ASME B31.3 Anforderungen an die Wärmebehandlung nach dem Schweißen

ASME B31.3 umfasst die Planung, den Bau, die Inspektion und die Wartung von Prozessrohrleitungssystemen für den Transport von Chemikalien, Öl oder Gas in der Industrie. Diese Rohrleitungssysteme können Kessel oder Wärmetauscher umfassen.

Die Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) verringert die Wahrscheinlichkeit eines Sprödbruchs in geschweißten Stahlbauteilen und ist gemäß Abschnitt 331.1.1 und Tabelle 331.1.1 erforderlich.

Schweissverfahren

Die zum Schweißen von Rohren verwendeten Verfahren unterliegen verschiedenen Vorschriften, die ihre Gestaltung nach bestimmten Anforderungen vorschreiben. Jedes Verfahren, das einem Verfahrensingenieur zur Genehmigung vorgelegt wird, muss überprüft werden, um festzustellen, ob es alle erforderlichen Kriterien erfüllt; mit Hilfe seines professionellen Ermessens kann er bestimmen, ob ein Verfahren bei realen Schweißaufgaben effektiv funktioniert.

Schweißverfahren dienen als Leitfaden, der die Schweißer durch die Arbeit führt. Diese Dokumente beschreiben den Schweißprozess, die erforderlichen Parameter und die spezifischen Merkmale einer zu schweißenden Verbindung - wichtige Dokumente, um qualitativ hochwertige Schweißnähte zu gewährleisten. Zusammen mit Verfahrensspezifikationen und Schweißerprüfberichten (WPQRs) bilden sie den Grundstein für Qualitätsschweißverbindungen.

Bei der PWHT wird ein Rohr bei einer einstellbaren Temperatur für eine beliebige Dauer erhitzt. Die genaue Zeit und Temperatur kann von der Art und Dicke des Materials abhängen. Vor der Abkühlung muss jedoch auch eine Isolierung angebracht werden, um die Schweißnähte vor übermäßigem Wärmeverlust während der Abkühlung zu schützen.

Ein WPQR muss Informationen für jede Schweißnaht enthalten: Schweißnahtnummer, Position, Rillentyp und Elektrodentyp sowie vollständige Materialspezifikationen und Güteklassenangaben für jeden bei den Schweißungen verwendeten Materialtyp. Darüber hinaus müssen Vorwärm- und Zwischenlagentemperaturen gemäß den einschlägigen Vorschriften angegeben werden.

Temperatur

Die Wärmebehandlung nach dem Schweißen (Post Weld Heat Treatment, PWHT) ist ein kontrollierter Prozess, bei dem die beim Schweißen geschweißten Werkstoffe unter ihre untere kritische Umwandlungstemperatur erwärmt und dort für einen bestimmten Zeitraum gehalten werden. Die PWHT dient der Beseitigung von Eigenspannungen und Gefügeveränderungen; die meisten Normen, einschließlich ASME Section VIII Div. 1, schreiben sie vor; es kann jedoch erhebliche Abweichungen zwischen den verschiedenen Normen hinsichtlich ihrer Anforderungen geben.

Die Unterschiede in den Anforderungen ergeben sich größtenteils aus den Betriebsbedingungen, die in den einzelnen Vorschriften behandelt werden. Auch wenn kleinere Abweichungen keine allzu großen Bedenken hervorrufen, könnten größere Unterschiede zu ernsthaften Sicherheitsbedenken führen. So könnte beispielsweise eine unangemessene PWHT-Anforderung von 1100 Grad Celsius zu einer verminderten Härte und Zähigkeit führen, während 1200 Grad Celsius zu ähnlichen Ergebnissen führen würden.

Rohrleitungssysteme sind strengen Umwelt- und Betriebsbelastungen ausgesetzt. Um zu gewährleisten, dass sie sicher und effizient bleiben, müssen Ingenieure und Bauunternehmer sie unter Berücksichtigung geeigneter Materialauswahl, Schweißtechniken und Inspektionsverfahren konstruieren und umfangreiche Prüfungen durchführen. Die Norm ASME B31.3 bietet einen idealen Rahmen für die Bewertung dieser Belastungen und die Erfüllung aller erforderlichen Anforderungen. Ingenieure und Bauunternehmer können sich das Verständnis dieser Norm zunutze machen, um sicherere Systeme mit verbesserter Leistung zu entwerfen, die zudem alle relevanten Sicherheitsstandards erfüllen.

Zeit

ASME B31.3 ist eine Industrienorm, die Richtlinien für die Planung, den Bau, die Inspektion, den Betrieb, die Prüfung und die Wartung von Rohrleitungssystemen festlegt. Diese Vorschriften zielen darauf ab, diese Systeme für die Benutzer sicher und widerstandsfähig gegen Umweltbelastungen und mechanische Beanspruchungen zu machen. Sie enthalten detaillierte Anweisungen zu Schweißtechniken, die beim Bau dieser Systeme verwendet werden, sowie zu Prüfverfahren, die bei der Prüfung oder Wartung anzuwenden sind.

Die Einhaltung von ASME B31.3 erfordert ein Engagement für Sicherheit, gründliche Planung und Qualitätskontrolle in jeder Phase der Produktion, um Unfälle zu vermeiden und gleichzeitig die gewünschten Qualitäts- und Leistungsstandards zu erfüllen. Diese Norm ist vor allem bei industriellen Prozessen mit gefährlichen Stoffen von Bedeutung.

ASME B31.3 kann bei der Erfüllung der Anforderungen für die Installation von Energie- oder Prozessrohrleitungssystemen helfen und beschreibt den sicheren Umgang mit Hochdrucksystemen, die bei unsachgemäßer Handhabung gefährlich werden können.

Die Ausgabe 2014 der ASME b31.3 wurde überarbeitet, um neue PWHT-Anforderungen, klarere Schweißverfahren, aktualisierte zulässige Grundspannungen und zusätzliche gelistete Werkstoffe aufzunehmen. Darüber hinaus dürfen Schweißnähte an niedrig legierten Stählen nicht mehr als 1,5% Cr und 0,5% Mo bzw. 2,0% Ni für Schweißnähte an nichtrostenden Stählen enthalten; diese Änderung wurde eingeführt, um die Gefahr von Sprödbrüchen bei diesen Stählen zu verringern - eine beispiellose Entwicklung, die unsere Arbeit an Projekten dieser Art in Zukunft beeinflussen wird.

Materialien

Die Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) von Kohlenstoffstahl trägt dazu bei, die Eigenspannungen in den Schweißbereichen zu verringern und damit das Risiko umweltbedingter Rissbildung deutlich zu senken, was die PWHT zu einem wesentlichen Schritt beim Schweißen von Kohlenstoffstahlbauteilen macht. Die Anforderungen an die PWHT hängen von der Norm und der Art des Materials ab; einige Schweißnähte erfordern keine PWHT, wenn ihre Schweißnahtdicke unter den maximalen Grenzwert der Tabelle 331.1.1 fällt.

Die PWHT verringert nicht nur das Risiko umweltbedingter Rissbildung, sondern stärkt auch die Schweißnahtbereiche durch Erhöhung der Zähigkeit und Festigkeit - ein unverzichtbares Verfahren für alle Rohre oder Druckbehälter, die rauen Umweltbedingungen ausgesetzt sind. Außerdem ist die Durchführung relativ einfach und wirtschaftlich.

Der EPRI-Bericht (Ref. 1) empfahl eine Senkung der PWHT-Temperaturen, doch die aktuellen Normen B31.1 und B31.3 legen eine maximale PWHT-Temperatur fest, die für diesen Zweck zu hoch ist. Durch eine Senkung unter die untere kritische Temperatur für P Nr. 4 Werkstoffe könnte ein zusätzlicher Spielraum geschaffen werden.

Die Anforderungen an die zerstörungsfreie Prüfung von Rohrleitungen und Druckbehältern werden durch die geltenden Vorschriften und Normen bestimmt, die in der Regel von nationalen oder internationalen zentralen Zertifizierungsprogrammen wie dem ASNT Central Certification Program (ACCP) abgeleitet werden. Um im Rahmen solcher Programme zertifiziert zu werden, muss sich ein ZfP-Techniker einer umfassenden Prüfung unterziehen, die radiografische/nichtradiografische Untersuchungen, Magnetpulverprüfungen, Ultraschallprüfungen oder eine beliebige Kombination davon umfassen kann.