Απαιτήσεις ASME B31 3 PWHT

Σύμφωνα με τα ευρήματα της E2G από τις εκτιμήσεις της για την εύθραυστη θραύση, η μείωση ή η εξάλειψη της υποχρεωτικής PWHT μπορεί να αυξήσει την εύθραυστη ρηγμάτωση, μειώνοντας παράλληλα τις θετικές επιπτώσεις της στην ανακούφιση από τις τάσεις και την αύξηση της ανθεκτικότητας του μετάλλου συγκόλλησης.

Το ASME B31 3 καθορίζει τις απαιτήσεις για την κατασκευή/συγκόλληση σωληνώσεων διεργασιών. Ο πίνακας 331.1 παραθέτει τις εξαιρέσεις από τις υποχρεωτικές απαιτήσεις θερμικής επεξεργασίας μετά τη συγκόλληση όσον αφορά τις ομάδες υλικών, το πάχος ελέγχου και τον τύπο συγκόλλησης.

Προθερμάνετε το

Η έκδοση 2014 του ASME B31.3, Process Piping, εισήγαγε αρκετές σημαντικές τροποποιήσεις όσον αφορά τις πρακτικές κατασκευής/συγκόλλησης για τις πρακτικές κατασκευής/συγκόλλησης σωληνώσεων διεργασιών. Μια βασική αλλαγή ήταν η συμπερίληψη των απαιτήσεων PWHT με βάση τον τύπο του υλικού του σωλήνα- η ρήτρα 331.1.1, μαζί με τους πίνακες 331.1.1 και 331.1.2, παρέχουν αυτές τις πληροφορίες- επιπλέον μπορεί να υπάρχουν εξαιρέσεις εάν χρησιμοποιούνται κατάλληλα τεχνικές προθέρμανσης.

Οι θερμοκρασίες προθέρμανσης θα πρέπει να παρακολουθούνται προσεκτικά με μαρκαδόρους θερμοκρασίας, πυρόμετρα με θερμοζεύγη ή άλλα κατάλληλα όργανα, ώστε να διασφαλίζεται ότι φθάνουν και παραμένουν εντός του εύρους που καθορίζεται στις προδιαγραφές της διαδικασίας εργασίας σας (WPS). Για βέλτιστα αποτελέσματα, μια ζώνη απομόνωσης 25 mm (1 in.) θα πρέπει να εκτείνεται τουλάχιστον πέρα από κάθε άκρη της συγκόλλησης.

Μόλις ολοκληρωθεί η συγκόλληση, η περιοχή θα πρέπει να υποστεί θερμική επεξεργασία σύμφωνα με τον πίνακα 330.1.1. Η επεξεργασία αυτή συμβάλλει στην ελαχιστοποίηση ή τον μετριασμό των δυσμενών επιπτώσεων που προκαλούνται από τις υψηλές θερμοκρασίες συγκόλλησης ή τις κλίσεις θερμοκρασίας και τις παραμένουσες τάσεις που προκαλούνται από τη διαμόρφωση και την κάμψη και συμβάλλει στην αύξηση της ανθεκτικότητας του μετάλλου συγκόλλησης.

Για να τύχει της απαλλαγής από την προθέρμανση, το υλικό από ανθρακούχο χάλυβα P1 πρέπει να συγκολληθεί σε ελεγχόμενο πάχος με προθέρμανση στους 95 βαθμούς Κελσίου. Διαφορετικά, μετά την ολοκλήρωση της συγκόλλησης θα απαιτηθεί μεταθερμική επεξεργασία, η οποία αυξάνει το κόστος και καθυστερεί τη θέση σε λειτουργία των συστημάτων σωληνώσεων.

Θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση

Οι ισχύοντες κώδικες σχεδιασμού στις βιομηχανίες δοχείων πίεσης και σωληνώσεων ορίζουν ότι η PWHT πρέπει να διεξάγεται εάν το πάχος της συγκόλλησης υπερβαίνει μια καθορισμένη τιμή, η οποία καθορίζεται από τις ιδιότητες του χρησιμοποιούμενου υλικού κατά Charpy. Αυτή η προσέγγιση παρέχει ένα εύκολο και άμεσο μέσο για τον προσδιορισμό του πότε είναι απαραίτητη η PWHT- γενικά αποδεκτή από τις πρακτικές του κλάδου- ωστόσο είναι σημαντικό να θυμάστε ότι οι διάφοροι κώδικες έχουν διαφορετικές οριακές τιμές που πρέπει να τηρούνται.

Η έκθεση της EPRI (Ref 1) τεκμηριώνει σαφώς πώς οι απαιτήσεις της βιομηχανίας ηλεκτρικής ενέργειας για τη θερμοκρασία PWHT είναι υπερβολικά υψηλές- οι θερμοκρασίες αυτές προσεγγίζουν ή ακόμη και πλησιάζουν τις κρίσιμες θερμοκρασίες κατωφλίου των 1-1/4″ Cr Mo υλικών που θα μπορούσαν να προκαλέσουν ζημιά στο μέταλλο συγκόλλησης κατά τη διάρκεια δραστηριοτήτων επιθεώρησης, επισκευής ή συντήρησης και να παρατείνουν σημαντικά τις διακοπές λειτουργίας κατά τη διάρκεια αυτών των δραστηριοτήτων.

Οι απαιτήσεις PWHT για γενικές δομικές εφαρμογές σε γέφυρες και κτίρια μπορεί επίσης να είναι υπερβολικά συντηρητικές. Ενώ ορισμένες κατασκευές έχουν επαρκή αντοχή στη θραύση ώστε να αποφεύγεται η ανάγκη για PWHT, μεγάλα δομικά στοιχεία ή συνδέσεις συγκόλλησης σε παχιές διατομές χρειάζονται συνήθως εκτεταμένη PWHT με μεγάλους χρόνους αναμονής και αργούς ρυθμούς θέρμανσης- θα ήταν επομένως προτιμότερο να επιτυγχάνεται απαλλαγή από αυτή τη διαδικασία όπου είναι δυνατόν.

Δοκιμές αντοχής

Οι μηχανικοί που κατασκευάζουν και λειτουργούν συστήματα σωληνώσεων υπό πίεση πρέπει να κατανοούν όλες τις απαιτήσεις που θέτει το ASME B31, όπως οι διαδικασίες δοκιμής διαρροών για εσωτερικές γραμμές και μανδύες, οι θεωρήσεις κενού, τα προσόντα συναρμολόγησης φλαντζωτών συνδέσμων, τα κριτήρια αποδοχής της εξέτασης με υπερήχους, καθώς και οποιεσδήποτε πρόσθετες προδιαγραφές που απαιτούνται για την τεκμηρίωση του σχεδιασμού, της κατασκευής, της επιθεώρησης ανέγερσης τέτοιων συστημάτων.

Πραγματοποιούνται δοκιμές διαρροών στα συστήματα σωληνώσεων για τον εντοπισμό τυχόν σημείων που απαιτούν επισκευές. Ενώ η υδροδοκιμή απαιτεί το υγρό δοκιμής να φτάσει πάνω από την πίεση σχεδιασμού του, οι πνευματικές δοκιμές αντ' αυτού πραγματοποιούνται σε χαμηλότερες πιέσεις που δεν θα οδηγήσουν σε εκρηκτική ρήξη του συστήματος σωληνώσεων.

Για την ασφαλή λειτουργία των σωληνώσεων, είναι ζωτικής σημασίας η πίεση δοκιμής να μην υπερβαίνει το όριο διαρροής του υλικού ή την καθιερωμένη ονομαστική του τιμή στη θερμοκρασία δοκιμής. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό όταν χρησιμοποιείται ανθρακούχος χάλυβας, όπου το πάχος του μπορεί να μην καλύπτει όλες τις τάσεις στεφάνης ή τις διαμήκεις τάσεις στα εξαρτήματα.

Σε μια ατμογεννήτρια εξαναγκασμένης ροής, το σύστημα σωληνώσεων πρέπει να δοκιμαστεί σε 1,5 φορά την πίεση σχεδιασμού του συστήματος - η απαίτηση αυτή υπερβαίνει τις απαιτήσεις του κώδικα λεβήτων και δοχείων πίεσης που επιβάλλουν δομικές δοκιμές πριν από τη συναρμολόγηση όλων των εξαρτημάτων.

Υδροδοκιμή

Η υδροδοκιμή, ή δοκιμή αντίστασης σε πίεση ρευστού, αποτελεί βασικό στοιχείο της διασφάλισης ποιότητας και πρέπει να διεξάγεται με μεγάλη προσοχή και ακρίβεια.

Ο εξοπλισμός που απαιτείται για τέτοιες δοκιμές πίεσης περιλαμβάνει αντλίες νερού, βαθμονομημένα μανόμετρα, καταγραφικά διαγράμματα πίεσης και βαλβίδες διακοπής. Επιπλέον, θα πρέπει να διενεργούνται δοκιμές πίεσης από εξειδικευμένο προσωπικό.

Η υδροδοκιμή βασίζεται σε μια εξίσωση που λαμβάνει υπόψη διάφορους παράγοντες, συμπεριλαμβανομένης της θερμοκρασίας δοκιμής και του επιτρεπόμενου ορίου τάσης (υπολογίζεται από το όριο διαρροής σε συγκεκριμένη θερμοκρασία). Η πίεση υδροδοκιμής πρέπει να υπερβαίνει την πίεση σχεδιασμού, αλλά πρέπει να ληφθεί μέριμνα ώστε να μην υπερβεί το επιτρεπόμενο όριο τάσεων.

Η υδροδοκιμή αποτελεί αναπόσπαστο στοιχείο για τη διασφάλιση της ασφάλειας οποιουδήποτε συστήματος σωληνώσεων, καθώς αποκαλύπτει ελαττώματα που διαφορετικά θα μπορούσαν να μην εντοπιστούν μέσω άλλων τεχνικών μη καταστροφικής αξιολόγησης (NDE). Δυστυχώς, η υδροδοκιμή δεν θα πρέπει να θεωρείται ως εξαντλητική δοκιμή καταλληλότητας για λειτουργία, καθώς ενδέχεται να υπάρχουν ακόμη ζητήματα που δεν θα γίνουν εμφανή μέσω της δοκιμής νερού - οι λεπτές ρωγμές και οι συγκολλήσεις μπορεί να παραμείνουν κρυμμένες από το ρέον νερό, ενώ μεγαλύτερα εσωτερικά ελαττώματα όπως η δομική κατάρρευση είναι πιθανό να μην εντοπιστούν μόνο μέσω της υδροδοκιμής.