Tepelné zpracování po svařování (PWHT) podle ASME B31 3

podle admin88na adrese znalosti pwhtna adrese Vydáno dne

Současné konstrukční předpisy pro tlakové nádoby a potrubí stanovují mezní hodnotu tloušťky, při které se stává povinné dodatečné tepelné zpracování svaru (PWHT), obvykle vázané na vlastnosti ocelového materiálu podle Charpyho zkoušky.

PWHT velkých sestav z uhlíkové oceli je nákladný proces kvůli dlouhým dobám zdržení a pomalým rychlostem ohřevu/chlazení, a proto by bylo výhodné, kdyby se pokud možno našly výjimky z požadavků na PWHT.

Omezující tloušťka

Současná konstrukční pravidla v odvětví potrubí a tlakových nádob nařizují, že PWHT musí být provedena vždy, když tloušťka svařovaných součástí překročí určitou hodnotu, obvykle určenou parametry Charpyho zkoušky materiálu a požadavky na minimální provozní teplotu. Tento přístup sice poskytuje snadný a přímočarý prostředek k posouzení, zda je PWHT nutná, ale jeho výklad může být někdy příliš konzervativní; mezi různými předpisy existují rozpory, pokud jde o jejich mezní požadavky na tloušťku.

Nekonzistentní požadavky a výjimky mezi jednotlivými předpisy často vyplývají spíše z praxe specifické pro dané průmyslové odvětví než ze specifických metalurgických nebo konstrukčních hledisek. Výzkum prováděný v rámci tohoto projektu zjišťoval, zda by bylo možné dosáhnout větší konzistence pomocí metodik lomové mechaniky.

Teorie lomové mechaniky nám umožňuje zdůvodnit snížení limitu PWHT, aniž by byla ohrožena integrita výroby svařence. Studie tento efekt prokázaly; například nástrčné svary v materiálech trubek svařovaných na tupo s nízkým obsahem uhlíku mohou splňovat požadavky na sníženou tloušťku, pokud jsou splněny minimální doby namáčení a požadavky na speciální techniku opravného svařování.

Charpyho zkouška

Charpyho zkouška je nepostradatelný způsob měření odolnosti proti nárazu a houževnatosti různých materiálů, který poskytuje konstruktérům a odborníkům na svařování neocenitelné informace o tom, jak se materiály chovají v zátěžových podmínkách, a pomáhá jim přijímat informovaná rozhodnutí a vhodná opatření.

Standardní zkušební vzorek se skládá z tyče čtvercového průřezu o rozměrech 10 mm x 10 mm x 55 mm, jejíž jedna strana je opatřena vrubem ve tvaru V vyříznutým pod úhlem 45 stupňů, obvykle s poloměrem špičky 0,25 mm a obvykle pod úhlem 45 stupňů od jedné strany. Provádějí se zkoušky nárazem kyvadlovou tyčí a měřením absorbované energie Cv.

Současné předpisy pro tlakové nádoby a potrubí stanoví, že zkouška PWHT musí být provedena, pokud tloušťka svaru překročí předem definovanou hodnotu odvozenou z výsledků Charpyho zkoušky, avšak mezi předpisy existují značné rozdíly, některé z nich jsou způsobeny konzervativismem nebo rozdíly v technické praxi. Tento článek zkoumá, proč mohou existovat rozdíly v požadavcích mezi předpisy, a také uvádí metody, které by mohly umožnit konzistentnější přístupy k vynětí PWHT.

Výjimky

Mezi různými předpisy existují drobné rozdíly, pokud jde o požadavky a výjimky; tyto rozdíly lze přičíst různým inženýrským postupům nebo výkladům technických údajů. V důsledku toho mohou způsobit zbytečné PMHT, což vede ke zbytečným nákladům na údržbu a délce odstávek.

Současné předpisy pro trubky nařizují, že nástrčné svary z materiálů P-4 a P-5A nemusí být povinně podrobeny PWHT, pokud jejich tloušťka hrdla neklesne pod 1/2 palce. Tato výjimka byla vytvořena na základě úspěšných postupů z petrochemického průmyslu, které se datují do 20. a 30. let 20. století.

Měla by být také změněna výjimka, aby se zohlednila tloušťka hrdla svaru a také řídící požadavek B31.3 na tloušťku. Zmírnění tohoto požadavku by mohlo přinést významné úspory nákladů v energetickém průmyslu snížením počtu zbytečných PWHT a zkrácením doby odstávek. Kromě toho by jednotnější zacházení s těmito ocelemi napříč předpisy mělo snížit únavové namáhání a prodloužit životnost zařízení; současné výjimky by měly být upraveny tak, aby zohledňovaly jak tloušťku hrdla svaru, tak požadavky na tloušťku podle B31.3.

Požadavky

Vzhledem k tomu, že svarové spoje mohou být ovlivněny jakýmkoli počtem proměnných, které snižují jejich pevnost, nelze přesně určit datum a čas, kdy bude PWHT nutná. Omezení tloušťky na základě provozních potřeb a složení materiálu však lze splnit prostřednictvím dostatečných teplot předehřevu, doby namáčení a řízených chladicích systémů.

Požadavky na teplotu předehřevu a dobu namáčení se liší v závislosti na svařovací technice; obecně platí, že na 25 mm tloušťky svaru by měla být dodržena jedna hodina předehřevu s maximální hodnotou.

Požadavky na použití předehřevu se v různých předpisech liší. Například norma ASME B31.3 uvádí své požadavky na základě materiálů trubek, zatímco norma BS EN 13445 [25] navrhuje konzervativnější přístup. Pro úspěšné splnění požadavků na předehřev bez ohledu na to, která norma nebo předpis se dodržuje, je třeba prokázat uspokojivou kvalifikaci postupu svařování, který splňuje minimální kritéria odolnosti proti růstu trhlin stanovená v oddílu IX ASME, a je třeba prokázat i splnění všech dalších platných kritérií, jako např.