Απαιτήσεις ASME PWHT

Τα πρότυπα ASME βοηθούν τις εταιρείες να διασφαλίζουν την ασφάλεια και την αποτελεσματικότητα των μηχανολογικών συστημάτων. Επιπλέον, τις βοηθούν στην αποτελεσματική και αξιόπιστη λειτουργία του εξοπλισμού, μειώνοντας τον χρόνο διακοπής λειτουργίας και εξασφαλίζοντας παράλληλα την κανονιστική συμμόρφωση.

Οι απαιτήσεις θερμικής επεξεργασίας μετά τη συγκόλληση (PWHT) εξαρτώνται από τον τύπο και το πάχος του υλικού.Γενικά, τα παχύτερα τοιχώματα απαιτούν PWHT, ωστόσο, μπορεί να υπάρχουν διαθέσιμες εξαιρέσεις για ορισμένα υλικά.

Ελάχιστη θερμοκρασία

Η ελάχιστη θερμοκρασία που πρέπει να εφαρμόζεται κατά τη διάρκεια της PWHT εξαρτάται από τον τύπο του χάλυβα που χρησιμοποιείται και συνήθως από το πάχος του. Ως γενική κατευθυντήρια γραμμή, το BS EN 13445/BSPD 5500 ορίζει ότι οι συγκολλήσεις πάχους έως 19 mm πρέπει να υποβάλλονται σε PWHTd- ωστόσο το ASME VIII επιβάλλει ότι συγκολλήσεις πάχους έως 15 mm απαιτούν PWHT. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, η αντοχή του υλικού μειώνεται, οπότε η εξασφάλιση επαρκούς στήριξης κατά τη διάρκεια της PWHT είναι απαραίτητη- συνήθως αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση βάθρων που εφαρμόζουν τέλεια στα εξαρτήματα και που απέχουν κατάλληλα μεταξύ τους κατά τη διάρκεια της PWHT είναι αποτελεσματική.

Δοκιμές χρηματοδοτούμενες από το EPRI έδειξαν ότι οι θερμοκρασίες PWHT των 1100 βαθμών F μπορούν να μεταβάλουν σημαντικά τις ιδιότητες σκληρότητας και ανθεκτικότητας των αποσβεσμένων υλικών P No. 4 και ότι η θερμοκρασία αυτή βρίσκεται κοντά στην κατώτερη κρίσιμη θερμοκρασία που καθορίζεται στα B31.1 και B31.3. Εάν η ελάχιστη θερμοκρασία PWHT μπορούσε να μειωθεί σε αυτό το σημείο, θα μπορούσε να κερδηθεί πρόσθετο περιθώριο.

Η PWHT δημιουργεί μια άλλη πιθανή επιπλοκή, καθώς παραμορφώνει το βασικό μέταλλο και δημιουργεί στρεβλώσεις, οδηγώντας σε αδύναμες συγκολλήσεις και μειωμένη δομική ακεραιότητα. Ως εκ τούτου, είναι ζωτικής σημασίας να καθιερωθεί και να τηρείται κατά τη διάρκεια της θερμικής επεξεργασίας επαρκής χρόνος εμβάπτισης μιας ώρας ανά 25 mm πάχους του βασικού μετάλλου.

Ελάχιστος χρόνος

Η πιστοποίηση ASME είναι ένα έμβλημα ποιότητας και ασφάλειας που πιστοποιεί ότι μια εταιρεία έχει προσαρμόσει τις πρακτικές της ώστε να συμμορφώνεται με ορισμένα από τα αυστηρότερα πρότυπα παγκοσμίως. Τα προϊόντα ή οι υπηρεσίες που έχουν πιστοποιηθεί με αυτό το σήμα είναι αξιόπιστα, λειτουργούν με συνέπεια και πληρούν τις κυβερνητικές απαιτήσεις σε περισσότερα από 100 έθνη - οι εταιρείες που κατέχουν αυτό το σήμα μπορούν να το επιδεικνύουν με υπερηφάνεια στα προϊόντα ή τις υπηρεσίες τους και είναι πιο πιθανό να λαμβάνουν παραγγελίες από διεθνείς πελάτες.

Η ASME εκδίδει τεχνικά περιοδικά, πρακτικά συνεδρίων, πρότυπα και κατευθυντήριες γραμμές που είναι χρήσιμα στη μηχανολογία. Επιπλέον, οι κυβερνητικές της υπηρεσίες επιτρέπουν στην ASME να συνεργάζεται με τους υπεύθυνους χάραξης πολιτικής για τη διαμόρφωση νομοθεσίας και κανονισμών που επηρεάζουν τον κλάδο της. Τέλος, προσφέρει διάφορα μαθήματα κατάρτισης που αποσκοπούν στην αύξηση των τεχνικών γνώσεων και ικανοτήτων στο πλαίσιο του εν λόγω επαγγέλματος.

Η θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση (PWHT) αποτελεί αναπόσπαστο στοιχείο της κατασκευής δοχείων πίεσης και σωληνώσεων, συμβάλλοντας στη μείωση των υπολειμματικών τάσεων, στον έλεγχο της σκληρότητας του υλικού και στην αύξηση της μηχανικής αντοχής. Εάν εκτελεστεί με ακατάλληλο τρόπο, οι παραμένουσες τάσεις θα μπορούσαν να συνδυαστούν με τις τάσεις φορτίου λειτουργίας για να υπερβούν τους περιορισμούς σχεδιασμού του υλικού και να προκαλέσουν αστοχία της συγκόλλησης ή εύθραυστη θραύση. Οι ισχύοντες κώδικες σχεδιασμού στη βιομηχανία δοχείων πίεσης προβλέπουν ότι η PWHT μπορεί να είναι απαραίτητη όταν το πάχος του τοιχώματος υπερβαίνει μια καθορισμένη τιμή που καθορίζεται από τις ιδιότητες του υλικού κατά τη δοκιμή Charpy - ωστόσο αυτή η προσέγγιση μπορεί να είναι υπερβολικά συντηρητική, με διαφορετικούς κώδικες που χρησιμοποιούν διαφορετικές οριακές τιμές πάχους για τον καθορισμό του απαιτούμενου πάχους.

Μέγιστη θερμοκρασία

Οι σωληνώσεις ισχύος απαιτούν μέγιστες θερμοκρασίες που εξαρτώνται τόσο από τον τύπο του υλικού όσο και από συγκεκριμένους παράγοντες της εργασίας. Για παράδειγμα, για σωλήνες 10 in. O.D. Schedule 80 (0.594 in) ASTM A335/A335M βαθμού P22 χωρίς συγκόλληση υλικά σωληνώσεων που απαιτούν θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση περίπου 1300 degF που διατηρείται για 4 ώρες μετά τη συγκόλληση είναι γενικά ενδεδειγμένη.

Η συγκόλληση είναι μια χρονοβόρα και αυστηρή διαδικασία, η οποία συχνά επηρεάζεται από τις περιβαλλοντικές συνθήκες. Για να διασφαλίσουμε ότι οι συγκολλήσεις μπορούν να αντέξουν την πίεση και τη διάβρωση σε πυρηνικούς σταθμούς παραγωγής ενέργειας, όπου τα υψηλά πρότυπα ασφάλειας και αξιοπιστίας είναι απαραίτητα, τηρούμε αυστηρά βιομηχανικά πρότυπα.

Οι ισχύοντες κώδικες σχεδιασμού αναφέρουν τα κριτήρια περιοριστικού πάχους ως έναν από τους βασικούς παράγοντες που καθορίζουν αν μια συγκόλληση απαιτεί θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση (PWHT). Τα κριτήρια αυτά λαμβάνουν υπόψη τόσο τις ιδιότητες των δοκιμών Charpy του υλικού όσο και τις αναμενόμενες θερμοκρασίες λειτουργίας ως μέρος της διαδικασίας προσδιορισμού τους.

Ωστόσο, η μέθοδος αυτή έχει τους περιορισμούς της και θα πρέπει να χρησιμοποιείται μόνο με εξαιρετική προσοχή και ακρίβεια. Οι λανθασμένες ερμηνείες των αποτελεσμάτων θα μπορούσαν να θέσουν σε κίνδυνο την ασφάλεια και την απόδοση- να κατανοήσετε τους περιορισμούς της πριν από τη χρήση της. Ευτυχώς, υπάρχουν τρόποι για να βελτιωθεί η ακρίβειά της.

Εξαιρέσεις

Οι πρόσφατες ενημερώσεις του κώδικα ASME B31.3 επέτρεψαν την εξαίρεση από τη θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση σε σωλήνες από ανθρακούχο χάλυβα για όλα τα πάχη ελέγχου και τους τύπους συγκόλλησης, ωστόσο αυτή η αλλαγή πρέπει πρώτα να εξεταστεί από τους τελικούς χρήστες πριν εφαρμοστεί με επιτυχία. Οι τρέχουσες απαιτήσεις βασίζονται σε μεγάλο βαθμό σε παράγοντες όπως το επίπεδο κράματος και οι συνθήκες προθέρμανσης - αυτές δεν συμμορφώνονται με τις καμπύλες ανθεκτικότητας θραύσης που βρίσκονται σε αυτούς τους κώδικες.

Οι εμπειρογνώμονες του κλάδου ρωτήθηκαν για να εξακριβώσουν την πηγή αυτών των απαιτήσεων και διαπιστώθηκε ότι συχνά καθορίζονται από παραδοσιακές πρακτικές σε συγκεκριμένους κλάδους και όχι από τεχνικά δεδομένα, υπολογισμούς σχεδιασμού ή πειράματα. Επιπλέον, οι απαιτήσεις διαφέρουν σημαντικά μεταξύ των κωδίκων- το παρόν άρθρο εξετάζει τις εξαιρέσεις από την PWHT σε διάφορους ισχύοντες κώδικες σωληνώσεων, ενώ παράλληλα προσφέρει ορισμένες λύσεις εξορθολογισμού.

Τα υλικά CP-4 και CP-5A που χρησιμοποιούνται στην πυρηνική υπηρεσία πληρούν τις προϋποθέσεις για εξαίρεση με βάση την ικανότητά τους να λειτουργούν σε χαμηλές θερμοκρασίες, γεγονός που μειώνει τον κίνδυνο ρωγμών με καθυστέρηση υδρογόνου (HDAC). Επιπλέον, περιέχουν χαμηλότερη περιεκτικότητα σε άνθρακα από άλλους ανθρακούχους χάλυβες και συνήθως συγκολλούνται με ηλεκτρόδια χαμηλής περιεκτικότητας σε υδρογόνο ή με διεργασίες γυμνού σύρματος που δεν απαιτούν PWHT- κατά συνέπεια, οι εν λόγω εξαιρέσεις θα πρέπει να επανεξεταστούν, δεδομένου ότι θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε αναποτελεσματική συγκόλληση και σε μη κανονικές συγκολλήσεις.