlakových nádob, který pomáhá zachovat integritu svarových spojů a zároveň zajišťuje jejich dlouhodobou funkčnost v provozních podmínkách. Nedodržení jejích požadavků může mít za následek špatné mechanické vlastnosti svarových a základních materiálů a také korozní praskání v tepelně ovlivněných zónách (HAZ). Předehřev PQR by mohl u některých trubek snížit nebo dokonce vyloučit PWHT díky správné kontrole jejich teplot během předehřevu a zajištění lepší kontroly během zkušebních postupů.

Požadavky

Pravidla PWHT v různých předpisech pro potrubí a tlakové nádoby se značně liší, i když někdy jsou rozdíly nepatrné. Například požadavky na teplotu PWHT u nízkolegovaných ocelí se liší v předpisech jako BS EN 13445 [21], PD 5500 [25] a ASME VIII v závislosti na mezní tloušťce a provozních podmínkách.

Jak již bylo uvedeno výše, požadavky na dobu předehřevu a namáčení se mohou v jednotlivých předpisech lišit; všechny však stanoví minimální požadavky, které by uživatelé měli dodržovat, aby se zabránilo vzniku transgranulárních trhlin v tlakových nádobách a součástech potrubí svařovaných uživateli; jedná se o zásadní aspekt bezpečnosti a spolehlivosti, pro který musí uživatelé tyto specifikace plně pochopit a zajistit jejich důsledné dodržování.

Výjimky

Jak již bylo uvedeno, jaderné elektrárny zjistily, že snížení počtu svařenců po tepelném zpracování potrubí může významně snížit výdaje i dobu odstávky, a proto účastníci programu EPRI Repair and Replacement Applications Program požádali o přezkoumání současných požadavků, aby se zjistilo, zda by zmírnění mohlo být technicky proveditelné.

Omezení svařování PWHT na svařence s tloušťkou stěny 0,625 palce nebo menší by mělo být proveditelné, ačkoli požadavky na výjimky se mohou lišit v závislosti na předpisu nebo oddílu, protože seskupení materiálů pomocí Charpyho absorpce energie není u uhlíkových ocelí jednotné. Norma CEN/TS 15608 stanoví jednu výjimku, která se tímto zabývá.

Navíc velmi záleží na chemickém složení oceli, zatímco některé předpisy vyžadují, aby byl součástí svařovacích postupů předehřev svaru - všechny tyto faktory dohromady znemožňují dosažení konzistentního požadavku na PWHT u svařovacích procesů uhlíkové oceli.

Termočlánky

Termočlánky jsou teplotní čidla tvořená dvěma na jednom konci spojenými kovy, které vytvářejí napětí úměrné teplotě, na kterou jsou vystaveny, což z nich činí základní nástroje při požárních zkouškách a zajišťování shody konstrukčních prvků s bezpečnostními normami. Musí být bezpečně připevněny svařováním kondenzátorovým výbojem (CD) nebo mechanicky upevněny tepelně odolným tmelem a měly by být také izolovány od přímých topných těles, aby se zabránilo přehřátí jejich spojů.

U některých součástí může být vyžadováno dodatečné tepelné zpracování po svařování, které se obvykle provádí pomocí termočlánků umístěných podél středové linie svarů, na okrajích namáčených pásů, vyhřívaných pásů a hlavních změn tloušťky stěny, tzv. kontrolních zón. Jsou napájeny z externího panelu obsahujícího digitální zapisovač a výkonový stykač s potenciometrickými ovládacími prvky pro snadné ovládání.