Požadavky normy ASME B31.3 na tepelné zpracování po svařování

Norma ASME B31.3 se vztahuje na návrh, výstavbu, kontrolu a údržbu procesních potrubních systémů používaných k přepravě chemikálií, ropy nebo plynu v průmyslových odvětvích. Tyto potrubní systémy mohou zahrnovat kotle nebo výměníky tepla.

Tepelné zpracování po svařování (PWHT) snižuje pravděpodobnost vzniku křehkého lomu u svařovaných ocelových dílů a je vyžadováno podle ustanovení 331.1.1 a tabulky 331.1.1.

Svařovací postupy

Postupy používané při svařování trubek podléhají různým normám, které předepisují jejich návrh podle konkrétních požadavků. Každý postup předložený k schválení technikem pro svařovací postupy musí být posouzen, aby se ověřilo, zda splňuje všechna nezbytná kritéria; na základě svého odborného úsudku může technik určit, zda bude daný postup při reálných svařovacích úkolech fungovat efektivně.

Svařovací postupy slouží jako návody, které svařovacím technikům pomáhají při provádění dané práce. Tyto dokumenty popisují svařovací proces, požadované parametry a specifické vlastnosti svařovaného spoje – jedná se o dokumenty nezbytné pro zajištění vysoké kvality svarů vzniklých při svařovacích operacích. Spolu se specifikacemi postupů a záznamy o kvalifikaci pro svařování (WPQR) tvoří základ pro kvalitní svařované spoje.

PWHT spočívá v ohřevu trubky na nastavitelnou teplotu po libovolně dlouhou dobu. Přesná doba a teplota mohou záviset na typu materiálu a tloušťce trubky. Před ochlazením je však nutné trubku izolovat, aby se svary chránily před nadměrnými tepelnými ztrátami během ochlazování.

WPQR musí obsahovat údaje o každém svaru: číslo svaru, polohu, typ drážky a typ elektrody, jakož i úplnou specifikaci materiálu a údaje o jakosti každého druhu materiálu použitého při svařování. Kromě toho musí být v souladu s příslušnými normami uvedeny také teploty předehřevu a teploty mezi jednotlivými vrstvami.

Teplota

Tepelné zpracování po svařování (PWHT) je řízený proces, při kterém se materiály svařené během svařování zahřívají na teplotu nižší než jejich dolní kritická teplota transformace a v této teplotě se udržují po stanovenou dobu. PWHT slouží k odstranění zbytkových napětí a změn mikrostruktury; vyžadují ji většina norem, včetně ASME sekce VIII divize 1; mezi jednotlivými normami však mohou existovat značné rozdíly, pokud jde o její požadavky.

Rozdíly v požadavcích vyplývají převážně z provozních podmínek, na které se jednotlivé normy vztahují. Zatímco drobné odchylky nemusí být důvodem k velkým obavám, výrazné rozdíly by mohly potenciálně vyvolat vážné bezpečnostní obavy. Například nepřiměřený požadavek na tepelné zpracování po svařování (PWHT) při teplotě 1100 °F by mohl vést ke snížení tvrdosti a houževnatosti, zatímco teplota 1200 °F by vedla k podobným výsledkům.

Potrubní systémy jsou vystaveny náročným vlivům prostředí i provozním namáháním. Aby byla zajištěna jejich bezpečnost a účinnost, musí je inženýři a dodavatelé navrhovat s ohledem na vhodný výběr materiálů, svařovací techniky a kontrolní postupy, a navíc je podrobit důkladným zkouškám. Norma ASME B31.3 poskytuje ideální rámec pro hodnocení těchto zátěží a splnění všech nezbytných požadavků – inženýři i dodavatelé mohou využít znalosti této normy k navrhování bezpečnějších systémů s vyšším výkonem, které zároveň splňují všechny příslušné bezpečnostní normy.

Čas

ASME B31.3 je průmyslový standard, který stanovuje pokyny pro návrh, výstavbu, kontrolu, provoz, zkoušení a údržbu potrubních systémů. Cílem těchto předpisů je zajistit bezpečnost těchto systémů pro uživatele a jejich odolnost vůči environmentálním a mechanickým namáháním. Obsahují podrobné pokyny týkající se svařovacích technik používaných při výstavbě těchto systémů, jakož i postupů, které je třeba dodržovat při zkouškách a údržbě.

Dodržování normy ASME B31.3 vyžaduje důraz na bezpečnost, důkladné plánování a kontrolu kvality v každé fázi výroby, aby se předešlo nehodám a zároveň byly splněny požadované normy kvality a výkonu. Tato norma je obzvláště důležitá v průmyslových procesech, při nichž se pracuje s nebezpečnými látkami.

Norma ASME B31.3 může pomoci při plnění požadavků na instalaci energetických i technologických potrubních systémů a zároveň poskytuje pokyny pro bezpečnou manipulaci s vysokotlakými systémy, které by při nesprávném zacházení mohly představovat nebezpečí.

Vydání normy ASME B31.3 z roku 2014 bylo revidováno s cílem zahrnout nové požadavky na tepelné zpracování po svařování (PWHT), upřesnit svařovací postupy, aktualizovat základní přípustná napětí a doplnit další uvedené materiály. Kromě toho nesmí svary na nízkolegovaných ocelích obsahovat více než 1,5% Cr a 0,5% Mo a u svarů z nerezové oceli 2,0% Ni; tato změna byla zavedena s cílem snížit riziko křehkého lomu u těchto typů ocelí – jedná se o bezprecedentní vývoj, který ovlivní způsob, jakým budeme v budoucnu pracovat na projektech tohoto druhu.

Materiály

Tepelné zpracování po svařování (PWHT) uhlíkové oceli pomáhá snížit zbytková napětí v oblastech svarů, a tím výrazně snížit riziko praskání pod vlivem vnějšího prostředí, což činí z PWHT nezbytný krok při svařování sestav z uhlíkové oceli. Požadavky na PWHT závisí na normě a typu materiálu; u některých svarů nemusí být PWHT nutné, pokud tloušťka svaru nepřesahuje maximální mezní hodnotu uvedenou v tabulce 331.1.1.

PWHT nejenže snižuje riziko praskání způsobeného vlivem okolního prostředí, ale také posiluje a zvyšuje houževnatost svarových oblastí – jedná se o nepostradatelný proces pro jakékoli potrubí či tlakovou nádobu, která je vystavena drsným podmínkám okolního prostředí. Navíc je jeho provádění relativně jednoduché a ekonomické.

Zpráva EPRI (odkaz 1) doporučila snížit teploty při dodatečném tepelném zpracování (PWHT), avšak současné normy B31.1 a B31.3 stanovují maximální teplotu PWHT, která je pro tento účel příliš vysoká. Její snížením pod dolní kritickou teplotu pro materiály třídy P č. 4 by bylo možné vytvořit dodatečnou rezervu.

Požadavky na tepelné zpracování po svařování (PWHT) u potrubí a tlakových nádob jsou stanoveny příslušnými předpisy a normami, které obvykle vycházejí z národních či mezinárodních centrálních certifikačních programů, jako je například ASNT Central Certification Program (ACCP). Aby získal certifikaci v rámci těchto programů, musí technik NDT absolvovat komplexní zkoušku, která může zahrnovat radiografické/neradiografické zkoušky, kontrolu magnetickými částicemi, ultrazvukové zkoušky nebo jakoukoli jejich kombinaci.