Sowohl die petrochemische Industrie als auch Stromerzeuger haben Interesse daran bekundet, die Anzahl der Schwei\u00dfkonstruktionen zu reduzieren, die einer W\u00e4rmebehandlung nach dem Schwei\u00dfen (PWHT) bed\u00fcrfen. Angesichts der damit verbundenen Kosten und m\u00f6glicher Ausfallprobleme bei Kernkraftwerken schlugen verschiedene EPRI-Abonnenten vor, die aktuellen Anforderungen und Ausnahmeregelungen zu pr\u00fcfen und zu ermitteln, ob eine Lockerung technisch machbar w\u00e4re.<\/p>\n
Forscher sind zu dem Schluss gekommen, dass sich die Anforderungen an die PWHT bei ihrer Festlegung eher auf Branchenpraktiken als auf spezifische metallurgische und strukturelle \u00dcberlegungen st\u00fctzen, w\u00e4hrend es erhebliche Unstimmigkeiten zwischen bestimmten Abschnitten der Normen geben kann, die Ausnahmen von der PWHT regeln. Aufgrund dieser Beobachtungen k\u00f6nnte eine Lockerung der bestehenden Anforderungen f\u00fcr Anwendungen im Nuklearbereich m\u00f6glich sein; allerdings muss zuvor eine sorgf\u00e4ltige Pr\u00fcfung erfolgen, um sicherzustellen, dass durch die PWHT-Behandlung eine ausreichende Rissbest\u00e4ndigkeit und ein angemessener Abbau der Restspannungen erreicht werden.<\/p>\n
Rohrschwei\u00dfkonstruktionen, die einer Hochtemperatur-PWHT-Behandlung unterzogen werden, k\u00f6nnen mit hohen Betriebskosten verbunden sein, und die Ausfallkosten f\u00fcr Kernkraftwerke k\u00f6nnen betr\u00e4chtlich sein. Daher w\u00e4re es ideal, wenn m\u00f6glichst viele Schwei\u00dfkonstruktionen einer solchen Behandlung unterzogen w\u00fcrden, da dies die Ausfallkosten erheblich senken k\u00f6nnte.<\/p>\n
Zahlreiche Normen, darunter der B&P Vessel Code, Abschnitt III, sowie einige Normen f\u00fcr die petrochemische Industrie, schreiben eine W\u00e4rmebehandlung nach dem Schwei\u00dfen vor, wenn die Dicke der Schwei\u00dfkonstruktion einen festgelegten Grenzwert \u00fcberschreitet; in der Regel bezieht sich dieser Grenzwert auf Anforderungen an die Z\u00e4higkeit, gemessen anhand der Charpy-Energie. In der vorliegenden Arbeit wird untersucht, ob und in welchen Punkten sich die Ausnahmeregelungen in den verschiedenen aktuellen Normen unterscheiden; anschlie\u00dfend schlagen wir Rationalisierungsoptionen als m\u00f6gliche L\u00f6sungen vor.<\/p>\n
Untersuchungen zu den Anforderungen an die Nachschwei\u00dfw\u00e4rmebehandlung (PWHT) zeigen, dass diese eher traditionelle Praktiken in der Industrie widerspiegeln als spezifische metallurgische oder konstruktive \u00dcberlegungen. So k\u00f6nnten beispielsweise bei Schwei\u00dfkonstruktionen aus CR-Mn-St\u00e4hlen die in ASME B31.3 \u201cPower Piping\u201d festgelegte untere Dickenschwelle und der in EEMUA 158 festgelegte Wert von 40 mm gelockert werden, ohne die strukturelle Integrit\u00e4t der Schwei\u00dfkonstruktionen zu beeintr\u00e4chtigen; Dies w\u00fcrde die Kosten f\u00fcr die Nachschwei\u00dfw\u00e4rmebehandlung erheblich senken und zu erheblichen Einsparungen bei den Schwei\u00dfdienstleistungen f\u00fchren.<\/p>\n
W\u00e4rmebehandlungen vor und nach dem Schwei\u00dfen sind wesentliche Bestandteile fester, sicherer und normkonformer Schwei\u00dfn\u00e4hte. Beim Vorw\u00e4rmen wird das Grundmaterial vor dem Schwei\u00dfen erw\u00e4rmt, um Temperaturgradienten zu verringern und wasserstoffbedingte Rissbildung zu verhindern; bei der W\u00e4rmebehandlung nach dem Schwei\u00dfen (PWHT) wird das Material nach dem Schwei\u00dfen kontrolliert erw\u00e4rmt, um Restspannungen abzubauen und die Materialeigenschaften zu verbessern.<\/p>\n
Die PWHT tr\u00e4gt laut den Anforderungen von ASME Abschnitt VIII f\u00fcr Kohlenstoffstahl mit einer Dicke von mehr als 38 mm oder f\u00fcr rissanf\u00e4llige Legierungen dazu bei, Spannungen abzubauen und gleichzeitig die Duktilit\u00e4t und Festigkeit zu verbessern, um die Lebensdauer der Bauteile zu verl\u00e4ngern. In solchen F\u00e4llen ist sie vorgeschrieben.<\/p>\n
Widerstands- oder Induktionserw\u00e4rmungsverfahren liefern schnellere und pr\u00e4zisere Ergebnisse als ihre Widerstands-Pendants. Keramikmattenheizungen, Induktionsspulen oder Gas- bzw. Elektro\u00f6fen k\u00f6nnen alle geeignet sein. Bei Materialien mit einer Dicke unter 25 mm k\u00f6nnen Sie m\u00f6glicherweise auf das Vorw\u00e4rmen verzichten, sollten jedoch zun\u00e4chst die normativen Anforderungen pr\u00fcfen. Austenitische Edelst\u00e4hle erfordern aufgrund ihrer hervorragenden Korrosionsbest\u00e4ndigkeit und Duktilit\u00e4t in der Regel keine PWHT \u2013 allerdings k\u00f6nnen Alterungsbehandlungen oder L\u00f6sungsgl\u00fchverfahren erforderlich sein, um die Z\u00e4higkeit wiederherzustellen; andere in nuklearen Anwendungen verwendete Werkstoffe ben\u00f6tigen m\u00f6glicherweise vor ihrem endg\u00fcltigen Einsatz einen zus\u00e4tzlichen Prozess zur Spannungsentlastung und zum Anlassen.<\/p>\n
Stahlverwender in der petrochemischen Industrie und der Stromerzeugung k\u00f6nnten die Ausnahmeregelungen gem\u00e4\u00df B31.3 und BS 2633 als M\u00f6glichkeit betrachten, die Anforderungen an die W\u00e4rmebehandlung nach dem Schwei\u00dfen zu reduzieren; im Vergleich zu den Anforderungen f\u00fcr Kohlenstoff-Mangan-Stahl, wie sie beispielsweise in B31.1, PD 5500, EEMUA 158 f\u00fcr Offshore-Konstruktionen usw., ist eine solche Angleichung m\u00f6glicherweise nicht m\u00f6glich.<\/p>\n
Tabelle 1 verdeutlicht, dass die erforderliche Dicke zur Erreichung dieser Ausnahmen bei einfachen Schwei\u00dfn\u00e4hten mit guter Ausf\u00fchrung und quasi-statischen Dehnungsraten bereits bei 14 mm liegen k\u00f6nnte; unter aggressiveren Schwei\u00dfbedingungen mit starken Spannungskonzentrationen w\u00e4re sie wahrscheinlich noch deutlich geringer. Dar\u00fcber hinaus beziehen sich die Anforderungen an die Bruchz\u00e4higkeit nicht auf die Z\u00e4higkeitsanforderungen im Schwei\u00dfnaht-Einflussbereich (HAZ), und dieser Bereich erfordert weitere \u00dcberlegungen auf der Grundlage eines bruchmechanischen Ansatzes, um solche Z\u00e4higkeitsanforderungen zu erf\u00fcllen.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
1. Material Thickness Petrochemical industries and power generators alike have both expressed an interest in reducing the number of weldments requiring postweld heat treatment (PWHT). Due to its cost and potential outage issues for nuclear plants, various EPRI subscribers suggested it would be worthwhile examining current requirements and exemptions and determining whether relaxation might be … <\/p>\n