ASME Section VIII PWHT-krav

ASME Section VIII indeholder en række regler og retningslinjer, der er designet til at beskytte trykbeholdere, fra deres design til konstruktion, inspektion og testning. Den dækker også udviklings-, konstruktions-, inspektions- og testprocesser.

McEnerney anbefalede at hæve minimumstemperaturen for PWHT-test af SS4-materialer fra 800degF til 1200degF, i tråd med Lundin og Khan (Ref. 6).

Krav til PWHT

ASME Section VIII Div 1 tabel UCS-56 [1] viser, at der er betydelig variation mellem PWHT-kravene i forskellige koder for trykbeholdere og rørledninger på grund af tekniske anvendelser (f.eks. designspændingskriterier) eller forskellige iboende Charpy-testkrav samt forskelle i tilladte defektstørrelser gennem inspektionskoder.

Varmebehandling efter svejsning er en kontrolleret proces, hvor genopvarmet svejsemetal bringes op til sin lavere kritiske omdannelsestemperatur i en længere periode og holdes der. Det hjælper med at fjerne restspændinger og mikrostrukturelle ændringer forårsaget af svejsningens høje temperaturgradient.

PWHT-kravene varierer mellem forskellige koder med hensyn til krav til tykkelsesbegrænsning og minimum forvarmningstemperatur og varighed, afhængigt af stålets sammensætning, sejhed og anvendelsestype.

PWHT-kravene har en tendens til at falde med et stigende legeringsindhold og kræver derfor højere forvarmningstemperaturer og/eller reducerer de maksimalt tilladte kulstofniveauer. Derfor er det svært at rationalisere PWHT-kravene, især fordi forskellige brugergrupper som f.eks. petrokemiske brugere og elproducenter ofte har forskellige interesser i at blive fritaget for PWHT og kan have svært ved at blive enige om en enkelt grænse for fritagelse fra kravene.

Krav til forvarmning

Forvarmning er tilførsel af varme til grundmetallet i et emne før svejsning, hvilket har til formål at forhindre revnedannelse i svejsezonen og øge styrken af den pågældende komponent. Forvarmning kan også hjælpe med at undgå hydrogeninduceret koldrevnedannelse (HICC) og samtidig forbedre de endelige mekaniske egenskaber af svejsninger og HAZ'er. Kravene til forvarmning kan bestemmes af svejsekoder eller svejseprocedurespecifikationsdokumenter (WPS), der er specifikke for et givet projekt.

En WPS beskriver den minimale forvarmningstemperatur og varighed, der kræves til ethvert projekt. Generelt skal minimumsforvarmningstemperaturen opretholdes i mindst 30 minutter for at opnå optimale resultater. Det kan kontrolleres, at delene opfylder denne temperatur ved hjælp af enten termoelementmålinger eller farveblyanttests, der markerer overflader, når de har nået bestemte temperaturer.

Der skal også tages hensyn til materialetykkelse og begrænsningsniveau, når man beslutter sig for en forvarmningstemperatur. Når forvarmen påføres, skal dens temperatur overstige både svejsezone- og grundmetaltemperaturen - og husk, at den skal forblive på dette niveau, indtil svejsningen er afsluttet.

Når svejsekoderne ikke specificerer, hvornår og hvordan forvarmning skal bruges, er det svejseingeniørens ansvar at afgøre, om og ved hvilken temperatur forvarmning er nødvendig for deres uædle metal og sektionstykkelse. AWS D1.1-96 tilbyder to metoder til denne bestemmelse - HAZ-hårdhedskontrolmetoden og hydrogenkontrolmetoden.

Krav til varmebehandling efter svejsning

Varmebehandling efter svejsning (PWHT) kan reducere restspændinger i svejsningen, hærde hårde, potentielt sprøde mikrostrukturelle områder og forbedre trækstyrken og sejheden i svejsede materialer. PWHT indebærer opvarmning af svejsninger til en bestemt temperatur i en længere periode; nogle gange skal der også anvendes forvarmning samtidig for at opnå maksimale resultater.

De fleste nuværende fabrikationskoder kræver, at svejsninger overskrider visse tærskelniveauer for at blive udsat for PWHT-behandling, der varierer mellem koderne afhængigt af krav til brudstyrke ved minimumstemperatur og Charpy-energiabsorptionsværdier for forskellige materialekvaliteter.

PWHT indebærer, at de svejsede materialer opvarmes til meget høje temperaturer i en længere periode og derefter holdes ved denne temperatur, uden at der opstår forvrængning eller andre former for skader på dem. PWHT kan være dyrt; derfor giver det mening at forsøge at minimere brugen af det, når det er muligt.

Fabrikationskoder giver ofte mulighed for undtagelser fra PWHT-kravet; disse kan kræve forhandling baseret på detaljeret brudmekanisk analyse. Det kan endda være muligt helt at udelade det, hvis der anvendes flergangssvejsning og forvarmning i kombination med PWHT; på samme måde kan visse stålkvaliteter med lavt kulstofindhold som 1-1/4 Cr Mo tillade en PWHT-proces med højere temperaturområde.

Undtagelser

ASME Section VIII indeholder omfattende krav til trykbeholderdesign, fabrikation, samling, opstilling, inspektion, test og certificering. Omhyggelig implementering af dette afsnit af koden gør det muligt for producenter, brugere, konstruktører og designere at overholde reglerne inden for deres jurisdiktion og samtidig høste omkostnings-, sikkerheds- og driftsmæssige fordele af de mange bedste praksisser i branchen, der er beskrevet heri.

Selvom Section VIII's PWHT-krav er blandt de strengeste i branchen, giver visse svejsekodekser fleksibilitet, når man svejser materialer som rør. For eksempel giver ASME B31.3 dispensation fra dette krav for rør, der måler 4 tommer NPS eller mindre med nominel vægtykkelse under 0,625 tommer; det skal dog bemærkes, at der kan være betydelige variationer på tværs af koder og industrier for PWHT-krav, hvilket kræver nøje overvejelse for at sikre konsistens og effektivitet.

På nuværende tidspunkt har nyere svejse- og PWHT-kurver baseret på avanceret brudstyrke-teknologi vist sig at hjælpe med at tilpasse PWHT-kravene tættere til de faktiske restspændingsniveauer i svejsningen. Desuden kan pilotstyrede overtryksventiler (POPRV) undertiden eliminere behovet for PWHT i nogle applikationer takket være deres ikke-flydende design, der sikrer konsekvent overtryksaflastning langt under deres PRV-sætpunkt; dette hjælper med at reducere risikoen for overtryksskader på udstyr betydeligt samt ejeromkostningerne, samtidig med at operatørerne får øget ro i sindet.