Vor 2014 schrieb die Norm ASME B31.3 vor, dass Schwei\u00dfn\u00e4hte aus Kohlenstoffstahl einer W\u00e4rmebehandlung nach dem Schwei\u00dfen (PWHT) unterzogen werden m\u00fcssen. Da die j\u00fcngsten \u00c4nderungen dieser Norm jedoch Ausnahmen zulassen, wenn die Schwei\u00dfnahtdicke bestimmte Grenzwerte \u00fcberschreitet, ist die W\u00e4rmebehandlung nach dem Schwei\u00dfen in bestimmten F\u00e4llen nun optional.<\/p>\n
In diesem Beitrag werden die Argumente analysiert, mit denen Ausnahmeregelungen begr\u00fcndet werden, und es wird aufgezeigt, dass viele davon unzutreffend oder unvollst\u00e4ndig sind. Dar\u00fcber hinaus wird die Sichtweise eines EPC-Auftragnehmers dargelegt und es werden praktische Ans\u00e4tze vorgestellt, die zur Risikominderung beitragen k\u00f6nnen.<\/p>\n
Die Nachw\u00e4rmbehandlung (PWHT) von Kohlenstoffstahl kann ein kostspieliger und komplexer Prozess sein, dennoch w\u00e4chst das Interesse daran, diese Anforderung f\u00fcr bestimmte Anwendungen aus den Fertigungsnormen zu streichen. Dieser Trend ist insbesondere in der petrochemischen Industrie und in der Stromerzeugung im Rahmen des EGWP (Electricity Generators Welding Panel) zu beobachten. Teil 1 dieser Reihe vergleicht und kontrastiert verschiedene Fertigungsnormen hinsichtlich der Frage, wann eine PWHT f\u00fcr Schwei\u00dfn\u00e4hte vorgeschrieben ist, wobei besonderes Augenmerk auf etwaige Unterschiede in den Anforderungen zwischen den verschiedenen Branchen gelegt wird.<\/p>\n
Die PWHT dient nicht nur der Spannungsentlastung, sondern kann auch Phasenumwandlungen ausl\u00f6sen und die Korngr\u00f6\u00dfe verringern, wodurch Festigkeit und Z\u00e4higkeit erh\u00f6ht und gleichzeitig Spannungen abgebaut werden. Daher sollte die Temperatur hoch genug f\u00fcr diesen Prozess sein, jedoch nicht so hoch, dass es dadurch zu Schwei\u00dfrissen kommt.<\/p>\n
Wie bei jeder Fertigungsnorm h\u00e4ngt die f\u00fcr eine Schwei\u00dfnaht erforderliche PWHT-Temperatur von den beim Schwei\u00dfen verwendeten Werkstoffen ab. Beispielsweise schreibt ASME B31.3 f\u00fcr Rohrschwei\u00dfn\u00e4hte unterschiedlicher Dicke PWHT-Temperaturen vor, die von der P-Nummer und der Gruppennummer des Rohrmaterials abh\u00e4ngen; dickere Rohre k\u00f6nnen unter Umst\u00e4nden von dieser Vorschrift ausgenommen werden, wenn eine Vorw\u00e4rmung und Mehrlagenschwei\u00dfen mit vorgew\u00e4rmtem Draht angewendet werden, wobei das Mehrlagenschwei\u00dfen eine zul\u00e4ssige Verfahrensoption darstellt; Die in diesen Normen zul\u00e4ssigen Temperaturen reichen von nur 1100 \u00b0F f\u00fcr Stahl der P-Nummer 4 (Gruppe 1) bis hin zur ungef\u00e4hren unteren kritischen Temperatur f\u00fcr 1-1\/2-Cr-St\u00e4hle.<\/p>\n
Vorw\u00e4rmtemperaturen sind ein wesentlicher Bestandteil von Schwei\u00dfprozessen. Sie tragen dazu bei, die Abk\u00fchlgeschwindigkeit in den Schwei\u00dfbereichen zu verringern und gleichzeitig deren Duktilit\u00e4t zu verbessern, was zu einer besseren Schwei\u00dfqualit\u00e4t und besseren Ergebnissen in der W\u00e4rmeeinflusszone (HAZ) f\u00fchrt. Es ist jedoch von entscheidender Bedeutung, dass Sie wissen, wie Sie die f\u00fcr Ihr Projekt geeignete Vorw\u00e4rmtemperatur ermitteln.<\/p>\n
Beispielsweise k\u00f6nnen beim Schwei\u00dfen von kohlenstoffarmem Stahl mit einer Dicke von weniger als 1 Zoll (25,4 mm) 100 Grad Celsius als Vorw\u00e4rmtemperatur ausreichen; beim Schwei\u00dfen von legiertem Stahl oder anderen hochfesten Werkstoffen werden hingegen h\u00f6here Vorw\u00e4rmtemperaturen empfohlen.<\/p>\n
Die Vorheiztemperaturen variieren je nach chemischer Zusammensetzung des Grundmetalls und des Schwei\u00dfverfahrens; in den Schwei\u00dfschutzanweisungen (WPS) werden sie in der Regel entsprechend der Materialart und den in den Projektspezifikationen festgelegten Anforderungen an das Schwei\u00dfverfahren festgelegt.<\/p>\n
Zur \u00dcberwachung und Regelung der Vorw\u00e4rmtemperatur sollten Temperaturanzeigestifte oder digitale Infrarot-Thermometer verwendet werden, wobei die Messger\u00e4te in einem Abstand von 4t (wobei t der Dicke der Schwei\u00dfnaht entspricht) von beiden W\u00e4rmequellen auf beiden Seiten der Schwei\u00dfnaht und in gleichem Abstand zu beiden Quellen angeordnet werden sollten. Es ist au\u00dferdem wichtig zu beachten, dass das Anlegen und Aufrechterhalten gleichm\u00e4\u00dfiger Temperaturen \u00fcber die gesamte Schwei\u00dfnahtl\u00e4nge hinweg \u00dcberhitzung, Durchbrennen, Verformungen sowie jegliche thermische Gradienteneffekte auf die Verbindung minimiert.<\/p>\n
Die Vorheiz-Haltezeit ist ein wesentlicher Bestandteil der Durchf\u00fchrung von SW-846-Pr\u00fcfungen auf sechswertiges Chrom in Bodenproben, da durch die Festlegung einer angemessenen Haltezeit Ver\u00e4nderungen der Eigenschaften verhindert werden, die f\u00fcr das zum Zeitpunkt der Probenahme entnommene Material repr\u00e4sentativ sind. Die Kapitel 3 und 4 enthalten Richtlinien f\u00fcr diesen Prozess; zus\u00e4tzliche Vorbereitungs- und Bestimmungsmethoden k\u00f6nnen je nach Projekt festgelegt werden.<\/p>\n
Zu niedrige Vorheiztemperaturen k\u00f6nnen zu Verschmutzungen der Pr\u00fcfk\u00f6rper f\u00fchren, was eine erhebliche Verl\u00e4ngerung der Pr\u00fcfdauer und eine Verringerung der Gesamteffizienz des Verfahrens zur Folge hat. Dar\u00fcber hinaus kann sich dadurch die W\u00e4rme\u00fcbertragungsf\u00e4higkeit drastisch verringern. Um zu verhindern, dass dieses Szenario bei zuk\u00fcnftigen Verfahren erneut auftritt, m\u00fcssen die Pr\u00fcfverfahren h\u00f6here Vorheiztemperaturen mit k\u00fcrzeren Haltezeiten vorsehen \u2013 um etwaige Ineffizienzen, die durch unzureichende Vorheiztemperaturen verursacht wurden, im Voraus auszugleichen.<\/p>\n
Bei niedriglegierten St\u00e4hlen mit leicht l\u00f6slichen Karbiden lassen sich die Vorw\u00e4rmhaltezeiten erheblich verk\u00fcrzen, sodass f\u00fcr deren Vorw\u00e4rmung nur wenige Minuten erforderlich sind. Bei der Berechnung der Vorw\u00e4rmzeiten f\u00fcr legierte Werkstoffe (z. B. Weichst\u00e4hle mit hohem Mangangehalt, der die Geschwindigkeit beeinflusst, mit der die Vorw\u00e4rmung erreicht werden kann) ist es jedoch wichtig, Legierungsfaktoren wie Mangan zu ber\u00fccksichtigen; Das \u201eASM Handbook\u201c, Band 4, bietet als allgemeine Faustregel eine Richtwertangabe von 1 Stunde pro Zoll Dicke als ungef\u00e4hre Richtlinie f\u00fcr die Berechnung der Vorw\u00e4rmhaltezeiten.<\/p>\n
Im Mittelpunkt der W\u00e4rmebehandlung nach dem Schwei\u00dfen steht der Temperaturbereich. Um die gew\u00fcnschten Werkstoffeigenschaften zu maximieren und Wiederaufheizrisse zu vermeiden, muss die Zieltemperatur f\u00fcr die W\u00e4rmebehandlung nach dem Schwei\u00dfen hoch genug gew\u00e4hlt werden, um diese Eigenschaften zu f\u00f6rdern, ohne dass es zu einer \u00dcberhitzung und damit zu einer Verschlechterung der Werkstoffeigenschaften kommt. Auch die Aufheiz- und Haltezeiten m\u00fcssen sorgf\u00e4ltig gesteuert werden, um eine gleichm\u00e4\u00dfige Temperaturverteilung und eine ausreichende Spannungsentlastung zu erreichen; Fehler bei der Temperaturregelung oder ungeplantes Abk\u00fchlen k\u00f6nnten Phasenumwandlungen verursachen, die die H\u00e4rte erh\u00f6hen und gleichzeitig die Z\u00e4higkeit verringern, oder zus\u00e4tzliche Spannungen erzeugen, die zu Rissen f\u00fchren.<\/p>\n
Die Anforderungen an die W\u00e4rmebehandlung nach dem Schwei\u00dfen (PWHT) unterscheiden sich in der Regel je nach Rohrmaterial und Einsatzbedingungen und k\u00f6nnen sogar bei einzelnen Rohren erheblich variieren. Auch wenn diese Abweichungen nicht unbedingt Sicherheitsbedenken aufwerfen, entstehen doch echte Bedenken, wenn Vorschriften aus technischer Sicht nur knapp erf\u00fcllt werden.<\/p>\n
So unterscheiden sich beispielsweise die Anforderungen an die Nachw\u00e4rmebehandlung (PWHT) in der Norm B31.1 je nach Abschnitt erheblich. Bei Anwendungen in der Stromerzeugung sind h\u00f6here PWHT-Temperaturen erforderlich, da bei den Berechnungen der Bruchz\u00e4higkeit unterschiedliche Referenzfehlergr\u00f6\u00dfen zugrunde gelegt werden, die einen anderen Temperaturbereich f\u00fcr die PWHT-Anforderungen erfordern.<\/p>\n
Bisherige Studien zeigen, dass die derzeitigen Anforderungen an die PWHT-Temperatur f\u00fcr Werkstoffe in der Stromerzeugung keine ausreichende Z\u00e4higkeitsverbesserung gew\u00e4hrleisten, da die in den Normen vorgeschriebenen Temperaturen zu niedrig sind, um eine NiTi-Z\u00e4higkeitsverbesserung durch Laserschwei\u00dfverfahren zu erzielen, und die kurzen Haltezeiten nicht gen\u00fcgend Zeit f\u00fcr das Umschmelzen oder die Stabilisierung der Mikrostruktur lassen.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Vor 2014 verlangte die ASME B31.3, dass Schwei\u00dfn\u00e4hte aus Kohlenstoffstahl nach dem Schwei\u00dfen w\u00e4rmebehandelt werden m\u00fcssen. Mit den j\u00fcngsten \u00c4nderungen dieses Codes, die Ausnahmen zulassen, wenn die Schwei\u00dfnahtdicke bestimmte Grenzen \u00fcberschreitet, wird die W\u00e4rmebehandlung nach dem Schwei\u00dfen in bestimmten F\u00e4llen optional. In diesem Beitrag werden die Argumente analysiert, die zur Rechtfertigung von Ausnahmen herangezogen werden, wobei sich viele als ung\u00fcltig oder ... <\/p>\n