BSI:n ja ASME:n PWHT-vaatimukset

Nykyiset putkisto- ja painesäiliöteollisuuden suunnittelusäännöt, mukaan lukien BSI- ja ASME-koodit, edellyttävät PWHT-menetelmää, kun komponentin paksuus ylittää tietyt arvot; nämä arvot riippuvat tyypillisesti Charpy-testin parametreista ja vähimmäiskäyttölämpötilavaatimuksista. Valitettavasti tällaista lähestymistapaa pidetään kuitenkin toisinaan liian konservatiivisena, ja eri säännöstöjen välillä on esiintynyt eroja paksuuden raja-arvojen suhteen.

Hitsausmenetelmät

Hitsaus, juottaminen ja sulattaminen ovat olennaisia prosesseja kriittisten komponenttien valmistuksessa teollisissa sovelluksissa, kuten sähköntuotannossa sekä öljyn ja kaasun etsinnässä. Standardit ja määräykset, kuten API 650 varastosäiliöille ja ASME B31.3 prosessiputkille, edellyttävät tiukkoja pätevöinti- ja tarkastusmenettelyjä, jotta laatu- ja turvallisuusmääräyksiä noudatetaan.

Hitsauksen jälkeinen lämpökäsittely (PWHT), jota kutsutaan yleisesti jännityksenpoistoksi, lievittää ja jakaa uudelleen hitsauksen aiheuttamia jäännösjännityksiä. Se sisältää yleensä valmistuksen osien lämmittämisen korkeissa lämpötiloissa sovitun ajan - yleensä yksi tunti jokaista valmistuksessa käytetyn materiaalin tuuman paksuutta kohti.

PWHT on olennainen osa paineastioiden rakentamisessa tarvittavia hitsaus- ja sulatusmenetelmiä, jotka auttavat säilyttämään hitsausliitosten eheyden ja takaavat niiden pitkän aikavälin suorituskyvyn käyttöolosuhteissa. Sen vaatimusten noudattamatta jättäminen voi johtaa hitsaus- ja perusmateriaalien huonoihin mekaanisiin ominaisuuksiin sekä jännityskorroosiohalkeiluun lämpövaikutteisilla vyöhykkeillä (HAZ). PQR-esilämmitys voisi vähentää tai jopa poistaa PWHT:n tietyissä putkissa, kun sen lämpötiloja säädellään asianmukaisesti esilämmityksen aikana ja kun testausmenettelyjä voidaan valvoa paremmin.

Vaatimukset

Eri putkistoja ja paineastioita koskevissa säännöissä olevat PWHT-säännöt vaihtelevat huomattavasti, joskin joskus erot ovat vähäisiä. Esimerkiksi matalaseosteisen teräksen PWHT-lämpötilavaatimukset vaihtelevat eri säännöstöissä, kuten BS EN 13445 [21], PD 5500 [25] ja ASME VIII, riippuen rajapaksuudesta ja käyttöolosuhteista.

Kuten aiemmin todettiin, esilämmitys- ja liotusaikoja koskevat vaatimukset voivat vaihdella eri säännöstöjen välillä; kaikissa säännöstöissä esitetään kuitenkin vähimmäisvaatimukset, joita käyttäjien on noudatettava, jotta voidaan estää rakeiden halkeilu käyttäjien hitsaamissa paineastioissa ja putkistokomponenteissa; tämä on turvallisuuden ja luotettavuuden kannalta olennainen näkökohta, jonka vuoksi käyttäjien on ymmärrettävä nämä vaatimukset kokonaisuudessaan ja varmistettava, että he noudattavat niitä tarkasti.

Vapautukset

Kuten aiemmin todettiin, ydinvoimalaitokset ovat havainneet, että hitsauksen jälkeisten lämpökäsiteltyjen putkistohitsien määrän vähentäminen voi vähentää merkittävästi sekä menoja että seisokkiaikoja, joten EPRI:n korjaus- ja korvaussovellusohjelman tilaajat ovat pyytäneet, että nykyisiä vaatimuksia tarkastellaan uudelleen sen selvittämiseksi, voisiko niiden lieventäminen olla teknisesti mahdollista.

PWHT-hitsauksen rajoittaminen hitsausosiin, joiden seinämänpaksuus on enintään 0,625 tuumaa, pitäisi olla toteutettavissa, vaikka poikkeusvaatimukset voivat vaihdella säännöstön tai jakson mukaan, koska Charpy-energian absorptiota käyttävä materiaaliryhmittely ei ole yhdenmukainen hiiliteräksissä. CEN/TS 15608 sisältää yhden poikkeuksen, joka käsittelee tätä asiaa.

Lisäksi teräksen kemiallisella koostumuksella on suuri merkitys, ja jotkin standardit edellyttävät hitsin esilämmitystä osana hitsausmenettelyjä - kaikki nämä tekijät yhdessä tekevät johdonmukaisen PWHT-vaatimuksen saavuttamisen mahdottomaksi hiiliteräksen hitsausprosesseissa.

Termoparit

Termoelementit ovat lämpötila-antureita, jotka koostuvat kahdesta metallista, jotka on yhdistetty toisiinsa ja jotka tuottavat jännitteen, joka on verrannollinen altistumislämpötilaansa, mikä tekee niistä välttämättömiä välineitä palotesteissä ja sen varmistamisessa, että rakenneosat täyttävät turvallisuusstandardit. Ne on kiinnitettävä lujasti kondensaattoripurkaushitsauksella (CD) tai mekaanisesti lämmönkestävällä kitillä, ja ne on myös eristettävä suorilta lämmityselementeiltä, jotta vältetään niiden liitosten ylikuumeneminen.

Joissakin komponenteissa voidaan tarvita hitsauksen jälkeistä lämpökäsittelyä, ja se suoritetaan yleensä käyttämällä termopareja, jotka on sijoitettu hitsien keskilinjalle, liotuskaistojen reunoille, lämmitetyille kaistoille ja seinämän paksuuden suuriin muutoksiin, joita kutsutaan valvonta-alueiksi. Ne saavat virtansa ulkoisesta paneelista, joka sisältää digitaalisen tallentimen ja virtakontaktorin, jossa on potentiometrisäätimet helppoa ohjausta varten.