Εξαιρέσεις θερμικής επεξεργασίας μετά τη συγκόλληση στον κώδικα ASME

Η θερμική κατεργασία μετά τη συγκόλληση (PWHT) μειώνει τον κίνδυνο εύθραυστης θραύσης εξαλείφοντας τις παραμένουσες τάσεις και σκληραίνοντας τις σκληρές, δυνητικά εύθραυστες μικροδομικές περιοχές. Οι ισχύοντες κώδικες έχουν διαφορετικές απαιτήσεις για την εξαίρεση της PWHT ανάλογα με τη χημεία, τις εγγενείς απαιτήσεις ιδιοτήτων της δοκιμής Charpy ή μέσω κωδίκων επιθεώρησης που επιτρέπουν περιορισμούς στο επιτρεπόμενο μέγεθος ελαττωμάτων (Πίνακας 1).

Περιοριστικό πάχος

Οι ισχύοντες κώδικες απαιτούν PWHT για συγκολλήσεις σε υλικά σωληνώσεων με πάχος μικρότερο από 0,625 ίντσες- ωστόσο, το όριο που καθορίζεται από αυτούς τους κώδικες συχνά συγκρούεται με μεταλλουργικές εκτιμήσεις και απαιτήσεις δομικού σχεδιασμού. Μια έρευνα του EPRI παρείχε στοιχεία που υποστηρίζουν την αύξηση αυτού του ορίου χωρίς να τίθεται σε κίνδυνο η ασφάλεια ή η αξιοπιστία.

Πραγματοποιήθηκε έρευνα για την αξιολόγηση των υφιστάμενων απαιτήσεων και εξαιρέσεων των κωδίκων που σχετίζονται με τη συγκόλληση των χρωμιομολυβδαινιούχων χαλύβων P-4 και P-5A που χρησιμοποιούνται για εφαρμογές πυρηνικής υπηρεσίας, με ιδιαίτερη προσοχή στην προέλευση και την τεχνική τους βάση, μέσω συνεντεύξεων με τους επικεφαλής των φορέων κωδίκων, καθώς και με την εξέταση της τεκμηρίωσης που είχαμε στη διάθεσή μας.

Μελέτες που διεξήχθησαν σε διάφορους κώδικες αποκάλυψαν ότι το κριτήριο του πάχους τους καθορίζεται συχνά περισσότερο από παραδοσιακές πρακτικές σε συγκεκριμένες βιομηχανίες παρά από επιστημονικές αναλύσεις μετάλλων ή μηχανικές εκτιμήσεις, γεγονός που οδήγησε σε τεράστιες διαφορές μεταξύ τους- σήμερα οι οριακές τιμές διαφέρουν σημαντικά μεταξύ των κωδίκων, με τις βιομηχανίες παραγωγής ενέργειας να έχουν πολύ υψηλότερα όρια σε σύγκριση με τις πετροχημικές- αντίθετα με την έρευνα που δείχνει ότι οι παραμένουσες τάσεις συγκόλλησης μειώνονται όσο αυξάνεται η διάμετρος του σωλήνα και η ανθεκτικότητα σε θραύση της HAZ μειώνεται αντίστοιχα.

Δοκιμή Charpy

Η δοκιμή Charpy είναι μια τυποποιημένη δοκιμή κρούσης που έχει σχεδιαστεί για να μετράει πόση ενέργεια απορροφήθηκε κατά τη θραύση δειγμάτων υλικού, η οποία συνήθως αποτελείται από ένα εκκρεμές με ένα σφυρί που ταλαντεύεται και χτυπάει επεξεργασμένα δείγματα που μπορεί να περιέχουν ή όχι εγκοπές που είναι στραμμένες μακριά από το εκκρεμές- τα επίπεδα απορρόφησης ενέργειας μετρώνται και μετατρέπονται σε τιμές ανθεκτικότητας εγκοπής.

Αυτή η δοκιμή μπορεί να προσδιορίσει τη θερμοκρασία μετάβασης από τη σκλήρυνση στη θραύση (DBTT) των μετάλλων, ένα βασικό χαρακτηριστικό σε κρίσιμες εφαρμογές όπως η συγκόλληση και η κατασκευή δοχείων πίεσης. Επιπλέον, η δοκιμή χρησιμεύει επίσης για να υποδείξει μια συνολική βαθμολογία ανθεκτικότητας του υλικού καθώς και για να ανιχνεύσει τυχόν τοπικές εύθραυστες ζώνες που ενδέχεται να είναι ευάλωτες σε επεξεργασία PWHT. Η αυτοματοποίηση της δοκιμής με το σύστημα δοκιμών roboTest παρέχει ακριβή αποτελέσματα με μειωμένες επιδράσεις του χειριστή, όπως οι διακυμάνσεις θερμοκρασίας/υγρασίας του χεριού, καθώς και η εκτός κέντρου ή υπό γωνία εισαγωγή του δείγματος.

Αξιολόγηση μηχανικής θραύσης

Η μηχανική της θραύσης περιλαμβάνει δύο ιδιότητες των υλικών: την αντοχή και την ανθεκτικότητά τους. Η αντοχή αναφέρεται στο πόσο καλά ένα υλικό διαχειρίζεται τα φορτία, ενώ η ανθεκτικότητα δείχνει πόσο αποτελεσματικά εμποδίζει τη διάδοση των ρωγμών.

Η μηχανική της θραύσης έχει γίνει βιομηχανικό πρότυπο και αναγνωρίζεται στους κώδικες για δοχεία πίεσης, λέβητες και σωληνώσεις. Επί του παρόντος, ο κώδικας αυτός επιτρέπει στους φορείς εκμετάλλευσης να παρακάμπτουν τη θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση (PWHT), εάν η ανθεκτικότητα θραύσης κατά τη συγκόλληση πληροί ή υπερβαίνει το μέγιστο πάχος συγκόλλησης.

Η Κριτική Αξιολόγηση Μηχανικής (ECA), η οποία χρησιμοποιεί τη θεωρία της μηχανικής θραύσης, επιτρέπει στους μηχανικούς να κάνουν αυτή την αξιολόγηση. Μια υψηλή τιμή ανθεκτικότητας θραύσης υποδηλώνει αυξημένη αντίσταση στην ανάπτυξη ρωγμών, καλή ανοχή σε βλάβες και απόδοση σε κόπωση - όλα βασικά χαρακτηριστικά για τον αποτελεσματικό και οικονομικό σχεδιασμό, την κατασκευή και τη λειτουργία δομών ή εξαρτημάτων. Μια υψηλότερη τιμή μπορεί να εξοικονομήσει κόστος παρατείνοντας τα διαστήματα επιθεώρησης ή μειώνοντας τα ποσοστά απροσδόκητης αστοχίας λόγω αυξημένης ανθεκτικότητας.

Εξαιρέσεις

Η απαλλαγή είναι ένα προνόμιο που επιτρέπει σε ένα άτομο, μια ομάδα ή έναν οργανισμό να αποφύγει ορισμένα καθήκοντα και υποχρεώσεις. Η απαλλαγή μπορεί να περιλαμβάνει φορολογική ελάφρυνση (απαλλαγή από φόρους) ή να αποκλείει ποσά από την επιβολή φόρων συνολικά (μη φορολογικό καθεστώς). Η απαλλαγή ισχύει συνήθως για άτομα, ομάδες, οργανισμούς και ακίνητα και εμφανίζεται συχνά στη νομική πρακτική καθώς και σε άλλους τομείς, όπως οι επιχειρήσεις.

Η θερμική κατεργασία μετά τη συγκόλληση (PWHT) μπορεί να είναι απαραίτητη για ορισμένα συγκολλημένα χαλύβδινα συγκροτήματα, προκειμένου να μειωθεί ο κίνδυνος εύθραυστης θραύσης με τη μείωση των υπολειπόμενων τάσεων και τη σκλήρυνση σκληρών, δυνητικά εύθραυστων μικροδομικών περιοχών. Η ανάγκη για PWHT εξαρτάται από την ανθεκτικότητα σε θραύση σε θερμοκρασία συγκόλλησης.

Οι απαιτήσεις PWHT διαφέρουν μεταξύ των κωδίκων, επειδή ο καθένας έχει αναπτυχθεί από διαφορετικούς επαγγελματικούς φορείς, λαμβάνοντας υπόψη την εκτεταμένη εμπειρία και τις πρακτικές μηχανικής. Για να δημιουργηθεί κάποια συνοχή μεταξύ των κωδίκων για τις θερμοκρασίες PWHT, ο McEnerney7 προτείνει την αύξησή τους για τα υλικά P No 4 κατά 30degF, όπως στις προσεγγίσεις της CEN, προκειμένου να διευκολυνθεί η ενοποίηση.