Exigences BSI et ASME en matière de PWHT

Les règles de conception en vigueur dans les secteurs de la tuyauterie et des appareils à pression, y compris les codes BSI et ASME, imposent le TPP lorsque l'épaisseur du composant dépasse certaines valeurs ; ces valeurs dépendent généralement des paramètres de l'essai Charpy et des exigences minimales en matière de température de service. Malheureusement, cette approche est parfois considérée comme trop conservatrice et il y a eu des cas où des divergences sont apparues entre les différents codes concernant les limites d'épaisseur.

Procédures de soudage

Le soudage, le brasage et la fusion font partie intégrante de la fabrication de composants critiques pour des applications industrielles telles que la production d'énergie et l'exploration pétrolière et gazière. Les normes et réglementations telles que l'API 650 pour les réservoirs de stockage et l'ASME B31.3 pour les tuyauteries de traitement exigent des procédures de qualification et d'examen rigoureuses afin de respecter les réglementations en matière de qualité et de sécurité.

Le traitement thermique post-soudage (TPCS), communément appelé détente, permet d'atténuer et de redistribuer les contraintes résiduelles introduites par le soudage. Il consiste généralement à chauffer les pièces d'une fabrication à des températures élevées pendant une durée convenue - généralement une heure pour chaque pouce d'épaisseur du matériau utilisé dans sa construction.

Le traitement thermique à chaud est un élément essentiel des procédures de soudage et de fusion nécessaires à la construction des appareils à pression, car il permet de maintenir l'intégrité des pièces soudées tout en garantissant leur performance à long terme dans les conditions d'exploitation. Le non-respect de ses exigences peut entraîner de mauvaises propriétés mécaniques des matériaux de soudure et de base, ainsi que des fissures dues à la corrosion sous contrainte dans les zones affectées thermiquement (ZAT). Le préchauffage PQR pourrait réduire ou même éliminer le PWHT pour certains tuyaux en contrôlant correctement les températures pendant le préchauffage et en assurant un meilleur contrôle pendant les procédures d'essai.

Exigences

Les règles de PWHT dans les différents codes de tuyauterie et d'appareils à pression varient considérablement, bien que les différences soient parfois mineures. Par exemple, les exigences de température de PWHT pour les aciers faiblement alliés diffèrent entre les codes tels que BS EN 13445 [21], PD 5500 [25], et ASME VIII en fonction de l'épaisseur limite et des conditions de service impliquées.

Comme indiqué précédemment, les exigences en matière de temps de préchauffage et de trempage peuvent varier d'un code à l'autre ; cependant, tous fournissent des exigences minimales que les utilisateurs doivent respecter afin d'éviter la fissuration trans-granulaire dans les appareils à pression et les composants de tuyauterie soudés par les utilisateurs ; il s'agit d'un aspect essentiel de la sécurité et de la fiabilité pour lequel les utilisateurs doivent comprendre ces spécifications dans leur intégralité et s'assurer qu'ils les respectent scrupuleusement.

Exemptions

Comme indiqué précédemment, les compagnies d'électricité nucléaire ont constaté que la réduction du nombre de soudures de tuyauterie après traitement thermique peut réduire de manière significative les dépenses et les temps d'arrêt. Les participants au programme EPRI Repair and Replacement Applications Program ont donc demandé que les exigences actuelles soient examinées afin de déterminer si un assouplissement pourrait être viable sur le plan technique.

Il devrait être possible de limiter le soudage PWHT aux pièces soudées dont l'épaisseur de paroi est inférieure ou égale à 0,625 pouce, bien que les exigences en matière d'exemption puissent varier en fonction du code ou de la section, en raison du fait que le regroupement des matériaux utilisant l'absorption d'énergie Charpy n'est pas uniforme pour les aciers au carbone. La norme CEN/TS 15608 prévoit une exception à cet égard.

En outre, la composition chimique de l'acier joue un rôle important, tandis que certains codes exigent un préchauffage de la soudure dans le cadre de leurs procédures de soudage - tous ces facteurs combinés font qu'il est impossible d'obtenir un PWHT cohérent pour les processus de soudage de l'acier au carbone.

Thermocouples

Les thermocouples sont des capteurs de température composés de deux métaux reliés à une extrémité qui produisent une tension proportionnelle à leur température d'exposition, ce qui en fait des outils essentiels pour les essais d'incendie et pour s'assurer que les composants structurels répondent aux normes de sécurité. Ils doivent être solidement fixés par soudage à décharge de condensateur (CD) ou fixés mécaniquement à l'aide d'un mastic résistant à la chaleur. Ils doivent également être isolés des éléments chauffants directs pour éviter la surchauffe de leurs jonctions.

Le traitement thermique post-soudure peut être nécessaire sur certains composants et est généralement effectué à l'aide de thermocouples situés le long de la ligne centrale des soudures, sur les bords des bandes de trempage, des bandes chauffées et des changements majeurs dans l'épaisseur de la paroi, connus sous le nom de zones de contrôle. Ils sont alimentés par un panneau externe contenant un enregistreur numérique et un contacteur de puissance avec des commandes potentiométriques pour un contrôle facile.