ASME B31.3 keevitusjärgse kuumtöötluse (PWHT) nõuded

Torustiku- ja surveanumatööstuses kehtivad projekteerimiskoodeksid erinevad oluliselt keevitusjärgse kuumtöötluse (PWHT) nõuete poolest, kusjuures mõned neist tunduvad õigustatud, teised aga tehnilisest vaatenurgast lähtudes marginaalsed.

EPRI sponsoreeritud katsed näitavad, et PWHT nõuet P nr 4 materjalide puhul tuleks vähendada, ja käesoleva dokumendi eesmärk on toetada seda muudatust B31.1, B31.3 ja teiste koodeksi jaotiste raames.

Eelkuumutamise temperatuur

Eelsoojendustemperatuur on minimaalne temperatuur keevitusdetaili alusmetallis või mitme keevitusprotseduuri puhul iga keevitusprotseduuri vahel. See peab jääma kogu töö käigus konstantseks vähemalt võrdse vahemaa ulatuses, mis on võrdne selle kõige paksema detaili paksusega; selle spetsifikatsioonid on loetletud WPSis (vt 3.6 eelkvalifitseeritud WPSi piirangud ja tabel 4.5 oluliste muutujate piirangute kohta).

Tavaliste süsiniku- või madala legeeriga teraste eelsoojendamine nõuab hoolikat temperatuuri reguleerimist, et vältida ülekuumenemist, sest eelsoojendustemperatuuri tõstmine võib vähendada tugevust ja kõvadust, samas kui liiga madal temperatuur võib vähendada sitkust ja plastilisust võrreldes algse olekuga.

Keerulise legeeritud terase puhul on väga oluline, et eelsoojendustemperatuur oleks seatud nii, et saavutatakse muundumine ja kristallograafiline orientatsioon põhimetallis. Selleks, et seda õigesti teha, on vaja täpseid arvutusi keevitustsoonis olevate temperatuurigradientide kohta.

Keevitusjärgne kuumtöötlemine (PWHT) on oluline madalalegeeritud terasest surveanumate ja torude projekteerimisel ja ehitamisel, mis on kokku keevitatud montaažiprotsesside käigus, et pehmendada nende metalli, vähendada jääkpingeid, suurendada plastilisust ja vältida vesinikupragunemist. Sellisel kuumtöötlemisel on ka täiendavaid eeliseid: see muudab metalli pehmeks, vähendades samal ajal jääkpingeid ja suurendades plastilisust, ning aitab vältida vesinikpragunemist üldse.

Paksuse piirid

Aluskoodeksis on sätestatud lai valik torustiku lubatud pikipingeid ning võimalus neid suurendada juhuslike koormuste puhul. Piiranguteguriks on materjali ajast sõltuvad roomamisomadused. Malmi ja mittekallatavate materjalide puhul tuleb kohaldada ka materjali kvaliteeditegurit.

Ajutiste koormuste korral on SL piiratud temperatuuril 90% voolavuspiiriga pluss tugevuse vähendamise tegur. See võimaldab projekteerijatel kasutada suuremaid pingetasemeid, kui muidu põhikoodeksite kohaselt lubatud, tagades samas ohutuse maavärinatest tingitud ootamatu koormuse suurenemise eest.

Teisest küljest näeb põhikoodeks ette, et pingete suurendamise tegurid on piiratud 1,33-kordse lubatud põhipingega püsivate ja juhuslike koormuste puhul; see jätab aga teatud küsimused, näiteks nende tegurite kohaldamise, inseneride ja pingeanalüüsiprogrammide programmeerijate aruteluks.

Kõrgendatud temperatuuriga torustike puhul määratakse torustiku pikkus kindlaks selliste tegurite alusel nagu esmane pikipinge, paindemoment ja nihkejõud. Neid komponente sisaldav võrrand võimaldab meil arvutada need piirväärtused nii lihtsalt toetatud kui ka fikseeritud tugede puhul.

Erandid

Nagu igas tööstusharus, võib standardite ja dokumentatsiooni järgimine olla keeruline, kuid nõuetele vastavus ja põhjalik dokumentatsioon on nii töötajate kui ka klientide kaitsmisel kriitilise tähtsusega. See on eriti oluline rangelt reguleeritud tööstusharudes, nagu elektrijaamad, keemiatööstus või kaevandamine, kus ohutu töökeskkonna tagamiseks tuleb järgida rangeid standardeid.

ASME B31.3 vaadati hiljuti läbi, et anda täpsemad kirjeldused protsessitorustike kontrollimise, inspekteerimise ja katsetamise protseduuride kohta. Muudatused hõlmasid konstruktsiooni, määratud partii, kombineeritud keevitatud (COW) toru keevitusjärgse vesiniku keevitusjärgse rõhu seadistusrõhu ajakohastamist; täpsustati progressiivse proovivõtu nõudeid, samas kui lubatud pingete aluseid suurendati 0,67-kordselt voolavuspiirilt kuni 0,80-kordsele voolavuspiirile.

Samuti on muudetud tabelit 331.1.3, et vabastada mõned torustikud kohustuslikest PWHT-nõuetest materjali ja rühma numbri, kontrollpaksuse, keevisõmbluse tüübi ja eelsoojendustemperatuuri alusel.

Näide: Süsinikterasest toru, mis on keevitatud P-No 1 rühma keevitusprotseduuri ja materjali kasutades, võib vabastada keevitusjärgsest kuumtöötlusest, kui selle eelsoojendustemperatuur on 95degC või kõrgem; see erand kehtib ka keevitusmaterjali puhul, mis on klassifitseeritud kõrgendatud temperatuuriga vedeliku teenindamiseks.

Eelkuumutamise aeg

ASME B31.3 on ulatuslik standardite kogum, mis hõlmab protsessitorustike süsteemide erinevaid aspekte. See dokument sisaldab teavet materjalide, liitmike, ühenduskonstruktsioonide ja katsetamise kohta. ASME B31.3 on muutunud tööstusstandardiks, mida kasutatakse torustike ohutuse ja terviklikkuse tagamiseks paljudes erinevates tööstusharudes.

ASME B31.3 2014. aasta väljaanne sisaldas mitmeid olulisi uuendusi, näiteks muudetud eelsoojendusnõudeid, maksimaalse projekteerimisrõhu suurendamist jõutorustike jaoks ning rohkem teavet kontrolli- ja katsemenetluste kohta. Lisaks võib nüüd kasutada ASNT enda keskse sertifitseerimisprogrammi asemel riiklikke või rahvusvahelisi keskseid sertifitseerimisprogramme; samas lisati konkreetsed vastuvõtukriteeriumid magnetiliste osakeste ja vedelate penetraatoritega läbiviidavate uuringute jaoks vähendatud hüdrotestirõhuga lekete kontrollimisel, samuti lihtsustati hüdrotestirõhu arvutamist.

Selles koodeksiosas on ette nähtud kõrgel temperatuuril kasutatavate survetorustike minimaalse seinapaksuse nõuded ja täpsustatud maksimaalne lubatud pinge, mis määratakse kindlaks, korrutades lubatud pinge materjali voolavuspiiriga. Lisaks on sätestatud eeskirjad pikipingete ja maksimaalsete lubatud pingevahetuste arvutamiseks, kusjuures on ette nähtud sätted väsimusomaduste määramiseks kas S/N-kõvera analüüsi või põhjalikuma murdumismehaanika analüüsi meetodite abil. Lõpuks tuleb pärast keevituse lõpetamist ja torustiku kokkupanekut teha rõhukatsed, kasutades kas hüdrostaatilisi või penumaatilisi katsemeetodeid - üksikasjad on esitatud punktis 8.4.