Η απαίτηση για PWHT

Η θερμική κατεργασία μετά τη συγκόλληση (PWHT) είναι μια ελεγχόμενη διαδικασία που χρησιμοποιείται για την εξάλειψη των υπολειμματικών τάσεων που προκαλούνται από τη συγκόλληση, καθώς και για τη μετρίαση σκληρών, δυνητικά εύθραυστων περιοχών της μικροδομής. Οι απαιτήσεις για την PWHT ποικίλλουν ανάλογα με τις προδιαγραφές του κώδικα για τις απαιτήσεις ανθεκτικότητας σε θραύση.

Οι κανονισμοί PWHT για δοχεία πίεσης και σωληνώσεις ξεκινούν συνήθως από το πάχος 32 mm, αν και οι ακριβείς απαιτήσεις ποικίλλουν ανάλογα με τον κώδικα. Ωστόσο, συχνά μπορεί να βρεθεί απαλλαγή από την PWHT.

Περιοριστικό πάχος

Η θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση (PWHT) περιλαμβάνει τη θέρμανση συγκολλήσεων πέραν του ορίου διαρροής τους, προκειμένου να αμβλυνθούν οι εφελκυστικές παραμένουσες τάσεις που προκαλούνται από τη συγκόλληση, μειώνοντας έτσι τις πιθανότητες περιβαλλοντικά υποβοηθούμενης ρηγμάτωσης, η οποία διαφορετικά θα μπορούσε να οδηγήσει σε διαρροή και αστοχία του εξοπλισμού.

Η PWHT απαιτείται επί του παρόντος για συγκολλήσεις από χαμηλά κραματωμένους χάλυβες που χρησιμοποιούνται στα πρότυπα κατασκευής σωλήνων- αντίθετα, οι περισσότερες γενικές συνδέσεις δομικών χαλυβδοκατασκευών σε γέφυρες και κτίρια δεν χρειάζονται δοκιμή PWHT.

Στόχος της παρούσας μελέτης είναι να διαπιστωθεί κατά πόσον είναι δυνατόν να επιλυθούν οι αντικρουόμενοι κανόνες μεταξύ των κωδίκων σωληνώσεων και δοχείων πίεσης όσον αφορά τις απαιτήσεις πάχους πάνω από το οποίο πρέπει να διεξάγεται PWHT και τις απαιτήσεις δοκιμής Charpy, χρησιμοποιώντας τις ομοιότητες που υπάρχουν μεταξύ τους - όπως η χρήση ειδικά σχεδιασμένων διαδικασιών επισκευής και ο καθορισμός ελάχιστης ενέργειας Charpy που υπολογίζεται με ανάλυση μηχανικής θραύσης ως δείκτες επιτυχίας.

Απαιτήσεις δοκιμής Charpy

Η δοκιμή κρούσης Charpy είναι μια μέθοδος αξιολόγησης μετάλλων και κραμάτων για τη μέτρηση της ανθεκτικότητάς τους. Η διαδικασία περιλαμβάνει το χτύπημα του δείγματος με ένα σφυρί εκκρεμούς, τη μέτρηση της ενέργειας που απορροφήθηκε και, στη συνέχεια, τον προσδιορισμό του κατά πόσον το υλικό είναι όλκιμο ή εύθραυστο. Μπορεί να συνδυαστεί με άλλες δοκιμές, όπως οι καμπύλες αντοχής σε όλκιμο σχίσιμο J-Da, για να διαπιστωθεί εάν ένα συγκρότημα μπορεί να αντέξει κρούσεις υπό πίεση.

Τα αποτελέσματα των δοκιμών Charpy αναφέρονται σε joules, μια μονάδα SI για την ενέργεια, και συνήθως απεικονίζονται ως καμπύλη φορτίου-χρόνου (Σχήμα 3). Μια προηγμένη έκδοση αυτής της δοκιμής, γνωστή ως δοκιμή Charpy με όργανα, επιτρέπει στους μηχανικούς να καταγράφουν με ακρίβεια την εξέλιξη της ρωγμής, ενώ παράλληλα μετρούν τις τάσεις κατά τη διάρκεια της θραύσης.

Παρόλο που τα πρότυπα δοχείων πίεσης και σωληνώσεων συχνά απαιτούν PWHT πέραν ορισμένων ορίων πάχους, όπως απεικονίζεται στον Πίνακα 1, ο εξορθολογισμός των διαφορετικών απαιτήσεων PWHT σε κατάσταση συγκόλλησης μπορεί να αποδειχθεί δύσκολος λόγω των διαφορετικών χαλύβων, των διαδικασιών συγκόλλησης και των επιπέδων ποιότητας που οδηγούν σε διαφορετικές απαιτήσεις αντοχής σε κρούση Charpy.

Εξαιρέσεις

Η συγκολλησιμότητα (συγκολλησιμότητα) των κατασκευών και των εξαρτημάτων είναι ζωτικής σημασίας για την ασφαλή λειτουργία τους. Αυτό μπορεί να εξασφαλιστεί από τέσσερις παράγοντες: (1) ευκολία συγκολλησιμότητας, (2) καταλληλότητα της διαδικασίας συγκόλλησης, (3) κατάσταση του υλικού μετά τη συγκόλληση και (4) περιβάλλον που ευνοεί τη συγκόλληση.

Η επανεξέταση των υλικών χρωμίου-μολυβδαινίου που χρησιμοποιούνται στην πυρηνική υπηρεσία αποκάλυψε σημαντικές ευκαιρίες για χαλάρωση των απαιτήσεων πάχους και των απαιτήσεων δοκιμών Charpy, δημιουργώντας έτσι σημαντικές ευκαιρίες εξοικονόμησης τόσο σε οικονομικό επίπεδο όσο και μέσω μειωμένων διακοπών λειτουργίας. Αυτό θα μπορούσε να προσφέρει στις επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας σημαντική εξοικονόμηση κόστους τόσο σε δολάρια όσο και σε χρόνο διακοπής λειτουργίας.

Οι συνεντεύξεις με εμπειρογνώμονες του κλάδου αποκάλυψαν ότι οι τρέχουσες απαιτήσεις PWHT για συγκολλήσεις πυρηνικής ποιότητας SS-316L και CS-430 καθοδηγούνται περισσότερο από επιτυχημένες πρακτικές που συναντώνται στις βιομηχανίες πετροχημικών και ηλεκτρικής ενέργειας παρά από τεχνικά δεδομένα, υπολογισμούς σχεδιασμού ή πειράματα.